Metalografia e Tratamentos Térmicos Aula 5: Tratamentos Termofísicos

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1 Metalografia e Tratamentos Térmicos Aula 5: Tratamentos Termofísicos
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA MINAS GERAIS IFMG – CAMPUS CONGONHAS Metalografia e Tratamentos Térmicos Aula 5: Tratamentos Termofísicos Eric Bartulici Mestre em Engenharia de Materiais (UFMG) Engenheiro Metalurgista (UFOP)

2 As propriedades mecânicas de um aço dependem de:
Composição química; Estrutura cristalina; Histórico de processamento; Tratamentos térmicos realizados.

3 AÇO + TRATAMENTO TÉRMICO
O diagrama Ferro carbono que estudamos aplica-se somente para resfriamentos muito lentos. Em aplicações práticas, no geral, a taxa de resfriamento é sempre superior àquelas que conduzem ao equilíbrio. É nesse contexto que surgiram os tratamentos térmicos.

4 Finalidade: Tratamentos Térmicos
Alterar a microestrutura através do uso de temperatura e resfriamentos, como consequência modificar as propriedades mecânicas das ligas metálicas.

5 Objetivos: Tratamentos Térmicos Remoção de tensões internas
Aumento ou diminuição da dureza Aumentar a resistência mecânica Melhorar a ductilidade Melhorar a usinabilidade Melhorar a resistência ao desgaste Melhorar a tenacidade

6 Tipos de Tratamentos Termofísicos
tempo T(ºC) Recozimento: Alívio de tensões Esferoidização Intercrítico Pleno Resfriamento: lento A1 A3 T(ºC) tempo < 100%  A1 A3 T(ºC) tempo 100% 

7 Esferoidização

8 Recozimento Pleno Visa:
alterar a forma como os carbonetos estão distribuídos (Esferoidização). Alterar tamanho de grão (pleno ou intercrítico) Refinar ou alterar estruturas brutas de solidificação; Restituir as propriedades alteradas por um tratamento mecânico ou térmico anterior. Remover hidrogênio de soldas ou da liga.

9 Cont Normalização: Têmpera*: Revenido: Resfriamento: ao ar
T(ºC) tempo Normalização: Resfriamento: ao ar forçado ou não. Têmpera*: Revenido: A1 A3 T(ºC) tempo Taxa real > Tx Crítica

10 Normalização Visa: Homegeinização estrutural da forjados e fundidos, especialmente de grandes dimensões; Homogeinização de peças tratadas de forma incorreta; Refinamento da estrutura com cilos alternados de austenitização plena ou parcial.

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12 Martêmpera No intuito de evitar as trincas advindas das variações volumétricas da formação da martensita entre a superfície da peça e suas regiões mais internas, surgiu o ciclo de martêmpera. É um processo utilizado para eliminar ou minimizar os riscos de trincas e empenamentos das peças que devem ser temperadas. ^Tem como produto a martensita, mas com menor nível de tensões resultantes dos gradientes térmicos.

13 Ciclo de martêmpera

14 Transformação Martensítica
Maior Tx Resf Adifusional Número de “lentes” de martensita no interior do grão é variável. Tempo de formação da ordem de 10-7s. Baixo C Médio C Fe-Ni

15 Mecanismo de formação

16 Austêmpera Tratamento térmico no qual deseja-se manter a austenita sob determinada temperatura por tempo suficiente para formar uma estrutura bainítica na peça. Reduz-se com isso o risco de trincas térmicas.

17 Formas diversas da bainita
Ao ser resfriada rapidamente para um tratamento isotérmico em torno de 500ºC, a austenita inicialmente se transforma em uma ferrita a partir do contorno de grão, e expulsa o carbono para a interface ferrita/austenita. Isso resulta na precipitação de carbonetos (cementita) nestas interfaces .

18 Transformação Bainítica
Carbonetos finamente dispersos Bainita Superior Bainita Inferior

19 Honeycomb e Bhadeshia

20 Micrografias

21 Propriedades comparativas

22 Influência na tenacidade
Limitada a peças finas (5mm p/aços carbono), pois no interior pode formar perlita fina; Aços recomendados: Aços-carbono: 0,50 – 1%C Aços C>0,90% e Mn em torno de 0,60%. Aços SAE 1041 e 1~1,65%Mn) Aços ao Cr, Mo, Cr-V, Cr-Ni-Mo

23 Austêmpera Modificada
Também conhecida como patenteamento; Ciclo com vistas a obter uma perlita bem fina e não a bainita. Deixa-se a peça a poucos segundos (~10 a 90s conforme o produto) num banho de sais fundidos entre 510 e 540ºC. Obtêm-se boa relação de dureza e tenacidade para arames e fio-máquinas.

24 Temperaturas de transformação
.

25 Taxa Crítica de transformação
Os meios de resfriamento utilizados devem propiciar as taxas adequadas de resfriamento. Conhecer a taxa crítica para o aço em questão.

26 Meios de resfriamento

27 Flexibilidade dos Aços

28 Contribuição dos TT na Resistência
Iakubtsov