1 TÉCNOLOGIA MECÂNICA Tratamentos Térmicos PROF: Elias Junior

11

TÉCNOLOGIA MECÂNICATÉCNOLOGIA MECÂNICA

Tratamentos TérmicosTratamentos TérmicosPROF: Elias JuniorPROF: Elias Junior

22

CONCEITOCONCEITO

Ao processo de aquecer e resfriar um aço, Ao processo de aquecer e resfriar um aço, visando modificar as sua propriedades, visando modificar as sua propriedades, denomina-se TRATAMENTO TÉRMICO.denomina-se TRATAMENTO TÉRMICO.

33

Tratamentos Térmicos

Finalidade: Alterar as microestruturas e como Alterar as microestruturas e como

consequência as propriedades mecânicas consequência as propriedades mecânicas das ligas metálicasdas ligas metálicas

44

TRATAMENTOTRATAMENTO TÉRMICOTÉRMICO

Objetivos:- - Remoção de tensões internas- Aumento ou diminuição da dureza- Aumento da resistência mecânica- Melhora da ductilidade- Melhora da usinabilidade- Melhora da resistência ao desgaste- Melhora da resistência à corrosão- Melhora da resistência ao calor- Melhora das propriedades elétricas e magnéticas

55

FASESFASES

O tratamento térmico pode ser feito em O tratamento térmico pode ser feito em três fases distintas: três fases distintas:

1 - aquecimento1 - aquecimento

2 - manutenção da temperatura2 - manutenção da temperatura

3 – resfriamento3 – resfriamento

66

MATERIAL + TRATAMENTO TÉRMICO

O TRATAMENTO TÉRMICO ESTÁ ASSOCIADO

DIRETAMENTE COM O TIPO DE MATERIAL.

PORTANTO, DEVE SER ESCOLHIDO DESDE O INÍCIO

DO PROJETO

77

Principais Tratamentos TérmicosPrincipais Tratamentos Térmicos


Recozimento

Normalização

Tempera e Revenido

Cementação

•Alívio de tensões•Recristalização•Homogeneização•Total ou Pleno•Isotérmico

Nitretação

88

Tipos de tratamentos térmicosTipos de tratamentos térmicos

Existem duas classes de tratamentos térmicos;Existem duas classes de tratamentos térmicos;1ª) modificam as propriedades de toda a massa do aço.1ª) modificam as propriedades de toda a massa do aço.

a - Têmperaa - Têmpera

b – Revenimento b – Revenimento

c – Recozimentoc – Recozimento

2ª) Os que modificam as propriedades somente numa fina 2ª) Os que modificam as propriedades somente numa fina camada superficial da peça. camada superficial da peça.

a - Cementaçãoa - Cementação

b - Nitretaçãob - Nitretação

99

TêmperaTêmpera

É o tratamento térmico aplicado aos aços É o tratamento térmico aplicado aos aços com porcentagem igual ou maiorcom porcentagem igual ou maior do que do que 0,4%0,4% de carbono de carbono. .

O efeito principal da têmpera num aço é o O efeito principal da têmpera num aço é o aumento de dureza.aumento de dureza.

1010

TêmperaTêmpera

1ª Fase:1ª Fase: AquecimentoAquecimento – A peça é aquecida em forno ou forja, até – A peça é aquecida em forno ou forja, até

uma temperatura recomendada. (Por volta de 800ºC uma temperatura recomendada. (Por volta de 800ºC para os aços ao carbono).para os aços ao carbono).2ª Fase2ª Fase::

Manutenção da temperaturaManutenção da temperatura – Atingida a temperatura – Atingida a temperatura desejada esta deve ser mantida por algum tempo afim desejada esta deve ser mantida por algum tempo afim de uniformizar o aquecimento em toda a peça.de uniformizar o aquecimento em toda a peça.3ª Fase:3ª Fase:

ResfriamentoResfriamento – A peça uniformemente aquecida na – A peça uniformemente aquecida na temperatura desejada é resfriada em água, óleo ou jato temperatura desejada é resfriada em água, óleo ou jato de ar.de ar.

1111

Efeitos da TêmperaEfeitos da Têmpera

1 - Aumento considerável da dureza do aço.1 - Aumento considerável da dureza do aço.

2 - Aumento da fragilidade em virtude do 2 - Aumento da fragilidade em virtude do aumento de dureza. (O aço torna-se muito aumento de dureza. (O aço torna-se muito quebradiço). quebradiço).

OBS:OBS: Para reduzir a fragilidade de um aço Para reduzir a fragilidade de um aço temperado, aplica-se um outro tratamento térmico temperado, aplica-se um outro tratamento térmico denominado revenimentodenominado revenimento..

1212

RevenimentoRevenimento

É o tratamento térmico que se faz nos aços já É o tratamento térmico que se faz nos aços já temperados, com a finalidade de diminuir a sua temperados, com a finalidade de diminuir a sua fragilidade, isto é, torná-lo menos quebradiço.fragilidade, isto é, torná-lo menos quebradiço.

O revenimento é feito aquecendo-se a peça O revenimento é feito aquecendo-se a peça temperada até uma certa temperatura resfriando-a temperada até uma certa temperatura resfriando-a em seguida. em seguida.

As temperaturas de revenimento são encontradas As temperaturas de revenimento são encontradas em tabelas e para os aços ao carbono, há uma em tabelas e para os aços ao carbono, há uma variação entre 210ºC e 320ºC variação entre 210ºC e 320ºC

1313

TABELATABELA

1414

Fases do revenimentoFases do revenimento

1ª Fase: 1ª Fase: Aquecimento – Feito geralmente em fornos Aquecimento – Feito geralmente em fornos controlando a temperatura da peça com o pirômetro.controlando a temperatura da peça com o pirômetro.2ª Fase:2ª Fase:

Manutenção da TemperaturaManutenção da Temperatura – É possível quando o – É possível quando o aquecimento é feito em fornos.aquecimento é feito em fornos.3ª Fase:3ª Fase:

ResfriamentoResfriamento – O resfriamento da peça pode ser:– O resfriamento da peça pode ser: a) Lentoa) Lento : quando a peça é esfriada naturalmente.: quando a peça é esfriada naturalmente. b) Rápido: mergulhando a peça em água ou óleo.b) Rápido: mergulhando a peça em água ou óleo.

1515

Efeitos do revenimentoEfeitos do revenimento

Diminui um pouco a dureza da peça Diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém aumenta temperada, porém aumenta consideravelmente a sua resistência aos consideravelmente a sua resistência aos choques.choques.

Geralmente, toda peça após ser temperada Geralmente, toda peça após ser temperada passa por um revenimentopassa por um revenimento

1616

RecozimentoRecozimento

O recozimento é o tratamento térmico que O recozimento é o tratamento térmico que tem por finalidade eliminar a dureza de tem por finalidade eliminar a dureza de uma peça temperada ou normalizar uma peça temperada ou normalizar materiais com tensões internas materiais com tensões internas resultantes do forjamento, da laminação, resultantes do forjamento, da laminação, trefilação etc..trefilação etc..

1717

Tipos de recozimentoTipos de recozimento

1 - Recozimento para eliminar a dureza de 1 - Recozimento para eliminar a dureza de uma peça temperada.uma peça temperada.

2 - Recozimento para normalizar a estrutura 2 - Recozimento para normalizar a estrutura de um material.de um material.

1818

FASES DO RECOZIMENTOFASES DO RECOZIMENTO

1ª Fase:1ª Fase:

AquecimentoAquecimento – A peça é aquecida a uma – A peça é aquecida a uma temperatura que varia de acordo com o temperatura que varia de acordo com o material a ser recozido. (Entre 500ºC e material a ser recozido. (Entre 500ºC e 900ºC).900ºC).

A escolha da temperatura de recozimento A escolha da temperatura de recozimento é feita mediante consulta a uma tabela. é feita mediante consulta a uma tabela.

1919

FASES DO RECOZIMENTOFASES DO RECOZIMENTO

2ª Fase2ª Fase::

Manutenção da temperaturaManutenção da temperatura – A peça deve – A peça deve permanecer aquecida por algum tempo na permanecer aquecida por algum tempo na temperatura recomendada para que as temperatura recomendada para que as modificações atinjam toda a massa da modificações atinjam toda a massa da mesma.mesma.

2020

FASESFASES

3ª Fase:3ª Fase:

ResfriamentoResfriamento – O resfriamento deve ser – O resfriamento deve ser feito lentamente, tanto mais lento feito lentamente, tanto mais lento quanto maior for a porcentagem de quanto maior for a porcentagem de carbono do aço.carbono do aço.

No resfriamento para recozimento No resfriamento para recozimento adotam-se os seguintes processos:adotam-se os seguintes processos:

2121

ProcessosProcessos

1 - Exposição da peça aquecida ao ar livre. 1 - Exposição da peça aquecida ao ar livre. (Processo pouco usado).(Processo pouco usado).

2 - Colocação da peça em caixas contendo 2 - Colocação da peça em caixas contendo cal, cinza, areia ou outros cal, cinza, areia ou outros materiaismateriais

2222

Efeitos do recozimento no açoEfeitos do recozimento no aço

a) Elimina a dureza de uma peça temperada a) Elimina a dureza de uma peça temperada anteriormente, fazendo-se voltar a sua anteriormente, fazendo-se voltar a sua dureza normal.dureza normal.

b) Torna o aço mais homogêneo, melhora b) Torna o aço mais homogêneo, melhora sua ductilidade tornando-o facilmente sua ductilidade tornando-o facilmente usinável usinável

2323

Fatores de Influência nos Tratamentos Fatores de Influência nos Tratamentos TérmicosTérmicos

TemperaturaTemperatura TempoTempo Velocidade de resfriamentoVelocidade de resfriamento Atmosfera*Atmosfera*

2424


Tempo: Tempo: O tempo de trat. térmico depende muito O tempo de trat. térmico depende muito

das dimensões da peça e da das dimensões da peça e da microestrutura desejadamicroestrutura desejada..

2525

Fatores de Influência nos Fatores de Influência nos Tratamentos TérmicosTratamentos Térmicos

Temperatura: Temperatura:

depende do tipo de material e da depende do tipo de material e da transformação de fase ou transformação de fase ou microestrutura desejadamicroestrutura desejada

2626


Velocidade de Resfriamento: Velocidade de Resfriamento:

- Depende do tipo de material e da - Depende do tipo de material e da transformação de fase ou transformação de fase ou microestrutura desejadamicroestrutura desejada

- - É o mais importante porque é ele que É o mais importante porque é ele que efetivamente determinará a efetivamente determinará a microestrutura, além da composição microestrutura, além da composição química do materialquímica do material

2727

Principais Meios de ResfriamentoPrincipais Meios de Resfriamento

Ambiente do forno (+ brando)Ambiente do forno (+ brando) ArAr Banho de sais ou metal fundido (+ Banho de sais ou metal fundido (+

comum é o de Pb)comum é o de Pb) ÓleoÓleo ÁguaÁgua Soluções aquosas de NaOH, NaSoluções aquosas de NaOH, Na22COCO33

ou NaCl (+ severos)ou NaCl (+ severos)

2828

Como Escolher o Meio de Resfriamento ? ?

É um compromisso entre:

- - Obtenção das caracterísitcas finais Obtenção das caracterísitcas finais desejadas (microestruturas e desejadas (microestruturas e propriedades),propriedades),

- Sem o aparecimento de fissuras e - Sem o aparecimento de fissuras e empenamento na peça,empenamento na peça,

- Sem a geração de grande concentração de - Sem a geração de grande concentração de tensõestensões

2929

CEMENTAÇÃOCEMENTAÇÃO

A cementação é um tratamento que A cementação é um tratamento que consiste em aumentar a porcentagem de consiste em aumentar a porcentagem de carbono numa fina camada externa da peça carbono numa fina camada externa da peça

3030


3131


Após a cementação tempera-se a peça; Após a cementação tempera-se a peça; as partes externas adquirem elevada as partes externas adquirem elevada dureza enquanto as partes internas dureza enquanto as partes internas permanecem sem alterações.permanecem sem alterações.

3232


Parte dura

Parte mole

3333

Como é feita a cementação?Como é feita a cementação?

A cementação é feita aquecendo-se a peça A cementação é feita aquecendo-se a peça de aço de baixo teor de carbono, junto com de aço de baixo teor de carbono, junto com um material rico em carbono (carburante). um material rico em carbono (carburante).

Quando a peça atinge alta temperatura Quando a peça atinge alta temperatura (750ºC a 1.000ºC)(750ºC a 1.000ºC) passa a absorver parte passa a absorver parte do carbono do carburante do carbono do carburante

3434

Fases da cementaçãoFases da cementação

1ª Fase1ª Fase: : AquecimentoAquecimento

a) a) Cementação em caixaCementação em caixa: As peças são : As peças são colocadas em caixas juntamente com o colocadas em caixas juntamente com o carburante, fechadas hermeticamente e carburante, fechadas hermeticamente e aquecidas até a temperatura recomendada.aquecidas até a temperatura recomendada.

3535

Cementação em caixaCementação em caixa

3636

Cementação em banho:Cementação em banho:

b) b) Cementação em banho:Cementação em banho: As peças são As peças são mergulhadas no carburante líquido aquecido, mergulhadas no carburante líquido aquecido, através de cestas ou ganchos.através de cestas ou ganchos.

3737

Qualidade da cementaçãoQualidade da cementação

Quanto mais tempo a peça permanecer Quanto mais tempo a peça permanecer aquecida com o carburante, mais espessa aquecida com o carburante, mais espessa se tornará a camada. se tornará a camada.

Os carburantes podem ser sólidos, (grãos Os carburantes podem ser sólidos, (grãos ou pós), líquidos ou gasosos.ou pós), líquidos ou gasosos.

A qualidade dos carburantes influi na A qualidade dos carburantes influi na rapidez com que se forma a camada.rapidez com que se forma a camada.

3838

2ª Fase: 2ª Fase: Manutenção da temperaturaManutenção da temperatura

O tempo de duração desta fase varia de O tempo de duração desta fase varia de acordo com a espessura da camada que acordo com a espessura da camada que se deseja e da qualidade do carburante se deseja e da qualidade do carburante utilizado. (0,1mm a 0,2mm por hora).utilizado. (0,1mm a 0,2mm por hora).

3939

3ª Fase: 3ª Fase: Resfriamento Resfriamento

A peça é esfriada lentamente dentro da A peça é esfriada lentamente dentro da própria caixa.própria caixa.

Após a cementação as peças são Após a cementação as peças são temperadas.temperadas.

4040

NITRETAÇÃONITRETAÇÃO

Nitretação é um processo que também altera a Nitretação é um processo que também altera a composição de uma camada superficial do aço.composição de uma camada superficial do aço.Ao contrário da cementação, a camada nitretada Ao contrário da cementação, a camada nitretada não necessita ser temperada, pois os nitretos que não necessita ser temperada, pois os nitretos que se formam já possuem dureza elevada evitando o se formam já possuem dureza elevada evitando o empeno da peça.empeno da peça. A nitretação é feita na faixa de temperatura entre A nitretação é feita na faixa de temperatura entre 500° e 600° C, o que diminui a possibilidade de 500° e 600° C, o que diminui a possibilidade de empenamentos por transformação de fase.empenamentos por transformação de fase.A camada nitretada tem menor espessura do que a cementada, raramente ultrapassando 0,8 mm,

4141

Vantagens da nitretação Vantagens da nitretação

a) alta dureza com alta resistência ao a) alta dureza com alta resistência ao desgaste desgaste b) alta resistência à fadiga e baixa b) alta resistência à fadiga e baixa sensibilidade ao entalhe sensibilidade ao entalhe c) melhor resistência à corrosão c) melhor resistência à corrosão d) alta estabilidade dimensional d) alta estabilidade dimensional

4242

Nitretação Nitretação a gása gás

Neste processo é utilizada amônia que é Neste processo é utilizada amônia que é injetada no forno aquecido geralmente a injetada no forno aquecido geralmente a 510° C.510° C.

Nesta temperatura a amônia se dissocia e Nesta temperatura a amônia se dissocia e libera nitrogênio atômico que difunde para o libera nitrogênio atômico que difunde para o aço.aço.

Os tempos de tratamento variam entre 12 e Os tempos de tratamento variam entre 12 e 120 horas 120 horas

4343

É o processo semelhante ao utilizado na cementação É o processo semelhante ao utilizado na cementação líquidalíquida.. Neste banho teremos, então, cianeto de sódio ou potássio, carbonato de sódio ou de potássio e cloreto de potássio ou de sódio. Este banho contém entre 30 e 40% de cianeto. A temperatura utilizada situa-se entre 550° e 570° C. Nesta faixa de temperatura não ocorre a reação de cementação e portanto teremos apenas a adição de nitrogênio ao aço. Os tempos de nitretação são curtos, geralmente entre 1 e 4 horas.

Nitretação Nitretação por via líquida

4444

Peças cementadasPeças cementadas

4545

QUESTIONÁRIOQUESTIONÁRIO

1- O que é tratamento térmico?

2- Quais as fases do tratamento térmico?

3- Quais as classes do tratamento térmico?

4- Qual o resultado da têmpera no aço?

5- A peça ao ser temperada deve ter a temperatura elevada de que maneira? Justifique

6- Que tipo de tratamento térmico têm por objetivo melhorar a resistência mecânica do material já temperado?

4646

7- Qual a variação de temperatura para revenir 7- Qual a variação de temperatura para revenir uma peça de aço carbono?uma peça de aço carbono?

8- O que é cor de revenimento?8- O que é cor de revenimento?

9- Quando o recozimento deve ser aplicado?9- Quando o recozimento deve ser aplicado?

10- Quais os tipos de recozimento?10- Quais os tipos de recozimento?

11- O que é cementação?11- O que é cementação?

12- Qual o objetivo da nitretação?12- Qual o objetivo da nitretação?

QUESTIONÁRIOQUESTIONÁRIO

4747

1- RECOZIMENTO1- RECOZIMENTO

Objetivos:Objetivos:- Remoção de tensões internas devido aos - Remoção de tensões internas devido aos

tratamentos mecânicostratamentos mecânicos

- Diminuir a dureza para melhorar a - Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidadeusinabilidade

- Alterar as propriedades mecânicas como a - Alterar as propriedades mecânicas como a resistência e ductilidaderesistência e ductilidade

- Ajustar o tamanho de grão- Ajustar o tamanho de grão

- Melhorar as propriedades elétricas e - Melhorar as propriedades elétricas e magnéticasmagnéticas

- Produzir uma microestrutura definida- Produzir uma microestrutura definida

4848

TIPOS DE RECOZIMENTOTIPOS DE RECOZIMENTORecozimento para alívio de tensões Recozimento para alívio de tensões ((qualquer liga metálicaqualquer liga metálica))

Recozimento para recristalização (Recozimento para recristalização (qualquer qualquer liga metálicaliga metálica))

Recozimento para homogeneização (Recozimento para homogeneização (para para peças fundidaspeças fundidas))

Recozimento total ou pleno (Recozimento total ou pleno (açosaços))

Recozimento isotérmico ou cíclico (Recozimento isotérmico ou cíclico (açosaços))

4949

1.1- RECOZIMENTO PARA 1.1- RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕESALÍVIO DE TENSÕES

ObjetivoObjetivoRemoção de tensões internas originadas de

processos (tratamentos mecânicos, soldagem, corte, …)

TemperaturaTemperaturaNão deve ocorrer nenhuma transformação de fase

ResfriamentoResfriamentoDeve-se evitar velocidades muito altas devido ao

risco de distorções

5050

Ex:RECOZIMENTO PARA Ex:RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕES DOS ALÍVIO DE TENSÕES DOS

AÇOSAÇOS

TemperaturaTemperaturaAbaixo da linha A1

em que ocorre

nenhuma transformação (600-620oC)

Ou linha crítica723 C

5151

INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO NA RESIST. À RECOZIMENTO NA RESIST. À

TRAÇÃO E DUTILIDADETRAÇÃO E DUTILIDADE

Alívio de Tensões(Recuperação/Recovery)

5252

1.2- RECOZIMENTO PARA 1.2- RECOZIMENTO PARA RECRISTALIZAÇÃORECRISTALIZAÇÃO

Objetivo Objetivo Elimina o encruamento gerado pela deformação à frio


ResfriamentoResfriamento Lento (ao ar ou ao forno)

5353

5454

1.3- RECOZIMENTO 1.3- RECOZIMENTO HOMOGENEIZAÇÃOHOMOGENEIZAÇÃO

Objetivo Objetivo Melhorar a homogeneidade da microestruturade

peças fundidas


ResfriamentoResfriamento Lento (ao ar ou ao forno)

5555

1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU 1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENOPLENO

ObjetivoObjetivo

Obter dureza e estrutura controlada Obter dureza e estrutura controlada para os açospara os aços

5656

1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU 1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENOPLENO TemperaturaTemperatura

HipoeutetóideHipoeutetóide 50 °C 50 °C acima da linha A3acima da linha A3

HipereutetóideHipereutetóide Entre as Entre as linhas Acm e A1linhas Acm e A1

ResfriamentoResfriamento

Lento (dentro do forno) Lento (dentro do forno) implica em tempo implica em tempo longo de processo longo de processo (desvantagem)(desvantagem)

Usado para aços

5757

++Fe3C

+Fe3C

Recozimento total ou pleno

5858

1.1- RECOZIMENTO TOTAL 1.1- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENOOU PLENO

Constituintes Estruturais Constituintes Estruturais resultantesresultantes

HipoeutetóideHipoeutetóide ferrita + perlita grosseiraferrita + perlita grosseira

Eutetóide Eutetóide perlita grosseiraperlita grosseira

HipereutetóideHipereutetóide cementita + perlita cementita + perlita grosseiragrosseira

* * A pelita grosseira é ideal para melhorar a usinabilidade dos aços baixo e médio carbono

* Para melhorar a usinabilidade dos aços alto carbono recomenda-se a esferoidização

5959

1.5- RECOZIMENTO ISOTÉRMICO 1.5- RECOZIMENTO ISOTÉRMICO OU CÍCLICOOU CÍCLICOA diferença do recozimento

pleno está no resfriamento que é bem mais rápido, tornando-o mais prático e mais econômico,

Permite obter estrutura final + homogênea

Não é aplicável para peças de grande volume porque é difícil de baixar a temperatura do núcleo da mesma

Esse tratamento é geralmente executado em banho de sais

Usado para aços

6060

2- ESFEROIDIZAÇÃO OU 2- ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTOCOALESCIMENTOESFEROIDITAESFEROIDITA Objetivo

Produção de uma estrutura globular ou esferoidal de carbonetos no aço melhora a usinabilidade, especialmente dos aços alto carbono facilita a deformação a frio

6161

++Fe3C

+Fe3C

Esferoidização ou

coalescimento

6262

OUTRASOUTRAS MANEIRAS DE PRODUZIR MANEIRAS DE PRODUZIR ESFEROIDIZAÇÃO OU ESFEROIDIZAÇÃO OU

COALESCIMENTOCOALESCIMENTO Aquecimento por tempo prolongado a uma Aquecimento por tempo prolongado a uma

temperatura logo abaixo da linha inferior da temperatura logo abaixo da linha inferior da zona crítica,zona crítica,

Aquecimento e resfriamentos alternados Aquecimento e resfriamentos alternados entre temperaturas que estão logo acima e entre temperaturas que estão logo acima e logo abaixo da linha inferior de logo abaixo da linha inferior de transformação.transformação.

6363

Usada para aços

3- NORMALIZAÇÃO3- NORMALIZAÇÃO

Objetivos:Objetivos:

Refinar o grãoRefinar o grão

Melhorar a Melhorar a uniformidade da uniformidade da microestrutramicroestrutra

*** É usada antes da *** É usada antes da têmpera e revenidotêmpera e revenido

6464

++Fe3C

+Fe3C

6565

3- NORMALIZAÇÃO3- NORMALIZAÇÃOTemperaturaTemperatura

HipoeutetóideHipoeutetóide acima da linha A3acima da linha A3

HipereutetóideHipereutetóide acima da linha Acm*acima da linha Acm*

**Não há formação de um invólucro de carbonetos Não há formação de um invólucro de carbonetos frágeis devido a velocidade de refriamento ser frágeis devido a velocidade de refriamento ser maiormaior


Ao ar (calmo ou forçado)Ao ar (calmo ou forçado)

6666

3- NORMALIZAÇÃO3- NORMALIZAÇÃOConstituintes Estruturais resultantesConstituintes Estruturais resultantes

HipoeutetóideHipoeutetóide ferrita + perlita fina ferrita + perlita fina

Eutetóide Eutetóide perlita fina perlita fina

HipereutetóideHipereutetóide cementita + perlita fina cementita + perlita fina

* * Conforme o aço pode-se obter bainita

Em relação ao recozimento a microestrutura é mais fina, apresenta menor quantidade e melhor distribuição de carbonetos

6767

4- TÊMPERA4- TÊMPERA

Objetivos:Objetivos: Obter estrutura Obter estrutura

matensíticamatensítica que que promove:promove:

- Aumento na dureza- Aumento na dureza

- Aumento na resistência - Aumento na resistência à traçãoà tração

- redução na tenacidade- redução na tenacidade

*** A têmpera gera *** A têmpera gera tensões tensões deve-se deve-se fazer revenido fazer revenido posteriormenteposteriormente

6868

4- TÊMPERA4- TÊMPERAMARTENSITAMARTENSITA

6969

4- TÊMPERA4- TÊMPERATemperaturaTemperatura

Superior à linha críticaSuperior à linha crítica (A1) (A1)

* * Deve-se evitar o superaquecimento, pois formaria Deve-se evitar o superaquecimento, pois formaria matensita acidular muito grosseira, de elevada matensita acidular muito grosseira, de elevada fragilidadefragilidade


Rápido de maneira a formar martensíta Rápido de maneira a formar martensíta (ver curvas TTT)(ver curvas TTT)

7070

4- TÊMPERA4- TÊMPERAMeios de ResfriamentoMeios de Resfriamento

Depende muito da composição do aço Depende muito da composição do aço (% de carbono e elementos de liga) e (% de carbono e elementos de liga) e

da espessura da peçada espessura da peça

7171

TEMPERABILIDADETEMPERABILIDADE

CAPACIDADE DE UM AÇO ADQUIRIR DUREZA CAPACIDADE DE UM AÇO ADQUIRIR DUREZA POR TÊMPERA A UMA CERTA PROFUNDIDADEPOR TÊMPERA A UMA CERTA PROFUNDIDADE

VEJA EXEMPLO COMPARATIVO DA VEJA EXEMPLO COMPARATIVO DA TEMPERABILIDADE UM AÇO 1040 E DE UM TEMPERABILIDADE UM AÇO 1040 E DE UM AÇO 8640AÇO 8640

A CURVA QUE INDICA A QUEDA DE DUREZA A CURVA QUE INDICA A QUEDA DE DUREZA EM FUNÇÃO DA PROFUNDIDADE RECEBE O EM FUNÇÃO DA PROFUNDIDADE RECEBE O NOME DE CURVA JOMINY QUE É OBTIDA POR NOME DE CURVA JOMINY QUE É OBTIDA POR MEIO DE ENSAIOS NORMALIZADOSMEIO DE ENSAIOS NORMALIZADOS

7272

TEMPERABILIDADETEMPERABILIDADE

Veja como é feito o ensaio de Veja como é feito o ensaio de temperabilidade Jominy no site:temperabilidade Jominy no site:

www.cimm.com.br/material didáticowww.cimm.com.br/material didático

7373

7474

TEMPERABILIDADE DOS AÇOS TEMPERABILIDADE DOS AÇOS EM FUNÇÃO DO TEOR DE EM FUNÇÃO DO TEOR DE

CARBONOCARBONO

7575

5- REVENIDO5- REVENIDO*** Sempre acompanha a têmpera*** Sempre acompanha a têmpera

Objetivos:Objetivos:- Alivia ou remove tensões- Alivia ou remove tensões

- Corrige a dureza e a fragilidade, - Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando a dureza e a tenacidadeaumentando a dureza e a tenacidade

7676

5- REVENIDO5- REVENIDOTemperaturaTemperatura

Pode ser Pode ser escolhida de escolhida de acordo com as acordo com as combinações combinações de de propriedades propriedades desejadasdesejadas

7777

5- REVENIDO5- REVENIDO150- 230°C150- 230°C os carbonetos começam a precipitar os carbonetos começam a precipitar

Estrutura: martensita revenidaEstrutura: martensita revenida (escura, preta)(escura, preta)

Dureza: 65 RC Dureza: 65 RC 60-63 RC60-63 RC

230-400°C230-400°C os carbonetos continuam a precipitar os carbonetos continuam a precipitar em forma globular (invisível ao microscópio)em forma globular (invisível ao microscópio)

Estrutura: TROOSTITAEstrutura: TROOSTITA

Dureza: 62 RC Dureza: 62 RC 50 RC50 RC

7878

5- REVENIDO5- REVENIDO400- 500°C400- 500°C os carbonetos crescem em glóbulos, os carbonetos crescem em glóbulos,

visíveis ao microscópiovisíveis ao microscópio

Estrutura: SORBITAEstrutura: SORBITA

Dureza: 20-45 RCDureza: 20-45 RC

650-738°C650-738°C os carbonetos formam partículas os carbonetos formam partículas globularesglobulares

Estrutura: ESFEROIDITAEstrutura: ESFEROIDITA

Dureza: <20 RCDureza: <20 RC

7979

MICROESTRUTURAS DO MICROESTRUTURAS DO REVENIDOREVENIDOTROOSTITA E TROOSTITA E

MARTENSITAMARTENSITASORBITASORBITA

8080

FRAGILIDADE DE FRAGILIDADE DE REVENIDOREVENIDO

Ocorre em determinados tipos de aços quando Ocorre em determinados tipos de aços quando aquecidos na faixa de temperatura entre aquecidos na faixa de temperatura entre 375-475 375-475 °C°C ou quando resfriados lentamente nesta faixa.ou quando resfriados lentamente nesta faixa.

A fragilidade ocorre mais rapidamente na faixa de A fragilidade ocorre mais rapidamente na faixa de 470-475 470-475 °C°C

A fragilidade só é revelada no ensaio de resist. ao A fragilidade só é revelada no ensaio de resist. ao choque, não há alteração na microestrutura.choque, não há alteração na microestrutura.

8181

AÇOS SUSCEPTÍVEIS À AÇOS SUSCEPTÍVEIS À FRAGILIDADE DE FRAGILIDADE DE

REVENIDOREVENIDO

Aços -liga de baixo teor de ligaAços -liga de baixo teor de liga

Aços que contém apreciáveis quantidades de Mn, Aços que contém apreciáveis quantidades de Mn, Ni, Cr, SbNi, Cr, Sb**, P, S, P, S

Aços ao Cr-Ni são os mais suceptíveis ao Aços ao Cr-Ni são os mais suceptíveis ao fenômenofenômeno

*é o mais prejudicial*é o mais prejudicial

8282

COMO MINIMIZAR A COMO MINIMIZAR A FRAGILIDADE DE FRAGILIDADE DE

REVENIDOREVENIDOManter os teores de P abaixo de 0,005% e Manter os teores de P abaixo de 0,005% e S menor 0,01%S menor 0,01%

Reaquecer o aço fragilizado a uma Reaquecer o aço fragilizado a uma temperatura de ~600 °C seguido de temperatura de ~600 °C seguido de refriamento rápido até abaixo de 300 °C .refriamento rápido até abaixo de 300 °C .

8383

6- 6- SOLUBILIZAÇÃO SEGUIDA DE SOLUBILIZAÇÃO SEGUIDA DE PRECIPITAÇÃO OU PRECIPITAÇÃO OU ENVELHECIMENTOENVELHECIMENTO

Consiste na precipitação de outra fase, Consiste na precipitação de outra fase, na forma de partículas extremamente na forma de partículas extremamente pequenas e uniformemente distribuídaspequenas e uniformemente distribuídas. .

Esta nova fase enrijece a liga. Esta nova fase enrijece a liga. Após o envelhecimento o material terá Após o envelhecimento o material terá

adquirido máxima dureza e resistência.adquirido máxima dureza e resistência. O envelhecimento pode ser natural ou O envelhecimento pode ser natural ou

artificial.artificial.

8484

6- Tratamento térmico de 6- Tratamento térmico de solubilização seguido de solubilização seguido de

envelhecimentoenvelhecimento

Solubilização

Precipitação

Resfriamento em água

Chamado de envelhecimento que pode sernatural ou artificial

A ppt se dá a T ambiente

A ppt se dá acima da T ambiente por reaqueci-mento

8585

EXEMPLO: Sistema Al-CuEXEMPLO: Sistema Al-Cu

A fase endurecedora das ligas Al-Cu é CuAl2 (A fase endurecedora das ligas Al-Cu é CuAl2 ())

Solubilização5,65%

8686

7- Outros tratamentos 7- Outros tratamentos térmicostérmicos

8787

TRATAMENTO SUB-ZEROTRATAMENTO SUB-ZEROAlguns tipos de aço, especialmente os alta liga, Alguns tipos de aço, especialmente os alta liga, não conseguem finalizar a transformação de não conseguem finalizar a transformação de austenita em martensita.austenita em martensita.

O tratamento consiste no resfriamento do O tratamento consiste no resfriamento do aço a temperaturas abaixo da ambienteaço a temperaturas abaixo da ambiente

Ex: Nitrogênio líquido: -170oCEx: Nitrogênio líquido: -170oC Nitrogênio + álcool: -70oCNitrogênio + álcool: -70oC

8888

AÇO AISI 1321 cementadoAÇO AISI 1321 cementado as linhas as linhas Mi e Mf são abaixadasMi e Mf são abaixadas. .

Neste aço a formação da martensita não se finaliza, levando a se ter Neste aço a formação da martensita não se finaliza, levando a se ter austenita residual a temperatura ambiente.austenita residual a temperatura ambiente.

8989

AUSTEMPERA E AUSTEMPERA E MARTEMPERAMARTEMPERA

Problemas práticos no resfriamento Problemas práticos no resfriamento convencional e têmperaconvencional e têmpera

A peça/ parte poderá apresentar empenamento ou fissuras A peça/ parte poderá apresentar empenamento ou fissuras devidos ao resfriamento não uniforme. A parte externa esfria devidos ao resfriamento não uniforme. A parte externa esfria mais rapidamente, transformando-se em martensita antes da mais rapidamente, transformando-se em martensita antes da parte interna. Durante o curto tempo em que parte interna. Durante o curto tempo em que as partes as partes externa e interna estão com diferentes microestruturas, externa e interna estão com diferentes microestruturas, aparecem tensões mecânicas consideráveisaparecem tensões mecânicas consideráveis. . A região que A região que contém a martensita é frágil e pode trincar.contém a martensita é frágil e pode trincar. Os tratamentos térmicos denominadosOs tratamentos térmicos denominados de martempera e de martempera e

austempera vieram para solucionar este problemaaustempera vieram para solucionar este problema

9090

MARTEMPERAMARTEMPERA

OO resfriamento é resfriamento é temporariamente interrompido, temporariamente interrompido, criando um criando um passo isotérmicopasso isotérmico, , no qual toda a peça atinga a no qual toda a peça atinga a mesma temperatura. A seguir mesma temperatura. A seguir o resfriamento é feito o resfriamento é feito lentamente de forma que a lentamente de forma que a martensita se forma martensita se forma uniformemente através da uniformemente através da peça. A ductilidade é peça. A ductilidade é conseguida através de um conseguida através de um revenimento final.revenimento final.

9191

AUSTEMPERAAUSTEMPERA

Outra alternativa para evitar distorções Outra alternativa para evitar distorções e trincas é o tratamento denominado e trincas é o tratamento denominado austêmpera, ilustrado ao lado austêmpera, ilustrado ao lado

Neste processo o procedimento é Neste processo o procedimento é análogo à martêmpera. Entretanto a análogo à martêmpera. Entretanto a fase isotérmicafase isotérmica é prolongada até que é prolongada até que ocorra a completa transformação em ocorra a completa transformação em bainita. Como a microestrutura bainita. Como a microestrutura formada é mais estável (alfa+Fe3C), o formada é mais estável (alfa+Fe3C), o resfriamento subsequente não gera resfriamento subsequente não gera martensita. Não existe a fase de martensita. Não existe a fase de reaquecimento, tornando o processo reaquecimento, tornando o processo mais barato. mais barato.

9292

MARTEMPERA E MARTEMPERA E AUSTEMPERAAUSTEMPERA

alternativas para evitar distorções e trincas

9393

CASO PRÁTICO 1CASO PRÁTICO 1

Faça uma análise do seguinte procedimento Faça uma análise do seguinte procedimento adotado por uma da empresaadotado por uma da empresa

Peça: eixo (10x100)mmPeça: eixo (10x100)mm

Aço: SAE 1045Aço: SAE 1045

Condições de trabalho: solicitação à abrasão puraCondições de trabalho: solicitação à abrasão pura

Tratamento solicitado: beneficiamento para Tratamento solicitado: beneficiamento para dureza de 55HRCdureza de 55HRC

Condição para tempera: peça totalmente acabadaCondição para tempera: peça totalmente acabada

9494


Qual o tratamento térmico que você acha mais Qual o tratamento térmico que você acha mais apropriado para um dado eixo flangeado para apropriado para um dado eixo flangeado para reconstituir a homogeneidade microestrutural com reconstituir a homogeneidade microestrutural com a finalidade de posteriormente ser efetuada a a finalidade de posteriormente ser efetuada a tempera?tempera?

Informações: A região flangeada apresenta-se com Informações: A região flangeada apresenta-se com granulação fina e homogênea, resultante do granulação fina e homogênea, resultante do trabalho à quente; já o restante do eixo, que não trabalho à quente; já o restante do eixo, que não sofre conformação, apresenta-se com sofre conformação, apresenta-se com microestrutura grosseira e heterogênea, devido ao microestrutura grosseira e heterogênea, devido ao aquecimento para forjamento. aquecimento para forjamento.

9595


Porta insertos de metal duro são usados em Porta insertos de metal duro são usados em estampos progressivos, confeccionados em aço estampos progressivos, confeccionados em aço AISI D2 e temperados para 60/62 HRC.AISI D2 e temperados para 60/62 HRC.

Este tipo de aço costuma reter até 50% de Este tipo de aço costuma reter até 50% de austenita em sua estrutura à temperatura austenita em sua estrutura à temperatura ambiente. Há algum inconveniente disto? ambiente. Há algum inconveniente disto? Comente sua resposta.Comente sua resposta.

9696

RESUMOSRESUMOS

9797

TRANSFORMAÇÕESTRANSFORMAÇÕES

AUSTENITA

Perlita

( + Fe3C) + a fase

próeutetóide

Bainita

( + Fe3C)

Martensita

(fase tetragonal)

Martensita Revenida

( + Fe3C)

Ferrita ou cementita

Resf. lentoResf. moderado

Resf. Rápido (Têmpera)

reaquecimento

9898


RecozimentoTotal ou Pleno

RecozimentoIsotérmico

Normalização

Tempera e Revenido

Resfriamento Lento

(dentro do forno)Resfriamento

ao ar

9999

Recozimento

Total ou Pleno

IsotérmicoAlívio de tensões

Recristalização

Resfriamento Lento

(dentro do forno) TemperaturaAbaixo da linha A1 Não ocorre nenhuma transformação

ResfriamentoDeve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções

TemperaturaAbaixo da linha A1

(600-620oC)

- ResfriamentoLento

(ao ar ou dentro do forno)

**Elimina o encruamento gerado pelos processos de

deformação à frio

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1 TÉCNOLOGIA MECÂNICA Tratamentos Térmicos PROF: Elias Junior