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Tempera e Revenimento
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19/03/2014
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TRATAMENTOS TRMICOS
Manuel Houmard
mhoumard@ufmg.br
Sala 3304 Bloco 1 Escola de Engenharia
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ENGENHARIA MECNICA
TMPERA, TEMPERABILIDADE EREVENIMENTO
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19/03/2014
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INTRODUO
Tempera e revenimento, ou revenido, so operaes detratamento trmico principalmente aplicadas nas ligasferrosas por fim de adquirir as propriedades de dureza eresistncia mecnica adequadas a utilizao do material
Temperabilidade, ou endurecibilidade, a capacidadeda pea a se transformar em martensitahomogeneamente por tratamento trmico para obteruma dureza uniforme atravs de toda a seo da pea
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Objetivo principal:
Produzir peas com alta resistncia mecnica paraaplicaes mais criticas, como se encontram naindustria mecnica, ou nas reas de transporte e deconstruo civil
Objetivos estruturais e de desempenho :
Obter estrutura martensita homognea
Aumentar a dureza
Melhorar a resistncia mecnica4
OBJETIVOS DA TMPERA
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Aquecimento ate austenitizao total, como o tratamentode normalizao, seguido por resfriamento muito rpido
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Tempo
Tem
pe
ratu
ra
Resfriamento rpido(gua, leo, salmoura...)
Aquecimento
Temperatura de austenitizao
Tempo necessrio s transformaes
TMPERA
Resfriamento muito rpido que no deixa ocorrer astransformaes perlitica por fim de obter umaestrutura martensitica
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5m
Martensita
PRODUO DE MARTENSITA
Taxa < TRCDepende da composio
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PROPRIEDADES DA MARTENSITA
Elevada quantidade de discordncias introduzidas na estrutura durante a transformao
Presena de tomos de carbono em soluo solida intersticial, causando acentuada deformao na rede cristalina e estabelecendo forte ligao com as discordncias, dificultando seu movimento
Morfologia em ripas ou placas
Estrutura no homognea
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Pea A
dAdB
Pea B
INFLUNCIA DO TAMANHO DA PEA
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TEMPERABILIDADE
Definies:
Endurecimento = Obter a estrutura martensita, ou seja,evitar a transformao da austenita nos constituentenormais
Temperabilidade = Endurecibilidade = Capacidade deendurecimento
Temperabilidade = Capacidade em obter um endurecimentouniforme atravs de toda seco da pea por resfriamentorpido
Profundidade de endurecimento = Profundidade adequadaa que, numa dada pea, se consegue obter estruturamartenstica por tmpera
Estrutura martensita uniforme no material se a taxa deresfriamento no centro da pea superior TRC
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Ao 4340
TEMPERABILIDADE
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Avaliao da profundidade deendurecimento:
Posio na barra temperada queapresenta uma microestrutura formadade 50% martensita.
Corresponde a tomar comoprofundidade da tmpera a posio emque a dureza sofre uma variaobrusca
Ensaios os mais comuns:
Mtodo de Grossmann
Mtodo de Jominy11
ENSAIOS DE TEMPERABILIDADE
Exemplo: Ao 1090 temperado em gua
12Dimetro Crtico Real DC:
Dimetro que a barra deve ter para, ao ser temperada, apresentar na sua regio central dureza correspondente 50% de martensita
MTODO DE GROSSMAN
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Ao carbono 1040:
gua
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MTODO DE GROSSMAN
Ao liga 1410:
gua
Dimetro critico real depende da qumica:
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Dimetro Crtico DC depende do meio de resfriamento:
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Exemplo: Ao 1040
EFEITO DO MEIO DE RESFRIAMENTO
Grossmann
Meio Ideal de Resfriamentoou de Tmpera Ideal
Meio no qual a superfcie atinge a temperatura do meio instantaneamente
Dimetro Crtico Ideal DIDimetro correspondente ao meiode resfriamento ideal
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Mtodo Grossmannpermite de avaliar oDC para diferentemeio de resfriamento
DC X DI Severidade de Tmpera H
SEVERIDADE DO MEIO DE RESFRIAMENTO
H
Valores tpicos de H
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MTODO DE JOMINY
Padronizado pelas ASTM e ABNT
Distncia Crtica JD
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Exemplo:
Ao Eutetide
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MTODO DE JOMINY
Correlao curva de endurecibilidade e curvas de resfriamento contnuo
Dimetro Crtico Real DC vs. Distncia Crtica JD parameios de resfriamento fixos
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MTODO GROSSMANN VS. MTODO JOMINY
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Forma da pea
Meio de resfriamento
Fatores que afetam a cintica de transformao da austenita:
Composio qumica
Tamanho de gro da austenita
Homogeneidade da austenita
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FATORES ALTERANDO A TEMPERABILIDADE
Efeito do Teor de carbono e do tamanho de gro da austenita:
a baixo)
Efeitos dos Elementos de liga e do meio de resfriamento:
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FATORES ALTERANDO A TEMPERABILIDADE
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DI = Db x FMn x FCr x Fsi x Fmo x FNi
Dimetro base Fatores Multiplicativos de Grossmann
DIMETRO IDEAL E ELEMENTOS DE LIGA
em mm
Aos H:
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FAIXAS DE TEMPERABILIDADE
Mtodo Jominy
Dure
za R
ockw
ell
C
Distncia da Extremidade Resfriada em 1/16 de polegada
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NOVOS DIAGRAMAS
Tmpera Fragilidade e tendncia a trincas
Revenimento:
Objetivo principal:
Aliviar as tenses da tmpera e melhorar a tenacidade
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REVENIMENTO
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Martensitarevenida,Troostita
Precipitao de carbonetos finos Fe3C etransformao da austenita retida embainita, composta de ferrita e carboneto
2 etapa: 200C - 360C
Martensitarevenida
1 etapa: 100C - 200C
Precipitao de carboneto (Fe2,4C) ediminuio do teor de carbono damartensita previamente formada
ETAPAS DO REVENIMENTO
Sorbita
Dissoluo dos carbonetos , diminuio doteor de carbono da martensita, que setransforma em ferrita e formao departculas de cementita
3 etapa: > 360C
Crescimento ou coalescimento daspartculas de cementita da sorbita,resultando em uma estrutura formada poresferides de cementita em matriz ferrtica
4 etapa: ~ Teutetide
Esferoidita
Temperatura alta e tempo longo de revenimentoaumentam a ductilidade
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Dureza vs. Temperatura
Dureza vs. Tempo
REVENIMENTO: PROPRIEDADES MECNICAS
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Tenacidade vs. Temperatura
Fragilidade da martensita revenida
REVENIMENTO: TENACIDADE
Material temperado erevenido tem uma granderesistncia deformao etambm uma granderesistncia aos choques
Material usado paraaplicao critica requerendograndes propriedadesmecnicas
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COMPARAO ENTRE OS TRATAMENTOS TRMICOS
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REVENIMENTO: EXEMPLO
18m 18m 18m18m
Exemplo:Ao com 0,5%CModificaes estruturais
Metal temperadoem gua
Revenido a 200C Revenido a 400C Revenido a 600C Recozido a 750C
Martensita revenida:martensita e carboneto
martensita eaustenita retida
Sorbita: ferrita epartculas de cementita
Sorbita: ferrita epartculas de cementita
Ferrita, perlita ecementita coalescida
18m
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REVENIMENTO: EXEMPLO
Exemplo:Ao com 0,5%CTemperado em gua e revenido a diferentes temperaturasModificaes naspropriedades mecnicas
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Partculas de cementita so bem mais finas na sorbita o que limita a movimentao das discordncias mais duro
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Esferoidita
10m 0,9m
cementita
ferrita
cementita
ferrita
Sorbita
ESFEROIDITA VS. SORBITA
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Exemplo: Ao 0,55%C, 0,7%Cr, 0,35%Mo, 1,5%Ni
EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA
Manuteno dadureza a altas temperaturas
Atraso nastransformaes de fase
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Endurecimento secundrio 5 estgio:
Exemplos: Mo e Cr
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Precipitao de carbonetos (~500C)
EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA
Ainda no h explicaes convincentes para explicar os fenmenos
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Fragilidade da martensitarevenida:
Fragilidade de revenido:
Resfriamento lento aps o revenimento na faixa de temperatura 375C - 575C
Revenimento na faixa de temperatura 250C - 350C
FRAGILIZAO ASSOCIADA AO REVENIMENTO
Segregao de tomos impuros ?
Presena dos elementos de liga ?
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CONCLUSO
Tratamentos de tmpera e revenimento so muitoimportante porque eles permitem a produo depeas para aplicaes mais criticas
A temperabilidade das peas depende da forma, daqumica e do meio de resfriamento
Mtodos de Grossmann e Jominy avaliam acapacidade de endurecimento dos metais
O revenimento aumenta principalmente a tenacidadedo material (troostita, sorbita)
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