Tecnologia dos Materiais 4. TRATAMENTOS

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Módulo 2 – Tecnologia dos materiais

.4 Tratamentos

Conteúdo 4. TRATAMENTOS .......................................................................................................................... 3

.1 Generalidades: .................................................................................................................. 3

.2 Tratamentos Térmicos ...................................................................................................... 3

.3 Tratamentos Termomecânicos ......................................................................................... 8

.4 Tratamentos termoquímicos ............................................................................................. 8

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.4 Tratamentos

4. TRATAMENTOS

.1 Generalidades:

As peças de aço, ou de qualquer outro material, quando em serviço, ficam sujeitas a

solicitações que lhes exigem determinadas propriedades mecânicas. No caso concreto dos

aços, estas propriedades podem ser melhoradas através de tratamentos adequados.

Designam-se por tratamentos dos aços as diversas acções a que estes são submetidos com o

fim de lhes melhorar as propriedades, em conformidade com as exigências do trabalho que

vão desempenhar.

De acordo com o tipo de acção a que os aços são submetidos, podemos distinguir os seguintes

tratamentos: termomecânicos, térmicos, termoquímicos e superficiais. Estes tratamentos

podem ser aplicados a metais não-ferrosos, principalmente com o fim de lhes normalizar a

estrutura alterada pelos processos de trabalho, mas é em relação às ligas Fe-C, especialmente

aos aços, que os tratamentos térmicos se utilizam na sua verdadeira amplitude, permitindo

significativas modificações da estrutura e propriedades.

.2 Tratamentos Térmicos

São tratamentos que por simples aquecimento e arrefecimento, se modificam as propriedades

de toda a massa do aço, tais como:

• Têmpera

• Revenido

• Recozimento

Têmpera

É o tratamento térmico aplicado aos aços com percentagem igual ou maior do que 0,4% de

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

Fases da têmpera

1ª Fase:

– Aquecimento – A peça é aquecida em forno ou forja, até uma temperatura recomendada.

(Por volta de 800ºC para os aços-carbono).

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2ª Fase:

– Manutenção da temperatura

algum tempo afim de uniformizar o aquecimento em toda a peça.

3ª Fase:

– Arrefecimento – A peça uniformemente aquecida na temperatura des

água, óleo ou jacto de ar.

Efeitos da Têmpera

1 - Aumento considerável da dureza do aço.

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

quebradiço).

Reduz-se a fragilidade de um aço temperado com u

revenido.

Observações:

1 - A temperatura de aquecimento e o meio de arrefecimento são dados em tabelas:

Manutenção da temperatura – Atingida a temperatura desejada esta deve ser mantida por

algum tempo afim de uniformizar o aquecimento em toda a peça.

A peça uniformemente aquecida na temperatura desejada é

Aumento considerável da dureza do aço.

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

se a fragilidade de um aço temperado com um tratamento termoquímico denominado

A temperatura de aquecimento e o meio de arrefecimento são dados em tabelas:

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Atingida a temperatura desejada esta deve ser mantida por

ejada é arrefecida em

se muito

m tratamento termoquímico denominado

A temperatura de aquecimento e o meio de arrefecimento são dados em tabelas:

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.4 Tratamentos

2 - O controlo da temperatura durante o aquecimento, nos fornos, é feito por aparelhos

denominados pirómetros.

Nas forjas identifica-se a temperatura pela cor do material aquecido.

3 - De início o aquecimento deve ser lento, (pré

na peça.

4 - A manutenção da temperatura varia

não deve ser além do necessário.

Revenido

É o tratamento térmico que se faz nos aços já temperados, com a finalidade de diminuir a sua

fragilidade, isto é, torná-lo menos quebradiço.

O revenido é feito aquecendo

em seguida. As temperaturas de revenido são encontradas em tabelas e para os

variam entre 210ºC e 320ºC.

Fases do Revenido

1ª Fase:

– Aquecimento – Feito geralmente em fornos controlando

Nos pequenos trabalhos o aquecimento pode ser feito apoiando

aquecido ao rubro.

O forte calor libertado pelo bloco, aquece lentamente a peça, produzindo nesta uma

que varia à medida que a temperatura aumenta. Essas cores, possibilitam identificar a

temperatura da peça e são denominadas

O controlo da temperatura durante o aquecimento, nos fornos, é feito por aparelhos

se a temperatura pela cor do material aquecido.

De início o aquecimento deve ser lento, (pré-aquecimento), afim de não provocar defeitos

A manutenção da temperatura varia de acordo com a forma da peça; o tempo nesta fase

não deve ser além do necessário.

É o tratamento térmico que se faz nos aços já temperados, com a finalidade de diminuir a sua

lo menos quebradiço.

O revenido é feito aquecendo-se a peça temperada até uma certa temperatura arrefecendo

em seguida. As temperaturas de revenido são encontradas em tabelas e para os

geralmente em fornos controlando-se a temperatura com pirómetro.

Nos pequenos trabalhos o aquecimento pode ser feito apoiando-se a peça num bloco de aço

O forte calor libertado pelo bloco, aquece lentamente a peça, produzindo nesta uma

que varia à medida que a temperatura aumenta. Essas cores, possibilitam identificar a

temperatura da peça e são denominadas cores de revenido.

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O controlo da temperatura durante o aquecimento, nos fornos, é feito por aparelhos

aquecimento), afim de não provocar defeitos

de acordo com a forma da peça; o tempo nesta fase

É o tratamento térmico que se faz nos aços já temperados, com a finalidade de diminuir a sua

se a peça temperada até uma certa temperatura arrefecendo-a

em seguida. As temperaturas de revenido são encontradas em tabelas e para os aços-carbono

se a temperatura com pirómetro.

se a peça num bloco de aço

O forte calor libertado pelo bloco, aquece lentamente a peça, produzindo nesta uma coloração

que varia à medida que a temperatura aumenta. Essas cores, possibilitam identificar a

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.4 Tratamentos

2ª Fase:

– Manutenção da Temperatura

3ª Fase:

– Arrefecimento – O arrefecimento da peça pode ser:

– Lento – deixando

– Rápido – mergulhando

Efeitos do revenido

Diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém aumenta consideravelmente a sua

resistência aos choques.

Recozimento

O recozimento é o tratamento térmico que tem por finalidade eliminar a dureza de uma peça

temperada ou normalizar materiais com tensões internas resultantes do forjamento, da

laminação, prefilação etc..

Tipos de recozimento:

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

2 - Recozimento para normalizar a estrutura de um material.

Manutenção da Temperatura – Possível quando o aquecimento é feito em fornos.

O arrefecimento da peça pode ser:

deixando-a arrefecer naturalmente.

mergulhando-a em água ou óleo.

Diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém aumenta consideravelmente a sua

O recozimento é o tratamento térmico que tem por finalidade eliminar a dureza de uma peça

temperada ou normalizar materiais com tensões internas resultantes do forjamento, da

Recozimento para eliminar a dureza de uma peça temperada.

Recozimento para normalizar a estrutura de um material.

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Possível quando o aquecimento é feito em fornos.

Diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém aumenta consideravelmente a sua

O recozimento é o tratamento térmico que tem por finalidade eliminar a dureza de uma peça

temperada ou normalizar materiais com tensões internas resultantes do forjamento, da

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.4 Tratamentos

Fases do recozimento

1ª Fase:

Aquecimento – A peça é aquecida

ser recozido. (Entre 500ºC e 900ºC).

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

2ª Fase:

Manutenção da temperatura

temperatura recomendada para que as

3ª Fase:

Arrefecimento – O arrefecimento deve ser feito lentamente, tanto mais lento quanto maior for

a percentagem de carbono no aço.

No arrefecimento para recoziment

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

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

Observação – O material para arrefecimento da peça deve estar bem sec

3 - Interrompendo-se o aquecimento, deixando a peça arrefecer dentro do próprio

forno.

Nota – No recozimento do cobre e latão o arrefecimento deve ser o mais rápido possível.

Efeitos do recozimento no aço

Elimina a dureza de uma peça temperada

normal.

Torna o aço mais homogéneo

A peça é aquecida a uma temperatura que varia de acordo com o material a

ser recozido. (Entre 500ºC e 900ºC).

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

Manutenção da temperatura – A peça deve permanecer aquecida por algum tempo na

temperatura recomendada para que as modificações atinjam toda a massa da mesma.

O arrefecimento deve ser feito lentamente, tanto mais lento quanto maior for

a percentagem de carbono no aço.

No arrefecimento para recozimento adoptam-se os seguintes processos:

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

Colocação da peça em caixas contendo cal, cinza, areia ou outros materiais.

O material para arrefecimento da peça deve estar bem seco.

se o aquecimento, deixando a peça arrefecer dentro do próprio

No recozimento do cobre e latão o arrefecimento deve ser o mais rápido possível.

Efeitos do recozimento no aço

Elimina a dureza de uma peça temperada anteriormente, fazendo-a voltar à sua dureza

homogéneo, melhora sua ductilidade tornando-o facilmente

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a uma temperatura que varia de acordo com o material a

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

tempo na

modificações atinjam toda a massa da mesma.

O arrefecimento deve ser feito lentamente, tanto mais lento quanto maior for

Colocação da peça em caixas contendo cal, cinza, areia ou outros materiais.

se o aquecimento, deixando a peça arrefecer dentro do próprio

No recozimento do cobre e latão o arrefecimento deve ser o mais rápido possível.

a voltar à sua dureza

o facilmente maquinável.

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.3 Tratamentos Termomecânicos

Um tratamento termomecânico de uma liga metálica consiste na aplicação simultânea de calor

e de um processo de deformação, com o objectivo de alterar a forma e refinar a

microestrutura. Assim, a laminagem a quente dos metais, correntemente utilizada na

indústria, é um tratamento termomecânico que desempenha um papel importante no

processamento de muitos aços, desde os aços macios de baixo carbono até aos aços

inoxidáveis fortemente ligados.

O processo tradicional de fabrico inclui o vazamento de lingotes (de dimensões entre 1 ton e

50 ton) que, depois de permanecerem algum tempo nos fornos de poço a temperaturas muito

altas (1200-1300ºC), são laminados a quente para se obter sucessivamente biletes, varões e

chapas. Isto provoca a destruição da estrutura grosseira resultante do vazamento, em virtude

da repetida recristalização do aço.

A laminagem a quente tem vindo a evoluir em anos recentes e é actualmente um processo de

elevada precisão e rigoroso controlo. É aplicada cada vez mais aos aços fracamente ligados,

com composições cuidadosamente escolhidas, que permitem optimizar as propriedades

mecânicas finais resultantes da deformação a quente.

Este processo de fabrico, em que a redução de espessura em cada passe de laminagem é

predeterminada e a temperatura final é definida com grande precisão, designa-se laminagem

controlada (ou laminagem de arrefecimento controlado) e é actualmente de maior

importância na obtenção de propriedades mecânicas "garantidas" em aços para condutas,

pontes e muitas outras aplicações de engenharia.

No outro extremo, isto é, no caso dos aços mais fortemente ligados, é corrente submeter os

aços a grandes deformações no estado austeníticol, antes da transformação para martensite.

Este processo, designado ausforming (enformação austenítica), permite obter elevados níveis

de resistência, associados a uma boa tenacidade e ductilidade.

.4 Tratamentos termoquímicos

Os tratamentos termoquímicos são reacções químicas realizadas a temperaturas controladas,

os quais são aplicados aos aços com o fim de lhes modificar a composição química superficial e

consequentemente as suas propriedades. É a partir da difusão de certos elementos, como o

carbono, o azoto e outros, que se consegue essa alteração de propriedades.

Em termos práticos, a função destes tratamentos é conseguir um aumento superficial da

dureza e da resistência ao desgaste desses materiais. O interior da peça mantém as

características de resistência e tenacidade.

Dependendo do elemento introduzido superficialmente, podem distinguir-se os seguintes

tipos de tratamentos: cementação, nitruração, carbonitruração e sulfinização.

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Cementação

Muitas peças de mecânica necessitam ter elevada dureza externa

entretanto, internamente precisam

Estas peças geralmente são em aço de baixa p

tratamento denominado CEMENTAÇÃO

A cementação é um tratamento que consiste em aumentar a

fina camada externa da peça.

Após a cementação tempera-

as partes internas permanecem sem alterações.

A cementação é feita aquecendo

material rico em carbono (carburante).

Quando a peça atinge altas temperatura

do carburante.

Quanto mais tempo a peça permanecer aquecida com o

camada.

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

carburantes influi na rapidez com que

Muitas peças de mecânica necessitam ter elevada dureza externa para resistirem ao desgaste

entretanto, internamente precisam permanecer “moles”, para suportarem solavancos.

as peças geralmente são em aço de baixa percentagem de carbono e recebem um

nto denominado CEMENTAÇÃO.

A cementação é um tratamento que consiste em aumentar a percentagem de carbono numa

fina camada externa da peça.

-se a peça, as partes externas adquirem elevada dureza enquanto

permanecem sem alterações.

A cementação é feita aquecendo-se a peça de aço de baixo teor de carbono, junto com um

material rico em carbono (carburante).

temperaturas (750ºC a 1.000ºC) passa a absorver parte do carbono

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

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

carburantes influi na rapidez com que se forma a camada.

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para resistirem ao desgaste,

ecer “moles”, para suportarem solavancos.

carbono e recebem um

rcentagem de carbono numa

adquirem elevada dureza enquanto

arbono, junto com um

a absorver parte do carbono

carburante, mais espessa se tornará a

gasosos. A qualidade dos

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.4 Tratamentos

Fases da cementação

1ª Fase:

• Aquecimento

Cementação em caixa:

As peças são colocadas em caixas juntamente

aquecidas até a temperatura

Cementação em banho:

As peças são mergulhadas no carburante líquido aquecido,

2ª Fase:

• Manutenção da temperatura

espessura da camada que se deseja e da

0,2mm por hora).

3ª Fase:

• Arrefecimento – A peça é

Após a cementação as peças são temperadas.

As peças são colocadas em caixas juntamente com o carburante, fechadas hermeticamente e

recomendada.

As peças são mergulhadas no carburante líquido aquecido, através de cestos ou ganchos.

Manutenção da temperatura – O tempo de duração desta fase varia de acordo com a

espessura da camada que se deseja e da qualidade do carburante utilizado. (0,1mm a

A peça é arrefecida lentamente dentro da própria caixa.

Após a cementação as peças são temperadas.

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fechadas hermeticamente e

s ou ganchos.

varia de acordo com a

qualidade do carburante utilizado. (0,1mm a

caixa.

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.4 Tratamentos

Nitruração

É um processo semelhante à cementação, que se faz aquecendo o aço a uma temperatura de

500ºC a 525ºC na presença de um gás denominado Nitrogénio. Após algum tempo, obtém-se

uma fina camada, extremamente dura, não havendo necessidade de se temperar a peça.

Carbonitruração

Entende-se por carbonitruração, o tratamento termoquímico em que se promove

enriquecimento superficial simultâneo com carbono e nitrogénio em peças de aço, visando

obter superfícies extremamente duras e um núcleo tenaz, aliados a outras propriedades

mecânicas como resistência à fadiga, resistência ao desgaste e resistência à torção.

Sulfinização

Este tratamento termoquímico tem por finalidade aumentar a resistência ao desgaste das peças

tratadas. Este tratamento não provoca qualquer aumento de dureza.