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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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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