Beneficiamento de Aços [21]

Tratamentos para beneficiamento de aços:Tratamentos para beneficiamento de aços:

Tê t d i tê i â i dTêmpera: aumento de resistência mecânica e durezados aços causado pela formação da martensita um microconstituinte que usualmartensita, um microconstituinte que usual-mente apresenta um comportamento frágil.

Revenido: tratamento subsequente à têmpera, cuja principal finalidade é o ajuste das proprieda-principal finalidade é o ajuste das propriedades mecânicas (especialmente a tenacidade).

1>

Beneficiamento de Aços

Resfriamento dos aços após austenitização:Diagrama deresfriamento

tí dcontínuo doaço Cr-MoABNT 4140

Formação damartensita:

fenômeno atérmico

2>

Beneficiamento de Aços

Resfriamento de uma barra de aço 1045 – ø 10mm:Resfriamento de uma barra de aço 1045 ø 10mm:

água sem agitação água com aditivos

Beneficiamento de Aços

Resfriamento de peças na têmpera:

gases

água

água + aditivos(sais polímeros)(sais, polímeros)

óleoóleo

sem agitaçãomeios de resfriamento

3>

meios de resfriamentocom agitação

Beneficiamento de Aços

Severidade de têmpera: a escolha do meio de resfriamen-to depende da dureza desejada forma e dimensão da peça eto depende da dureza desejada, forma e dimensão da peça eda temperabilidade do aço utilizado.

dif t

Defeitos

espessuras diferentes(empenamento)

tensõestérmicas

4>(trincamento)

Beneficiamento de Aços

Influência da composição química:

)Mn(%3,24)Si(%225)C(%353521)C(M os −−−=

)Mo(%825)Cr(%717)Ni(%427 )Mo(%8,25)Cr(%7,17)Ni(%4,27 −−−

elementos de ligas aumentam a temperabilidade eelementos de ligas aumentam a temperabilidade e promovem endurecimento por solução sólida

carbono equivalente (CE): aços com CE < 0,5 resistemmais ao trincamento provocado pela têmpera.

NiCrMoMnCCE ++++=

p p p

501055CCE ++++=

5>

Beneficiamento de Aços

Microestrutura da martensita:

Aspecto das plaquetas de martensita em um aço 0 14%C

25 μm

6>

Aspecto das plaquetas de martensita em um aço 0,14%C temperado em água, após 1200°C/1h. ataque: nital 2%.

Beneficiamento de Aços

Martensita:i tit i t lt t d t f ã ã dif i lmicroconstituinte resultante da transformação não difusional

da austenita, o qual está supersaturado com carbono.

durante a transformação ocorrem simultaneamente doisfenômenos metalúrgicos: escorregamento e maclaçãofenômenos metalúrgicos: escorregamento e maclação.

a falta de difusão dos átomos de carbono provocam aa falta de difusão dos átomos de carbono provocam a distorção do reticulado da ferrita que estaria em formação.

austenita → martensita : CFC → tetragonal corpo centrado

a combinação entre a distorção do reticulado e a geração dedefeitos cristalinos (discordâncias) favorecem o endurecimento

7>

defeitos cristalinos (discordâncias) favorecem o endurecimentoda martensita.

Beneficiamento de Aços

O elemento carbono:carbono distorção do reticulado Interstícios

octaédricos

FeC

relação cristalográfica entre a austenita (CFC) e amartensita (tetragonal de corpo centrado)

8>

( g p )Interstíciostetraédricos

Beneficiamento de Aços

O elemento carbono:carbono abaixamento da temperatura Ms

9>

Beneficiamento de Aços

O elemento carbono:carbono alteração dos parâmetros de rede

Austenita (CFC):)C(%044,0548,3)A(a

o

o ⋅+=

Austenita (CFC):

Martensita (TCC):)C(%013,0861,2)A(a

o⋅−=

Martensita (TCC):

)C(%116,0861,2)A(co

⋅+=

resultado: ΔV ~ + 4%

10>trincas

Beneficiamento de Aços

O elemento carbono:carbono alteração da dureza da martensita

Os tratamentos de beneficiamentosomente são eficazes em açossomente são eficazes em açoscom teor de carbono superior a

0 25% peso0,25% peso.

11>

Beneficiamento de Aços

O revenido: ajuste das propriedades mecânicas apósa têmpera do açoa têmpera do aço.

Etapa 1 (< 250°C): precipitaçãodo carboneto ε (HC metaestável)do carboneto ε (HC, metaestável)

Etapa 2 (200 a 300°C): d i ã d t it tiddecomposição da austenita retida

Etapa 3 (200 a 350°C): substituição do carboneto ε pelacementita e redução da distorçãodo reticulado TCC;do reticulado TCC;

Etapa 4 (> 350°C): coalescimento e esferoidizaçãoda cementita e recristalização da ferrita CCC;

12>

da ferrita CCC;

Beneficiamento de Aços

Efeito da composição química no revenido:

aço alta liga(HSS)(HSS)Σ > 10% peso

HSSaço liga(AL)

ALHSS

(AL)5 < Σ < 10% peso

ARBLaço baixa liga(ARBL)

ARBL( )Σ < 5% peso

13>

Beneficiamento de Aços

Efeito combinado entre temperatura e tempo:

Parâmetro de Revenido de aço Holloman-Jaffe (P):Revenido de aço0,1 C% peso

)tlog20(TP += )tlog20(TP +⋅=

[T] = [K][ ] [ ][t] = [horas]

14>

Beneficiamento de Aços

Bibliografia:

Chiaverini, V. Aços e Ferros Fundidos. ABM, São Paulo, 5a ed 1987 pp 89 985a. ed., 1987, pp. 89-98.

Reed Hill R E Princípios de Metalurgia Física EdReed-Hill, R. E. Princípios de Metalurgia Física. Ed. Guanabara Dois, 2a. ed., Rio de Janeiro, 1982, pp. 593-633.

Chiaverini, V. Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas.Assoc Bras Metais São Paulo 2a ed 1987 pp 63-84Assoc. Bras. Metais, São Paulo, 2a. ed., 1987, pp. 63 84.

American Society for Metals. ASM Handbook, Vol. 4: HeatAmerican Society for Metals. ASM Handbook, Vol. 4: HeatTreating. 10th ed., 1991.

Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Materiais de Construção Mecânica I.

15® 2009. Permitida a impressão e divulgação. http://www.dem.feis.unesp.br/maprotec/educacional.shtml/