Tratamentos Térmicos Especiais [22]

Martêmpera em Aços: visa interromper o resfriamento pa-Martêmpera em Aços: visa interromper o resfriamento para uniformização da temperatura na peça, minimizando a for-mação de trincas e empenamentos após o processamento.mação de trincas e empenamentos após o processamento.

Meios de resfriamento:

banho de sal fundido( tê i l)(martêmpera convencional)

óleo( tê difi d )(martêmpera modificada)

C353521)C(M o −= C353521)C(Ms

M825C717Ni427

Mn3,24Si225 −−

1>Mo8,25Cr7,17Ni4,27 −−−

Limitações geométricas: espessura < 13mmResultado: martensita (revenida)

Tratamentos Térmicos Especiais

Meios de resfriamento para martêmpera:Meios de resfriamento para martêmpera:

óleo: baixo custo mas limitado pela tempe-t d tili ã (< 250°C) i dratura de utilização (< 250°C) e riscos de

incêndio ou explosão.

metais/ligas fundidas: alto calor específico mas maior custo e insalubridade Exemplo: metaismas maior custo e insalubridade. Exemplo:Pb/Sn fundem a 327 e 232°C. 250°C

sais

sais fundidos: custo inferior associado à uma maior faixa de temperaturas Exemplo:uma maior faixa de temperaturas. Exemplo:50% K(NO3) + 40% Na(NO2) + 10% Na(NO3)funde a aproximadamente 130°C. 200°C

2>

funde a aproximadamente 130 C.óleo

150°C

Tratamentos Térmicos Especiais

Processamento industrial para martêmpera:aço Tγ TM

(óleo)TM

(sal) peças:esp máx :( ) ( )

1070 / C 843 176 -1330 / C Mn 843 176

esp. máx.:3 a 85mm;peso:1330 / C, Mn 843 176 -

4063 / Mo 843 176 -peso:

0,1 a 12 kglote de peças:4140 / Cr, Mo 843 - 250

4340 / Ni, Cr, Mo 815 - 250

lote de peças:100 a 300 kgpeso de sal:, ,

8620 / Ni, Cr, Mo 857 - 18052100 / Cr V 857 190

peso de sal:> 500 kgvolume de óleo52100 / Cr, V 857 190 -

8740 / Ni, Cr, Mo 830 - 250> 500 litros

3>N.B.: as temperaturas estão expressas em °C; o tempo no banho varia

entre 4 a 20 minutos, dependendo da geometria e peso da peça.

Tratamentos Térmicos Especiais

Propriedades mecânicas após a martêmpera:Propriedades mecânicas após a martêmpera:

Resultados comparativos do aço ABNT 1095, após a p ç , prealização da têmpera e da martêmpera:

# tratamento dureza impacto(HRC) (J)

1 temperado em água e revenido 53,0 15,72 52 5 18 62 temperado em água e revenido 52,5 18,63 martemperado e revenido 53,0 37,34 t d id 52 8 32 44 martemperado e revenido 52,8 32,4

4>

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Austêmpera em Aços: visa garantir o resfriamento neces-Austêmpera em Aços: visa garantir o resfriamento necessário para a obtenção da bainita, microconstituinte menos re-sistente que a martensita mas com maior tenacidade que esta.sistente que a martensita mas com maior tenacidade que esta.

Meios de resfriamento:

banho de sal fundido

metais/ligas fundidas

C353521)C(M os −=

Mo8,25Cr7,17Ni4,27 −−−

Mn3,24Si225 −−

5>

,,,Limitações geométricas: espessura < 13mmResultado: bainita

Tratamentos Térmicos Especiais

Meios de resfriamento para austêmpera: saisMeios de resfriamento para austêmpera:

rápida transferência de calor da peça;

sais

eliminação da camada de vapor;

não ocorre mudanças significativas na viscosidade;

estabilidade química durante o tratamento;estabilidade química durante o tratamento;

solúvel em água, facilita a limpeza subseqüente;

possível reaproveitamento dos sais já utilizados;

efeitos menos nocivos à saúde que os metais fundidos;efeitos menos nocivos à saúde que os metais fundidos;

Temperatura de utilização acima de 150°C

6>

p ç

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Propriedades mecânicas após a austêmpera:Propriedades mecânicas após a austêmpera:

Resultados comparativos do aço ABNT 1095, após a p ç , prealização da têmpera, martêmpera e austêmpera:

# tratamento dureza impacto(HRC) (J)

1 temperado em água e revenido 53,0 15,72 52 5 18 62 temperado em água e revenido 52,5 18,63 martemperado e revenido 53,0 37,34 t d id 52 8 32 44 martemperado e revenido 52,8 32,45 austemperado 52,0 61,16 t d 52 3 54 3

7>6 austemperado 52,3 54,3

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Patenteamento: tratamento que visa combinar bons níveisd i tê i â i d tilid d ibilit d ide resistência mecânica com ductilidade, possibilitando maio-res níveis de deformação plástica no estiramento de arames.

Processamento: após austenitização as barras ou arames são resfriados,

8>continuamente, em um banho de chumbo entre 510 a 540°C durante 10 a 90 segundos, resultando numa perlita fina em pequenas seções.

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Solubilização e Envelhecimento ligas de Al(Al-Cu; Al-Cu-Mg; Al-Mg-Si;

Al-Zn-Mg; Al-Zn-Mg-Cu)solubilizaçãodo solutodo soluto

548°C; 5,7%Cu

Al-Cu

formação daszonas G.P.

f ã dformação dafase de transição θ” θ = CuAl2

partículas endurecimento por precipitação9>

partículascoerentes θ

endurecimento por precipitaçãoapós o envelhecimento

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Solubilização e Envelhecimento: variação de uma propriedade mecânica com o tempode envelhecimento, realizado em uma temperatura fixa.

1 2 3 4

horas

1 – Zonas G.P.: os átomos aglomeram-se em certas regiões;2 – Envelhecimento: formação de partículas θ coerentes;3 S lh i t d d ê i i õ f ló i

10>3 – Superenvelhecimento: perda de coerência e variações morfológicas;4 – Equilíbrio.

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Solubilização e Envelhecimento em Aços: ó tê f d d b t / it tapós a têmpera os formadores de carbonetos e/ou nitretos

permanecem dissolvidos na martensita. Durante o revenidoé possí el dependendo da temperat ra a formação de paré possível, dependendo da temperatura, a formação de par-tículas capazes de promover endurecimento (secundário).

carbonetosnitretos aços microligados

lh i t

nitretoscarbonitretos

aços microligadosNbC; TiN; V(C,N)

envelhecimento

aços maragingintermetálicos

aços maraging(martensitic aging)

Ni Mo; Fe Mo11>

Ni3Mo; Fe2Mo

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Envelhecimento em aços com cromo:

matriz → (Fe Cr) C → Cr C → Cr C

matriz → ortorrômbico → hexagonal → CFC

matriz → (Fe,Cr)3C → Cr7C3 → Cr23C6

A B

A – a formação do carboneto

A B

do tipo Cr7C3 ocorre apenasse haver mais que 1% de Cr.

B – a formação do carbonetodo tipo Cr C ocorre apenasdo tipo Cr23C6 ocorre apenasse haver mais que 7% de Cr.

12>

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Envelhecimento em aços com molibdênio/tungstênio:

matriz → (Fe M) C → M C → M C

matriz → ortorrômbico → hexagonal → CFC(D)

matriz → (Fe,M)3C → M2C → M6C

A B

A – a formação do carboneto

A B

do tipo M2C ocorre apenasse haver mais que 4% de M.

B – a formação do carbonetodo tipo M C ocorre apenasdo tipo M6C ocorre apenasse haver mais que 6% de M.

13>

Tratamentos Térmicos Especiais

Bibliografia:

Chiaverini, V. Aços e Ferros Fundidos. ABM, São Paulo, 5a ed 1987 pp 105 1135a. ed., 1987, pp. 105-113.

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. 304-318.

Chiaverini, V. Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas.Assoc Bras Metais São Paulo 2a ed 1987 pp 79-88Assoc. Bras. Metais, São Paulo, 2a. ed., 1987, pp. 79 88.

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.

14® 2009. Permitida a impressão e divulgação. http://www.dem.feis.unesp.br/maprotec/educacional.shtml/