PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos

PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos



Objetivo da aula

Ao final desta aula, você deverá:

1.Saber ler e interpretar Diagramas TTT

2. Saber a diferença entre os Tratamentos Térmicos

de Recozimento, Normalização, Têmpera, Revenido,

Martêmpera, Alívio de Tensões, Esferoidização

3. Bem como relacionar os microconstituintes

provenientes de Tratamentos Térmicos com as

propriedades mecânicas dos materiais.



Diagramas de transformação de fases e tratamentos térmicos

Pra que servem Tratamentos Térmicos de

Materiais?

Alterar as microestruturas e como consequência

as propriedades mecânicas dos materiais.

Removendo tensões, modificando a dureza e a

resistência mecânica.



Os tratamentos térmicos atuam no

material modificando:

tensões

dureza

resistência

mecânica

ductilidade



• Vejamos o exemplo do diagrama de transformação

isotérmica ou diagrama TTT, obtido pelo

resfriamento da austenita e sua transformação

determinada ao longo do tempo.

Curvas Temperatura – Tranformação – Tempo (TTT)



CURVAS TEMPERATURA



CURVAS TEMPERATURA



Um resfriamento lento do material passando pelas

curvas de início e fim de transformação, terá como

produto final o microconstituinte Perlita. Com um

resfriamento rápido o produto transformado é a

Martensita com dureza superior da Perlita.

CURVAS TEMPERATURA



Um aço eutetóide (0,76%C) pode ter sua

resistência mecânica alterada de 700 MPa para 2000

MPa por simples modificação na velocidade de

Resfrimento a partir da zona crítica. Não esquecendo

que quanto maior a Dureza do material, maior será

sua Resistência Mecânica e menor a Resistência ao

Impacto.

CURVAS TEMPERATURA



Vejamos o percurso do processo de Tratamento

Térmico descrito pelos pontos ABCD.

Aquecemos o material até acima da temperatura de

727ºC, ponto A, para ocorrer a transformação de

fase.

CURVAS TEMPERATURA



Resfriamos rapidamente o material até a

temperatura do ponto B e a mantemos constante.

A isoterma sai do ponto B, encontra o ponto C e se mantem

constante, passa pelo ponto 50% até encontrar o ponto D

(100%).

CURVAS TEMPERATURA



A passagem pelo ponto D indica que a

transformação de fases está completa.

CURVAS TEMPERATURA



TRATAMENTO TÉRMICO

Existem vários tipos de Tratamento Térmico, onde os mais importantes são:

Recozimento :

Recozimento Pleno

Recozimento Subcrítico

Recozimento alívio de

Tensão

Normalização

Têmpera

Martêmpera

Austêmpera

Revenimento

Esferoidização



RECOZIMENTO

Visa reduzir a dureza do aço, aumentar a

usinabilidade, facilitar o trabalho a frio.

O recozimento é composto de três estágios:

Recuperação - Este primeiro estágio do

recozimento é verificado a temperaturas baixas.

Nele ocorre um re-arranjo das discordâncias, de

modo a adquirir configurações mais estáveis.

Não há nenhum efeito sensível sobre as

propriedades do material.



Recristalização – Em temperaturas mais

elevadas, verifica-se grande alteração na

microestrutura do metal, com variações nas

propriedades mecânicas.

Crescimento de Grão – A temperaturas mais

elevada, os grãos recristalizados tendem a

crescer, mediante um mecanismo que consiste na

absorção por parte de alguns grãos dos grãos

circunvizinhos.

RECOZIMENTO



Recozimento Pleno

Consiste em austenetizar o aço e resfriar

lentamente

Aços hipoeutetóides

Aços hipereutetóides

RECOZIMENTO



Recozimento Pleno

Diminuir a dureza, aumentar a ductilidade,

melhorar a capacidade de usinagem, ajustar o

tamanho do grão e eliminar as irregularidades do

tratamento térmico sofrido antes. Aquece a

temperatura acima da zona crítica e depois de

certo tempo o forno é desligado e resfriado

dentro do forno.

RECOZIMENTO



Recozimento Subcrítico e Alívio de Tensão

Este tratamento visa recuperar a dutilidade do

aço.

Consiste em aquecer o aço a uma temperatura

normalmente na faixa de 600 a 680o C, seguido de

resfriamento lento.

Neste processo não ocorre a transformação em

Austenita, pois não chega a temperatura de

austenitização.

RECOZIMENTO



Recozimento Subcrítico e Alívio de Tensão

Depois de aproximadamente 3 h o forno é

desligado e o material é resfriado dentro do próprio

forno. Alivia as tensões internas que surgiram na

solidificação do aço, na deformação à frio, na

soldagem, na usinagem ou em aços que sofrem

grandes esforços (trilhos do metrô).

RECOZIMENTO



NORMALIZAÇÃO

A normalização consiste na austenitização

completa do aço (750 a 950o C), seguida de

resfriamento ao ar. Tem por objetivo refinar e

homogeinizar a estrutura do aço, conferindo-lhe

melhores propriedades do que o recozimento com

grãos finos distribuídos de forma homogênea.

É indicado normalmente para homogeinização da

estrutura após o forjamento e antes da tempera ou

revenimento.



Se compararmos, em um aço hipoeutetóide, a

estrutura normalizada com a recozida, tem-se que a

estrutura normalizada:

possui a dureza e a resistência mecânica mais

elevada, ductilidade mais baixa e a resistência ao

impacto é semelhante nos dois casos.

NORMALIZAÇÃO



TÊMPERA

A tempera consiste em resfriar o aço, apartir

de uma temperatura de austenitização, a uma

velocidade suficiente rápida (água, salmoura e óleo)

para evitar as transformações perlíticas e bainíticas

na peça. Deste modo obtêm-se a estrutura

martensita.

Essa velocidade de resfriamento dependerá da

posição das curvas em C, ou seja do tipo do aço e da

forma e dimensões da peça.



Depois da tempera com a formação da martensita, o

material apresenta níveis de tensões internas muito

alto, devido ao resfriamento drástico e pela brusca

mudança de fases, então imediatamente após a

têmpera, é preciso que essas tensões sejam

aliviadas ou eliminadas, para devolver ao aço o

equilíbrio necessário.

TÊMPERA



REVENIMENTO

O revenimento é um tratamento usado em peças

que já passaram pela Têmpera, a fim de corrigir o

excesso de dureza causado pela própria têmpera,

aliviando ou removendo as tensões internas.



REVENIMENTO

Este tratamento consiste em aquecer

uniformemente até a temperatura abaixo da

austenitização (entre 100 e 700o C), mantendo o aço

nesta temperatura por tempo suficiente para

completa homogeinização dos grãos, sendo retirada

do forno para resfriamento ao ar.

Dependendo da temperatura, resultam pequenas ou

grandes alterações nas estruturas martensíticas.



MARTÊMPERA

A martêmpera é um tipo de tratamento térmico

indicado para aços de liga, por que reduz o risco de

empenamento das peças, visando a obtenção da

martensita.

Ela consiste em aquecer o aço até a temperatura

de austenitização, e então resfriar rapidamente (sem

atingir a curva TTT do aço), chegando assim a

temperatura de formação da martensita, é deixado

isotérmico por um certo tempo, então resfriado em

banho de sal.



A martensita obtida apresenta-se uniforme e

homogênea, diminuindo a facilidade de sofrer riscos

e trincas.

Após a martêmpera é necessário submeter a peça

ao revenimento.

MARTÊMPERA



ESFEROIDIZAÇÃO

Este é um tratamento que visa produzir uma

microestrutura esferoidal, constituída de pequenas

partículas aproximadamente esféricas de carboneto

num fundo ou matriz ferrita.

Aços com alto teor de carbono possuem muita

cementita e o recozimento não é suficiente para

diminuir a sua dureza. Esse tratamento transforma a

cementita em pequenas esferas, diminuindo a

dureza do aço



ESFEROIDIZAÇÃO

Eleva-se a temperatura do aço até um pouco acima

da linha inferior da zona crítica, para então esfriar e

aquecer alternadamente em torno dessa linha de

transformação inferior da zona crítica. Uma outra

maneira é aquecer e permanecer por tempo

prolongado numa temperatura logo abaixo da zona

crítica.



Fatores que influenciam os tratamentos térmicos

O tempo depende diretamente das dimensões

da peça e da microestrutura desejada.

Quanto maior o tempo:

Maior a segurança da completa dissolução das

fases para posterior transformação;

Maior será o tamanho de grão;

TEMPO:



Depende do tipo de material e da

transformação de fase ou microestrutura

desejada.

TEMPERATURA:




Depende do tipo de material e da transformação

de fase ou microestrutura desejada;

Determina o tipo de microestrutura final do

material.

VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO:




Principais meios de resfriamento:

Ambiente do forno (+brando);

Ar;

Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o de Pb);

Óleo; Água; Soluções aquosas de NaOh, Na2CO3 ou

NaCl (+ severos).





Como escolher o meio de resfriamento?

É compromisso entre: Obtenção das

características finais desejadas (microestruturas +

propriedades), integridade da peça, acúmulo de

concentração de tensões.





Diferença de resfriamento isotérmico e contínuo no diagrama de

transformação de fases



Até a próxima aula!

Bom Estudo!

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