Tecnologia Mecânica Tratamentos Térmicos. Eng. Marcio R. M. Menna Diagrama de Fases

Tecnologia MecânicaTecnologia MecânicaTratamentos TérmicosTratamentos Térmicos

Eng. Marcio R. M. Menna

Diagrama de FasesDiagrama de Fases


Tratamento TérmicoTratamento Térmico

Finalidade:Finalidade: Alterar as microestruturas e, como Alterar as microestruturas e, como

conseqüência, as propriedades mecânicas conseqüência, as propriedades mecânicas

das ligas metálicasdas ligas metálicas

O tratamento térmico está diretamente O tratamento térmico está diretamente

relacionado com o tipo de material a ser relacionado com o tipo de material a ser

tratadotratado


ObjetivosObjetivos

Remoção de tensões internasRemoção de tensões internasAumento ou diminuição da durezaAumento ou diminuição da durezaAumento da resistência mecânicaAumento da resistência mecânicaMelhora da ductilidadeMelhora da ductilidadeMelhora da usinabilidadeMelhora da usinabilidadeMelhora da resistência ao desgasteMelhora da resistência ao desgasteMelhora da resistência à corrosãoMelhora da resistência à corrosãoMelhora da resistência ao calorMelhora da resistência ao calor


Fatores de InfluênciaFatores de Influência

TemperaturaTemperatura

TempoTempo

Velocidade de resfriamentoVelocidade de resfriamento

Atmosfera (para evitar a oxidação ou Atmosfera (para evitar a oxidação ou perda de algum elemento químico, como a perda de algum elemento químico, como a descarbonetação dos aços)descarbonetação dos aços)


TempoTempo

O tempo de tratamento depende muito O tempo de tratamento depende muito das dimensões da peçadas dimensões da peça

Quanto maior o tempo, maior a segurança Quanto maior o tempo, maior a segurança da completa dissolução das fases para da completa dissolução das fases para posterior transformaçãoposterior transformação

Tempos longos facilitam a oxidação e Tempos longos facilitam a oxidação e encarecem o processoencarecem o processo


TemperaturaTemperatura

Depende do tipo de material e da Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura transformação de fase ou microestrutura desejadadesejada


Velocidade de ResfriamentoVelocidade de Resfriamento

Depende do tipo de material e da Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura transformação de fase ou microestrutura desejadadesejada

É o mais importante porque é ele que É o mais importante porque é ele que efetivamente determinará a efetivamente determinará a microestruturamicroestrutura, além da composição , além da composição química do materialquímica do material


Principais meios de resfriamentoPrincipais meios de resfriamento

Ambiente do forno (Ambiente do forno (+ brando+ brando))

ArAr

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

ÓleoÓleo

ÁguaÁgua

Soluções aquosas de NaOH, NaSoluções aquosas de NaOH, Na22COCO33 ou ou

NaCl (NaCl (+ severos+ severos))


Principais Tratamentos TérmicosPrincipais Tratamentos Térmicos

Tratamentos Térmicos

Recozimento Normalização

Têmpera e Revenido

•Alívio de tensões•Recristalização•Homogeneização•Total ou Pleno•Isotérmico


RecozimentoRecozimento

Objetivos:Objetivos: Remoção de tensões internasRemoção de tensões internas Diminuir a dureza, para melhorar a usinabilidadeDiminuir a dureza, para melhorar a usinabilidade Alterar as propriedades mecânicas, como a Alterar as propriedades mecânicas, como a

resistência e a ductilidaderesistência e a ductilidade Ajustar o tamanho de grãoAjustar o tamanho de grão

Método:Método: Manter o material a uma temperatura determinada Manter o material a uma temperatura determinada

por um certo tempo, e a seguir resfriá-lo lentamentepor um certo tempo, e a seguir resfriá-lo lentamente

Tempo de permanência:Tempo de permanência: aços carbono: ~ 20 min. por centímetro de espessuraaços carbono: ~ 20 min. por centímetro de espessura aços liga: ~ 30 min. por centímetro de espessuraaços liga: ~ 30 min. por centímetro de espessura


Tipos de RecozimentoTipos de Recozimento

Recozimento para alívio de tensõesRecozimento para alívio de tensões (qualquer liga metálica)(qualquer liga metálica)

Recozimento para recristalizaçãoRecozimento para recristalização (qualquer liga metálica)(qualquer liga metálica)

Recozimento para homogeneizaçãoRecozimento para homogeneização (para peças fundidas)(para peças fundidas)

Recozimento total ou plenoRecozimento total ou pleno (aços)(aços)


Recozimento para alívio de Recozimento para alívio de tensõestensões

Objetivo:Objetivo: Remoção de tensões internasRemoção de tensões internas

Temperatura:Temperatura: Geralmente entre 500 ºC e 700 ºCGeralmente entre 500 ºC e 700 ºC

Resfriamento:Resfriamento: Deve-se evitar velocidades muito altas devido Deve-se evitar velocidades muito altas devido

ao risco de distorções; geralmente feito ao arao risco de distorções; geralmente feito ao ar


Recozimento para RecristalizaçãoRecozimento para Recristalização

Objetivo:Objetivo: Elimina o encruamento gerado pela Elimina o encruamento gerado pela

deformação a friodeformação a frio

Temperatura:Temperatura: Menor que 723 ºCMenor que 723 ºC

Resfriamento:Resfriamento: Lento (ao ar ou ao forno)Lento (ao ar ou ao forno)


Recozimento para Recozimento para HomogeneizaçãoHomogeneização

Objetivo:Objetivo: Melhorar a homogeneidade da microestrutura Melhorar a homogeneidade da microestrutura

de peças fundidasde peças fundidas

TemperaturaTemperatura Menor que 723 ºCMenor que 723 ºC

Resfriamento:Resfriamento: Lento (ao ar ou ao forno)Lento (ao ar ou ao forno)


Recozimento Total ou PlenoRecozimento Total ou Pleno

Objetivo:Objetivo: Obter dureza e estrutura controlada para os Obter dureza e estrutura controlada para os

açosaços

Temperatura:Temperatura: < 0,86% C: 50 ºC acima da T< 0,86% C: 50 ºC acima da Tcrítica superiorcrítica superior >0,86% C: entre T>0,86% C: entre Tcrítica superiorcrítica superior e T e Tcrítica inferiorcrítica inferior

Resfriamento:Resfriamento: Lento, ao forno (~ 50 ºC/h)Lento, ao forno (~ 50 ºC/h)

Implica em tempos longos de processoImplica em tempos longos de processo


Influência da Temperatura de Influência da Temperatura de RecozimentoRecozimento


NormalizaçãoNormalização

Usada nos aços, antes da Usada nos aços, antes da TêmperaTêmpera e e RevenidoRevenido..

Objetivos:Objetivos: Refinar o grãoRefinar o grão Melhorar a uniformidade da microestruturaMelhorar a uniformidade da microestrutura

TemperaturaTemperatura < 0,86% C: Acima da linha A< 0,86% C: Acima da linha A33

> 0,86% C: Acima da T> 0,86% C: Acima da Tcrítica superiorcrítica superior

ResfriamentoResfriamento Ao ar (calmo ou forçado)Ao ar (calmo ou forçado)


TêmperaTêmpera

Objetivos:Objetivos: Obter estrutura Obter estrutura matensítica,matensítica, que promove: que promove:

Aumento na durezaAumento na dureza

Aumento na resistência à traçãoAumento na resistência à tração

Redução na tenacidadeRedução na tenacidade

Aumento da resistência ao desgasteAumento da resistência ao desgaste

A têmpera gera tensões – é necessário A têmpera gera tensões – é necessário um um revenidorevenido posterior posterior


Estrutura MartensíticaEstrutura Martensítica


TêmperaTêmpera

Temperatura:Temperatura: Levemente superior à linha crítica (A1)Levemente superior à linha crítica (A1) Manutenção a essa temperatura para Manutenção a essa temperatura para

homogeneizaçãohomogeneização (0,4 a 0,86)% C – Acima da austenitizacao plena(0,4 a 0,86)% C – Acima da austenitizacao plena > 0,86% C: aproximadamente (723 + 50) ºC> 0,86% C: aproximadamente (723 + 50) ºC Deve ser realizado em atmosfera controladaDeve ser realizado em atmosfera controlada

Resfriamento:Resfriamento: Brusco, de maneira a formar martensitaBrusco, de maneira a formar martensita A velocidade de resfriamento é o fator mais A velocidade de resfriamento é o fator mais

importante da têmperaimportante da têmpera


TêmperaTêmpera

Meios de resfriamentoMeios de resfriamento Dependem da composição do aço (% de C e Dependem da composição do aço (% de C e

elementos de liga) e da espessura da peçaelementos de liga) e da espessura da peça


TemperabilidadeTemperabilidade

Capacidade de um aço adquirir dureza por Capacidade de um aço adquirir dureza por têmpera a uma certa profundidadetêmpera a uma certa profundidade

A curva que indica a queda de dureza em A curva que indica a queda de dureza em função da profundidade recebe o nome de função da profundidade recebe o nome de curva Jominy, e é obtida por meio de curva Jominy, e é obtida por meio de ensaios normalizadosensaios normalizados


TemperabilidadeTemperabilidade


Temperabilidade em função do teor Temperabilidade em função do teor de Carbonode Carbono


RevenidoRevenido

Sempre acompanha a têmperaSempre acompanha a têmpera

Objetivos:Objetivos: Alivia ou remove tensõesAlivia ou remove tensões Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando

a tenacidadea tenacidade

TemperaturaTemperatura Pode ser escolhida de acordo com as Pode ser escolhida de acordo com as

propriedades desejadaspropriedades desejadas


Temperatura de RevenidoTemperatura de Revenido


Temperatura de RevenidoTemperatura de Revenido

150 – 230 °C 150 – 230 °C Dureza: 65 RC a 60 RC Dureza: 65 RC a 60 RC



650 – 738 °C 650 – 738 °C Dureza: < 20 RC Dureza: < 20 RC


Microestruturas de RevenidoMicroestruturas de Revenido


Outros Tratamentos TérmicosOutros Tratamentos Térmicos

Tratamento Sub-zeroTratamento Sub-zero Alguns aços, especialmente os de alta liga, Alguns aços, especialmente os de alta liga,

não conseguem finalizar as transformações não conseguem finalizar as transformações de fasesde fases

O tratamento consiste no resfriamento do aço O tratamento consiste no resfriamento do aço a temperaturas abaixo da ambientea temperaturas abaixo da ambiente

Ex: Ex: Nitrogênio líquido: -170 ºCNitrogênio líquido: -170 ºC Nitrogênio + álcool: -70 ºCNitrogênio + álcool: -70 ºC


Austêmpera e MartêmperaAustêmpera e Martêmpera

Problema prático no resfriamento e na Problema prático no resfriamento e na têmpera:têmpera: Resfriamento não uniforme gera tensões Resfriamento não uniforme gera tensões A parte externa resfria mais rapidamente, A parte externa resfria mais rapidamente,

enriquecendo-se de martensitaenriquecendo-se de martensita A martensita é dura e frágil, e pode trincarA martensita é dura e frágil, e pode trincar

Os tratamentos térmicos denominados de Os tratamentos térmicos denominados de martêmperamartêmpera e e austêmperaaustêmpera visam visam solucionar este problemasolucionar este problema


MartêmperaMartêmpera

OO resfriamento é temporariamente resfriamento é temporariamente interrompido, criando um interrompido, criando um passo passo isotérmicoisotérmico, no qual toda a peça atinge a , no qual toda a peça atinge a mesma temperaturamesma temperaturaA seguir, o resfriamento é feito A seguir, o resfriamento é feito lentamente, de forma que a martensita se lentamente, de forma que a martensita se forma uniformemente através da peçaforma uniformemente através da peçaA ductilidade é conseguida através de um A ductilidade é conseguida através de um revenido finalrevenido final


AustêmperaAustêmpera

O procedimento é análogo à martêmpera, O procedimento é análogo à martêmpera, entretanto a entretanto a fase isotérmicafase isotérmica é é prolongada até que ocorra a completa prolongada até que ocorra a completa transformação em bainitatransformação em bainitaMicroestrutura formada é mais estável Microestrutura formada é mais estável ((+Fe+Fe33C), o resfriamento subseqüente C), o resfriamento subseqüente não gera martensitanão gera martensitaNão existe a fase de reaquecimento, Não existe a fase de reaquecimento, tornando o processo mais baratotornando o processo mais barato


ProcessosProcessos

Têmpera, Têmpera, Austêmpera, Austêmpera, MartêmperaMartêmpera

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Tecnologia Mecânica Tratamentos Térmicos. Eng. Marcio R. M. Menna Diagrama de Fases