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Apresentação de Tratamentos Térmicos e Termoquímicos.
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06/08/2012 68
Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald ([email protected]) – IFES - Aracruz
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Tratamentos Térmicos e Termoquímicos Materiais - Prof. Heiter Ewald ([email protected])
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06/08/2012 69
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TRATAMENTO TÉRMICO DOS AÇOS
• Há muitos séculos atrás o homem descobriu que com aquecimento e resfriamento podia modificar as propriedades mecânicas do aço, isto é, torná-lo mais duro, mais mole, mais maleável, etc.
• Mais tarde, descobriu também que a rapidez com que o aço era resfriado e a quantidade de carbono que possuía influenciavam decisivamente nessas modificações.
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06/08/2012 70
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TRATAMENTOS TÉRMICOS
• Finalidade:
Alterar a microestrutura e, como consequência, as propriedades mecânicas das
ligas metálicas.
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06/08/2012 71
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Aço + tratamento térmico
O tratamento térmico está associado diretamente com o
tipo de aço. Portanto, deve ser escolhido
desde o início do projeto
TRATAMENTOS TÉRMICOS
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06/08/2012 72
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PRINCIPAIS TRATAMENTOS TÉRMICOS
Tratamentos Térmicos
Recozimento Normalização Têmpera
e Revenido
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06/08/2012 73
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RECOZIMENTO
• Tratamento térmico onde um material é exposto a uma
temperatura elevada durante um período de tempo prolongado.
• Objetivos:
1. Alívio de tensões;
2. Reduzir a resistência e a dureza, aumentar tenacidade e ductilidade;
3. Produzir microestrutura desejada.
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06/08/2012 74
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RECOZIMENTO
• Qualquer processo de recozimento consiste em três estágios:
• Aquecimento até a temperatura desejada;
• Manutenção ou “encharque” naquela temperatura;
• Resfriamento, geralmente até a temperatura ambiente.
• O tempo é um parâmetro importante nesses procedimentos.
• Deve-se tomar muito cuidado com os gradientes de temperatura entre a parte de dentro e de fora das peças que podem dar origem a tensões internas e, consequentemente, trincas e empenamento.
• A temperatura de recozimento também é um fator importante. O recozimento pode ser acelerado uma vez que processos difusivos estão envolvidos.
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06/08/2012 75
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NORMALIZAÇÃO
• Tratamento térmico realizado em aços que foram deformados plasticamente , por exemplo, por laminação com o objetivo de reduzir o tamanho de seus grãos e assim aumentar sua tenacidade.
• Após a austenitização o material é resfriado ao ar.
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06/08/2012 76
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TÊMPERA E REVENIDO
• Resfriamento rápido (água), com posterior resfriamento em forno.
• Objetivos:
1. Formar martensita revenida (estrutura que combina resistência e tenacidade)
• Martensita – estrutura dura e frágil, com o revenimento reduz a dureza e aumenta a tenacidade (reduz tensões internas e diminui a fragilidade da peça).
Apenas em aços com
teores de carbono
acima de ~ 0,3%
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06/08/2012 77
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TRATAMENTOS SUPERFICIAIS
• Têmpera superficial
• Tratamentos termoquímicos
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06/08/2012 78
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TÊMPERA SUPERFICIAL
• Endurecimento superficial: superfície dura com núcleo dúctil e tenaz.
• Aquece-se a superfície até a temperatura de têmpera utilizando uma chama oxiacetilênica, bobina por indução eletromagnética ou laser, seguido por resfriamento rápido.
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06/08/2012 79
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TEMPERABILIDADE = ENDURECIBILIDADE
• Termo usado para descrever a habilidade de uma liga em ser endurecida pela formação de martensita como resultado de um dado tratamento térmico.
• Medida qualitativa da taxa na qual a dureza cai com a distância, em direção ao interior de uma amostra, como resultado de um menor teor de martensita.
• Capacidade de formar martensita a uma determinada profundidade em uma peça.
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06/08/2012 80
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ENSAIO JOMINY
• Procedimento padrão amplamente utilizado para determinar a endurecibilidade.
• É utilizado um corpo-de-prova cilíndrico de 1 polegada de diâmetro e 4 polegadas de comprimento. Esse CP é austenitizado, retirado do forno e montado em um suporte para que seja resfriado com um jato de água. Após o resfriamento é feito um chanfro e é medida a dureza ao longo do CP para produzir a curva de endurecibilidade.
• Cada aço possui sua própria e exclusiva curva de endurecibilidade.
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06/08/2012 81
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ENSAIO JOMINY
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06/08/2012 82
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ENSAIO JOMINY
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MARTÊMPERA
• Tratamento térmico que visa diminuir o problemas das tensões de resfriamento da têmpera.
• O resfriamento é interrompido por alguns instantes a uma temperatura pouco superior a temperatura de início da transformação martensítica para eliminar ou diminuir os gradientes térmicos.
• A martêmpera emprega banho de sal ou óleo.
• Permite um maior controle dimensional e menor perda por trincas e empenos.
• O custo é maior em relação a têmpera convencional.
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06/08/2012 84
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MARTÊMPERA
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06/08/2012 85
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AUSTÊMPERA
• Transformação isotérmica para a produção da bainita.
• O principal objetivo é obter produtos com alta ductilidade e resistência ao impacto, sem perda expressiva de dureza.
• O resfriamento é feito em banho de sal, óleo ou chumbo.
• Seu custo é competitivo com o da têmpera e revenido, porém só é aplicável a um pequeno grupo de aços.
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06/08/2012 86
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AUSTÊMPERA
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06/08/2012 87
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TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS SUPERFICIAIS
• Visam o endurecimento superficial dos aços pela modificação parcial de sua composição química a alta temperatura no estado sólido.
• Principais tratamentos termoquímicos:
• Cementação;
• Nitretação;
• Cianetação ou carbonitretação líquida;
• Carbonitretação;
• Boretação.
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06/08/2012 88
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CEMENTAÇÃO
• A cementação é um tratamento que consiste em aumentar a porcentagem de carbono numa fina camada externa da peça.
• Pode ser feito em meio gasoso, líquido ou sólido.
• A atmosfera do local de tratamento deve ter concentração de carbono maior que na peça.
• Em geral feito em aços com teor de carbono menor que aproximadamente 0,3%.
• A peça deve estar a altas temperaturas para permitir difusão do carbono na mesma.
• Deve ser feita têmpera posterior.
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06/08/2012 89
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CEMENTAÇÃO
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06/08/2012 90
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• A nitretação é um tratamento que consiste em aumentar a porcentagem de nitrogênio numa fina camada externa da peça.
• Pode ser feito em meio gasoso ou líquido.
• Ocorre em temperaturas menores que a cementação (entre 500 e 570°C).
• Forma-se uma camada de alta dureza.
• Melhora a resistência à corrosão e ao amolescimento.
NITRETAÇÃO
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06/08/2012 91
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CIANETAÇÃO OU CARBONITRETAÇÃO LÍQUIDA
• A cianetação é um tratamento que consiste em aumentar a porcentagem de carbono e nitrogênio numa fina camada externa da peça.
• Feito em meio líquido.
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06/08/2012 92
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CARBONITRETAÇÃO
• A carbonitretação é um tratamento que consiste em aumentar a porcentagem de carbono e nitrogênio numa fina camada externa da peça.
• Feito em meio gasoso.
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BORETAÇÃO
• A boretação consiste no enriquecimento superficial de boro.
• Pode ser gasosa, líquida ou sólida.
• Processo caro e necessita alta tecnologia.
• A microdureza das camadas boretadas é muito alta.
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06/08/2012 94
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Tratamentos Térmicos e Termoquímicos Materiais - Prof. Heiter Ewald ([email protected])