TRATAMENTOS TRMICOS

1. Funes:

remoo de tenses internas aumento ou diminuio de dureza aumento da resistncia mecnica melhora da ductibilidade melhora da usinabilidade melhora da resistncia ao desgaste melhora da resistncia corroso melhora da resistncia ao calor modificao de propriedades eltricas e magnticas

Geralmente algumas caractersticas so obtidas em detrimento de outras, (dureza versus ductibilidade).

2. Fatores de controle em tratamentos trmicos:

velocidade de aquecimento temperatura final (acima da temperatura de recristalizao?) tempo de permanncia na temperatura ambiente de aquecimento (utilizao de atmosfera protetora de hidrognio, nitrognio,

amnia dissociada, banho de sal para preveno da oxidao) velocidade de resfriamento

soluo aquosa a 10% de NaCl (maior velocidade) gua leo ar vcuo (menor velocidade)

Perguntas:1. Ordene os meios de resfriamento em ordem crescente de velocidade de resfriamento.

2. Existe algum outro meio capaz de resfriar ainda mais lentamente as peas em tratamento?

3. Quais so os fatores de controle em tratamentos trmicos?

3. Estrutura cristalina de aos

Aos so ligas de Ferro e Carbono. Normalmente, duas estruturas cristalinas so encontradas em peas de ao: ferrita e perlita. Observando uma amostra utilizando microscpio a ferrita possui aspecto claro e a perlita aspecto escuro como mostra a imagem a seguir.

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A ferrita, tambm chamada de ferro , composta de ferro na estrutura CCC (Cbica de Corpo Centrado). J a perlita composta por camadas de ferrita e cementita. A cementita nada mais que carboneto de ferro (Fe3C) e possui alta dureza.

Com o aquecimento do ao, ocorre uma transformao para uma outra estrutura chamada de austenita (ou ferro ) em que o ferro se encontra na forma CFC (Cbica de Face Centrada). Dependendo da temperatura e da concentrao de carbono obtm-se composies parciais de austenita e ferrita ou austenita e cementita ou composio completa de austenita, como mostra o diagrama a seguir:

Na forma austenita o carbono fica distribudo de maneira mais uniforme entre os tomos de ferro (e no concentrado na forma de carboneto de ferro ou cementita como ocorre na perlita). Se o resfriamento do material for lento a austenita volta gradativamente s formas de ferrita e perlita. Mas se o resfriamento for rpido no h tempo suficiente para o carbono se acumular e este fica

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distribudo entre os tomos de ferro que ficam numa estrutura intermediria, chamada martensita, que possui a forma TCC (Tetragonal de Corpo Centrado).

Esse processo de resfriamento rpido e obteno da martensita chamado de tmpera. A vantagem da forma martensita reside em sua alta dureza e resistncia mecnica.

Por meio de resfriamentos rpidos intercalados por intervalos de manuteno de temperatura constante o material pode passar a uma outra forma, chamada bainita.

A bainita possui alta dureza (inferior a da martensita) e pouca tenso interna (relativamente martensita).

Para a obteno da bainita o resfriamento deve cruzar as curvas do diagrama TTT Tempo, Temperatura e Transformao

Perguntas:4. Qual a estrutura cristalina da ferrita e da austenita? Como os tomos de carbono ficam

distribudos nessas estruturas?

5. Quais so as diferenas nos tratamentos para obteno de martensita e bainita?

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4. Operaes de tratamento trmico

4.1 Alvio de tenses internas (Recozimento)

Elevao a temperaturas abaixo da temperatura crtica e resfriamento lento.Aquecimento: 570 a 670 oC durante 1 a 3 horasResfriamento: 1 a 3 horas (dentro do prprio forno)

4.2 Recozimento Pleno

Elevao a temperaturas acima da temperatura de recristalizao, resfriamento lento.Aplicaes:- remoo de tenses internas- diminuio da dureza- aumento de ductibilidade

Controle de temperaturas durante o recozimento pleno:

4.3 Normalizao

Semelhante ao recozimento, com a diferena de utilizao de resfriamento ligeiramente mais rpido que confere boas caractersticas mecnicas (gros finos e uniformes, pouca tenso interna). Aplicado principalmente em aos.

Aquecimento: 750 a 950 oC durante 1 a 3 horasResfriamento: ar livre

4.4 Tmpera

Aquecimento acima da temperatura crtica. Porm, abaixo da temperatura de recristalizao. Resfriamento rpido (leo, gua ou soluo aquosa). Aumenta significativamente a dureza e resistncia mecnica.

Geralmente necessria a aplicao de tratamento trmico de revenimento para alvio das

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tenses internas geradas e melhora da tenacidade.Possui a adversidade de induzir empenamento s peas.Aquecimento: 750 a 900 oC durante vrios minutos (< 1h)Resfriamento: alguns segundos

4.4.1 Austmpera

Tratamento isotrmico em que obtida a bainita.Indicado para aos de alta temperabilidade (alto teor de carbono).No necessrio revenimento posterior

4.4.2 Martmpera

Indicado para aos-liga pois reduz empenamento de peas.Obtm-se martensita. necessrio revenimento posterior

4.5 Tmpera por chama

Aquecimento realizado por chama de maarico.

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Tmpera superficial (maior dureza na superfcie da pea)Indicado tambm para peas muito grandes ou de formatos complexos.- mtodo estacionrio: maarico movimentado para aquecimento de toda superfcie da pea- mtodo progressivo: maarico permanece fixo, pea movimentada

4.6 Tmpera por Induo

Aquecimento obtido por passagem de corrente eltrica induzida por campo magntico varivel (aproximadamente 450KHz).

A tmpera tambm ocorre de maneira superficial, como na tmpera por chama, com a vantagem adicional do processo propiciar alto controle da profundidade da camada tratada.

4.7 Revenimento

Aquecimento abaixo da temperatura de crtica, resfriamento lento.Aplicao: reduo das tenses internas de peas temperadas.Pode ser aplicado tambm para melhora da usinabilidade de metais.Aquecimento: 100 a 700 oC durante 1 a 3 horasResfriamento: ar livre

Pergunta:6. Entre os processos de recozimento, tmpera e revenimento, em qual atingida uma maior

temperatura de aquecimento? E uma menor temperatura de aquecimento?

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4.8 Esferoidizao

Tratamento que d forma esfrica cementita. Reduz a dureza e a resistncia do material, o que melhora sua usinabilidade (principalmente para aos de alto teor de carbono).

Obtido por:- aquecimentos e resfriamentos alternados, prximos a temperatura crtica- aquecimento por tempo prolongado logo abaixo a temperatura crtica

5. Tratamento termo-qumico

Ocorre modificao parcial da composio qumica do material.Aumento de dureza de superfcies (melhor resistncia ao desgaste) sem diminuir a

tenacidade do ncleo da pea.

5.1 Cementao

Enriquecimento superficial de carbono com a imerso da pea em atmosfera rica em carbono e aquecimento.

A cementao pode ser slida, lquida (banho de sal) ou gasosa.Obtm-se camadas de cementao variando entre 0,2 e 2 milmetros.Depois de cementada a pea deve ser temperada.

Cementao Slida (sustncias ricas em carbono no estado slido como carvo vegetal ou mineral)

Cementao Lquida (banho de sal)

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5.2 Nitretao

Similar a cementao mas enriquece-se a superfcie da pea com nitrognio.Geralmente aplicada sobre ligas de ao com cromo, molibdnio, alumnio e nquel.Obtm-se camas nitretadas de at 0,8 milmetros. realizada aps a tmpera. No induz empenamento pea.

5.3 Carbonitretao

Introduo superficial de carbono e nitrognio ao mesmo tempo.

Perguntas:7. Quais so as diferenas em dureza das peas tratadas por tmpera comum (em forno),

tmpera por chama, tmpera por induo e cementao?

8. Em quais processos obtida uma cementao mais homognea: slida, lquida ou gasosa? Por que?

TRATAMENTOS SUPERFICIAIS

1. Introduo

Tratamentos superficiais tm geralmente a inteno de prevenir a pea corroso e ao desgaste mecnico, mas s vezes so utilizados por motivos puramente estticos.

Corroso pode ocorrer de vrias formas, geralmente ocasionada por ataque da atmosfera (umidade) ou por corroso galvnica (possvel diferena de potencial entre dois materiais diferentes mergulhados em soluo condutora).

2. Pr-tratamentos

Antes da aplicao do revestimento, as peas devem ser preparadas para que a aderncia seja aumentada.

A superfcie da pea deve estar limpa (isenta de leos, graxas, partculas) e com certa rugosidade.

Isso obtido por ao mecnica (lixamento, jateamento, tamboreamento, vibrao) ou qumica (desengraxamento e decapagem).

2.1 Lixamento

Lixamento manual ou por mquina com auxlio de lixas contendo gros abrasivos de xido de alumnio (mais usado) ou carbeto de silcio.

Devem ser usadas, em seqncia, lixas de granulaes mais grossas e mais finas.

2.2 Jateamento

Jateamento de particulado (areia, granalhas de ao, carbeto de silcio) por ar comprimido. Remove ferrugem superficial e deixa a superfcie levemente rugosa.Indicado para peas grandes, em que o lixamento seria invivel.

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2.3 Vibrao e tamboreamento

Abraso superficial promovida pela vibrao de tanque (vibrao) ou rotao de tambor (tamboreamento).

Adiciona-se ao tanque ou ao tambor as peas e o material abrasivo (formato parecido ao estilhao de rebolos de retificao).

Indicado para peas pequenas e de geometria relativamente complexa.

2.4 Desengraxamento

Remoo de leos e graxas por ao de desengraxante (solvente, alcalino, emulsificante).

2.5 Decapagem

Remoo qumica de xidos superficiais pela ao do decapante.O decapante especfico para o material da pea. Deve atacar as reas oxidadas mas manter

a integridade das partes sem oxidao.Utilizado sobre superfcies complexas em que agentes mecnicos (lixamento, jateamento,...)

no seriam adequados (bobina de ao laminado, por exemplo).

Perguntas9. Quais so as diferenas entre os vrios mtodos de pr-tratamento?

10. Por que interessante que a superfcie a ser recoberta seja ligeiramente rugosa?

3. Revestimentos

3.1 Cladizao

Laminao de chapas de materiais diferentes, sendo que o material externo resistente corroso e o interno possui melhores propriedades mecnicas (latas de alimentos em geral).

2.2 Imerso a quente

Peas so mergulhadas em banho de sal com metal protetor fundido como o zinco (galvanizao ou zincagem) e o estanho (estanhao).

2.3 Eletrodeposio

Deposio atravs de clula eletroltica de metais como o zinco, estanho, cobre, nquel, cromo, cdmio, prata e ouro.

Obtm-se camadas superficiais de pequena espessura, uniforme e sem porosidade.

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3.4 Deposio qumica

Similar a eletrodeposio. Pea submergida em soluo aquosa de sal de metal a ser depositado porm sem passagem de corrente eltrica.

3.5 Metalizao

Fuso e pulverizao do metal a ser depositado sobre a superfcie da pea.Partculas se aderem superfcie e formam camadas em estrutura da forma lamelar (pequeno

rompimento no compromete o restante de material depositado).Alm de proteo contra corroso tambm utilizado para melhorar resistncia abraso e

restaurar componentes de mquinas desgastados.

3.6 Anodizao

Tratamento superficial do alumnio em clula eletroltica para aumentar a camada externa de xido.

Motivos: aumentar resistncia corroso e abraso aumentar aderncia de tintas conferir isolamento eltrico (xido isolante)

3.7 Esmaltao porcelana

Revestimento vtreo aplicado a chapas de ao, peas em ferro fundido e alumnio.Esmalte composto de diversas substncias (xidos, argilas, eletrlitos, pigmentos) e

aplicado numa suspenso em gua.Aplica-se o esmalte, espera-se a secagem (em ar ou estufas) e coloca-se as peas em fornos

para o cozimento ou queima.

3.8 Fosfatizao

Aplicao de cido fosfrico com outras substncias (zinco, ferro, mangans) sobre o ferro e ao para preparao para pintura.3.9 Pintura

Proteo a baixo custo, fcil aplicao.Podem ser constitudas de resinas sintticas termoplsticas, resinas acrlicas, vernizes,

resinas epoxi, resinas poliuretanas, silicones alm dos pigmentos.Para ser possvel a aplicao os componentes so dissolvidos em solventes e h a adio de

material secante. Aplicao por pincel, rolo, jato de ar, imerso, pulverizao (eletrosttica)...

Finalidades: melhorar aparncia impermeabilizar (proteger contra corroso) diminuir rugosidade superficial identificar peas ou partes de equipamentos (tubos, reservatrios) diminuir aderncia de vida marinha em cascos de embarcaes controlar absoro de calor

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Seqncia para pintura:

limpeza (desengraxe) fosfatizao: complementa a limpeza e aumenta aderncia de tintas aplicao de tinta de fundo (primer): garante proteo aplicao de tinta de acabamento: pigmentao na cor final desejada

4. Controle de qualidade de revestimentos

Pode-se verificar a qualidade do revestimento com observando a rea efetivamente recoberta com auxlio de microscpio (mtodo no destrutivo).

Tambm realiza-se testes em corpos de prova que so submetidos a corroso acelerada em cmaras corrosivas (mtodo destrutivo).

Perguntas:11. Quais so as vantagens da eletrodeposio e da metalizao?

12. Para que serve a fosfatizao?

13. O que define um ensaio ser destrutivo ou no destrutivo? Qual o mais indicado para o controle de qualidade de revestimentos de peas?

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS- Chiaverini, V. - Tecnologia Mecnica, Volume II, 2a ed., Makron Books, 1986- Kalpakjian, S., Manufacturing Engineering & Tecnology, 4th ed, Addison Wesley, 2000- Groover, M. P., Fundamentals of Moder Manufacturing, Prentice Hall, 1996

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