Princpios da Cincia e Tecnologia
dos Materiais
CCE 0291 (2 crditos)
Fbio Oliveira2015/1
Unidade 7 Tratamentos Trmicos
Fases
Austenita: uma soluo em estado slido de cementita
no ferro, ou seja, cristais mistos que contm tomos de
ferro.
Ferrita: o ferro praticamente puro. Possui estrutura CCC
abaixo de 906 C e estrutura CFC acima desta
temperatura.
Cementita: o carboneto de ferro (Fe3C), isto , uma
combinao qumica de ferro e carbono.
Fases
Perlita: microestrutura para o ao eutetide, composta
por camadas ou lamelas alternadas de ferrita e
cementita.
Bainita: composta por agulhas de cementita em uma
matriz de ferrita.
Martensita: resultado da transformao da austenita
sem o processo de difuso. Esta fase compete com a
formao de perlita e bainita.
Diagrama de Equilbrio Fe-C
Diagrama de Equilbrio Fe-CReao Euttica: uma fase lquida setransforma em duas fases slidas.
Reao Eutetide: uma fase slida setransforma em duas fases slidas.
Resumo de Fases no Diagrama Fe-C
Aos X Fases
0 0,80% C: o ao
composto por ferrita e perlita.
0,80 0,90% C: o ao
perltico.
Acima de 0,90% C: o ao
composto de perlita e cementita.
Tratamentos Trmicos
Temperaturas de Transformao - Austenita
Introduo
Tratamento trmico pode ser definido como o
aquecimento ou resfriamento controlado dos
metais feito com a finalidade de alterar suas
propriedades fsicas e mecnicas, sem alterar a
forma do produto final.
Introduo
Nem sempre os tratamentos trmicos so
intencionais. Algumas vezes, peas metlicas
sofrem tratamentos trmicos, durante o
processo de fabricao, que podem alterar as
propriedades de forma prejudicial.
Introduo
Como exemplo pode-se citar a operao de
soldagem de estruturas de ao, que ao serem
aquecidas at temperaturas elevadas podem sofrer
tmpera e fragilizao, na zona termicamente
afetada (ZTA), comprometedendo a tenacidade de
todo o material.
Introduo
Os tratamentos trmicos so frequentemente
associados com o aumento de resistncia do
material. Entretanto, podem ser utilizados para
alterar caractersticas como usinabilidade ou
estampabilidade.
Introduo
Pode-se dizer, ento, que os tratamentos
trmicos so processos de fabricao que
facilitam outros processos de fabricao e
aumentam o desempenho dos produtos atravs
do aumento da resistncia mecnica ou de
outras propriedades.
Recozimento
O recozimento consiste em elevar lentamente
a temperatura do ao at aproximadamente 50
C acima da temperatura crtica de
austenitizao e, em seguida, deix-lo resfriar
dentro do forno com uma velocidade de 25
C/h at 50 C abaixo da zona crtica.
Recozimento
Este tratamento garante ductilidade ao ao que,
antes possua um comportamento frgil.
Normalizao
A normalizao do ao feita quando se
deseja refinar o gro do material. Este
tratamento consiste no aquecimento do ao at
60 C acima da temperatura de austenitizao,
garantindo a formao de uma estrutura 100%
austentica. Em seguida, o ao retirado do
forno e deixado resfriar ao ar.
Normalizao
Como a velocidade de resfriamento
heterognea, a usinabilidade tambm ser.
Normalizao
Tmpera
A tmpera consiste no aquecimento do ao at
uma temperatura 50 C acima da temperatura
crtica para formao da austenita e, em seguida
resfri-lo bruscamente em gua, leo ou meios
de tmpera de composio qumica especial.
Tmpera
O microconstituinte obtido aps o tratamento de
tmpera a martensita, muito dura e frgil.
Tmpera
Tmpera
Como a taxa de resfriamento alta, obtm-se,
na verdade, um gradiente de temperaturas
entre a superfcie e o centro da pea. Ento se a
tmpera foi feita em peas de espessuras
mdias e grandes o ao pode apresentar
microestruturas e propriedades mecnicas
diferentes.
Tmpera
Revenimento
O tratamento de tmpera torna as peas muito
duras e frgeis. Geralmente as peas temperadas
so sempre revenidas, visando baixar a dureza e
aumentar a tenacidade. A pea submetida a um
aquecimento lento at 230 C. Com isso uma
pequena quantidade de perlita se reorganiza. Este
fato acarreta na formao da martensita revenida.
Austmpera
Na austmpera, aps a austenitizao feita de
maneira semelhante quela realizada para a
tmpera convencional, o ao mergulhado em um
banho constitudo de uma mistura de sais fundidos,
mantendo a temperatura constante, entre 250 e
450 C. Obtm-se a microestrutura da bainita, para
os aos tratados por este tratamento trmico.
Austmpera
Martmpera
Muitas vezes conveniente submeter o ao ao
tratamento trmico de martmpera, que
permite eliminar a diferena de temperaturas e
tempos de transformao entre a superfcie e o
ncleo da pea.
Martmpera
Este tratamento consiste na austenitizao do
ao nas temperaturas usuais seguida de
tmpera em leo aquecido ou em banho de sais
em uma temperatura logo acima da
temperatura Mi, por tempo suficiente.
Martmpera
Microestruturas e suas propriedades mecnicas
Microconstituinte Fases presentes Arranjo das fases Propriedades mecnicas
Cementitaglobulizada
Ferrita + Fe3C Partculas esfricasde Fe3C em matriz
de ferrita
Pouco resistente e dctil
Perlita grosseira Ferrita + Fe3C Camadas alternadas de ferrita e Fe3C
grossas
Mais dura e resistente e menos
dctil que a cementita
globulizada
Perlita fina Ferrita + Fe3C Camadas alternadas de ferrita e Fe3C
finas
Mais dura e resistente e menos dctil que a perlita
grosseira
Microestruturas e suas propriedades mecnicas
Microconstituinte Fases presentes Arranjo das fases Propriedades mecnicas
Bainita Ferrita + Fe3C Partculas muito finas e alongadas de Fe3C em matriz de
ferrita
Dureza e resistncia maiores que as da
perlita fina
Martensita revenida Ferrita + Fe3C Partculas muito pequenas e esfricas
de Fe3C em uma matriz de ferrita
Resistente mas no to dura quanto a martensita porm,
mais dctil
Martensita Tetragonal de corpocentrado,
monofsico
Gros com formato de agulha
Muito dura e muito frgil
Austenita(ferrita CFC)
Perlita( + Fe3C)
Bainita( + partculas Fe3C)
Martensita(TCC)
Resfriamentolento
Resfriamentomoderado
Resfriamentorpido (tmpera)
Martensita revenida
Reaquecimento
Resumindo...
Sistema Fe-C
A taxa de transformao r o inverso do tempo necessriopara que metade da transformao ocorra:
Exerccios
1. Para que serve o revenimento dos aos? Defina-o.
2. Explique os tratamentos trmicos de normalizao e de
recozimento.
3. No que consiste o tratamento trmico de martmpera? Qual
a diferena entre este tratamento trmico e o da
austmpera, em relao microestrutura obtida?
4. Defina recozimento.
5. Para que so utilizados os tratamentos trmicos dos aos?
Exerccios
6. D a temperatura mnima aproximada na qual possvel
austenitizar cada uma das seguintes ligas ferro-carbono durante
um tratamento trmico de normalizao:
a) 0,20 %p C;
b) 0,76 %p C;
c) 0,95%p C.