Seminário Tratamento Térmico e Termoquímico

Seminário Tecnologia de Produção II

Tratamento Térmico e Termoquímico

Adilson VieiraAlex Sandei

Murilo BertolaOdimar Fernandes

Renato Bafi

RB

Resumo

• Definição e Conceitos• Objetivo• Tipos de Tratamento

RB

Tratamento TérmicoDefinição e Conceitos AV

Operações

• Aquecimento• Resfriamento

Condições Controladas

• Temperatura• Tempo• Atmosfera• Velocidade

Resultado

Alteração de

Propriedades

AS

Remoção de tensões internas

Alteração da dureza

Aumento da resistência mecânica

Melhoria da ductilidade

Melhoria da usinabilidad

e

Melhoria da resistência

ao desgaste

Melhoria das

propriedades de corte

Melhoria da resistência à corrosão

Melhoria da resistência

ao calor

Modificação das

propriedades elétricas e magnéticas

Tratamento TérmicoObjetivos

Ganho Perda

Dureza

Tração

Ductilidade

Em geral, a melhora de uma ou mais propriedades, mediante um determinado tratamento térmico, é conseguida com prejuízo de outras.

É necessário, que o tratamento térmico seja escolhido e aplicado criteriosamente, para que os inconvenientes sejam reduzidos ao mínimo.

Tratamento TérmicoImplicações MB

Fatores de Influência no Tratamento TérmicoMB

TempoTemperatura

Aquecimento

Tempo de permanência

Resfriamento

Atmosfera do forno

Tipos de Tratamento TérmicoRecozimento OF

Remover tensões

Diminuir Dureza

Usinabilidade

Propriedades elétricas e Magnéticas

ductilidade

Tamanho de Grão

Textura Bruta

Remoção de gases

Tipos de Tratamento TérmicoRecozimento OF

• Aços carbonos: ~20 min/cm espessura• Aços liga: ~30 min/cm espessura

Tempo de Permanênci

a • Lento, no interior do forno desligado, de preferência

• Quanto menor o teor de carbono mais rápido pode ser efetuado o resfriamento (retirar do forno e mergulhar em areia, cinza ou cal)

• Velocidade de ~50°C/h

Resfriamento

• Controle do tempo de aquecimento• Controle de tempo e temperatura de tratamento• Apoio das peças no forno• Controle da Atmosfera do forno

Cuidados

• Peças fundidas• Peças encruadasAplicações

OF

• Aquecimento acima da zona crítica, resfriamento lento.

Recozimento total ou pleno

• Aquecimento acima da zona crítica, resfriamento rápido, controle das zonas de temperatura.

Recozimento isotérmico ou

cíclico

• Temperatura abaixo do limite inferior da zona crítica.

Recozimento para alívio de

tensões• Proteção de grandes massas ou grande

número de peças, recipientes vedados, aquecimento lento, temperatura abaixo da zona crítica.

Recozimento em caixa

Tipos de Tratamento TérmicoRecozimento

Tipos de Tratamento TérmicoNormalização OF

uniformizar e refinar a granulação

a granulação mais fina é

conseguida noresfriamento mais rápido.

é obtida uma melhor

homogeneização do que o

recozimento pois a temperatura de

tratamento é mais alta.

OF

• aquecimento de um aço a temperaturas acima da sua zona crítica, mantendo-o nessa temperatura para homogeneização e resfriamento ao ar.

Método

• peças fundidas• peças forjadas• peças de grandes dimensões

Aplicações

Tipos de Tratamento TérmicoNormalização

Tipos de Tratamento TérmicoEsferiodização OF

Melhorar usinabilidade de aços

de alto carbono

Tipos de Tratamento TérmicoEsferiodização OF

• aquecimento e resfriamento subsequente, em condições tais a produzir uma forma globular ou esferoidal de carboneto no aço.

Conceito

• aquecimento a uma temperatura logo acima da linha inferior de transformação, seguido de esfriamento lento

Método 1

• aquecimento por tempo prolongado a uma temperatura logo abaixo da linha inferior de zona crítica.

Método 2

• aquecimento e resfriamento alternados entre temperaturas que estão logo acima e logo abaixo da linha de transformação inferior.

Método 3

Tipos de Tratamento TérmicoTêmpera RB

Objetivos Consequências

Aumento da resistência ao

desgaste

Aumento da fragilidade

Diminuição da Ductilidade

Aumentar a resistência mecânica

Aumentar a dureza


• Aquecimento acima da zona crítica• Manutenção à temperatura de tratamento para

homogeneização• Resfriamento brusco - fator mais importante, que

influenciará nas propriedades finais do material - de forma a obter-se estrutura Martensítica

Método

• Aços hipoeutetóides: A temperatura deve, para cada caso, estar acima da linha de transformação completa (austenitização plena) - somente aços com %C > 0,4

• Aços eutetóides e hiperutetóides: A temperatura deve estar acima de 723°C (+50°C)

Aquecimento

• O tempo de homogeneização deve ser o suficiente para a completa austenitização do material.

• O tratamento deve ser realizado em atmosfera controlada para evitar-se a descarbonetação superficial, muito prejudicial ao material

Condições

• O mais rápido possível, desde que não interfira ou prejudique o material ou a peça (velocidade crítica de resfriamento)

• É realizado em meios tais como: água óleo salmoura

Resfriamento


• têmpera localizada apenas na superfície das peças de aço

Têmpera Superficial

• superfícies de alta dureza e resistência ao desgaste;

• boa resistência à fadiga por dobramento,• boa capacidade para resistir cargas de contato;• resistência satisfatória ao empenamento.

Propriedades

• procurar obter camadas endurecidas pouco profundas

• levar em conta que a espessura da camada endurecida depende de cada caso específico

Observações


• aquece-se rapidamente, acima da temperatura crítica, a superfície a ser endurecida, por intermédio de uma chama de oxiacetileno, seguindo-se um jato de água, em forma de borrifo, de modo a produzir uma camada endurecida até a profundidade desejada.

Têmpera por Chama

• Giratório• Progressivo• Combinado

Métodos• a peça é girada, como no método giratório ao

mesmo tempo que a chama se movimenta de uma extremidade à outra. Somente uma faixa estreita de circunferência é aquecida progressivamente, à medida que a chama se move de uma extremidade à outra da peça. O resfriamento segue imediatamente atrás da chama.

Método Combinado


• O calor para aquecer uma peça pode ser gerado na própria peça por indução eletromagnética. uma corrente alternada flui através de um indutor ou bobina de trabalho

Têmpera por Indução

• forma da bobina;• distância ou espaço entre a bobina de indução a peça;• taxa de alimentação de força;• frequência;• tempo de aquecimento.

Controle da Profundidade

• A peça a ser temperada é feita girar dentro da bobina; uma vez atingindo o tempo necessário para o aquecimento, a força é desligada e a peça imediatamente resfriada por um jato de água.

Têmpera Simultânea

• a peça, ao mesmo tempo que gira no interior da bobina de indução, move-se ao longo do seu eixo, de modo a se ter uma aplicação progressiva de calor. O dispositivo de resfriamento está montado a certa distância da bobina.

Têmpera Contínua

Tipos de Tratamento TérmicoRevenido RB

Aliviar e remover tensões internas

Correção de

dureza e fragilidad

e

Aumento da ductibilidade

Aumento da

resistência ao

choque

Consiste no tratamento térmico após a têmpera, a temperaturas inferiores às críticas, seguido de resfriamento lento, efetivando alívio de tensões


• entre 100°C e 650°CTemperatura de Tratamento

• Parâmetro importante pois dele (e da velocidade de resfriamento) dependerá as propriedades finais do material

Tempo de Permanência

• Normalmente realizado em óleoResfriamento


• a dureza Rockwell começa a cair, podendo chegar a 60;100⁰C a 250⁰C

• a dureza Rockwell continua a cair ;200⁰C a 300⁰C

• A dureza Rockwell continua caindo, podendo atingir valores pouco acima a 50;250⁰C a 350⁰C

• a dureza Rockwell cai para valores de 45 a 25;400⁰C a 600⁰C• somente nos aços contendo Ti, Cr, Mo, V, Nb ou W, há

precipitação de carboneto de liga; a transformação é chamada “endurecimento secundário” ou quarto estágio do revenido;

500⁰C a 600⁰C• ocorre recristalização de crescimento de grão, a cementita

precipitada apresenta forma nitidamente esferoidal, a “esferoidita” caracteriza-se por ser por muito tenaz e de baixa dureza, variando de 5 a 20 Rockwell C.

600⁰C a 700⁰C



Fragilidade do Revenido

Aço liga de baixo

teor

Resfriados lentamente

375⁰C a 575⁰C

Impurezas nos

contornos dos grãos Recuperação da tenacidade:

Aquecimento acima de 600°CResfriamento rápido abaixo de 300°C

Operações

• Aquecimento• Resfriamento

Ações Químicas

Condições Controladas

• Temperatura• Tempo• Atmosfera• Velocidade

Resultado

Alteração de

Propriedades

Tratamento TermoquímicoDefinição e Conceitos AV

Tratamento TermoquímicoDefinição e Conceitos AS

Melhora da resistência ao desgaste da peça sem afetar a ductilidade no seu

interiorSão métodos que envolvem a modificação

química da superfície e que necessitam de aquecimento

para aumentar a difusão dos elementos na

superfície da peça.

Tipos de Tratamento TermoquímicoCementação AS

• consiste em aumentar-se o teor de carbono na superfície do material, mantendo-se um núcleo dúctil

• aquecimento e manutenção do material a altas temperaturas, em atmosfera rica em carbono (meio sólido, líquido ou gasoso), ocorrendo a difusão do carbono da superfície para o centro da peça

Definição

• Aços com teor de carbono até 0,2%, podendo o material possuir na sua composição Mn, , Al, V, Si, Ni e Cr (esses últimos com a finalidade de facilitar a têmpera)

Materiais

• Entre 850°C e 1000°CTemperatura

• Varia com a temperatura de tratamento e o tempo de permanência a essa temperaturaProfundidade

• Uma cobertura de cobre depositado eletroliticamente possibilita a cementação das partes não cobertas

Cementação Parcial

Tipos de Tratamento TermoquímicoCementação AS

• Em geral, as peças são resfriadas ao arResfriament

o

• Normalização• Têmpera (de acordo com a constituição da parte

periférica)

Tratamentos posteriores

• realizado com corpos de prova colocados junto às peças (de mesmo material das mesmas), que são retirados de tempos em tempos para confirmação

Controle de Profundidad

e• Processo dispendioso pois o consumo de energia e

mão de obra é altoViabilidade

Tipos de Tratamento TermoquímicoNitretação AS

• Objetiva o endurecimento superficial de aços por absorção de nitrogênio

• É realizado em fornos com atmosfera controlada, rica em Nitrogênio (em geral NH3)

Definição

• A temperatura de tratamento é inferior à da cementação

• As peças apresentam-se nas dimensões e acabamento finais

Vantagens

• O tempo de permanência é grande• A espessura da camada cementada é muito pequenaDesvantagens

• São utilizados aços com teores de carbono entre 0,13 e 0,40%, podendo ter adições de alumínio (essencial), cromo, silício, tungstênio e vanádio.

Materiais

• Têmpera• Revenido

Tratamentos anteriores

Tipos de Tratamento TermoquímicoNitretação AS

• As partes das peças que não se queira tratar são cobertas por estanho ou liga estanho-chumbo (80-20)

• Podem ser cobertas com cobre (com espessuras entre 0,01 e 0,02mm)

Nitretação Parcial

• Semelhante ao controle da camada cementada

Controle da camada nitretada

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Adilson VieiraAlex Sandei

Murilo BertolaOdimar Fernandes

Renato Bafi

RB

Obrigado pela Atenção !

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