15722 10 Tratamentos Termicos Geral

Tratamentos Trmicos

Eleani Maria da Costa - PGETEMA/PUCRS

Tratamentos Trmicos

Finalidade:

Alterar as microestruturas e como consequncia as propriedades mecnicas das ligas metlicas


Tratamentos Trmicos

Objetivos:

- Remoo de tenses internas- Aumento ou diminuio da dureza- Aumento da resistncia mecnica- Melhora da ductilidade- Melhora da usinabilidade- Melhora da resistncia ao desgaste- Melhora da resistncia corroso- Melhora da resistncia ao calor- Melhora das propriedades eltricas e magnticas


MATERIAL + TRATAMENTO TRMICOO TRATAMENTO TRMICO EST ASSOCIADO DIRETAMENTE COM O TIPO DE MATERIAL.PORTANTO, DEVE SER ESCOLHIDO DESDE O INCIO DO PROJETO


Fatores de Influncia nos Tratamentos Trmicos

TemperaturaTempoVelocidade de resfriamentoAtmosfera*

* para evitar a oxidao ou perda de algum elemento qumico (ex: descarbonetao dos aos)



Tempo:

O tempo de trat. trmico depende muito das dimenses da pea e da microestrutura desejada.Quanto maior o tempo:maior a segurana da completa dissoluo das fases para posterior transformaomaior ser o tamanho de gro

Tempos longos facilitam a oxidao



Temperatura:

depende do tipo de material e da transformao de fase ou microestrutura desejada



Velocidade de Resfriamento:

-Depende do tipo de material e da transformao de fase ou microestrutura desejada- o mais importante porque ele que efetivamente determinar a microestrutura, alm da composio qumica do material


Principais Meios de ResfriamentoAmbiente do forno (+ brando)ArBanho de sais ou metal fundido (+ comum o de Pb)leogua Solues aquosas de NaOH, Na2CO3 ou NaCl (+ severos)


Como Escolher o Meio de Resfriamento ???? um compromisso entre:

- Obteno das caractersitcas finais desejadas (microestruturas e propriedades),- Sem o aparecimento de fissuras e empenamento na pea,- Sem a gerao de grande concentrao de tenses


Principais Tratamentos Trmicos


1- RECOZIMENTOObjetivos:

- Remoo de tenses internas devido aos tratamentos mecnicos- Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade- Alterar as propriedades mecnicas como a resistncia e ductilidade- Ajustar o tamanho de gro- Melhorar as propriedades eltricas e magnticas- Produzir uma microestrutura definida


TIPOS DE RECOZIMENTORecozimento para alvio de tenses (qualquer liga metlica)Recozimento para recristalizao (qualquer liga metlica)Recozimento para homogeneizao (para peas fundidas)Recozimento total ou pleno (aos)Recozimento isotrmico ou cclico (aos)


1.1- RECOZIMENTO PARA ALVIO DE TENSESObjetivo

Remoo de tenses internas originadas de processos (tratamentos mecnicos, soldagem, corte, )Temperatura

No deve ocorrer nenhuma transformao de faseResfriamento

Deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distores


Ex:RECOZIMENTO PARA ALVIO DE TENSES DOS AOSTemperatura

Abaixo da linha A1 em que ocorre nenhuma transformao (600-620oC)


INFLUNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO NA RESIST. TRAO E DUTILIDADEAlvio de Tenses(Recuperao/Recovery)


1.2- RECOZIMENTO PARA RECRISTALIZAOObjetivo

Elimina o encruamento gerado pela deformao frioTemperatura

No deve ocorrer nenhuma transformao de faseResfriamentoLento (ao ar ou ao forno)



1.3- RECOZIMENTO HOMOGENEIZAOObjetivo

Melhorar a homogeneidade da microestruturade peas fundidasTemperatura

No deve ocorrer nenhuma transformao de faseResfriamentoLento (ao ar ou ao forno)


1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENOObjetivo

Obter dureza e estrutura controlada para os aos


1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENOTemperatura

Hipoeutetide 50 C acima da linha A3Hipereutetide Entre as linhas Acm e A1Resfriamento

Lento (dentro do forno) implica em tempo longo de processo (desvantagem)Usado para aos


Recozimento total ou pleno


1.1- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENOConstituintes Estruturais resultantes

Hipoeutetide ferrita + perlita grosseiraEutetide perlita grosseiraHipereutetide cementita + perlita grosseira* A pelita grosseira ideal para melhorar a usinabilidade dos aos baixo e mdio carbono* Para melhorar a usinabilidade dos aos alto carbono recomenda-se a esferoidizao


1.5- RECOZIMENTO ISOTRMICO OU CCLICOA diferena do recozimento pleno est no resfriamento que bem mais rpido, tornando-o mais prtico e mais econmico,Permite obter estrutura final + homogneaNo aplicvel para peas de grande volume porque difcil de baixar a temperatura do ncleo da mesmaEsse tratamento geralmente executado em banho de sais

Usado para aos


2- ESFEROIDIZAO OU COALESCIMENTOESFEROIDITAObjetivoProduo de uma estrutura globular ou esferoidal de carbonetos no ao melhora a usinabilidade, especialmente dos aos alto carbono facilita a deformao a frio


Esferoidizao ou coalescimento


OUTRAS MANEIRAS DE PRODUZIR ESFEROIDIZAO OU COALESCIMENTO Aquecimento por tempo prolongado a uma temperatura logo abaixo da linha inferior da zona crtica, Aquecimento e resfriamentos alternados entre temperaturas que esto logo acima e logo abaixo da linha inferior de transformao.


3- NORMALIZAOObjetivos:

Refinar o gro Melhorar a uniformidade da microestrutra

*** usada antes da tmpera e revenidoUsada para aos



3- NORMALIZAOTemperatura

Hipoeutetide acima da linha A3Hipereutetide acima da linha Acm**No h formao de um invlucro de carbonetos frgeis devido a velocidade de refriamento ser maiorResfriamento

Ao ar (calmo ou forado)


3- NORMALIZAOConstituintes Estruturais resultantes

Hipoeutetide ferrita + perlita finaEutetide perlita finaHipereutetide cementita + perlita fina

* Conforme o ao pode-se obter bainitaEm relao ao recozimento a microestrutura mais fina, apresenta menor quantidade e melhor distribuio de carbonetos


4- TMPERAObjetivos: Obter estrutura matenstica que promove:- Aumento na dureza- Aumento na resistncia trao- reduo na tenacidade

*** A tmpera gera tenses deve-se fazer revenido posteriormente


4- TMPERAMARTENSITA


4- TMPERATemperatura

Superior linha crtica (A1)* Deve-se evitar o superaquecimento, pois formaria matensita acidular muito grosseira, de elevada fragilidadeResfriamento

Rpido de maneira a formar martensta (ver curvas TTT)


4- TMPERAMeios de Resfriamento

Depende muito da composio do ao (% de carbono e elementos de liga) e da espessura da pea


TEMPERABILIDADECAPACIDADE DE UM AO ADQUIRIR DUREZA POR TMPERA A UMA CERTA PROFUNDIDADE

VEJA EXEMPLO COMPARATIVO DA TEMPERABILIDADE UM AO 1040 E DE UM AO 8640A CURVA QUE INDICA A QUEDA DE DUREZA EM FUNO DA PROFUNDIDADE RECEBE O NOME DE CURVA JOMINY QUE OBTIDA POR MEIO DE ENSAIOS NORMALIZADOS


TEMPERABILIDADEVeja como feito o ensaio de temperabilidade Jominy no site:

www.cimm.com.br/material didtico



TEMPERABILIDADE DOS AOS EM FUNO DO TEOR DE CARBONO


5- REVENIDO*** Sempre acompanha a tmpera

Objetivos:- Alivia ou remove tenses- Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando a dureza e a tenacidade


5- REVENIDOTemperatura

Pode ser escolhida de acordo com as combinaes de propriedades desejadas


5- REVENIDO150- 230C os carbonetos comeam a precipitarEstrutura: martensita revenida (escura, preta)Dureza: 65 RC 60-63 RC

230-400C os carbonetos continuam a precipitar em forma globular (invisvel ao microscpio)Estrutura: TROOSTITADureza: 62 RC 50 RC


5- REVENIDO400- 500C os carbonetos crescem em glbulos, visveis ao microscpioEstrutura: SORBITADureza: 20-45 RC

650-738C os carbonetos formam partculas globularesEstrutura: ESFEROIDITADureza:

7- Outros tratamentos trmicos


TRATAMENTO SUB-ZEROAlguns tipos de ao, especialmente os alta liga, no conseguem finalizar a transformao de austenita em martensita.

O tratamento consiste no resfriamento do ao a temperaturas abaixo da ambiente

Ex: Nitrognio lquido: -170oC

Nitrognio + lcool: -70oC


AO AISI 1321 cementado as linhas Mi e Mf so abaixadas. Neste ao a formao da martensita no se finaliza, levando a se ter austenita residual a temperatura ambiente.


AUSTEMPERA E MARTEMPERAProblemas prticos no resfriamento convencional e tmpera

A pea/ parte poder apresentar empenamento ou fissuras devidos ao resfriamento no uniforme. A parte externa esfria mais rapidamente, transformando-se em martensita antes da parte interna. Durante o curto tempo em que as partes externa e interna esto com diferentes microestruturas, aparecem tenses mecnicas considerveis. A regio que contm a martensita frgil e pode trincar.

Os tratamentos trmicos denominados de martempera e austempera vieram para solucionar este problema


MARTEMPERAO resfriamento temporariamente interrompido, criando um passo isotrmico, no qual toda a pea atinga a mesma temperatura. A seguir o resfriamento feito lentamente de forma que a martensita se forma uniformemente atravs da pea. A ductilidade conseguida atravs de um revenimento final.


AUSTEMPERAOutra alternativa para evitar distores e trincas o tratamento denominado austmpera, ilustrado ao lado

Neste processo o procedimento anlogo martmpera. Entretanto a fase isotrmica prolongada at que ocorra a completa transformao em bainita. Como a microestrutura formada mais estvel (alfa+Fe3C), o resfriamento subsequente no gera martensita. No existe a fase de reaquecimento, tornando o processo mais barato.


MARTEMPERA E AUSTEMPERA

alternativas para evitar distores e trincas


CASO PRTICO 1Faa uma anlise do seguinte procedimento adotado por uma da empresaPea: eixo (10x100)mmAo: SAE 1045Condies de trabalho: solicitao abraso puraTratamento solicitado: beneficiamento para dureza de 55HRCCondio para tempera: pea totalmente acabada


CASO PRTICO 2Qual o tratamento trmico que voc acha mais apropriado para um dado eixo flangeado para reconstituir a homogeneidade microestrutural com a finalidade de posteriormente ser efetuada a tempera?Informaes: A regio flangeada apresenta-se com granulao fina e homognea, resultante do trabalho quente; j o restante do eixo, que no sofre conformao, apresenta-se com microestrutura grosseira e heterognea, devido ao aquecimento para forjamento.


CASO PRTICO 3Porta insertos de metal duro so usados em estampos progressivos, confeccionados em ao AISI D2 e temperados para 60/62 HRC.Este tipo de ao costuma reter at 50% de austenita em sua estrutura temperatura ambiente. H algum inconveniente disto? Comente sua resposta.

RESUMOS



Resfriamento Lento (dentro do forno)Resfriamento ao ar


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