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AGO 1994

NBR 13187

Tratamentos trmico e termoqumico de ferro fundidoABNT-Associao Brasileira de Normas TcnicasSede: Rio de Janeiro Av. Treze de Maio, 13 - 28 andar CEP 20003-900 - Caixa Postal 1680 Rio de Janeiro - RJ Tel.: PABX (021) 210 -3122 Telex: (021) 34333 ABNT - BR EndereoTelegrfico: NORMATCNICA

Procedimento Origem: Projeto 01:203.02-019/1992 CB-01 - Comit Brasileiro de Minerao e Metalurgia CE-01:203.02 - Comisso de Estudo de Ferro Fundido NBR 13187 - Heat and thermochemical treatments for cast iron - Procedure Descriptors: Cast iron. Thermal treatment Vlida a partir de 30.09.1994 Palavras-chave: Ferro fundido. Tratamento trmico 4 pginas

Copyright 1990, ABNTAssociao Brasileira de Normas Tcnicas Printed in Brazil/ Impresso no Brasil Todos os direitos reservados

1 ObjetivoEsta Norma fixa as condies exigveis para execuo de tratamentos trmico e termoqumico em ferro fundido.Nota: Esta Norma abrange os tratamentos trmico e termoqumico de ferros fundidos cinzento e nodular.

b) velocidade de aquecimento: c) tempo de encharque: d) resfriamento: e) taxa de resfriamento:

mxima 100C/h; 25 mm/h; at 200C; 50C/h;

2 Condies geraisf) temperatura de alvio de tenses: 2.1 Tratamento trmico - Autorizao O cliente deve autorizar, conforme esta Norma, o tipo de tratamento trmico e/ou termoqumico e a seqncia em que estes devem ser aplicados e o ciclo necessrio. - baixa liga = 550 - 650C; - no-ligado = 500 - 550C.3.1.3 Requisitos finais

3 Condies especficas3.1 Alvio de tenses Tratamento trmico que visa eliminao de tenses internas, sem modificao das propriedades existentes, com a finalidade de manter a estabilidade dimensional aps processos de fabricao.3.1.1 Aplicao

As propriedades mecnicas no devem ser alteradas pelo tratamento, e no devem ocorrer deformaes (dimensionais significativas) ou trincas, aps usinagens posteriores. 3.2 Normalizao Tratamento trmico que visa melhorar as propriedades mecnicas (aumentar ou diminuir), tais como resistncia trao, alongamento e dureza, ou restaurar as propriedades do estado bruto de fuso, cuja estrutura tenha sido alterada.3.2.1 Aplicao

Em ferros fundidos cinzento e nodular no estado bruto de fuso, aps soldagem, usinagem e tratamento trmico.3.1.2 Procedimento recomendado

Realizar o alvio de tenses, considerando as seguintes caractersticas: a) temperatura de aquecimento: mxima 150C;

Em peas de ferros fundidos cinzento e nodular no estado bruto de fuso, aps soldagem e tratamento trmico.

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3.2.2 Procedimento recomendado

3.4 Tmpera superficial (por induo e chama) Mtodo de tmpera localizada, objetivando aquelas regies da superfcie em que se requer alta dureza, ou seja, boa resistncia ao desgaste.3.4.1 Aplicao

Aquecer a pea acima da zona crtica com uma velocidade de 50C/h a 100C/h, mant-la nesta temperatura por 1 h para cada 25 mm de espessura. A temperatura de retirada pode ser a mesma da temperatura do encharque ou inferior a esta, desde que seja superior temperatura da zona crtica. O resfriamento pode ser ao ar calmo ou forado. A temperatura do encharque, bem como a temperatura de retirada e a velocidade de resfriamento so influenciadas pela composio qumica (elementos perlitizantes e/ou estabilizadores de carbonetos), matriz antes do tratamento trmico, matriz desejada e a geometria das peas.3.2.3 Requisitos finais

Em peas de ferros fundidos cinzento e nodular que requeiram resistncia ao desgaste superficial, mantendo inalteradas as propriedades do ncleo.3.4.2 Procedimento recomendado 3.4.2.1 Aquecer superficialmente a pea a ser temperada a uma temperatura acima da crtica, por meio de chama de alta temperatura (normalmente oxiacetilnica) ou por induo de correntes parasitas de um campo magntico alternado de alta freqncia. A velocidade, freqncia e tempo de tratamento so determinados em funo da profundidade da espessura da camada a ser temperada. Os meios de resfriamento normalmente utilizados so: gua, leo e polmeros. Durante o processo, surgem tenses internas, pois s a superfcie aquecida; portanto, s esta superfcie sofre mudanas de volume. Estas mudanas de volume e o resfriamento brusco originam tenses que devem ser aliviadas atravs de um revenimento (180C-200C por, aproximadamente, 2 h), onde no h praticamente alterao da dureza. 3.4.2.2 Os ferros fundidos cinzento e nodular devem possuir carbono combinado entre 0,35% e 0,80% para terem boa resposta durante a tmpera superficial. Os ferros fundidos que possuem menos de 0,35% de carbono combinado no respondem facilmente tmpera superficial devido dificuldade de dissoluo da grafita na austenita, durante o rpido aquecimento utilizado para a realizao do processo anteriormente descrito. O baixo ponto de fuso dos ferros fundidos e a presena de grafita na microestrutura tornam os ferros fundidos susceptveis queima ou fuso durante a tmpera superficial. A perlita lamelar grosseira, tpica de ferros fundidos de alto-carbono, deve ser evitada, pois ela pode queimar-se durante o processo e causar porosidades. 3.4.2.3 As peas de ferro fundido a serem temperadas

As propriedades mecnicas e estruturais da pea devem atender s especificaes preestabelecidas. 3.3 Nitrocarbonetao Tratamento termoqumico que envolve a difuso de nitrognio e carbono simultaneamente, com o objetivo de melhorar as propriedades de resistncias fadiga, ao desgaste, ou corroso.3.3.1 Aplicao

A nitrocarbonetao um tratamento termoqumico aplicado em componentes sujeitos: a) fadiga; b) ao desgaste e corroso.3.3.2 Procedimento recomendado

Minimizar o efeito de distoro, submetendo as peas, antes da nitrocarbonetao, ao alvio de tenses ou, no caso de peas temperadas, ao revenimento, numa temperatura 25C superior temperatura de nitrocarbonetao. O processo executado em temperaturas inferiores a 675C, durante um tempo de 1 h a 6 h, em banhos de sais ou em meio gasoso. O resfriamento deve ser adequado finalidade a que se destina a pea.3.3.3 Requisitos finais

As peas, aps o tratamento de nitrocarbonetao, devem ser testadas quanto: a) uniformidade de camada: - as peas desengraxadas devem ser mergulhadas em soluo de CuSO4 (sulfato de cobre diludo) a 10%, pois o aparecimento de deposio de cobre indica falta de camada; b) espessura da camada: - a espessura da camada determinada pelo uso de corpo-de-prova do mesmo material, atravs de processo metalogrfico. Caso seja especificada pelo comprador, a profundidade da camada branca para ferro fundido deve ser, no mnimo, de 0,004 mm e, no mximo, de 0,03 mm.

superficialmente no devem conter porosidades e materiais estranhos, como areia e escrias, em suas superfcies, pois podem gerar uma superfcie rugosa ou trincas aps tmpera.3.4.2.4 As superfcies grosseiras devem ser jateadas por

granalha ou areia, pois cascas ou carepas agem como isolantes trmicos e reduzem efetivamente os processos de tmpera superficial.3.4.3 Requisitos finais

A dureza superficial e a profundidade da camada temperada devem atender s especificaes preestabelecidas. 3.5 Tmpera total Tratamento trmico caracterizado pelo resfriamento em velocidade superior menor velocidade de resfriamento de um material austenitizado capaz de promover a trans-

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formao da austenita somente em martensita, a partir de uma temperatura acima da zona crtica. Utilizado para aumentar a resistncia mecnica, dureza e resistncia ao desgaste.3.5.1 Aplicao

Em ferros fundidos cinzento e nodular aps usinagem. Pode ser aplicado no ferro fundido aps tratamentos trmicos de alvio de tenses, normalizao e recozimento.3.5.2 Procedimento recomendado 3.5.2.1 Aquecer a pea temperatura superior a da zona crtica para promover a austenitizao, mant-la nesta temperatura para dissoluo do carbono na austenita e resfri-la rapidamente num meio adequado para obter a estrutura martenstica. 3.5.2.2 Em geral, toda seo do ferro fundido deve ser aquecida uniformemente para minimizar as tenses trmicas que podem causar trincas. O perigo de trinca grande em temperatura at 425C e diminui da para frente; por isso, recomendado um aquecimento com taxa mxima de 100C/h at a temperatura de 650C. Acima desta temperatura, o aquecimento pode ser to rpido quanto desejado, at a temperatura de austenizao. Na tmpera, o ferro fundido aquecido a uma temperatura alta suficiente para promover a formao da sustenita. Para o ferro fundido cinzento no ligado, a temperatura de incio de transformao para austenita (AI) pode ser calculada empiricamente de acordo com a equao seguinte:

3.5.2.7 O ferro fundido de seo no-uniforme deve ser temperado, de modo que a sua maior seo entre primeiro no meio de resfriamento e, quando a geometria da pea for complicada, a tmpera em leo, com temperaturas entre 80C e 100C, deve ser utilizada para evitar trincas. Durante o resfriamento, a agitao do meio desejvel, pois assegura igual distribuio de temperatura no banho e melhora a eficincia da tmpera. 3.5.3 Requisitos finais

As peas devem sofrer revenimento imediato logo aps a tmpera. 3.6 Recozimento ferrtico ou ferritizao Tratamento trmico destinado obteno de matriz ferrtica.3.6.1 Aplicao

Em ferros fundidos cinzento e nodular, quando no for possvel obter a estrutura ferrtica no estado bruto de fuso ou aps soldagem.3.6.2 Procedimento recomendado

Aquecer a pea acima da zona crtica com uma velocidade de aquecimento de 50C/h a 100C/h, mant-la a esta temperatura por 1 h para cada 25 mm de espessura. A temperatura de retirada do forno deve estar abaixo da zona crtica, recomendando-se uma temperatura em torno de 600C. A velocidade de resfriamento no deve ultrapassar 50C/h.3.6.3 Requisitos finais

AI (C) = 723 + 28,0 (%Si) - 25,00 (%Mn)3.5.2.3 Recomenda-se para assegurar uma adequada austenitizao acrscimo de 90C na temperatura AI calculada. Devem-se evitar elevadas temperaturas, porque a tmpera de elevadas temperaturas aumenta o perigo de distores e trincas. 3.5.2.4 Para o ferro fundido nodular, recomendada a faixa de 845C a 925C. O ferro fundido de baixo teor de carbono combinado deve ser austenitizado por um tempo relativamente longo. 3.5.2.5 O tempo de manuteno da temperatura de austenitizao influenciado pela espessura da pea e composio qumica. Recomenda-se, de modo geral, tempo entre 0,5 h e 1 h para cada 25 mm de espessura. 3.5.2.6 A seleo do meio de resfriamento est relacionada com as propriedades requeridas e com a geometria da pea. Com relao ao ferros fundidos cinzento e nodular, o leo o meio de resfriamento mais freqentemente usado. gua geralmente no um meio satisfatrio devido a problemas de trincas e distores. O polmero solvel em gua um meio com velocidades de resfriamento inferiores da gua, as quais podem minimizar o choque trmico. Este meio pode ser considerado como intermedirio entre a gua e o leo. O meio de tmpera menos severo o ar. O ferro fundido cinzento no ligado e de baixa liga no pode ser temperado ao ar, devido a velocidade de resfriamento no ser alta o suficiente para a formao da martensita.

As propriedades mecnicas e estruturais devem atender s especificaes preestabelecidas. 3.7 Recozimento subcrtico Tratamento trmico destinado obteno de matriz ferrtica, quando a estabilidade dimensional da pea fica comprometida em se fazendo um tratamento de recozimento ferrtico.3.7.1 Aplicao

Em ferros fundidos cinzento e nodular, quando no for posssvel obter a estrutura ferrtica no estado bruto de fuso ou aps moldagem.3.7.2 Procedimento recomendado

Realizar este procedimento abaixo da zona crtica, recomendando-se de 680C a 700C. Aquecer a pea a 50C/h a 100C/h, e mant-la na temperatura escolhida por 1 h para cada 25 mm de espessura. A velocidade de resfriamento no deve ultrapassar 50C/h. A temperatura de retirada deve ser em torno de 600C.3.7.3 Requisitos finais

As propriedades mecnicas e estruturais devem atender s especificaes preestabelecidas.

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3.8 Revenimento Consiste no reaquecimento do material temperado, a uma temperatura abaixo da zona crtica, tendo como finalidade a eliminao de tenses criadas na tmpera ou normalizao, bem como o ajuste de propriedades mecnicas.3.8.1 Aplicao

3.8.2 Procedimento recomendado

Aquecer a pea de ferro fundido cinzento entre 50C/h e 100C/h, at uma temperatura entre 200C e 400C, mant-la por 1 h para cada 25 mm de espessura, e, aps este procedimento, esfri-la ao ar. O tempo de encharque funo das propriedades mecnicas que se quer reaver com o revenimento.3.8.3 Requisitos finais

Em ferros fundidos cinzento e nodular.

As propriedades mecnicas e estruturais devem atender s especificaes preestabelecidas.