Aços e tratamentos térmicos

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IV Salão Paulista de Cutelaria 09, 10 e 11 de Novembro de 2012 Palestra: Aços e Tratamentos Térmicos Palestrante: Carmo Roberto Pelliciari de Lima, Dr. Eng. Sumário: - 01 – Introdução............................................................................. 02 - 02 – Aços...................................................................................... 03 - 03 – Tratamentos Térmicos......................................................... 09 - 04 – Exemplos de aços usados em cutelaria.............................. 20 1

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IV Salão Paulista de Cutelaria

09, 10 e 11 de Novembro de 2012

Palestra:

Aços e Tratamentos Térmicos

Palestrante:

Carmo Roberto Pelliciari de Lima, Dr. Eng.

Sumário:

- 01 – Introdução............................................................................. 02

- 02 – Aços...................................................................................... 03

- 03 – Tratamentos Térmicos......................................................... 09

- 04 – Exemplos de aços usados em cutelaria.............................. 20

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Page 2: Aços e tratamentos térmicos

Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 1

IV Salão Paulista de Cutelaria

09, 10 e 11 de Novembro de 2012

Palestra:

Aços e Tratamentos Térmicos

Parte 01

Introdução

Carmo Roberto Pelliciari de Lima

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- Esta palestra com o tema de “Aços e Tratamentos

Térmicos” foi apresentada no “IV Salão Paulista de

Cutelaria”.

- O Salão foi realizado nos dias 09, 10 e 11 de

novembro de 2012.

- A palestra foi apresentada no dia 10/11, sábado, das

13h às 17h, com um intervalo de 1 h.

- Uma palestra com o mesmo tema foi apresentada no

III Salão Paulista de Cutelaria, em 2011. Para

apresentação em 2012 o material foi ampliado e

aprimorado.

Carmo Roberto Pelliciari de Lima, Dr. Eng.

Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 3

- Sumário

- 01 – Introdução

- 02 – Aços

- 03 – Tratamentos Térmicos

- 04 – Exemplos de aços usados em cutelaria

Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 4

- Artigos de cutelaria (facas, espadas, machados, etc.) são

produtos metalúrgicos. Quanto mais o cuteleiro entender

de metalurgia melhores serão seus produtos.

- Um dos objetivos básicos da palestra é apresentar

conceitos básicos de metalurgia e materiais, como por

exemplo dureza, tenacidade, resistência ao desgaste e

efeitos da adição de elementos de liga.

- Outro assunto importante serão os tratamentos térmicos,

em especial a têmpera, que formam uma parte

fundamental da produção de um artigo de cutelaria.

Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 5

- Os temas abordados aqui são extensos.

- Dentro do tempo previsto para a palestra (três horas)

pretende-se passar aos participantes uma boa quantidade

de informação mas é importante frisar desde o começo que

cada pessoa deve continuar se informando sobre os

assuntos apresentados.

Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 6

- Sugestões são sempre bem-vindas e serão

cuidadosamente analisadas para que se possa melhorar o

material aqui apresentado.

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Page 3: Aços e tratamentos térmicos

IV Salão Paulista de Cutelaria

09, 10 e 11 de Novembro de 2012

Palestra:

Aços e Tratamentos Térmicos

Parte 02

Aços

Carmo Roberto Pelliciari de Lima

comuns

para ferramentas

com usinablilidade

melhorada

carbono

para beneficiamento

para cementação

para nitretação

baixa liga

parra ferramentas

inoxidáveis

alta liga

Aços

nodular

cinzento

branco

vermicular

maleável

Ferros fundidos

Ligas ferrosas

- Os aços são ligas metálicas compostas por ferro (Fe) e carbono (C), com teor de carbono de até 2,11%.

- Apesar dessa definição há outros elementos químicos

nos aços comercialmente disponíveis.

- Fósforo (P) e enxofre (S) são impurezas sempre presentes. Em geral, quanto menor o teor desses

elementos melhor a qualidade do aço.

- Silício (Si) e manganês (Mn), mesmo em pequenas quantidades, conferem melhores propriedades aos

aços. Fazem parte da composição mesmo dos aços

mais simples.

- Existem diferentes classes de aços, determinadas pela composição química. Exemplos:

- Aços carbono

- Aços de baixa liga

- Aços inoxidáveis

- Aços ferramenta

- O elemento de liga que mais influencia as propriedades mecânicas do aço é, de longe, o C.

- Com o aumento do teor de carbono:

- Aumentam:

- Dureza

- Resistência mecânica

- Resistência ao desgaste

- Temperabilidade

- Diminuem:

- Dutilidade

- Soldabilidade

- Conformabilidade

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Page 4: Aços e tratamentos térmicos

Aços carbono

- São compostos por ferro e carbono, com pequenas quantidades de manganês e silício.

- Enxofre e fósforo são impurezas comumente

encontradas.

- Os aços são classificados, segundo os padrões AISI/SAE, por um sistema de quatro dígitos.

- Os aços carbono são os da série 10XX. O teor de C é

dado pelos dois últimos dígitos, que indicam os

centésimos de pontos percentuais de C, em massa.

- Por exemplo:

- O aço AISI/SAE 1020 tem 0,20 % de C

- O aço AISI/SAE 1045 tem 0,45 % de C

- Os aços carbono são relativamente baratos. São os aços usados em maior quantidade.

- Apresentam baixa temperabilidade, o que tem dois

efeitos:

- A profundidade endurecida na têmpera é relativamente pequena, e

- Devem ser temperados através de resfriamento

muito rápido (em água).

Aços de baixa liga

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Page 5: Aços e tratamentos térmicos

- São aços com adições de um ou mais elementos de liga em quantidades que somadas não ultrapassam

5%.

- Os aços carbono comuns apresentam baixa

temperabilidade, ou seja, a profundidade de têmpera é pequena e eles devem ser resfriados de forma muito

brusca (em água).

- O principal efeito da adição de elementos de liga é aumentar a temperabilidade dos aços da baixa liga em

comparação com os aços carbono.

- A temperabilidade mais elevada tem dois efeitos práticos muito importantes:

- Na têmpera, a profundidade em que se consegue

dureza elevada é maior, e

- O resfriamento feito para temperar a peça pode ser menos brusco (na maior parte dos casos pode ser

feito em óleo ao invés de água).

--------0,80,30,80,45140

----0,201,00,30,80,44140

1,80,250,80,30,80,44340

----------------0,80,41040

NiMoCrSiMnC

Composição química - % em massaAço

- O ensaio Jominy é uma das formas de se

avaliar a

temperabilidade dos

aços.

- A curva ao lado mostra

as curvas para 4 tipos

de aço.

- A exemplo dos aços carbono, os aços de baixa liga também são classificados nos padrões AISI/SAE

através de quatro dígitos.

- Os dois primeiros dígitos indicam a classe, a família do

aço (ver slide seguinte).

- Os dois últimos dígitos indicam o teor de carbono.

Ni 1,80, Cr 0,50 ou 0,80, Mo 0,2543XX

Ni 1,55 ou 1,80, Mo 0,20 ou 0,2546XX

Ni 1,05, Cr 0,45, Mo 0,2047XX

Mo 0,2540XX

Cr 0,50 ou 0,95, Mo 0,12 ou 0,2041XX

Ni 3,50 Cr 1,5533XX

Ni 3,50, Mo 0,2548XX

Ni 1,25 Cr 0,6531XX

Ni 5,025XX

Ni 3,523XX

Mn 1,7513XX

12XX

11XX

10XX

Tipo de aço Tipo de aço

Ni 1,00, Cr 0,80, Mo 0,2598XX

Ni 3,25, Cr 1,20, Mo 0,1293XX

Mn 0,85, Si 2,0092XX

Ni 0,55, Cr 0,50 ou 0,65, Mo 0,2087XX

Ni 0,55, Cr 0,50 ou 0,65, Mo 0,2086XX

Cr 0,80 ou 0,95, V 0,10 ou 0,15 min

61XX

Cr 0,80 a 1,0551XX

Cr 0,28 ou 0,4050XX

Aços inoxidáveis

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Page 6: Aços e tratamentos térmicos

- Aços inoxidáveis são ligas à base de ferro, cromo e outros elementos de ligas tais como níquel,

molibdênio, manganês, nióbio, cobre, titânio e outros.

Os elementos de liga são adicionados com os

objetivos de melhorar as propriedades mecânicas e aumentar a resistência à corrosão.

- Esses aços apresentam teores de cromo acima de

12%. Essa quantidade de cromo permite a formação

de um filme de óxido de cromo na superfície do aço. Esse filme permanece bem aderido ao metal base e é

muito resistente à corrosão, conferindo aos aços

inoxidáveis sua principal característica: boa resistência à corrosão em diversos meios.

- Os aços inoxidáveis são classificados em cinco grandes grupos, de acordo com a microestrutura e

com a possibilidade de endurecimento por tratamento

térmico. Esses grupos são:

- aços inoxidáveis austeníticos;

- aços inoxidáveis martensíticos;

- aços inoxidáveis ferríticos;

- aços inoxidáveis duplex;

- aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação.

- Falar-se-á aqui apenas dos inoxidáveis martensíticos, que são os usados em cutelaria.

- Esses aços podem ser endurecidos através de têmpera, formando-se então a microestrutura

martensítica que dá nome a esse grupo de aços. São

materiais ferromagnéticos.

- São usados em aplicações que requerem alta dureza, alta resistência mecânica, elevada resistência ao

desgaste e boa retenção de corte, além da resistência

à corrosão.

- Suas aplicações incluem instrumentos cirúrgicos e

dentários, lâminas de facas, eixos, diversas peças de

turbinas hidraúlicas e a vapor, peças de bombas e

válvulas, etc.

Aços inoxidáveis martensíticos

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Page 7: Aços e tratamentos térmicos

Aços ferramenta

- O nome aços ferramenta (ou aços para ferramentas) vem da principal aplicação de um grande grupo de

aços, que é a produção de ferramentas dos mais

diversos tipos.

- Com esses aços são produzidos moldes, matrizes, brocas, fresas, punções, lâminas de corte, etc.

- São materiais caros e utilizados em aplicações que exigem alto desempenho.

- São fabricados através de processos especiais de

produção e controle da qualidade muito rigoroso para

que se possa atender às especificações.

- São produzidos utilizando fornos especiais e

submetidos a inspeções mais rigorosas e mais

freqüentes, entre outras particularidades.

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Page 8: Aços e tratamentos térmicos

- Suas características principais são alta dureza e alta resistência ao desgaste. Alguns desses aços também

apresentam alta dureza a temperaturas elevadas.

- Essas características são obtidas graças a teores

normalmente elevados de carbono e elementos de liga.

- A classificação mais comum dos aços ferramenta envolve três características: composição química,

aplicações e meio de resfriamento em que o aço é

temperado.

- Essa forma de especificação foi criada e aprimorada por produtores, consumidores e sociedades

normativas, representando hoje em dia uma forma

conhecida e prática de classificação dos aços

ferramenta.

W – Aços temperáveis em água (Water)

S– Aços resistentes ao choque (Shock)

Aços rápidosT – Ao TungstênioM – Ao Molibdênio

Aços ferramenta para fins especiaisL – Tipo baixa liga (Low alloy)F – Tipo carbono-tungstênio

P – Aços para moldes

Aços ferramenta para trabalho a quenteH11-H19 – Ao cromoH20-H39 – Ao tungstênio

H40-H59 – Ao molibdênio

Aços ferramenta para trabalho a frioO – Aços temperáveis em óleo (Oil)A – Aços temperáveis ao ar (Air)

D – Aço alto carbono, alto cromo

COMPOSIÇÃO QUÍMICA, EM %

1,005,001,000,40H13

5,006,201,904,250,90M2

0,202,000,201,401,000,45S1

NiCoMoWVCrSiMnCAÇO

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Page 9: Aços e tratamentos térmicos

1Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

IV Salão Paulista de Cutelaria09, 10 e 11 de Novembro de 2012

Palestra: Aços e Tratamentos Térmicos

Parte 03

Tratamentos Térmicos

Carmo Roberto Pelliciari de Lima

2Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Muito da versatilidade dos aços se deve aos tratamentos térmicos. Através do tratamento térmico as propriedades dos aços podem ser controladas e modificadas, privilegiando-se uma ou outra característica.

- Os tratamentos térmicos são operações controladas de aquecimento e resfriamento, realizadas para alterar as propriedades das ligas metálicas.

- Os objetivos dos tratamentos térmicos são basicamente dois:

- Tornar mais fáceis ou mesmo possíveis determinadas etapas do processo produtivo, e/ou

- Melhorar as propriedades do produto final.

3Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Serão apresentados aqui os tratamentos térmicos de:

- Recozimento,

- Normalização,

- Têmpera,

- Revenimento,

- Sub-zero,

- Solubilização, e

- Envelhecimento.

4Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

RECOZIMENTO

5Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Existem três formas básicas de recozimento:

- Recozimento pleno;

- Recozimento subcrítico;

- Esferoidização.

6Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

RECOZIMENTO PLENO

- O objetivo básico do recozimento é diminuir a dureza e elevar a dutilidade do aço.

- No recozimento pleno o aço é austenitizado e resfriado lentamente. O recozimento pleno recristaliza o material, “apagando” o efeito do trabalho mecânico e de tratamentos térmicos anteriores.

- No recozimento pleno são obtidas dureza menor e ductilidade mais elevada que no recozimento subcrítico.

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Page 10: Aços e tratamentos térmicos

7Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 8Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de CutelariaColpaert

9Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Colpaert

10Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

RECOZIMENTO SUBCRÍTICO E ALÍVIO DE TENSÕES

- No recozimento subcrítico e no alívio de tensões o aquecimento é feito até uma temperatura abaixo da temperatura de austenitização.

- São realizados para diminuir a dureza e aumentar a ductilidade de materiais encruados ou que passaram por processo que gere tensão residual (ex: soldagem).

- O recozimento pleno é um processo relativamente demorado, fazendo-se sempre que possível o recozimento subcrítico por ser este mais rápido.

11Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- A esferoidização é realizada para que se obtenha cementita (carboneto) esferoidal em uma matriz ferrítica. É um tratamento também chamado de coalescimento.

- Há várias formas de obter uma microestrutura esferoidizada, envolvendo aquecimentos acima e/ou abaixo da temperatura de austenitização.

ESFEROIDIZAÇÃO

12Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

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Page 11: Aços e tratamentos térmicos

13Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 14Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- A esferoidização é realizada com dois objetivos básicos:

- Conferir maior ductilidade e menor dureza ao material, permitindo assim operações de conformação e usinagem;

- Formar carbonetos que vão ser responsáveis pela retenção do corte e resistência ao desgaste em gumes cortantes e ferramentas.

15Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 16Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Faixa de temperaturas (aproximadas) recomendadas para o recozimento pleno de aços carbono e aços de baixa liga.

17Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Faixa de temperaturas (aproximadas) recomendadas para o recozimento subcrítico de aços carbono e aços de baixa liga.

18Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Faixa de temperaturas (aproximadas) recomendadas para a esferoidização de aços carbono e aços de baixa liga.

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Page 12: Aços e tratamentos térmicos

19Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 20Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

NORMALIZAÇÃO

21Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- É utilizada para:

- homogeneização da composição química, e

- homogeneização e refino da microestrutura.

- Na normalização o aço é completamente austenitizado e em seguida resfriado ao ar.

- É realizada após trabalho mecânico, antes da têmpera, ou em estruturas brutas de fusão.

22Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- O resfriamento mais rápido do que no recozimento pleno dá origem a uma microestrutura mais refinada, com perlita mais fina e menor quantidade de ferrita livre (em aços hipoeutetóides) ou cementita livre (em aços hipereutetóides).

23Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 24Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

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Page 13: Aços e tratamentos térmicos

25Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Faixa de temperaturas (aproximadas) recomendadas para a normalização de aços carbono e aços de baixa liga.

26Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

TÊMPERA

27Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- O objetivo básico da têmpera é a obtenção de elevada dureza e elevada resistência mecânica.

- Na têmpera o aço é completamente austenitizado, sofrendo em seguida resfriamento brusco.

- O resfriamento deve ser suficientemente brusco para se obter a estrutura metaestável martensita. A martenstia é uma fase dura e frágil; para que o aço não fique com baixa tenacidade após a têmpera é necessário fazer revenimento para elevar a tenacidade.

28Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Aços carbono apresentam baixa temperabilidade, portanto precisam ser esfriados muito rapidamente para que se obtenha martensita. Na maioria dos casos se usa água ou até mesmo salmoura.

- Aços mais ligados podem ser resfriados em meios de taxas mais baixas de remoção de calor, tais como óleo ou mesmo ar.

- Alguns aços de elevada temperabilidade podem ser resfriados ao ar calmo.

29Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- A dureza da martensita depende do teor de carbono, como pode ser visto na figura ao lado.

- Até aproximadamente 0,6% de C há elevação acentuada na dureza da martensita com o aumento do teor de carbono.

30Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- A estrutura da martensita também muda com o teor de carbono. Normalmente se considera:

- de 0 a 0,6% C →→→→ martensita em ripas

- de 0,6 e 1,0% C →→→→ transição

- acima de 1,0% C →→→→ martensita em agulhas

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Page 14: Aços e tratamentos térmicos

31Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 32Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Faixa de temperaturas (aproximadas) recomendadas para a têmpera de aços carbono e aços de baixa liga.

33Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

REVENIMENTO

34Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Por causa da baixa tenacidade da martensita o aço nunca é usado como temperado, devendo passar antes pelo processo de revenimento.

- O revenimento aumenta a tenacidade e diminui a dureza do aço.

- Para se fazer o revenimento o aço é aquecido a uma determinada temperatura e nela mantido por certo tempo, o que causa a precipitação de carbonetos extremamente finos na martensita.

35Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 36Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

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Page 15: Aços e tratamentos térmicos

37Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 38Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Após o revenimento a microestrutura presente é chamada de martensita revenida.

39Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

TRATAMENTO SUB-ZERO

40Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- O tratamento sub-zero é realizado para eliminar a austenita retida presente após a têmpera.

- O aço temperado é resfriado a temperaturas negativas, abaixo da temperatura de final de formação de martensita -Mf.

41Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 42Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- O tratamento sub-zero muitas vezes é realizado após a têmpera, antes dos revenimentos.

- Em alguns casos é recomendado que se faça um alívio de tensões antes do sub-zero.

- Há também recomendações para que se faça o sub-zero depois do primeiro revenimento e antes do segundo.

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Page 16: Aços e tratamentos térmicos

43Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

SOLUBILIZAÇÃO

44Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- A solubilização, como o próprio nome diz, é realizada para solubilizar (dissolver) diversos tipos de precipitados; entre esses precipitados estão carbonetos, nitretos, carbonitretos e outras fases.

- A liga é aquecida até a temperatura necessária para a dissolução das fases precipitadas. Em seguida, é resfriada a uma taxa suficiente para evitar nova precipitação.

45Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- A solubilização tem dois objetivos básicos:

- Em aços inoxidáveis → é realizada para dissolver carbonetos que favorecem a corrosão intergranular,

- Em ligas endurecíveis por precipitação → é feita para diminuir a dureza e aumentar a ductilidade.

46Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

47Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Quando o objetivo é dissolver carbonetos que diminuem a resistência à corrosão não há tratamento de precipitação após o tratamento de solubilização. A solubilização é o tratamento térmico final.

- Quando se trabalha com uma liga endurecível por precipitação primeiro se faz a solubilização e depois se faz a precipitação.

48Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

PRECIPITAÇÃO (ENVELHECIMENTO)

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Page 17: Aços e tratamentos térmicos

49Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Em ligas endurecíveis por precipitação o principal mecanismo de reforço é a presença de precipitados que causam descontinuidades na estrutura cristalina.

- Esse precipitados dificultam a movimentação das discordâncias, aumentando a dureza e a resistência mecânica, e diminuindo a ductilidade.

50Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- O material anteriormente solubilizado é mantido a uma certa temperatura por determinado tempo. O tempo deves ser suficiente para que haja precipitação de forma controlada das partículas que provocam o endurecimento da liga.

- A precipitação é realizada depois da peça ter sido conformada e/ou usinada. Em muitos casos realiza-se usinagem de acabamento.

51Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- A precipitação (envelhecimento) é usada por exemplo em:

- Aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação -aços PH (precipitation hardenable);

- Superligas à base de níquel e de cobalto;

- Ligas de alumínio de alta resistência mecânica;

- Ligas Cu-Be e Cu-Cr;

- Ligas de titânio do tipo beta.

52Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

53Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria 54Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Representação dos tratamentos térmicos em curvas IT e CCT

(para completar)

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Page 18: Aços e tratamentos térmicos

55Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Recozimento

56Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Normalização

57Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Têmpera + revenimento(beneficiamento)

58Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Austêmpera é um tratamento isotérmico feita para obtenção de bainita, uma microestrutura de alta dureza e alta tenacidade.

- Em muitos casos é uma alternativa à têmpera+revenimento.

- Depois da austêmpera não se faz revenimento.

Austêmpera

59Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Austêmpera

60Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Quando o aço é temperado há geração de tensão na peça devido a dois fatores principais:

- Tensões devido à mudança rápida da temperatura, muitas vezes chamadas de tensões térmicas;

- Tensões devido às mudanças de fases (as fases possuem diferentes densidades, e as transformações provocam contrações e dilatações)

- As tensões geradas provocam distorção e até mesmo quebras.

- Em aços de teor de liga mais elevado é comum se fazer o tratamento de martêmpera, ou têmpera interrompida, para reduzir a tensão gerada.

Martêmpera

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Page 19: Aços e tratamentos térmicos

61Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- A martêmpera compreende os seguintes passos básicos:- Resfriamento desde a temperatura de austenitização

até uma temperatura pouco acima do início de formação de martensita;

- Manutenção nessa temperatura até homogeneização completa da temperatura na peça, e

- Resfriamento rápido até a temperatura ambiente, para formação de martensita.

- Após a têmpera é necessário fazer revenimento.- Com o resfriamento intermediário as tensões de origem

térmica são reduzidas, reduzindo as distorções e reduzindo a possibilidade de quebras.

62Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Martêmpera + revenimento

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Page 20: Aços e tratamentos térmicos

1Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

IV Salão Paulista de Cutelaria09, 10 e 11 de Novembro de 2012

Palestra: Aços e Tratamentos Térmicos

Parte 04

Exemplos de aços usados em cutelaria

Carmo Roberto Pelliciari de Lima2

Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Observações: - Os aços apresentados aqui foram escolhidos como

exemplos porque são citados em sites sobre cutelaria;- Não há intenção de privilegiar determinados fabricantes;- Sugestões de acréscimos e correções são sempre bem-

vindas e serão cuidadosamente analisadas para atualizações desta aula.

3Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Observação: esta Parte 04 da palestra contem um texto relativamente curto, o que dá maior incentivo para discussões e para que os participantes façam suas próprias anotações.

4Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Alguns aços usados em cutelaria (classificação SAE):- Aços carbono

- 1070, 1095- Aços de baixa liga

- 5160, 52100- Aços inoxidáveis

- 420, 420HC, 440A, 440C- Aços ferramenta

- O1, D2, D6

5Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Alguns aços são designados por nomes criados pelas empresas que os produzem, por exemplo:

- Sandvik: 12C27, 13C26- Villares: VND, VC130, VC 131- Boehler: K100- Takefu: VG10- Crucible: 154 CM, S30V- Hitachi: ATS 34- Latrobe: BG42- Udeholm: Sverker 3, Sverker 21

6Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Há aços com nomes comerciais (dados pelas empresas) que são similares a aços encontrados na classificaçao SAE.

- Exemplo: o aço VND da Villares Metals é similar ao aço O1.

- Há também aços cuja composição química não permite uma correlação direta entre seu nome comercial e a classificação SAE.

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7Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Cada aço possui determinadas propriedades mecânicas, físicas e químicas.

- Em toda e qualquer aplicação, não apenas em cutelaria, ao selecionar um aço se deve fazer um balanço entre as propriedades para que se possa escolher o material que atenda da melhor forma ao que é necessário para um bom desempenho.

8Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Algumas propriedades importantes para cutelaria:- Dureza obtida após a têmpera+revenimento;- Tenacidade;- Facilidade de forjamento;- Facilidade de desbaste;- Facilidade de afiação;- Retenção de fio;

9Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Algumas propriedades importantes para cutelaria (continuação):

- Características do fio (liso, rugoso);- Resistência à corrosão;- Complexidade de tratamento térmico;- Temperabilidade;- Disponibilidade;- Custo.

10Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Alguns exemplos, apresentados de forma simplificada:- Os aços de dureza mais elevada apresentam

tratamento térmico mais difícil, são mais difíceis de afiar, e muitas vezes são pouco tenazes;

- Aços de tenacidade mais elevada geralmente não possuem elevada capacidade de retenção de fio;

11Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Algumas comparações entre aços

12Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- A ideia básica nos próximos slides é reforçar alguns conceitos através da comparação entre determinadas propriedades de alguns aços.

- Não se pretende fazer indicações de que tipos de aços devem ser usados.

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13Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Aços 1070 e 1095

14Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Fonte: Heat Treater´s Guide

- 1070 x 1095

15Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Uma importante característica do aço 1095 é a presença de carbonetos não dissolvidos. Esses carbonetos aumentam a resistência ao desgaste.

16Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Aços 1060 e 5160

17Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Na comparação entre esses dois aços fica claro o conceito de maior temperabilidade de um aço de baixa liga (5160) em comparação com um aço carbono (1060).

18Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

-Fonte: Heat Treater´s Guide: Practices and Procedures for Irons and Steels

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19Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

20Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Aços 1095 e 52100

21Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

22Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

23Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- Carbonetos não dissolvidos no aço 52100

24Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

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25Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Aços inoxidáveis

26-Fonte: ASTM A276

27Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

28Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- À medida em que aumenta o teor de liga nos aços o tratamento térmico vai se tornando mais complexo.

- A condutividade térmica dos aços de alta liga é menor do que nos aços carbono e aços de baixa liga; isso exige maior cuidado no aquecimento dos aços de alta liga para evitar empenamentos e trincas.

- Em aços inoxidáveis o tempo de encharque costuma ser maior que em aços menos ligados.

- Em aços de alta liga a temperatura de austenitização é mais elevada.

29-Fonte: Heat Treater´s Guide: Practices and Procedures for Irons and Steels

- Recomendações para o aço 440C

30-Fonte: Heat Treater´s Guide: Practices and Procedures for Irons and Steels

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-Aço SAE 5160-Austenitização: 800-845oC-Um revenimento

-Aço SAE 440C-Recomenda-se preaquecimento a 760-790oC antes da austenitização-Austenitização: 1010-1065oC-Pode-se fazer tratamento subzero-Recomenda-se duplo revenimento

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Alguns exemplos de onde encontrar informações sobre aços

33- Fonte: Heat Treater´s Guide 34-www.villaresmetals.com.br

35-www.villaresmetals.com.br

vnddatasheet

36-www.gerdau.com.br

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Page 26: Aços e tratamentos térmicos

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Utilização do material informativo dos fabricantes para fazer comparações entre aços

40

http://www.sandvik.com/sandvik/0140/internet/s001664.nsf/0/5B39570E82E6FE0FC12576F0002E2259?OpenDocument

41

Sandvik 12C270,60%C; 13,5% Cr

Sandvik 19C270,95%C; 13,5% Cr

54-61 HRC 55-63 HRC

-www.sandvik.com42

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Page 27: Aços e tratamentos térmicos

43 44http://www.crucible.com/

- CPM S30V - datasheet

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Crucible 440C1,00%C; 17,5% Cr

Crucible 154 CM1,05%C; 14,0% Cr; 4,0% Mo

-A adição de molibdênio dá origem a carbonetos mais duros.

www.crucible.com

46Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Processos especiais para produção de aços

47Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

ESR: Electroslag Remelting

48Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria- www.uddeholm.com

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Page 28: Aços e tratamentos térmicos

49Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

50Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

VAR: Vacuum Arc Remelt

51Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

- http://web.ald-vt.de- Inres.com (Courtesy ATI Allvac)

52Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

53Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

Metalurgia do pó

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http://www.bucorp.com/files/pm_tool_steels_metalformingmagazine03.pdf

Artigo - artigo

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www.crucible.com

CRUCIBLE CPM154

-Microestrutura mais refinada propicia maior tenacidade e facilidade de lixamento/esmerilhamento. 56

Carmo Roberto Pelliciari de Lima - IV Salão Paulista de Cutelaria

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Bibliografia

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-www.sandvik.com-www.crucible.com-www.bucorp.com-www.villaresmetals.com.br-www.gerdau.com.br

- ASM International. Heat Treater´s Guide: Practices and Procedures for Irons and Steels.

- ASTM. Standard ASTM A276: Standard Specification for Stainless Steel Bars and Shapes.

- CALLISTER, W. D. Materials Science and Engineering – An Introduction.

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