Aula 3 Tratamentos Termicos

TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS

TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOSTRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS

TEMPERABILIDADETEMPERABILIDADETEMPERABILIDADETEMPERABILIDADE

Prof.: Giovanni Rocha dos SantosProf.: Giovanni Rocha dos Santos


• O desenvolvimento de características mecânicas desejáveis para um material resulta, muitas vezes, de uma transformação de fase (alteração no número e/ou na natureza das fases que constituem a microestrutura de uma liga) proveniente de um tratamento térmico (faz parte do processo de fabricação) que, geralmente, envolve alguma alteração

Conceitos BásicosConceitos Básicos

de um tratamento térmico (faz parte do processo de fabricação) que, geralmente, envolve alguma alteração microestrutural.

• É importante saber como usar os diagramas TTT (Tempo –Temperatura – Transformação) para projetar um tratamento térmico para uma dada liga que produza as propriedades mecânicas desejadas a temperatura ambiente.

• Há diagramas TTT específicos para cada liga.

COM DIFUSÃOo Sem variação no número e composição de fases

Ex: solidificação metal puroo Com variação no número e composição de fases

Ex: transformação eutética, eutetóide...

TRANSFORMAÇÕES DE FASESTRANSFORMAÇÕES DE FASESConceitos BásicosConceitos Básicos

SEM DIFUSÃOo Ocorre com formação de fase metaestável (estado fora

do equilíbrio podendo durar por tempo indeterminado)Ex: transformação martensítica

A maioria das transformações de fase no estado sólido não ocorre

instantaneamente, ou seja, são dependentes do tempo

Fonte:www.em.pucrs.br/~eleani

• Austenita: ferro gama, estável acima de 727°C. Possui estrutura cristalina CFC, boa resistência mecânica e apreciável tenacidade.

Micro-constituintes dos aços e fofo


mecânica e apreciável tenacidade.

• Ferrita: ferro alfa, CCC, possui baixa dureza e baixa resistência à tração, mas excelente resistência ao impacto e elevado alongamento.

• Cementita: carboneto de ferro (Fe3C), apresentaestrutura cristalina ortorrômbica. É um constituinte muitoduro e frágil.



• Perlita: agregado lamelar de ferrita e cementita.Constituinte eutetóide dos aços. Possui propriedadesintermediárias entre a ferrita e a cementita.

• Ledeburita: constituinte eutético dos fofo brancos.Glóbulos de perlita + matriz de cementita. Bastante duroe frágil.

• Martensita: Obtida por TT. Estrutura cristalina tetragonalde CC. Formada por mecanismo cisalhamento. ElevadaDureza



• Bainita: Obtida por TT.- Superior: Abaixo da temperatura de formação da

perlita. Dureza relativamente baixa (40-45 HRC)- Inferior: Próximo a temperatura de formação da

martensita. Dureza elevada (aprox. dureza damartensita 50-60 HRC)

Efeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas FeEfeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas Fe--CCA curva TTT considera o fator tempo. Isso significa que o aço passará por transformações de acordo com o tempo em que permanecer em determinada temperatura. O diagrama é composto por duas linhas. A primeira representa o início da transformação e a segunda, o fim.

DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS

Linha vermelha – início da transformação

Linha azul – final da

Fonte: http://myspace.eng.br/eng/mat/aco1.asp

www.inda.org.br/por_dentro_curvattt.php

Linha azul – final da tranformação

Mi

Mf

Esta região é chamada de joelho ou nariz da curva TTT

Mi – início da transf. martensíticaMf – final da transf. martensítica

Martensita

• Também chamados de gráficos transformação tempo-temperatura (TTT).

• Apresentam as curvas de início e término da transformação para uma determinada temperatura e tempo.

• No sistema Fe-C o diagrama descreve o que acontece

DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS PARA LIGAS FePARA LIGAS Fe--CC

• No sistema Fe-C o diagrama descreve o que acontece com o aço, por meio de um resfriamento a diferentes velocidades, em diversas temperaturas abaixo de 727°C, observando a transformação isotérmica da austenita em perlita, bainita ou martensita.

• Estes diagramas são precisos apenas para transformações nas quais a temperatura da liga é mantida constante ao longo de toda a duração da reação.

Fonte: www.inda.org.br/por_dentro_curvattt.php

Fatores de influência direta na posição das linhas de início e fim de transformação das curvas TTT.

1. Teor de carbono2. Tamanho dos grãos 3. Homogeneidade da austenita


3. Homogeneidade da austenita 4. Elementos de liga (com exceção do cobalto), que

são adicionados nos aços, deslocam as curvas de início e fim da transformação para a direita, o que significa que o processo será mais demorado.


Homogeneidade da AustenitaHomogeneidade da Austenita

Quanto mais homogênea a austenita mais para a direita deslocam-se as curvas TTT

�

Os carbonetos residuais ou regiões ricas

DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS

Os carbonetos residuais ou regiões ricas em C atuam como núcleos para a

formação da perlita�

Então, uma maior homogeneidade favorece a formação da martensita


Tamanho de Grão AusteníticoTamanho de Grão Austenítico

Quanto maior o tamanho de grão mais para a direita deslocam-se as curvas TTT

�

Tamanho de grão grande dificulta a formação

DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS

Tamanho de grão grande dificulta a formação da perlita, já que a mesma inicia-se no

contorno de grão�

Então, tamanho de grão grande favorece a formação da martensita


Efeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas FeEfeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas Fe--CC

De 700°C até cerca de 560°C há formação de perlita, tanto mais fina (e dura) quanto menor a temperatura.

Estruturas envolvidas na transformação: austenita em cementita coalescida, austenita em perlita, austenita em bainita, austenita em martensita e demais transformações isotérmicas mistas.


temperatura.

De 560°C até cerca de 200°C há formação de bainita (ferrita mais carbeto de ferro fino), de dureza maior que a perlita anterior e, de forma similar, mais dura em temperaturas mais baixas.

Fonte: http://myspace.eng.br/eng/mat/aco1.aspwww.inda.org.br/por_dentro_curvattt.php

Martensita

Efeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas FeEfeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas Fe--CCDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS

Microestructura de bainita superior em aço rico em Si (temp. formação entre 300°C e 560°C). A bainitasuperior tem aspecto de “pena de ave”. Se forma na parte superior da faixa de temperatura (formada por grupos de ripas muito finas ou agulhas de ferritaseparadas, em parte, por partículas alongadas de cementita). O TG "submicrométrico" das ripas de

DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASExemplo de Micrografia Exemplo de Micrografia -- Microestrutura BainíticaMicroestrutura Bainítica

cementita). O TG "submicrométrico" das ripas de bainita contribuem para o aumento da tenacidade do material. Dureza: 40 – 45 HRC

A bainita inferior ou acicular (temp. formação entre 200°C e 300°C), lembrando a martesita revenida. Nela a fase ferrita existe na forma de placas finas e as partículas estreitas de cementita na forma de bastões ou lâminas fina se formam no interior das placas de ferrita. Dureza: 50 – 60 HRc

Fonte: Bhadeshia y Edmonds, Metallurgical Transactions A, vol. 10A (1979).

Entretanto, na faixa de 200°C, há formação de uma nova estrutura, a martensita, em forma de agulhas e bastante dura

DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASEfeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas FeEfeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas Fe--CC

agulhas e bastante dura (superior às anteriores).A formação da martensita é o princípio básico da têmpera dos aços, isto é, o tratamento térmico para aumentar a dureza.

Fonte: http://myspace.eng.br/eng/mat/aco1.asp

Martensita

⇒ Fase formada como resultado da transformação de uma baixa difusão no estado sólido, através de um tratamento térmico (têmpera). Ou seja, fase resultante do resfriamento rápido desde a temp. eutetóide (727°C) até a temp. ambiente.⇒ Fase metaestável TCC (tetragonal de corpo centrado) formada por Fe supersaturado com C. ⇒ Todo C permanece em SS, a estrutura TCC dificulta o escorregamento dos planos com orientação cúbica o que endurece consideravelmente a martensita.⇒ Qualquer difusão seja qual for resultará na formação das fases ferrita e cementita.

Formação da MartensitaFormação da MartensitaDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS

(a) Célula unitária da martensita comparada com a austenita. (b) Aumento do percentual de C, mais sítios intersticiais, mais pronunciada na TCC.

NA TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA DA AUSTENITA EM

MARTENSITA HÁ AUMENTO DE VOLUME

leva à concentração de tensões

TEOR DE CARBONOTEOR DE CARBONO

Quanto menor o teor de carbono (abaixo do eutetóide) mais difícil de se obter estrutura martensítica.


se obter estrutura martensítica.Nem todos os aços admitem têmpera. Em geral, somente com teor de carbono acima de 0,3% e velocidade de resfriamento alta.



No estado como temperado a martensita, além de ser muito dura, é tão frágil que ela não pode ser usada para a maioria das aplicações; também, quaisquer tensões internas que possam ter sido introduzidas durante a têmpera tem um efeito enfraquecedor. A ductilidade e a tenacidade da martensita podem ser melhoradas e estas tensões internas aliviadas por um tratamento melhoradas e estas tensões internas aliviadas por um tratamento térmico conhecido como revenimento.O revenimento é realizado por aquecimento de um aço martensítico até a uma temperatura abaixo da temperatura eutetóide por um período de tempo especificado . Normalmente, o revenimento é realizado a temperaturas entre 250 e 650°C. Tensões internas, entretanto, podem ser aliviadas em temperaturas tão baixas quanto 200°C. Este tratamento térmico de revenimento permite, por processos difusionais, a formação de martensita revenida.


Martensita não revenida - tem aparência de agulha ou ripa (< 0,6 %C) ou, ainda, forma de placa ou chapa (>0,6 %C). A fase branca na micrografia é muito provavelmente austenita retida que não se transformou durante o rápido resfriamento.

Martensita revenida – é uma estrutura composta de partículas de cementita muito pequenas e uniformemente dispersas embutidas dentro de uma matriz contínua de ferrita.As propriedades mecânicas dependem do tamanho das partículas de Fe3C.

resfriamento.

ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO A TEMPERATURA CONSTANTE, PARA ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO A TEMPERATURA CONSTANTE, PARA UM AÇO EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURAS FORMADAS UM AÇO EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURAS FORMADAS PARA CADA UM DOS CASOSPARA CADA UM DOS CASOS



C: Martensite

ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO, PARA UM AÇO ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO, PARA UM AÇO EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURAS FORMADAS PARA EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURAS FORMADAS PARA CADA UM DOS CASOSCADA UM DOS CASOS

A (FORNO) = Perlita grossaB (AR) = Perlita + fina (+ dura

que a anterior)C(AR SOPRADO) = Perlita + fina


C(AR SOPRADO) = Perlita + fina que a anterior

D (ÓLEO) = Perlita + martensitaE (ÁGUA) = Martensita

No resfriamento contínuo, as curvas TTT deslocam-se um

pouco para a direita e para baixo

Mf

Mi

DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES POR DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES POR RESFRIAMENTO CONTÍNUO (TRC) PARA LIGAS FeRESFRIAMENTO CONTÍNUO (TRC) PARA LIGAS Fe--CC

• Para o resfriamento contínuo, o tempo requerido para uma reação se iniciar e terminar é retardado. Assim as curvas isotérmicas são deslocadas para tempos maiores e temperaturas menores.

• A bainita não se formará quando uma liga de composição eutetóide ou, quando qualquer aço carbono comum é quando qualquer aço carbono comum é continuamente resfriado até à temperatura ambiente. Isto é porque toda a austenita ter-se-a transformado em perlita quando a transformação para bainita tiver se tornado possível. Assim a região representativa da transformação austenita-perlita termina justo abaixo do nariz.

• Na transformação martensítica, as linhas M(start, ou início), M(50%) e M(90%) ocorrem em temperaturas idênticas para ambos os diagramas TTT e TRC.

M(início)

M(50%)

M(90%)

RESUMO DAS TRANSFORMAÇÕESRESUMO DAS TRANSFORMAÇÕES

AUSTENITA

PerlitaMartensita

Resf. moderado

Resf. lentoResf. Rápido

(Têmpera)

Perlita

(α+ Fe3C) + a fase

próeutetóide

Bainita

(α + Fe3C)

Martensita(fase tetragonal)

Martensita Revenida

(α + Fe3C)Ferrita e Cementita

reaquecimento


Aço AISI 4340

0,42% C

0,78% Mn

1,79 Ni

0,80% Cr

0,33% Mo

Exemplos de Curva TTT


Elementos de liga (com exceção do cobalto), que são adicionados nos aços, deslocam as curvas de início e fim da transformação para a direita, o que significa que o processo será mais demorado.

Exemplos de Curva TTT

Aço AISI 5140 0,43% C


0,43% C0,68% Mn0,93% Cr


INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOTRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS

TratamentosTratamentos TérmicosTérmicos são um conjunto de operações que têm porobjetivo modificar as propriedades dos aços e de outros materiaismetálicos através de certas etapas que incluem o aquecimento eresfriamento dos componentes metálicos em condições controladas.

Objetivo dos Tratamentos Objetivo dos Tratamentos TérmicosTérmicosObjetivo dos Tratamentos Objetivo dos Tratamentos TérmicosTérmicos1. Remoção de tensões (oriundas de esfriamento ou trabalho mecânico)2. Aumento ou diminuição da dureza3. Aumento da resistência mecânica4. Melhora da ductilidade5. Melhora da usinabilidade6. Melhora da resistência ao desgaste7. Melhora da resistência a corrosão8. Modificação nas propriedades elétricas e magnéticas

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOTRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS

Fatores que Fatores que Influem Influem nos Tratamentos Térmicosnos Tratamentos Térmicos1. Composição química - % de elementos de liga, como %C, %Si, %Cr

e outros dependendo da liga que estiver sofrendo tratamento térmico.2. Temperatura final de aquecimento – função da composição química.2. Temperatura final de aquecimento – função da composição química.3. Tempo de permanência à temperatura.4. Meio de resfriamento da peça – Ex: resfriamento ao forno, ao ar, em

água, óleo e outros.5. Forma e tamanho das peças – influi nos itens 3 e 4.6. Atmosfera do forno de tratamento térmico

1. Recozimento

2. Normalização

3. Têmpera

4. Revenido

TIPOSTIPOSTRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS

4. Revenido

5. Coalescimento

6. Tratamentos Isotérmicos (Austêmpera e Martêmpera)

1 . RECOZIMENTO1 . RECOZIMENTOTRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS

Material é exposto a uma temperatura elevada por um período de tempo longo e a seguir é lentamente resfriado (linha verde).Ordinariamente, o recozimento é realizado para: (1) aliviar tensões; (2) diminuir dureza (3) alterar ductilidade(4) ajustar o tamanho de grão (5)

Temperatura

A3

(4) ajustar o tamanho de grão (5) melhorar a usinabilidade**Serve para eliminar qualquer tratamento térmico ou mecânico que o material sofreu anteriormente**Peça é resfriada no interior do forno

É dividido em:- Recozimento total ou pleno- Recozimento isotérmico ou cíclico- Recozimento para alívio de tensões ou subcrítico- Esferoidização- Recozimento em caixa

Diagrama esquemático de transformação para recozimento.

Mi

Mf

2. NORMALIZAÇÃO2. NORMALIZAÇÃOTRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS

O tratamento térmico de NormalizaçãoNormalizaçãoé usado para refinar os grãos (paradiminuir o tamanho médio de grão).Aplicada a peças laminadas e forjadas antes do TT para obtenção de uma microestrutura uniforme.

**Peça é resfriada ao ar.**Objetivo é refinar a microestrutura

Temperatura

A3

**Objetivo é refinar a microestrutura

Procedimento:(1) Aquecimento até aproximadamente 55 a 85°C acima da temperatura de austenitização.(2) Tempo de manutenção suficiente na temperatura para a peça homogeneizar a temperatura completamente.(3) Resfriamento ao ar.

Diagrama esquemático de transformação para normalização

Mi

Mf

MICROESTRUTURAS RESULTANTESMICROESTRUTURAS RESULTANTESTRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS

Detalhe 4500x

Cementita esferoidizada

Perlita Grosseira

Perlita Fina

3. TÊMPERA3. TÊMPERATRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS

A principal finalidade da Têmpera Têmpera é o aumento da dureza e da resistência à tração do aço através da formação da martensita.

A curva de resfriamento apresentada é apenas uma aproximação para um volume pequeno de aço. Numa peça real, o resfriamento das partes internas será mais lento que o da superfície. Assim, a linha para as primeiras estará mais deslocada para a direita e as estruturas formadas serão ligeiramente diferentes.O resfriamento desigual também provoca

Superfície

A3

Procedimento:(1) Aquecimento a uma temperatura de ±

30°C acima da temperatura de transformação (linha tracejada preta no gráfico ao lado);

(2) Manutenção na temperatura; (3) Resfriamento rápido em fluidos como óleo

ou água, conforme a área circundada, obtendo-se uma estrutura basicamente martensítica pois a linha de resfriamento não intercepta a linha vermelha indicativa do início da transformação da austenita.

O resfriamento desigual também provoca tensões internas pois a região superficial se contrai mais rapidamente que o interior.

Centro da peça

Mi

Mf

Mi

Mf

3. TÊMPERA3. TÊMPERATRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS

O sucesso de um tratamento térmico para produzir martensita depende:

1. Da composição da liga – presença de C suficiente e outros elementos de liga que facilitem a têmpera;

2. Tipo e natureza do meio de resfriamento – banho de sal, óleo ou água (meio bastante severo que pode causar empenamentos ou trincamentos);

3. Do tamanho e geometria da peça.

4. REVENIMENTO4. REVENIMENTOTRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS

O Revenimento Revenimento (área circulada) é o tratamento térmico usado para remover os problemas deixados pela têmpera, como as tensões residuais inerentes do todo material. Também visa ajustar a dureza, a resistência mecânica, a resistência ao impacto e o alongamento.

Ae3

alongamento.Depois de temperada, a peça é aquecida e mantida por algum tempo a uma temperatura, em geral entre 250 e 650°C. Ocorre assim, um alívio das tensões internas e mudanças na estrutura da martensita e outras transformações. O resultado é uma redução da dureza (normalmente excessiva após a têmpera) e da fragilidade do aço.

Após a TÊMPERA sempre deve haver um REVENIDO.

Mi

Mf

55. COALESCIMENTO. COALESCIMENTOTRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS

Curva de transformação

Qualquer tratamento térmico capaz Qualquer tratamento térmico capaz de produzir de produzir esferoiditaesferoidita: : consiste em um tratamento térmico que visa globulizar a cementita fazendo com que a microestrutura formada seja de Fe3C, como partículas esferóides, embutidas numa matriz contínua de fase αααα.

* Os exemplos de tratamentos térmicos são referentes ao sistema

Fe-C.

Ae3

transformação Procedimento:(1) Solubilização dos carbonetos acima

da temperatura de austenitização;(2) Aquecimento até uma temperatura

abaixo da temperatura eutetóide e aí mantido durante um tempo relativamente longo – por exemplo, cerca de 700°C durante 18 a 24 horas;

(3) Resfriamento ao ar.

Mi

Mf

Temperatura para sistema FeTemperatura para sistema Fe--CCTRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS

Consiste em:

- Aquecimento dentro da faixa de austenitização (entre 790 e 915ºC)

- Resfriamento e manutenção da temperatura entre 260 e 400ºC

- Resfriamento até a temperatura ambiente em

6. TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS6. TRATAMENTOS ISOTÉRMICOSAUSTÊMPERAAUSTÊMPERA

TRATAMENTOS ISOTÉRMICOSTRATAMENTOS ISOTÉRMICOS

Ae3

- Resfriamento até a temperatura ambiente em ar ou banho de sal.

Vantagens em relação a têmpera:

- Melhor ductilidade, tenacidade e resistência

- Menor empenamento no TT

A microestura resultante é chamada de bainita.

Mi

Mf

Neste processo, o aço é autenitizado

Resfriado em um meio sob temperatura um pouco acima do início da formação da martensita, mantido neste meio e resfriado lentamente até completar a formação da

TRATAMENTOS ISOTÉRMICOSTRATAMENTOS ISOTÉRMICOS

Superfície

6. TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS6. TRATAMENTOS ISOTÉRMICOSMARTÊMPERAMARTÊMPERA

Ae3

completar a formação da martensita, resfriamento ao ar para posterior tratamento térmico de revenimento (linha verde).

Neste, o resfriamento ocorre de forma mais lenta e, por conseqüência, o empenamento e as tensões residuais são significativamente menores. transformação

Centro da peça

Martensita revenida

TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOSAutenita

Final da transformaçãoInício da transformação

Resfriamento no forno – TT 1

Resfriamento ao ar – TT 2

Perlita

Tem

per

atu

ra

TT 3

TT 4TT 5TT 6

Bainita

Tem

per

atu

ra

Tempo

ENDURECIMENTO SUPERFICIALENDURECIMENTO SUPERFICIALTRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS

O endurecimento do aço via tratamento térmico ou termoquímico tem como contrapartida prejuízos em outras propriedades como maior fragilidade, menor resistência à fadiga e outras. Porém, em alguns casos, é bastante desejável que apenas a superfície seja endurecida. Ex. Engrenagens - apenas a superfície deve ser dura o bastante para ser resistente ao desgaste (boas características tribológicas) para ser resistente ao desgaste (boas características tribológicas) provocado pelo contato entre os dentes de diferentes engrenagens. Por outro lado, o corpo da engrenagem deve apresentar propriedades (como maior tenacidade e ductilidade) de um aço não endurecido. A seguir, alguns métodos empregados no endurecimento superficial:� Têmpera superficial� Cementação� Nitretação e Deposição de Filmes Finos

TÊMPERA SUPERFICIALTÊMPERA SUPERFICIALTRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOSA superfície da peça é aquecida por chama ou por indução e, logo em seguida, exposta ao meio de resfriamento que pode ser água, óleo, jatos de ar e outros. O endurecimento, dá-se pela formação da martensita. O arranjo físico do processo depende da forma geométrica da peça a tratar. Normalmente há necessidade de revenido que, em geral, é feito sob temperaturas mais baixas que as da têmpera convencional. Este tratamento não é indicado para aços com teores de C abaixo de 0,3% devido a eventual falta de C para formar a estrutura martensítica. estrutura martensítica. Ex. Têmpera por indução para uma barra de aço SAE 1045 - tempo de 8 a 12seg. de corrente contínua (800 a 1000°C) para a têmpera e 15 a 25 seg. de corrente pulsada (400 a 550 °C) para o revenido. Resulta dureza superficial de 40HRc.

TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOSTRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS

É o endurecimento superficial se dá pela difusão de C na peça imersa no meio de cementação aquecido sob temperatura, em geral, acima de 800°C. Os meios de cementação, evidentemente, devem ter C na composição e podem ser sólidos (carvão vegetal, por exemplo), líquidos (mistura de sais fundidos como cianetos, carbonatos e outros) ou gasosos (hidrocarbonetos como propano e outros).

CEMENTAÇÃOCEMENTAÇÃO

núcleo

camada

Camada de carbono difundidaMatriz de Aço Inox

camada cementada

TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOSTRATAMENTOS TERMOQUÍMICOSO NO N é difundido superficialmente, formando nitretos, que são substâncias bastante duras (ex. FeN e Fe4N ). A peça é imersa no meio de nitretação, em temperaturas na faixa entre 470 e 750°C. Devido à menor temperatura, há menor tendência de deformação. Os meios podem ser líquidos (mistura de sais fundidos como cianetos), gasosos (amônia, por exemplo) ou plasma. A dureza superficial obtida é da ordem de 1000 HV (~ 80 HRc) com uma profundidade de camada máxima ao redor de 0,08mm.

NITRETAÇÃONITRETAÇÃO

Nitretação a gás

Nitretação com banho de sal a

base de cianeto

{ {

TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOSTRATAMENTOS TERMOQUÍMICOSÉ um gás de baixa densidade em que os átomos individuais estão carregados eletricamente, mesmo que o total de cargas positivas e negativas seja igual, mantendo uma carga elétrica global neutra.

NITRETAÇÃO A PLASMANITRETAÇÃO A PLASMA

Na nitretação, o plasma é gerado pela formação de um arco elétrico, através da passagem de corrente entre o cátodo (peças) e o ânodo (carcaça do forno), na presença de uma mistura gasosa, composta basicamente de N e H ou Ar, em condições basicamente de N2 e H2 ou Ar, em condições de temperaturae pressão específicas, ocorre a geraçãode uma descarga brilhante que determina a ocorrência do plasma. Nesse processo,as moléculas gasosas são dissociadas, osíons carregados positivamente são acelerados para a superfície do anodo (peça) e os elétrons são direcionados para o cátodo (carcaça). A energia proveniente desse bombardeamento iônico é suficiente para promover o aquecimento das peças e intensifica o processo de difusão.

Nitretação a plasma

TRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOSEXEMPLOSEXEMPLOS

Zona de

Camada deóxido

Aço temperado e revenido (estrutura martensítica) seguido de nitretação iônica

(plasma) a 580°C. Aumento 2000X.

Fonte: www.pattcoating.com/testing.htm

Zona de difusão

contendo nitreto de ferro

TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOSTRATAMENTOS TERMOQUÍMICOSA deposição física a vapor (PVD) e a deposição química a vapor (CVD) são dois processos utilizados para aplicar recobrimentos duros para melhorar o desgaste.

DEPOSIÇÃO DE FILMES FINOS DEPOSIÇÃO DE FILMES FINOS –– PVD E CVDPVD E CVD

CVD PVD

PVD: o material a ser depositado (fonte sólida) é convertido a fase vapor por processo físico; depois o vapor é transportado da fonte até o substrato através de uma região de baixa pressão e condensado sobre o substrato para formar o filme fino. A espessura de camada atinge entre 3 e 8µµµµm. Aplicam-se revestimentos de TiCN (carbonitreto de titânio), TiN (nitreto de titânio), TiAlN (nitreto de titânio alumínio).CVD: a deposição ocorre por meio de uma reação química entre gases. Ex: hidrogênio, cloreto de titânio e metano, em atmosfera de N, para criar um recobrimento de TiCN, ou TiN geralmente em temperaturas bem mais elevadas (900oC a 1.000oC). A espessura de camada pode atingir 180µµµµm.

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