COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA MECÂNICA – PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I E II

TRATAMENTOS TÉRMICOS: ALÍVIO DETENSÕES, RECOZIMENTO E NORMALIZAÇÃO.

Sorocaba/SP - Março de 2012

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TRATAMENTOS TÉRMICOS: ALÍVIO DETENSÕES, RECOZIMENTO E

NORMALIZAÇÃO.

Andre Rossatto Accarini R.A 110581Allan Garrote R.A 111484Brian Moraes R.A 110768Bruno Furquim Reginaldo R.A 110325Gustavo Pereira Monteiro R.A 101350Ítalo Augusto Guerra Pereira R.A 110330Ivan Correi Pontes  R.A 110468Juliano Cubas Gregorio - R.A 110691Paulo Roger R.A 101431Renan Diares Manfrinatto R.A 100477Renato Diares Manfrinatto R.A 100668Rodrigo Law R.A 120020Romeu Pitthan R.A 110680

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SUMARIO

Introdução_________________________________________________________________4

Alívio de tensão ____________________________________________________________4

Definição__________________________________________________________________4

Descrição do processo________________________________________________________4

Alívio de tensões em forno____________________________________________________5

Alívio de tensões por vibrações_________________________________________________6

Alívio de tensões natural______________________________________________________6

Desidrogenação_____________________________________________________________6

Aplicação__________________________________________________________________7

Recozimento________________________________________________________________7

Processo térmico____________________________________________________________7

Características do processo de recozimento________________________________________7

Condições do processo de recozimento___________________________________________7

Condições antecedentes das peças e condições finais________________________________8

Diferenças no recozimento_____________________________________________________8

Recozimento pleno ou total____________________________________________________8

Recozimento caixa___________________________________________________________9

Recozimento de alívio de tensões_______________________________________________9

Recozimento para recristalização_______________________________________________9

Recozimento isotérmico ou cíclico_____________________________________________10

Normalização______________________________________________________________10

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Bibliografia_______________________________________________________________12

INTRODUÇÃO

Os metais apresentam grande diversidade de propriedades físicas e químicas, conforme a

pressão, temperatura e outras variáveis. Diferentes tipos de mecanismos e estruturas de

cristalização, o que também lhe altera as características. Apresentam forte tendência a não

formar compostos entre si, o tamanho, forma e disposição das partículas metálicas assim

especificadas pela metalografia que são fundamentais para o reconhecimento das

propriedades físicas que determinam a plasticidade e resistência à tração. Esses fatores podem

ser alterados por tratamentos térmicos, o tratamento térmico é um conjunto de operações que

através do aquecimento e resfriamento controlado, visa alterar as propriedades dos aços e

outros materiais. Em geral, a melhora de uma ou mais propriedades, mediante um

determinado tratamento térmico, é conseguida com prejuízo de outras.

ALÍVIO DE TENSÕES

Definição

Neste processo, as propriedades das peças a serem tratadas não são alteradas

significativamente. A superposição de tensões internas com tensões de esforços poderá levar

as alterações de forma indesejáveis (empenamento) ou até mesmo à ruptura. Quando o

surgimento destas dificuldades é previsível, por exemplo, após o resfriamento de uma peça

fundida ou após a têmpera, então o Tratamento para alívio de tensões deverá ser realizado, na

medida do possível, imediatamente após o surgimento de tensões (especialmente quando

houver risco de surgimento de trincas).

Descrição do processo.

Se peças se deformarem durante o tratamento térmico ou se surgirem Trincas, frequentemente

isso é devido à liberação de tensões residuais.

Estas tensões residuais são provenientes de:

Resfriamento desigual após Fundição (em relação à seção transversal da peça); Operações de usinagem.

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Conformação a frio.

Conformação a quente.

Tratamento térmico.

Soldagem.

Estas tensões podem ser reduzidas pelo tratamento térmico de alívio de tensões. A 450 °C, as

tensões já são reduzidas aproximadamente à metade. Temperaturas entre 550°C e 650°C são

usuais. A temperatura de tratamento deve ser tão baixa, para que não ocorram mudanças de

estrutura indesejáveis, devendo também ser inferior à temperatura de revenimento aplicada

numa eventual têmpera anterior. É essencial que a peça alcance à mesma temperatura no seu

todo, sendo em seguida resfriada lentamente no forno, de forma que não surjam grandes

Gradientes de temperatura pela seção transversal. O tratamento térmico para alívio de tensões

é definido como o tratamento à temperatura abaixo de temperatura inferior crítica A1, seguido

de resfriamento lento para reduzir as tensões internas, sem alteração intencional da estrutura.

Neste processo, as propriedades das peças a serem tratadas não são alteradas

significativamente. A superposição de tensões internas com tensões de esforços poderá levar

as alterações de forma indesejáveis (empenamento) ou até mesmo à ruptura. Quando o

surgimento destas dificuldades é previsível, por exemplo, após o resfriamento de uma peça

fundida ou após a têmpera, então o tratamento para alívio de tensões deverá ser realizado, na

medida do possível, imediatamente após o surgimento de tensões (especialmente quando

houver risco de surgimento de trincas).

Na maioria dos materiais, a resistência e a tensão de escoamento diminuem com o aumento da

temperatura conseqüentemente, o tratamento para alívio de tensões inclui sempre um

aquecimento completo a patamar de temperatura. O tempo deve ser de 1 a 2 horas após a

homogeneização da temperatura. Entretanto, por motivos de segurança, a temperatura máxima

de Tratamento deve ser de 20 °C a 30 °C abaixo da temperatura de revenimento.

Além da uniformização e mantimento da temperatura ideal de tratamento, são de particular

importância para o sucesso do tratamento para alívio de tensões um aquecimento e

resfriamento lentos. O aquecimento para a temperatura de deve ser tão lento que a tensão de

escoamento a quente seja alcançada tão uniformemente quanto possível por toda a seção

transversal (dependendo do tipo de aço e da composição). Isso se deve ser observado às

materiais mais sensíveis a variação de temperatura e de baixa tenacidade ou de zonas

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relativamente frágeis, tais como ferro fundido, peças soldadas, peças temperadas (em especial

peças com a têmpera superficial). O resfriamento a partir da temperatura é considerado a

etapa mais importante do processo, porque um processo rápido demais poderá resultar não

apenas numa redução pequena das tensões, mas até mesmo num aumento de tensões em

comparação com o estado inicial, mesmo que todas as outras etapas do processo

(aquecimento, uniformização do calor, manutenção da temperatura) sejam realizadas

corretamente. É recomendável uma velocidade de resfriamento entre 50 e 100 °C/h.

Alivio de tensão em fornos.

O processo de alívio de tensões é feito em fornos com a temperatura abaixo da Zona de

Temperatura Crítica e sem controle de atmosfera. A peça é mantida no forno por um tempo

determinado e então retirada para resfriamento ao ar.

Alivio de tensão por vibração.

Há também o processo de Alívio de tensões por vibração. Como o processo de Alívio de

Tensões é feito através do fornecimento de energia para a peça, no caso do processo térmico,

esse fornecimento é através do calor, então foi criado um método de fornecimento através de

vibração mecânica, produzidas por um indutor de forças. As vantagens do processo vibratório

em relação ao térmico são:

Redução no tempo de execução; Possibilidade real de medir os resultados do processo.

Alivio de tensão natural.

Alívio de tensões natural é um processo raro, foi muito comum em fundições que dispunham

de estoques de fundidos. Consiste em deixar os componentes fundidos durante meses ou até

anos num processo de envelhecimento, capaz de eliminar 10% a 20% das tensões residuais.

Desidrogenação

Tratamento térmico de Alívio de Tensões aplicado após operações de recobrimento galvânico

removendo o hidrogênio. É realizado em estufas entre 150ºC a 250ºC.

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Aplicação

O Alivio de tensão é muito utilizado no ramo metalúrgico, por exemplo, na fabricação de

molas, engrenagens, chapas estampadas para assim garantir ductilidade e tenacidade, sem

alterar a estrutura do produto.

Usa-se mais frequentemente este processo do que a normalização e o recozimento, isto porque

as peças mais complexas muitas vezes requerem o alívio de tensões para alcançarem a

estabilidade dimensional. em geral, não existem regras muito bem estabelecidas que decidam

pela aplicação do alívio de tensões. No entanto, alguns exemplos mais comuns podem nos

orientar quanto a tal uso:

Juntas Soldadas que requerem usinagem dos depósitos de solda; Usinagem de formas acabadas a frio; Peças Fundidas que requerem usinagem; Peças com tolerâncias dimensionais extremamente apertadas; Peças de grande porte usinadas a partir de peças com formas mais pesadas.

RECOZIMENTO

Processo Térmico

O recozimento tem todas as características dos processos térmicos de metais em geral e do

aço em partícula. Os processos térmicos se caracterizam pelo aquecimento das peças,

permanência numa dada temperatura, podendo ou não receber substâncias que são agregadas

à sua estrutura; resfriamento em velocidades, ritmos e condições diferentes.

Características do processo de recozimento.

Entre os processos térmicos, o recozimento visa reduzir a dureza e obter uma maior

usinabilidade das peças, para o quê, sob atmosfera controlada, elas são mantidas em

temperaturas relativamente baixas (entre 500°C e 900°C). A especificação da temperatura

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depende de uma consulta a uma tabela, e as peças permanecerão nela até que toda a massa do

aço fique uniformemente naquela temperatura.

Segue-se o resfriamento, o qual é feito de maneira lenta, dentro do próprio forno ou no meio

ambiente ou em caixas apropriadas. O tempo maior de exposição a uma dada temperatura e

um tempo de resfriamento também longos, são as características básicas do recozimento. Mas,

como em todos os processos térmicos de metais, certas variáveis ditam as características do

processo e, no caso em pauta, vão gerar resultados diferentes nas peças recozidas. Entretanto,

um resultado comum a todas é a possibilidade de usar a peça em certas aplicações que seriam

inatingíveis antes.

Condições antecedentes das peças e condições finais.

Quando um metal é deformado plasticamente a frio ou sofre a ação do encruamento, ocorre

uma deformação cristalina que será tanto maior quanto maior for a deformação plástica. A

deformação pode ser conseqüência natural do processo a que o metal foi submetida

anteriormente. O que se busca com o recozimento é a reconstituição da estrutura cristalina ou

seu retorno à dureza normal ou, ainda, a homogeneização do aço. Com essa mudança de

configuração, obtemos um aumento da ductilidade, o que facilita a usinagem.

Diferenças no recozimento.

O processo descrito é chamado de recozimento pleno. Entretanto, ele pode sofrer mudanças

para se obter uma recristalização e, com ela, obterem-se grãos maiores ou menores; este é o

recozimento de recristalização. O processo pode também objetivar o alívio de tensões

resultantes de processos anteriores, como por exemplo, soldagens. O recozimento pode ainda

objetivar uma esferoidização da cementita lamelar.

Recozimento pleno ou total.

O objetivo do recozimento total ou pleno e o de obter dureza e estrutura controlada paraos

aços. A temperatura de recozimento de um aço hipoeutetóide de ser de 50°C acima da linha

A3, já a temperatura de recozimento de um aço hipereutetóide deve estar entre as linhas Acm

e A1, o resfriamento deve ser lento e realizado dentro do forno.

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Os aços após terem passado por um recozimento total ou pleno têm como constituintes

resultantes as seguintes fases:

Aço hipoeutoide ferrita + grosseira.

Aço eutetóide perlita grosseira.

Aço hipereutetóide cementita + perlita grosseira.

A perlita grosseira é ideal para melhorar a usinabilidade dos aços baixo e médio carbono, para

melhorar a usinabilidade dos aços alto carbono recomenda-se a esferoidização.

Recozimento Caixa

Que é o tratamento utilizado para a proteção de grandes massas ou grande número de peças de

aço, de modo a impedir que a superfície acabada das mesmas seja afetada por oxidação ou

outro efeito típico de tratamento térmico. As peças tais como tiras a chapas laminadas a frio,

portanto no estado encruado - são colocadas no interior do forno, em recipientes vedados.

Geralmente faz-se aquecimento lento a temperaturas abaixo da zona crítica, variando de

600ºC.

Recozimento de Alívio de Tensões

O objetivo do recozimento para alívio de tensões é de remover tensões internas que são

originadas de processos como tratamento mecânico, soldagem, corte e etc. Na temperatura de

recozimento não podem ocorrer transformações de fase, deve-se evitar muito altas devido ao

risco de distorções.

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Recozimento para recristalização.

O objetivo do recozimento para recristalização e o de eliminar o encruamento gerado pela

deformação à frio, na temperatura de recozimento não podem ocorrer transformações de fase,

o resfriamento deve ser lento ao ar ou ao forno.

Recozimento isotérmico ou cíclico.

A diferença entre o recozimento isotérmico e o recozimento pleno está no resfriamento que é

bem mais rápido tornando o recozimento isotérmico mais prático e mais barato. Permite que

se obtenha uma estrutura final mais homogênea. Este tipo de recozimento não é aplicável para

peças de grande volume porque é difícil de baixar a temperatura do núcleo da mesma, esse

tratamento é geralmente realizado em banho de sais.

NORMALIZAÇÃO

Normalização de aços é um tratamento considerado tanto do aspecto térmico como micro

estrutural. No aspecto térmico, normalização é um ciclo de aquecimento de austenetização

seguido por um resfriamento em ar calmo ou levemente agitado. Tipicamente, o material é

aquecido a uma temperatura aproximadamente 55 graus Celcius acima da linha critica

superior do diagrama de fases Ferro-Carbeto de Ferro mostrado na Fig.2; que é acima da linha

Ac3 para aços hipoeutetoides e acima da linha Acm para aços hipereutetoides.

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Umas grandes variedades de produtos ferrosos podem ser normalizadas. Todos os aços de

baixo carbono, médio e alto carbono podem ser normalizados como também vários ferro-

fundidos. Aços austeniticos, inoxidáveis ou aços maraging ( alta resistência) ou não podem

ou não são usualmente normalizados.

O objetivo de normalização varia consideravelmente. Normalização pode aumentar ou

diminuir a resistência e dureza de uma determinada liga em um produto, dependendo do

histórico térmico e mecânico do processo. Na verdade, a função da normalização pode

sobrepor ou ser confundida com as funções de recozimento, endurecimento e alivio de

tensões. Melhora na usinabilidade, refinamento da estrutura do grão, homogeneização e

modificação de tensões residuais são as razões para se realizar a normalização.

Homogeneização de fundidos através de normalização pode ser feito para romper ou refinar a

estrutura dendritica e facilitar uma resposta mais uniforme a um endurecimento posterior. Da

mesma maneira, para produtos forjados, normalização pode eliminar banded grain structure

devido a laminação a quente, e também eliminar grãos grandes ou mistura grãos grandes e

pequenos desenvolvido no processo de forja.

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BIBLIOGRAFIA.

http://www.metalharte.com.br/recozimento.htm

http://www.spectru.com.br/Metalurgia/diversos/tratamento.pdf

http://engenhariamecanicanaweb.blogspot.com.br/2010/02/recozimento.html

http://www.inforgel.com.br/si/site/0904/p/Alivio%20de%20Tensão

http://www.nitriondobrasil.com.br/serv_alivio.html

Metal Handbook – Desk Edition – 2nd Edition

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