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Tratamentos Térmicos

Tratamentos Térmicos. Tratamentos Térmicos. Finalidade: Alterar as microestruturas e como consequência as propriedades mecânicas das ligas metálicas. Tratamentos Térmicos. Objetivos: - Remoção de tensões internas - Aumento ou diminuição da dureza - Aumento da resistência mecânica

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Tratamentos Térmicos

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Presentation Transcript

  1. Tratamentos Térmicos

  2. Tratamentos Térmicos • Finalidade: Alterar as microestruturas e como consequência as propriedades mecânicas das ligas metálicas

  3. Tratamentos Térmicos • Objetivos: - Remoção de tensões internas - Aumento ou diminuição da dureza - Aumento da resistência mecânica - Melhora da ductilidade - Melhora da usinabilidade - Melhora da resistência ao desgaste - Melhora da resistência à corrosão - Melhora da resistência ao calor - Melhora das propriedades elétricas e magnéticas

  4. MATERIAL + TRATAMENTO TÉRMICO O TRATAMENTO TÉRMICO ESTÁ ASSOCIADO DIRETAMENTE COM O TIPO DE MATERIAL. PORTANTO, DEVE SER ESCOLHIDO DESDE O INÍCIO DO PROJETO

  5. Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos • Temperatura • Tempo • Velocidade de resfriamento • Atmosfera* * para evitar a oxidação ou perda de algum elemento químico (ex: descarbonetação dos aços)

  6. Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos • Tempo: O tempo de trat. térmico depende muito das dimensões da peça e da microestrutura desejada. Quanto maior o tempo: • maior a segurança da completa dissolução das fases para posterior transformação • maior será o tamanho de grão Tempos longos facilitam a oxidação

  7. Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos • Temperatura: depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada

  8. Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos • Velocidade de Resfriamento: -Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada - É o mais importante porque é ele que efetivamente determinará a microestrutura, além da composição química do material

  9. Principais Meios de Resfriamento • Ambiente do forno (+ brando) • Ar • Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o de Pb) • Óleo • Água • Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou NaCl (+ severos)

  10. Como Escolher o Meio de Resfriamento ???? • É um compromisso entre: - Obtenção das caracterísitcas finais desejadas (microestruturas e propriedades), - Sem o aparecimento de fissuras e empenamento na peça, - Sem a geração de grande concentração de tensões

  11. Tratamentos Térmicos Recozimento Solubilização e envelhecimento Normalização Esferoidização ou Coalescimento • Alívio de tensões • Recristalização • Homogeneização • Total ou Pleno • Isotérmico Tempera e Revenido Principais Tratamentos Térmicos

  12. 1- RECOZIMENTO • Objetivos: - Remoção de tensões internas devido aos tratamentos mecânicos - Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade - Alterar as propriedades mecânicas como a resistência e ductilidade - Ajustar o tamanho de grão - Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas - Produzir uma microestrutura definida

  13. TIPOS DE RECOZIMENTO • Recozimento para alívio de tensões (qualquer liga metálica) • Recozimento para recristalização (qualquer liga metálica) • Recozimento para homogeneização (para peças fundidas) • Recozimento total ou pleno (aços) • Recozimento isotérmico ou cíclico (aços)

  14. 1.1- RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕES • Objetivo Remoção de tensões internas originadas de processos (tratamentos mecânicos, soldagem, corte, …) • Temperatura Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase • Resfriamento Deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções

  15. 723 C Ou linha crítica Ex:RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕES DOS AÇOS • Temperatura Abaixo da linha A1  em que ocorre nenhuma transformação (600-620oC)

  16. INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO NA RESIST. À TRAÇÃO E DUTILIDADE Alívio de Tensões (Recuperação/Recovery)

  17. 1.2- RECOZIMENTO PARA RECRISTALIZAÇÃO • Objetivo Elimina o encruamento gerado pela deformação à frio • Temperatura Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase • Resfriamento • Lento (ao ar ou ao forno)

  18. 1.3- RECOZIMENTO HOMOGENEIZAÇÃO • Objetivo Melhorar a homogeneidade da microestruturade peças fundidas • Temperatura Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase • Resfriamento • Lento (ao ar ou ao forno)

  19. 1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO • Objetivo Obter dureza e estrutura controlada para os aços

  20. 1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO Usado para aços • Temperatura Hipoeutetóide 50 °C acima da linha A3 Hipereutetóide Entre as linhas Acm e A1 • Resfriamento Lento (dentro do forno)  implica em tempo longo de processo (desvantagem)

  21. +Fe3C + +Fe3C Recozimento total ou pleno

  22. 1.1- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO • Constituintes Estruturais resultantes Hipoeutetóideferrita + perlita grosseira Eutetóide perlita grosseira Hipereutetóidecementita + perlita grosseira * A pelita 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

  23. 1.5- RECOZIMENTO ISOTÉRMICO OU CÍCLICO Usado para aços • A diferença do recozimento pleno está no resfriamento que é bem mais rápido, tornando-o mais prático e mais econômico, • Permite obter estrutura final + homogênea • Não é aplicável para peças de grande volume porque é difícil de baixar a temperatura do núcleo da mesma • Esse tratamento é geralmente executado em banho de sais

  24. 2- ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO Objetivo Produção de uma estrutura globular ou esferoidal de carbonetos no aço  melhora a usinabilidade, especialmente dos aços alto carbono  facilita a deformação a frio ESFEROIDITA

  25. +Fe3C + +Fe3C Esferoidização ou coalescimento

  26. OUTRASMANEIRAS DE PRODUZIR ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO  Aquecimento por tempo prolongado a uma temperatura logo abaixo da linha inferior da zona crítica,  Aquecimento e resfriamentos alternados entre temperaturas que estão logo acima e logo abaixo da linha inferior de transformação.

  27. 3- NORMALIZAÇÃO Usada para aços Objetivos:  Refinar o grão  Melhorar a uniformidade da microestrutra *** É usada antes da têmpera e revenido

  28. +Fe3C + +Fe3C

  29. 3- NORMALIZAÇÃO • Temperatura Hipoeutetóide acima da linha A3 Hipereutetóide acima da linha Acm* *Não há formação de um invólucro de carbonetos frágeis devido a velocidade de refriamento ser maior • Resfriamento Ao ar (calmo ou forçado)

  30. 3- NORMALIZAÇÃO • Constituintes Estruturais resultantes Hipoeutetóideferrita + perlita fina Eutetóide perlita fina Hipereutetóidecementita + perlita fina * Conforme o aço pode-se obter bainita Em relação ao recozimento a microestrutura é mais fina, apresenta menor quantidade e melhor distribuição de carbonetos

  31. 4- TÊMPERA Objetivos:  Obter estrutura matensítica que promove: - Aumento na dureza - Aumento na resistência à tração - redução na tenacidade *** A têmpera gera tensões  deve-se fazer revenido posteriormente

  32. 4- TÊMPERA MARTENSITA

  33. 4- TÊMPERA • Temperatura Superior à linha crítica (A1) * Deve-se evitar o superaquecimento, pois formaria matensita acidular muito grosseira, de elevada fragilidade • Resfriamento Rápido de maneira a formar martensíta (ver curvas TTT)

  34. 4- TÊMPERA • Meios de Resfriamento Depende muito da composição do aço (% de carbono e elementos de liga) e da espessura da peça

  35. TEMPERABILIDADE • CAPACIDADE DE UM AÇO ADQUIRIR DUREZA POR TÊMPERA A UMA CERTA PROFUNDIDADE • VEJA EXEMPLO COMPARATIVO DA TEMPERABILIDADE UM AÇO 1040 E DE UM AÇO 8640 • A CURVA QUE INDICA A QUEDA DE DUREZA EM FUNÇÃO DA PROFUNDIDADE RECEBE O NOME DE CURVA JOMINY QUE É OBTIDA POR MEIO DE ENSAIOS NORMALIZADOS

  36. TEMPERABILIDADE • Veja como é feito o ensaio de temperabilidade Jominy no site: • www.cimm.com.br/material didático

  37. TEMPERABILIDADE DOS AÇOS EM FUNÇÃO DO TEOR DE CARBONO

  38. 5- REVENIDO *** Sempre acompanha a têmpera Objetivos: - Alivia ou remove tensões - Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando a dureza e a tenacidade

  39. 5- REVENIDO • Temperatura Pode ser escolhida de acordo com as combinações de propriedades desejadas

  40. 5- REVENIDO 150- 230°C os carbonetos começam a precipitar Estrutura: martensita revenida (escura, preta) Dureza: 65 RC 60-63 RC 230-400°C os carbonetos continuam a precipitar em forma globular (invisível ao microscópio) Estrutura: TROOSTITA Dureza: 62 RC 50 RC

  41. 5- REVENIDO 400- 500°C os carbonetos crescem em glóbulos, visíveis ao microscópio Estrutura: SORBITA Dureza: 20-45 RC 650-738°C os carbonetos formam partículas globulares Estrutura: ESFEROIDITA Dureza: <20 RC

  42. TROOSTITA E MARTENSITA SORBITA MICROESTRUTURAS DO REVENIDO

  43. FRAGILIDADE DE REVENIDO • Ocorre em determinados tipos de aços quando aquecidos na faixa de temperatura entre 375-475 °C ou quando resfriados lentamente nesta faixa. • A fragilidade ocorre mais rapidamente na faixa de 470-475 °C • A fragilidade só é revelada no ensaio de resist. ao choque, não há alteração na microestrutura.

  44. AÇOS SUSCEPTÍVEIS À FRAGILIDADE DE REVENIDO • Aços -liga de baixo teor de liga • Aços que contém apreciáveis quantidades de Mn, Ni, Cr, Sb*, P, S • Aços ao Cr-Ni são os mais suceptíveis ao fenômeno *é o mais prejudicial

  45. COMO MINIMIZAR A FRAGILIDADE DE REVENIDO • Manter os teores de P abaixo de 0,005% e S menor 0,01% • Reaquecer o aço fragilizado a uma temperatura de ~600 °C seguido de refriamento rápido até abaixo de 300 °C .

  46. 6- SOLUBILIZAÇÃO SEGUIDA DE PRECIPITAÇÃO OU ENVELHECIMENTO • Consiste na precipitação de outra fase, na forma de partículas extremamente pequenas e uniformemente distribuídas. • Esta nova fase enrijece a liga. • Após o envelhecimento o material terá adquirido máxima dureza e resistência. • O envelhecimento pode ser natural ou artificial.

  47. Solubilização Resfriamento em água Precipitação 6- Tratamento térmico de solubilização seguido de envelhecimento Chamado de envelhecimento que pode ser natural ou artificial A ppt se dá acima da T ambiente por reaqueci-mento A ppt se dá a T ambiente

  48. EXEMPLO: Sistema Al-Cu Solubilização 5,65% A fase endurecedora das ligas Al-Cu é CuAl2 ()

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