Tratamentos Térmicos e Termoquímicos

1. Tratamentos Térmicos e Termoquímicos Alunos: Fernando Rodrigues Carlos Eduardo Ramada

2. Generalidades Há muitos séculos atrás o homem descobriu que com aquecimento e resfriamento podia modificar as propriedades mecânicas de um aço, isto é, torná-los mais duro, mais mole, mais maleável, etc.

3. Generalidades Mais tarde, descobriu também que a rapidez com que o aço era resfriado e a quantidade de carbono que possuía influíam decisivamente nessas modificações.

4. Tratamento Térmico É o conjunto de operações de aquecimento e resfriamento a que são submetidos os aços, sob condições controladas de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento, com o objetivo de alterar as suas propriedades ou conferir-lhes características determinados.

5. Tratamento Térmico Principais objetivos do tratamento térmico: - Aumento ou diminuição da dureza; - Aumento da resistência mecânica; - Melhora da ductilidade; - Melhora da usinabilidade ; - Melhora da resistência ao desgaste; - Melhora das propriedades de corte; - Melhora da resistência à corrosão; - Melhora da resistência ao calor; - Modificação das propriedades elétricas e magnéticas.

6. Tratamento Térmico Tipos de Tratamento: - Recozimento; - Normalização; - Têmpera e Revenimento; - Coalescimento (Esferoidização); - Austêmpera; - Martêmpera.

7. Recozimento Forno de Recozimento Visa reduzir a dureza do aço, aumentar a usinabilidade, facilitar o trabalho a frio ou atingir a microestrutura ou as propriedades desejadas.

8. Recozimento O recozimento é composto por 3 estágios: - Recuperação Re-arranjo das discordâncias, configurações mais estáveis e sem efeito sensível sobre as propriedades do material - Recristalização Grande alteração na microestrutura do metal. - Crescimento de Grão Absorção por parte de alguns grãos dos grãos circunvizinhos.

9. Normalização A normalização consiste na austenitização completa do aço, seguida de resfriamento ao ar. Tem por objetivo refinar e homogeinizar a estrutura do aço, conferindo-lhe melhores propriedades do que o recozimento. As condições de aquecimento do material são as idênticas às que ocorrem no recozimento. Porém o resfriamento é mais rápido: ao ar.

10. Normalização Esquemas de Normalização

11. Têmpera e Revenimento Têmpera - Tem como objetivo a obtenção de uma microestrutura que proporcione propriedades de dureza e resistência mecânica elevadas. Neste processo, a região a ser temperada é inicialmente aquecida à temperatura de austenitização e em seguida, é submetida a um resfriamento rápido, em geral ao óleo ou ao ar.

12. Têmpera e Revenimento Revenido. - Tratamento térmico, realizado após a têmpera, para reduzir a fragilidade, aliviar as tensões, diminuir a dureza e melhorar a tenacidade

13. Têmpera e Revenimento Há um tipo especial de Têmpera: a Têmpera Superficial. Ela tem por objetivo produzir um endurecimento superficial, pela obtenção de martensita apenas na camada externa do aço. Não exige forno. A Têmpera Superficial é dividida em dois tipos: - Têmpera por Chama; - Têmpera por Indução;

14. Têmpera por Chama A superfícia a ser endurecida é rapidamente aquecida à temperatura de austenitização por intermédio de uma chama de oxiacetileno e é logo a seguir resfriada por meio de um borrifo de água

15. Têmpera por Indução O calor é gerado na própria peça por indução eletromagnética, utilizando-se, para isso, bobinas de indução através das quais flui uma corrente elétrica, também ocorrendo o resfriamento posterior por borrifo de água.

16. Coalescimento Consiste num aquecimento e resfriamento subseqüente, em condições tais a produzir uma forma globular ou esferoidal de carboneto no aço. A esferoidização objetiva melhorar a usinabilidade de aços de alto carbono.

17. Austêmpera Aquecimento do aço à temperaturas acima da crítica, seguido de resfriamento rápido até o nível de temperaturas correspondentes à bainita. O aço é mantido a essa temperatura até que a transformação da austenita em bainita se complete.

18. Martêmpera Obtém a martensita como microstrutura, como na têmpera. O tratamento difere da têmpera comum, porque ao atingir a linha de início de transformação o resfriamento é retardado, se formando mais lentamente.

19. Tratamentos Termoquímicos Objetivo: Endurecimento superficial dos aços, pela modificação parcial de sua composição química e aplicação simultânea de um tratamento térmico.

20. Tratamentos Termoquímicos Tipos: - Cementação; - Nitretação; - Carbonitretação; - Cianetação; - Boretação.

21. Cementação Tratamento termo-químico que consiste em aumentar-se o teor de carbono na superfície do material, mantendo-se um núcleo dúctil, através da difusão do carbono. Normalmente é seguido de têmpera. Há líquida tipos principais de cementação: - Sólida (em caixa); - Gasosa; - Líquida;

22. Cementação Sólida A substância fornecedora de carbono é sólida (misturas carborizantes). As peças são colocadas em caixas metálicas envoltas pela mistura carborizante. As caixas são colocadas no forno.

23. Cementação Gasosa A substância carbonácea é uma atmosfera gasosa como o CO ou gases derivados de hidrocarbonetos.

24. Cementação Líquida O meio carborizante é um sal fundido com composição química variável.

25. Nitretação Objetiva o endurecimento superficial de aços por absorção de nitrogênio. Propicia elevada além de alta dureza superficial, resistência ao desgaste, à fadiga, à corrosão e ao calor. É normalmente realizada em fornos com atmosfera controlada, rica em Nitrogênio (em geral NH3) Pode ser à gás ou líquida (banho de sal).

26. Cianetação Aquecimento do aço à temperatura acima da crítica em um banho de sal de cianeto fundido. Absorvendo assim, carbono e nitrogênio simultaneamente. Obtém-se superfície dura e resistência ao desgaste.

27. Carbonitretação O meio carbonitretante é uma atmosfera gasosa de carbono e nitrogênio.

28. Boretação Introdução de Boro por difusão, obtendo-se boreto de ferro, de dureza muito elevada.

29. Referência Bibliográfica: Chiaverini, Vicente Tecnologia Mecânica, Vol.III; 3ª Ed.