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PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
AULA 07: TRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOS DOS AÇOS
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
AULA 07: TRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOS DOS AÇOS
Objetivo da aulaAo final desta aula, você deverá:1.Identificar as ligas comerciais de Aço e Ferro Fundido utilizados na indústria em geral.
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INTRODUÇÃO
É importante saber selecionar as ligas metálicas de Aço e Ferro Fundido. Saber especificar, segundo normas ABNT e internacionais, os materiais e seus tratamentos térmicos, levando em consideração como o produto é oferecido para aquisição no mercado.
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Fatores que influenciam na estrutura cristalina estrutura cristalina do metal.
Tempo de permanência em determinada temperatura. Temperatura de aquecimento. Velocidade de resfriamento.
Esses fatores determinam a microestrutura do material, definindo as propriedades dos metais.
INTRODUÇÃO
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Uma das formas de alterar a microestrutura do material é realizando um tratamento térmico (TT). O TT tem como objetivo principal aumentar, diminuir, melhorar e alterar, de um modo geral, as propriedades mecânicaspropriedades mecânicas dos materiais. Como já vimos anteriormente os TT consistem, basicamente, em aquecer o material a certa
temperatura, mantê-lo por um dado tempo e esfriá-
lo sobre determinadas condições.
INTRODUÇÃO
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TRATAMENTOS TÉRMICOS
Zona crítica:Onde começa a aparecer a Austenita
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Quanto mais alta a temperatura ou mais longo o tempo de aquecimento, maior o tamanho do grão. O aumento da temperatura fornece a energia necessária para o grão crescer durante o recozimento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
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• Curvas de resfriamento
TRATAMENTOS TÉRMICOS
A importância do resfriamento rápido, moderado ou lento no tipo do produto final, se deve a microestrutura resultante:
Lento: Perlita + ferrita ou cementita Moderado: Bainita Rápido: Martensita revenida
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A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui em função da velocidade de resfriamento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
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A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui em função da velocidade de resfriamento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
(FORNO) = Perlita grossa
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A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui em função da velocidade de resfriamento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
(AR) = Perlita + fina (+ dura que a anterior)
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A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui em função da velocidade de resfriamento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
(AR SOPRADO) = Perlita + fina que a anterior)
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A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui em função da velocidade de resfriamento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
(ÓLEO) = Perlita + martensita
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A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui em função da velocidade de resfriamento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
(ÁGUA) = martensita
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• 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)
TIPOS DE RECOZIMENTO
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RECOZIMENTO Seus principais objetivos são:
Remover tensões devidas a um tratamento mecânico a quente ou a frio. Diminuir a dureza. Diminuir a resistência mecânica. Aumentar a ductilidade. Ajustar o tamanho do grão, etc.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
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RECOZIMENTO pode ser: Total ou Isotérmico, Subcrítico (para alívio de Tensões) No recozimento total o material é colocado em temperaturas acima da zona crítica. Deve-se evitar velocidades muito altas de resfriamento devido ao risco de distorções (ao forno). muito usado para eliminar o encruamento gerado pelos processos de deformação à frio
TRATAMENTOS TÉRMICOS
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NORMALIZAÇÃO O material é colocado acima da zona crítica seguido de resfriamento mais lento (ao ar) com o objetivo de obter uma granulação mais fina (dificultar a propagação das trincas) tem o objetivo de aumentar os limites de escoamento e resistência do material, bem como, diminuir o seu alongamento e a estricção
TRATAMENTOS TÉRMICOS
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Têmpera e Revenido: Resfriamento lento (dentro do Forno) Normalização: Resfriamento ao arTêmpera e Revenido : Resfriamento com água
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TÊMPERA Seus principais objetivos são:
aumentar a dureza. aumentar a resistência à tração, à compressão e ao desgaste, . aumentar o limite de escoamento diminuir o alongamento, estricção, ductilidade, o limite de elasticidade e etc.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
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TÊMPERAGrossmann definiu o conceito de severidade de têmpera ou poder arrefecedor de um dado meio ou ainda número de Grossmann (H) através da “constante” definida pela relação
H = h/2k, h é função da área e dif de tempsendo h o coeficiente de transferência de calor entre a peça e o meio de arrefecimento e k a condutibilidade térmica do aço; ambos são função da temperatura, embora assumidos por Grossmann como constantes.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
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TÊMPERA
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REVENIDO Consiste em reaquecer a peça temperada até uma temperatura conveniente abaixo da zona crítica e esfriá-la lentamente, preferencialmente ao ar. O revenido é usado como intuito de corrigir alguns defeitos da têmpera quando se manifesta uma dureza ou fragilidade excessiva. O revenido só se aplica aos aços temperados
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REVENIDO
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REVENIDO Nos pequenos trabalhos o aquecimento pode ser feito apoiando-se a peça polida, em um bloco de aço aquecido ao rubro. O forte calor que desprende do bloco, aquece lentamente a peça, produzindo nesta uma coloração que varia à medida que a temperatura aumenta. Essas cores, que possibilitam identificar a temperatura da peça, são denominadas cores de revenimento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
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REVENIDO
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RESUMINDO
TRATAMENTOS TÉRMICOS
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A peça/parte poderá apresentar empenamento ou fissuras devidos ao resfriamento não uniforme. A parte externa esfria mais rapidamente, transformando-se em martensita antes da parte interna. Durante o curto tempo em que as partes externa e interna estão com diferentes microestruturas, aparecem tensões mecânicas consideráveis. A região que contém a martensita é frágil e pode trincar.
Os tratamentos térmicos denominados de martempera e austempera vieram para solucionar este problema
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
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AUSTÊMPERA Consiste no aquecimento dos aços a temperaturas acima da zona crítica seguido de esfriamento rápido de modo a evitar a transformação da austenita. A partir daí mantêm-se a temperatura constante até a formação da bainita. Depois disso é resfriada ao ar livre.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
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AUSTÊMPERA se aplica aos aços de temperabilidade relativamente elevada e o teor de manganês mais elevado. não é indicada às peças com espessuras
superiores a 5mm se forem de aço carbono, se
forem ligas admite-se até 25mm.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
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TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS• Outra alternativa para evitar
distorções e trincas é o tratamento denominado austêmpera, ilustrado ao lado
• Neste processo o procedimento é análogo à martêmpera. Entretanto a fase isotérmica é prolongada até que ocorra a completa transformação em bainita. Como a microestrutura formada é mais estável (alfa+Fe3C), o resfriamento subsequente não gera martensita. Não existe a fase de reaquecimento, tornando o processo mais barato.
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MARTÊMPERA O objetivo da martêmpera é obter a martensita, como na têmpera. O que difere no tratamento é que, ao atingir, no resfriamento, a linha de início de formação da martensita, o resfriamento é retardado de modo que esta se forme mais lentamente.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
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MARTÊMPERA O resfriamento é feito em óleo quente ou sal fundido, que deve ser mantido a temperatura de Mi ou pouco superior. O material deve permanecer nesta temperatura tempo suficiente para que ela fique uniforme em toda sua seção. Em seguida resfria-se ao ar, evitando-se, assim, o aparecimento de quantidade excessiva de tensões internas. Em seguida procede-se o revenido como na têmpera comum.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
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MARTÊMPERA As propriedades de um aço martemperado e revenido são idênticas a de um aço temperado e revenido A martêmpera e a austêmpera também são aplicadas aos ferros fundidos cinzentosOs aços-liga são os mais indicados para esse tratamento.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
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TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
• O resfriamento é temporariamente interrompido, criando um passo isotérmico, no qual toda a peça atinja a mesma temperatura. A seguir o resfriamento é feito lentamente de forma que a martensita se forma uniformemente através da peça. A ductilidade é conseguida através de um revenimento final.
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Tratamentos TérmicosRecozimento
Total ou PlenoRecozimentoIsotérmico Normalização
Tempera e Revenido
Resfriamento Lento
(dentro do forno) Resfriamento ao ar
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TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS DOS AÇOS
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Até a próxima aula!
Bom Estudo!