PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Objetivo da aula
Ao final desta aula, você deverá:
1.Saber ler e interpretar Diagramas TTT
2. Saber a diferença entre os Tratamentos Térmicos
de Recozimento, Normalização, Têmpera, Revenido,
Martêmpera, Alívio de Tensões, Esferoidização
3. Bem como relacionar os microconstituintes
provenientes de Tratamentos Térmicos com as
propriedades mecânicas dos materiais.
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Diagramas de transformação de fases e tratamentos térmicos
Pra que servem Tratamentos Térmicos de
Materiais?
Alterar as microestruturas e como consequência
as propriedades mecânicas dos materiais.
Removendo tensões, modificando a dureza e a
resistência mecânica.
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Os tratamentos térmicos atuam no
material modificando:
tensões
dureza
resistência
mecânica
ductilidade
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
• Vejamos o exemplo do diagrama de transformação
isotérmica ou diagrama TTT, obtido pelo
resfriamento da austenita e sua transformação
determinada ao longo do tempo.
Curvas Temperatura – Tranformação – Tempo (TTT)
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
CURVAS TEMPERATURA
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
CURVAS TEMPERATURA
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Um resfriamento lento do material passando pelas
curvas de início e fim de transformação, terá como
produto final o microconstituinte Perlita. Com um
resfriamento rápido o produto transformado é a
Martensita com dureza superior da Perlita.
CURVAS TEMPERATURA
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Um aço eutetóide (0,76%C) pode ter sua
resistência mecânica alterada de 700 MPa para 2000
MPa por simples modificação na velocidade de
Resfrimento a partir da zona crítica. Não esquecendo
que quanto maior a Dureza do material, maior será
sua Resistência Mecânica e menor a Resistência ao
Impacto.
CURVAS TEMPERATURA
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Vejamos o percurso do processo de Tratamento
Térmico descrito pelos pontos ABCD.
Aquecemos o material até acima da temperatura de
727ºC, ponto A, para ocorrer a transformação de
fase.
CURVAS TEMPERATURA
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Resfriamos rapidamente o material até a
temperatura do ponto B e a mantemos constante.
A isoterma sai do ponto B, encontra o ponto C e se mantem
constante, passa pelo ponto 50% até encontrar o ponto D
(100%).
CURVAS TEMPERATURA
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
A passagem pelo ponto D indica que a
transformação de fases está completa.
CURVAS TEMPERATURA
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
TRATAMENTO TÉRMICO
Existem vários tipos de Tratamento Térmico, onde os mais importantes são:
Recozimento :
Recozimento Pleno
Recozimento Subcrítico
Recozimento alívio de
Tensão
Normalização
Têmpera
Martêmpera
Austêmpera
Revenimento
Esferoidização
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
RECOZIMENTO
Visa reduzir a dureza do aço, aumentar a
usinabilidade, facilitar o trabalho a frio.
O recozimento é composto de três estágios:
Recuperação - Este primeiro estágio do
recozimento é verificado a temperaturas baixas.
Nele ocorre um re-arranjo das discordâncias, de
modo a adquirir configurações mais estáveis.
Não há nenhum efeito sensível sobre as
propriedades do material.
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Recristalização – Em temperaturas mais
elevadas, verifica-se grande alteração na
microestrutura do metal, com variações nas
propriedades mecânicas.
Crescimento de Grão – A temperaturas mais
elevada, os grãos recristalizados tendem a
crescer, mediante um mecanismo que consiste na
absorção por parte de alguns grãos dos grãos
circunvizinhos.
RECOZIMENTO
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Recozimento Pleno
Consiste em austenetizar o aço e resfriar
lentamente
Aços hipoeutetóides
Aços hipereutetóides
RECOZIMENTO
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Recozimento Pleno
Diminuir a dureza, aumentar a ductilidade,
melhorar a capacidade de usinagem, ajustar o
tamanho do grão e eliminar as irregularidades do
tratamento térmico sofrido antes. Aquece a
temperatura acima da zona crítica e depois de
certo tempo o forno é desligado e resfriado
dentro do forno.
RECOZIMENTO
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Recozimento Subcrítico e Alívio de Tensão
Este tratamento visa recuperar a dutilidade do
aço.
Consiste em aquecer o aço a uma temperatura
normalmente na faixa de 600 a 680o C, seguido de
resfriamento lento.
Neste processo não ocorre a transformação em
Austenita, pois não chega a temperatura de
austenitização.
RECOZIMENTO
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Recozimento Subcrítico e Alívio de Tensão
Depois de aproximadamente 3 h o forno é
desligado e o material é resfriado dentro do próprio
forno. Alivia as tensões internas que surgiram na
solidificação do aço, na deformação à frio, na
soldagem, na usinagem ou em aços que sofrem
grandes esforços (trilhos do metrô).
RECOZIMENTO
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
NORMALIZAÇÃO
A normalização consiste na austenitização
completa do aço (750 a 950o C), seguida de
resfriamento ao ar. Tem por objetivo refinar e
homogeinizar a estrutura do aço, conferindo-lhe
melhores propriedades do que o recozimento com
grãos finos distribuídos de forma homogênea.
É indicado normalmente para homogeinização da
estrutura após o forjamento e antes da tempera ou
revenimento.
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Se compararmos, em um aço hipoeutetóide, a
estrutura normalizada com a recozida, tem-se que a
estrutura normalizada:
possui a dureza e a resistência mecânica mais
elevada, ductilidade mais baixa e a resistência ao
impacto é semelhante nos dois casos.
NORMALIZAÇÃO
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
TÊMPERA
A tempera consiste em resfriar o aço, apartir
de uma temperatura de austenitização, a uma
velocidade suficiente rápida (água, salmoura e óleo)
para evitar as transformações perlíticas e bainíticas
na peça. Deste modo obtêm-se a estrutura
martensita.
Essa velocidade de resfriamento dependerá da
posição das curvas em C, ou seja do tipo do aço e da
forma e dimensões da peça.
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Depois da tempera com a formação da martensita, o
material apresenta níveis de tensões internas muito
alto, devido ao resfriamento drástico e pela brusca
mudança de fases, então imediatamente após a
têmpera, é preciso que essas tensões sejam
aliviadas ou eliminadas, para devolver ao aço o
equilíbrio necessário.
TÊMPERA
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
REVENIMENTO
O revenimento é um tratamento usado em peças
que já passaram pela Têmpera, a fim de corrigir o
excesso de dureza causado pela própria têmpera,
aliviando ou removendo as tensões internas.
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
REVENIMENTO
Este tratamento consiste em aquecer
uniformemente até a temperatura abaixo da
austenitização (entre 100 e 700o C), mantendo o aço
nesta temperatura por tempo suficiente para
completa homogeinização dos grãos, sendo retirada
do forno para resfriamento ao ar.
Dependendo da temperatura, resultam pequenas ou
grandes alterações nas estruturas martensíticas.
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
MARTÊMPERA
A martêmpera é um tipo de tratamento térmico
indicado para aços de liga, por que reduz o risco de
empenamento das peças, visando a obtenção da
martensita.
Ela consiste em aquecer o aço até a temperatura
de austenitização, e então resfriar rapidamente (sem
atingir a curva TTT do aço), chegando assim a
temperatura de formação da martensita, é deixado
isotérmico por um certo tempo, então resfriado em
banho de sal.
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
A martensita obtida apresenta-se uniforme e
homogênea, diminuindo a facilidade de sofrer riscos
e trincas.
Após a martêmpera é necessário submeter a peça
ao revenimento.
MARTÊMPERA
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
ESFEROIDIZAÇÃO
Este é um tratamento que visa produzir uma
microestrutura esferoidal, constituída de pequenas
partículas aproximadamente esféricas de carboneto
num fundo ou matriz ferrita.
Aços com alto teor de carbono possuem muita
cementita e o recozimento não é suficiente para
diminuir a sua dureza. Esse tratamento transforma a
cementita em pequenas esferas, diminuindo a
dureza do aço
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
ESFEROIDIZAÇÃO
Eleva-se a temperatura do aço até um pouco acima
da linha inferior da zona crítica, para então esfriar e
aquecer alternadamente em torno dessa linha de
transformação inferior da zona crítica. Uma outra
maneira é aquecer e permanecer por tempo
prolongado numa temperatura logo abaixo da zona
crítica.
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
O tempo depende diretamente 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;
TEMPO:
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Depende do tipo de material e da
transformação de fase ou microestrutura
desejada.
TEMPERATURA:
Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Depende do tipo de material e da transformação
de fase ou microestrutura desejada;
Determina o tipo de microestrutura final do
material.
VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO:
Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
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).
VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO:
Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Como escolher o meio de resfriamento?
É compromisso entre: Obtenção das
características finais desejadas (microestruturas +
propriedades), integridade da peça, acúmulo de
concentração de tensões.
VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO:
Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Diferença de resfriamento isotérmico e contínuo no diagrama de
transformação de fases
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos
Até a próxima aula!
Bom Estudo!
Top Related