Tratamentos Trmicos
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Tratamentos Trmicos
Finalidade:
Alterar as microestruturas e como consequncia as propriedades mecnicas das ligas metlicas
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Tratamentos Trmicos
Objetivos:- Remoo de tenses internas- Aumento ou diminuio da dureza- Aumento da resistncia mecnica- Melhora da ductilidade- Melhora da usinabilidade- Melhora da resistncia ao desgaste- Melhora da resistncia corroso- Melhora da resistncia ao calor- Melhora das propriedades eltricas e magnticas
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MATERIAL + TRATAMENTO TRMICOO TRATAMENTO TRMICO EST ASSOCIADO DIRETAMENTE COM O TIPO DE MATERIAL.PORTANTO, DEVE SER ESCOLHIDO DESDE O INCIO DO PROJETO
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Fatores de Influncia nos Tratamentos Trmicos TemperaturaTempoVelocidade de resfriamentoAtmosfera*
* para evitar a oxidao ou perda de algum elemento qumico (ex: descarbonetao dos aos)
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Fatores de Influncia nos Tratamentos Trmicos Tempo: O tempo de trat. trmico depende muito das dimenses da pea e da microestrutura desejada.Quanto maior o tempo:maior a segurana da completa dissoluo das fases para posterior transformaomaior ser o tamanho de gro Tempos longos facilitam a oxidao
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Fatores de Influncia nos Tratamentos Trmicos Temperatura: depende do tipo de material e da transformao de fase ou microestrutura desejada
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Fatores de Influncia nos Tratamentos Trmicos Velocidade de Resfriamento: -Depende do tipo de material e da transformao de fase ou microestrutura desejada- o mais importante porque ele que efetivamente determinar a microestrutura, alm da composio qumica do material
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Principais Meios de ResfriamentoAmbiente do forno (+ brando)ArBanho de sais ou metal fundido (+ comum o de Pb)leogua Solues aquosas de NaOH, Na2CO3 ou NaCl (+ severos)
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Como Escolher o Meio de Resfriamento ???? um compromisso entre:- Obteno das caractersitcas finais desejadas (microestruturas e propriedades),- Sem o aparecimento de fissuras e empenamento na pea,- Sem a gerao de grande concentrao de tenses
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Principais Tratamentos Trmicos
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1- RECOZIMENTOObjetivos:- Remoo de tenses internas devido aos tratamentos mecnicos- Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade- Alterar as propriedades mecnicas como a resistncia e ductilidade- Ajustar o tamanho de gro- Melhorar as propriedades eltricas e magnticas- Produzir uma microestrutura definida
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TIPOS DE RECOZIMENTORecozimento para alvio de tenses (qualquer liga metlica)Recozimento para recristalizao (qualquer liga metlica)Recozimento para homogeneizao (para peas fundidas)Recozimento total ou pleno (aos)Recozimento isotrmico ou cclico (aos)
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1.1- RECOZIMENTO PARA ALVIO DE TENSESObjetivoRemoo de tenses internas originadas de processos (tratamentos mecnicos, soldagem, corte, )TemperaturaNo deve ocorrer nenhuma transformao de faseResfriamentoDeve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distores
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Ex:RECOZIMENTO PARA ALVIO DE TENSES DOS AOSTemperaturaAbaixo da linha A1 em que ocorre nenhuma transformao (600-620oC)
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INFLUNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO NA RESIST. TRAO E DUTILIDADEAlvio de Tenses(Recuperao/Recovery)
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1.2- RECOZIMENTO PARA RECRISTALIZAOObjetivo Elimina o encruamento gerado pela deformao frioTemperaturaNo deve ocorrer nenhuma transformao de faseResfriamentoLento (ao ar ou ao forno)
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1.3- RECOZIMENTO HOMOGENEIZAOObjetivo Melhorar a homogeneidade da microestruturade peas fundidasTemperaturaNo deve ocorrer nenhuma transformao de faseResfriamentoLento (ao ar ou ao forno)
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1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENOObjetivo
Obter dureza e estrutura controlada para os aos
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1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENOTemperaturaHipoeutetide 50 C acima da linha A3Hipereutetide Entre as linhas Acm e A1ResfriamentoLento (dentro do forno) implica em tempo longo de processo (desvantagem)Usado para aos
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Recozimento total ou pleno
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1.1- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENOConstituintes Estruturais resultantesHipoeutetide ferrita + perlita grosseiraEutetide perlita grosseiraHipereutetide cementita + perlita grosseira* A pelita grosseira ideal para melhorar a usinabilidade dos aos baixo e mdio carbono* Para melhorar a usinabilidade dos aos alto carbono recomenda-se a esferoidizao
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1.5- RECOZIMENTO ISOTRMICO OU CCLICOA diferena do recozimento pleno est no resfriamento que bem mais rpido, tornando-o mais prtico e mais econmico,Permite obter estrutura final + homogneaNo aplicvel para peas de grande volume porque difcil de baixar a temperatura do ncleo da mesmaEsse tratamento geralmente executado em banho de saisUsado para aos
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2- ESFEROIDIZAO OU COALESCIMENTOESFEROIDITAObjetivoProduo de uma estrutura globular ou esferoidal de carbonetos no ao melhora a usinabilidade, especialmente dos aos alto carbono facilita a deformao a frio
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Esferoidizao ou coalescimento
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OUTRAS MANEIRAS DE PRODUZIR ESFEROIDIZAO OU COALESCIMENTO Aquecimento por tempo prolongado a uma temperatura logo abaixo da linha inferior da zona crtica, Aquecimento e resfriamentos alternados entre temperaturas que esto logo acima e logo abaixo da linha inferior de transformao.
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3- NORMALIZAOObjetivos:
Refinar o gro Melhorar a uniformidade da microestrutra
*** usada antes da tmpera e revenido
Usada para aos
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3- NORMALIZAOTemperaturaHipoeutetide acima da linha A3Hipereutetide acima da linha Acm**No h formao de um invlucro de carbonetos frgeis devido a velocidade de refriamento ser maiorResfriamentoAo ar (calmo ou forado)
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3- NORMALIZAOConstituintes Estruturais resultantesHipoeutetide ferrita + perlita finaEutetide perlita finaHipereutetide cementita + perlita fina
* Conforme o ao pode-se obter bainitaEm relao ao recozimento a microestrutura mais fina, apresenta menor quantidade e melhor distribuio de carbonetos
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4- TMPERAObjetivos: Obter estrutura matenstica que promove:- Aumento na dureza- Aumento na resistncia trao- reduo na tenacidade
*** A tmpera gera tenses deve-se fazer revenido posteriormente
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4- TMPERAMARTENSITA
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4- TMPERATemperaturaSuperior linha crtica (A1)* Deve-se evitar o superaquecimento, pois formaria matensita acidular muito grosseira, de elevada fragilidadeResfriamentoRpido de maneira a formar martensta (ver curvas TTT)
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4- TMPERAMeios de Resfriamento
Depende muito da composio do ao (% de carbono e elementos de liga) e da espessura da pea
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TEMPERABILIDADECAPACIDADE DE UM AO ADQUIRIR DUREZA POR TMPERA A UMA CERTA PROFUNDIDADE
VEJA EXEMPLO COMPARATIVO DA TEMPERABILIDADE UM AO 1040 E DE UM AO 8640A CURVA QUE INDICA A QUEDA DE DUREZA EM FUNO DA PROFUNDIDADE RECEBE O NOME DE CURVA JOMINY QUE OBTIDA POR MEIO DE ENSAIOS NORMALIZADOS
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TEMPERABILIDADEVeja como feito o ensaio de temperabilidade Jominy no site:
www.cimm.com.br/material didtico
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TEMPERABILIDADE DOS AOS EM FUNO DO TEOR DE CARBONO
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5- REVENIDO*** Sempre acompanha a tmpera
Objetivos:- Alivia ou remove tenses- Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando a dureza e a tenacidade
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5- REVENIDOTemperaturaPode ser escolhida de acordo com as combinaes de propriedades desejadas
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5- REVENIDO150- 230C os carbonetos comeam a precipitarEstrutura: martensita revenida (escura, preta)Dureza: 65 RC 60-63 RC
230-400C os carbonetos continuam a precipitar em forma globular (invisvel ao microscpio)Estrutura: TROOSTITADureza: 62 RC 50 RC
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5- REVENIDO400- 500C os carbonetos crescem em glbulos, visveis ao microscpioEstrutura: SORBITADureza: 20-45 RC
650-738C os carbonetos formam partculas globularesEstrutura: ESFEROIDITADureza:
7- Outros tratamentos trmicos
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TRATAMENTO SUB-ZEROAlguns tipos de ao, especialmente os alta liga, no conseguem finalizar a transformao de austenita em martensita.
O tratamento consiste no resfriamento do ao a temperaturas abaixo da ambiente
Ex: Nitrognio lquido: -170oC Nitrognio + lcool: -70oC
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AO AISI 1321 cementado as linhas Mi e Mf so abaixadas.
Neste ao a formao da martensita no se finaliza, levando a se ter austenita residual a temperatura ambiente.
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AUSTEMPERA E MARTEMPERAProblemas prticos no resfriamento convencional e tmpera
A pea/ parte poder apresentar empenamento ou fissuras devidos ao resfriamento no 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 esto com diferentes microestruturas, aparecem tenses mecnicas considerveis. A regio que contm a martensita frgil e pode trincar. Os tratamentos trmicos denominados de martempera e austempera vieram para solucionar este problema
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MARTEMPERAO resfriamento temporariamente interrompido, criando um passo isotrmico, no qual toda a pea atinga a mesma temperatura. A seguir o resfriamento feito lentamente de forma que a martensita se forma uniformemente atravs da pea. A ductilidade conseguida atravs de um revenimento final.
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AUSTEMPERAOutra alternativa para evitar distores e trincas o tratamento denominado austmpera, ilustrado ao lado
Neste processo o procedimento anlogo martmpera. Entretanto a fase isotrmica prolongada at que ocorra a completa transformao em bainita. Como a microestrutura formada mais estvel (alfa+Fe3C), o resfriamento subsequente no gera martensita. No existe a fase de reaquecimento, tornando o processo mais barato.
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MARTEMPERA E AUSTEMPERAalternativas para evitar distores e trincas
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CASO PRTICO 1Faa uma anlise do seguinte procedimento adotado por uma da empresaPea: eixo (10x100)mmAo: SAE 1045Condies de trabalho: solicitao abraso puraTratamento solicitado: beneficiamento para dureza de 55HRCCondio para tempera: pea totalmente acabada
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CASO PRTICO 2Qual o tratamento trmico que voc acha mais apropriado para um dado eixo flangeado para reconstituir a homogeneidade microestrutural com a finalidade de posteriormente ser efetuada a tempera?Informaes: A regio flangeada apresenta-se com granulao fina e homognea, resultante do trabalho quente; j o restante do eixo, que no sofre conformao, apresenta-se com microestrutura grosseira e heterognea, devido ao aquecimento para forjamento.
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CASO PRTICO 3Porta insertos de metal duro so usados em estampos progressivos, confeccionados em ao AISI D2 e temperados para 60/62 HRC.Este tipo de ao costuma reter at 50% de austenita em sua estrutura temperatura ambiente. H algum inconveniente disto? Comente sua resposta.
RESUMOS
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Resfriamento Lento (dentro do forno)Resfriamento ao ar
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