Aula 6 - trat térmico

Tratamentos Térmicos
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Tratamentos Térmicos (TT)
A temperatura à qual o metal é aquecido, o
período de tempo em que ele é mantido àquela
temperatura e a taxa sob a qual ele é resfriado,
todos esses parâmetros influenciam na
estrutura cristalina do metal. Essa estrutura
cristalina, normalmente denominada
microestrutura, determina as propriedades
específicas dos metais. Há vários modos de se
manipular a microestrutura, seja na siderúrgica
ou no procedimento de soldagem. Dentre os
métodos mais comuns de se manipular a
microestrutura estão os tratamentos térmicos.

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Tratamentos Térmicos (TT)
O principal objetivo dos TT é
aumentar, diminuir, melhorar, alterar
de um modo geral, as propriedades
mecânicas dos materiais.
Os TT consistem, basicamente,
em aquecer o material a certa
temperatura, mantê-lo por um dado
tempo e esfriá-lo sobre de
determinadas condições.

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Fatores que influenciam os TT
•Aquecimento(Velocidade/Temperatura);
•Manutenção da Temperatura acima da
Zona Crítica (Encharque);
•Resfriamento;
•Atmosfera do Forno.

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Temperatura
uniforme
Zona
Crítica
A1
Quente
Frio
Encharque
Aço Hipoeutetoide/Hipereutetoide
30° a 80°C
Responsável
pela qualidade
do produto final.

Influência do
Aquecimento e
do Encharque
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CRESCIMENTO DO GRÃO

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Temperatura
uniforme
Zona
Crítica
A1
Quente
Frio
Encharque
Aço Hipoeutetoide/Hipereutetoide

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Por que o
resfriamento é
responsável pela
qualidade do produto
final????

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Eutetóide
A1

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E como isso
acontece???
?

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CURVAS TTT
início final

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Zona
Crítica A1
Perlita
Bainita
Martensita
Encharque
Gráfico mostrando o controle do resfriamento no diagrama TTT
912°C
Mi
Mf
Aço Hipoeutetoide

Dureza dos Microconstituintes (HB)
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• Austenita : 300
• Ferrita : 80
• Perlita : 200-250
• Cementita : 700
• Martensita : 500-650
• Bainita : 400-500
• Martensita Revenida : 250-400

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Recozimento
Total ou Pleno
Recozimento
Isotérmico
Normalização
Resfriamento ao ar
Tempera e
Revenido
Resfriamento Lento
(Dentro do forno)

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Diagrama Fe – Fe
3
C

Tratamentos Termoquímicos
Quando se quer alterar ou
modificar apenas determinada
secção da peça, aplicamos
tratamentos superficiais e/ou
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termoquímicos.
Os principais são:
• Cianetação;
• Nitretação;
• Cementação;
• Carbonitretação.

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NITRETAÇÃO CIANETAÇÃO CARBONITRETAÇÃO
CEMENTAÇÃO
BORETAÇÃO
ADIÇÃO DE C ADIÇÃO DE N
ADIÇÃO DE
C e N
ADIÇÃO DE
C e N
ADIÇÃO DE B
Sólida
Líquida
Gasosa
Plasma
Líquida
Gasosa
Plasma
Líquida Gasosa
Sólida
T proc.= acima
da temp. crítica
(850-950 C
ou mais)
Dureza:~65HRC
Camada: até
10 mm
T proc.= abaixo
da temp. crítica
(500-600C)
Dureza:~1000-
1100HV
Camada: até
1 mm
T proc.= 650-
850 C
Camada: de 0,1
a 0,3 mm
T proc.=
(700-900 C)
Camada: ~7 mm
T proc.=
(900 C)
Dureza:
~700-2000HV
Camada: 4 h
produz
100 mícrons
Tratamentos Termoquímicos

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Recozimento
Tratamento aplicado para devolver ao
material, as texturas resultantes de um outro TT
ou Tratamento Mecânico, sofrido anteriormente
pelo material. Seus objetivos são:
• Remover tensões devidas a um tratamento
mecânico a quente ou a frio;
• Diminuir a dureza,
• Diminuir a resistência mecânica;
• Aumentar a ductibilidade;
• Modificar os característicos elétricos e
magnéticos;
• Ajustar o tamanho do grão;

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Matéria Prima (Grãos normais)
Grãos deformados (laminação)
Grãos Recristalizados

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Recozimento
Total ou Pleno
Isotérmico
Alívio de
tensões
Recristalização
Resfriamento
Lento
(dentro do forno)
Temperatura
Abaixo da linha A1
(600°-620°C)
- Resfriamento Lento
(ao ar ou dentro do
forno)
 Elimina o
encruamento gerado
pelos processos de
deformação à frio
Temperatura
Abaixo da linha A1
(727°C - Não ocorre
transformação)
 No resfriamento,
deve-se evitar
velocidades muito
altas devido ao risco
de distorções

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Normalização
É o recozimento com resfriamento
ao ar, para obtenção de uma granulação
mais fina do que a obtida no recozimento
(esfriamento no forno).
Com a normalização obtém-se os
seguintes resultados:
• Aumento na dureza;
• Aumento no escoamento;
• Aumento na resistência;
• Diminuição alongamento;
• Diminuição na estricção.

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SAE 1077

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SAE 4340

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Comparação das curvas de
Recozimento e Normalização

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Têmpera
O objetivo fundamental da têmpera é obter
uma estrutura martensítica, que consiste no
aquecimento acima da zona crítica e no
resfriamento rápido. Seu objetivo é, em geral:
Aumentar
• a dureza;
• a resistência à tração,
• compressão e desgaste;
• o limite de escoamento;
Diminuir:
• resiliência;
• alongamento;
• estricção;
• ductibilidade;
• elasticidade;
• densidade, etc.

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Têmpera (Cont.)
A têmpera dá aos aços a
faculdade de manter melhor o
magnetismo, ou seja, conserva-se
imantado mais fortemente depois
de submetido a um campo
magnético.
Ex.: Imãs permanentes, agulhas
magnéticas (bússolas).

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Superfície
Centro
Tipos de Resfriamento
Água
Ar
Óleo
Observe que a
peça apresentará
uma dureza
superficial mais
elevada que no
centro

Comportamento do Alumínio após o Resfriamento
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Revenido
Consiste em reaquecer a peça
temperada ate uma temperatura
conveniente abaixo da zona crítica e
esfriá-la lentamente, preferencialmente.
O revenido é usado com o 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
Temperatura °C Comportamento Estrutura Final Dureza HRC
150 - 230
Os carbonetos começam a
precipitar
Martensita
Revenida
60 - 65
230 - 400
Os carbonetos continuam a
precipitar em forma
globular (invisível ao
microscópio)
Troostita 50 - 62
400 - 500
Os carbonetos crescem em
glóbulos, visíveis ao
microscópio
Sorbita 20 - 45
650 - 738
Os carbonetos forma
partículas globulares
Esferoidita < 20

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Perlita Grossa Perlita Fina

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Martensita Revenida Martensita

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Troostita/Martensita Bainita

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Aspectos dos grãos
Recristalizado Deformado

Tratamentos Isotérmicos
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Objetivo
Quando se deseja obter uma
estrutura bainítica, usam-se alguns
desses tratamentos que substituem,
com vantagens, alguns dos
tratamentos térmicos convencionais.
Os mais usados são:
• Austêmpera
• Martêmpera

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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 até o nível de
temperaturas correspondentes a
formação da bainita.

O aço é mantido a essa
temperatura, tempo necessário para
que a transformação da austenita
em bainita se complete, que
dependo da velocidade de
resfriamento, obter-se-á uma bainita
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mais ou menos dura.

A bainita é uma estrutura que, de um
modo geral, substitui a martensita
revenida, ou seja, em muitos casos a
austêmpera substitui os tratamentos de
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têmpera e revenido.
A austêmpera se aplica aos aços de
temperabilidade relativamente elevada,
como os que contem carbono acima de
0,50%. Para os que possuem teores de
carbono mais baixo, o manganês mais
elevado ou ainda, outros elementos de
liga.

A austêmpera não é indicada às
peças com espessuras superiores a
5mm se forem de aço carbono, se
forem ligas admite-se até 25mm.
Isto se deve ao fato da austêmpera
provocar alterações nas curvas de
resfriamento, não apresentando
bons resultados em peças de
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grandes dimensões.

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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 Mi (início de
formação da martensita), o
resfriamento é retardado, de modo
que esta se forme mais lentamente.

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
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seção. Em seguida resfria-se ao ar.
A martensita se forma em toda
seção da peça uniformemente, evitando-se,
assim, o aparecimento de quantidade
excessiva de tensões internas.

Em seguida procede-se o revenido
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como na têmpera comum.
Os aços-liga são os mais indicados
para esse tratamento. A seção da peça é
uma variável importante a ser
considerado.
As propriedades de um aço
martemperado e revenido são idênticas a
de um aço temperado e revenido.
A martêmpera e a austêmpera
também são aplicados aos ferros
fundidos cinzentos.

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A1
T(°C) (Curva TTT)
727°C
Perlita
Bainita
Martensita
Austêmpera
Martêmpera
Austenita
T(min)

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F: Perlita + Bainita

Comparação entre Austêmpera e Têmpera+Revenido
TR ____ têmpera + revenido... 830ºC ( 10’ ) → óleo → 460ºC ( 20’ )
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AT ____ austêmpera............... 830ºC ( 10’ ) → 320ºC ( 40’ ) → ar

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NITRETAÇÃO CIANETAÇÃO CARBONITRETAÇÃO
CEMENTAÇÃO
BORETAÇÃO
ADIÇÃO DE C
ADIÇÃO DE N
ADIÇÃO DE
C e N
ADIÇÃO DE
C e N
ADIÇÃO DE B
Sólida
Líquida
Gasosa
Plasma
Líquida
Gasosa
Plasma
Líquida
Gasosa
Sólida
T proc.= acima
da temp. crítica
(850-950 C
ou mais)
Dureza:~65HRC
Camada: até
10 mm
T proc.= abaixo
da temp. crítica
(500-600C)
Dureza:~1000-
1100HV
Camada: até
1 mm
T proc.= 650-
850 C
Camada: de 0,1
a 0,3 mm
T proc.=
(700-900 C)
Camada: ~7 mm
T proc.=
(900 C)
Dureza:
~700-2000HV
Camada: 4 h
produz
100 mícrons

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Cementação
A cementação é um
tratamento superficial, que
consiste em aumentar a
porcentagem de carbono numa
fina camada externa da peça.

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Cementação (Cont.)
A adição de carbono pode ser:
• Sólida;
• Líquida;
• Gasosa;
• Plasma.
A temperatura do processo é
cerca de 850º a 950ºC, para se
obter uma penetração de ~10mm

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Cementação (Cont.)
A cementação é feita aquecendo-se a
peça de aço de baixo teor de carbono, junto
com um material rico em carbono
(carburante). Quando a peça atinge alta
temperatura (750ºC a 1.000ºC) passa a
absorver parte do carbono do carburante.
Quanto mais tempo a peça permanecer
aquecida com o carburante, mais espessa se
tornará a camada.

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Fases da cementação
1ª Fase: Aquecimento
• Cementação em caixa:
As peças são colocadas em caixas
juntamente com o carburante, fechadas
hermeticamente e aquecidas até a
temperatura recomendada.
• Cementação em banho:
As peças são mergulhadas no
carburante líquido aquecido, através de
cestas ou ganchos.

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Fases da cementação (Cont.)
2ª Fase: Manutenção da temperatura
O tempo de duração desta fase varia
de acordo com a espessura da camada
que se deseja e da qualidade do
carburante utilizado. (0,1mm a 0,2mm por
hora).

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Fases da cementação (Cont.)
3ª Fase: Resfriamento
A peça é esfriada lentamente dentro
da própria caixa.
Após a cementação as peças são
temperadas.

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Nitretação
É um processo semelhante à
cementação, que se faz aquecendo o aço
a uma temperatura de 500ºC a 525ºC na
presença de um gás denominado
Nitrogênio (Ni). Após algum tempo, obtém-se
uma fina camada, extremamente dura,
não havendo necessidade de temperar a
peça.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Livros:
• Van Vlack, “Princípios de Ciência e Tecnologia
dos Materiais”. Ed Campos.
• Ernani, "Materiais“
• Callister, Willina D. Jr- Ciência e Engenharia dos
Materiais - Uma Introdução – Ed. LTC
Web Sites:
• Informe metalúrgico, http://www.infomet.com.br
• http://www.jcaruso.hpg.ig.com.br/cursos/toto/
• Agência Nacional de Energia Elétrica,
http://www.aneel.gov.br

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