Aula 6 - trat térmico

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Aula de Tratamentos Térmicos

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Aula 6 - trat térmico

  1. 1. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  2. 2. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  3. 3. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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.
  4. 4. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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.
  5. 5. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Fatores que influenciam os TT •Aquecimento(Velocidade/Temperatura); •Manutenção da Temperatura acima da Zona Crítica (Encharque); •Resfriamento; •Atmosfera do Forno.
  6. 6. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Temperatura uniforme Zona Crítica A1 Quente Frio Encharque Aço Hipoeutetoide/Hipereutetoide 30° a 80°C Responsável pela qualidade do produto final.
  7. 7. Tratamentos Térmicos Influência do Aquecimento e do Encharque Profº Villardo
  8. 8. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  9. 9. Tratamentos Térmicos Profº Villardo CRESCIMENTO DO GRÃO
  10. 10. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Temperatura uniforme Zona Crítica A1 Quente Frio Encharque Aço Hipoeutetoide/Hipereutetoide
  11. 11. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Por que o resfriamento é responsável pela qualidade do produto final????
  12. 12. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Eutetóide A1
  13. 13. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  14. 14. Tratamentos Térmicos Profº Villardo E como isso acontece??? ?
  15. 15. Tratamentos Térmicos Profº Villardo CURVAS TTT início final
  16. 16. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Zona Crítica A1 Perlita Bainita Martensita Encharque Gráfico mostrando o controle do resfriamento no diagrama TTT 912°C Mi Mf Aço Hipoeutetoide
  17. 17. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  18. 18. Tratamentos Térmicos Dureza dos Microconstituintes (HB) Profº Villardo • Austenita : 300 • Ferrita : 80 • Perlita : 200-250 • Cementita : 700 • Martensita : 500-650 • Bainita : 400-500 • Martensita Revenida : 250-400
  19. 19. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Tratamentos Térmicos Recozimento Total ou Pleno Recozimento Isotérmico Normalização Resfriamento ao ar Tempera e Revenido Resfriamento Lento (Dentro do forno)
  20. 20. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  21. 21. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Diagrama Fe – Fe 3 C
  22. 22. Tratamentos Termoquímicos Tratamentos Térmicos Quando se quer alterar ou modificar apenas determinada secção da peça, aplicamos tratamentos superficiais e/ou Profº Villardo termoquímicos. Os principais são: • Cianetação; • Nitretação; • Cementação; • Carbonitretação.
  23. 23. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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
  24. 24. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  25. 25. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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;
  26. 26. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  27. 27. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  28. 28. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Matéria Prima (Grãos normais) Grãos deformados (laminação) Grãos Recristalizados
  29. 29. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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
  30. 30. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  31. 31. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  32. 32. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  33. 33. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  34. 34. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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.
  35. 35. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  36. 36. Tratamentos Térmicos Profº Villardo SAE 1077
  37. 37. Tratamentos Térmicos Profº Villardo SAE 4340
  38. 38. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Comparação das curvas de Recozimento e Normalização
  39. 39. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  40. 40. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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.
  41. 41. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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).
  42. 42. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  43. 43. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  44. 44. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  45. 45. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Superfície Centro Tipos de Resfriamento Água Ar Óleo Observe que a peça apresentará uma dureza superficial mais elevada que no centro
  46. 46. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  47. 47. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  48. 48. Tratamentos Térmicos Comportamento do Alumínio após o Resfriamento Profº Villardo
  49. 49. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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.
  50. 50. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  51. 51. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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
  52. 52. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  53. 53. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  54. 54. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  55. 55. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  56. 56. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Perlita Grossa Perlita Fina
  57. 57. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Martensita Revenida Martensita
  58. 58. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Troostita/Martensita Bainita
  59. 59. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  60. 60. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Aspectos dos grãos Recristalizado Deformado
  61. 61. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  62. 62. Tratamentos Isotérmicos Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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
  63. 63. Tratamentos Isotérmicos Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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.
  64. 64. Tratamentos Isotérmicos Tratamentos Térmicos 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 Profº Villardo mais ou menos dura.
  65. 65. Tratamentos Térmicos 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 Profº Villardo 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. Tratamentos Isotérmicos
  66. 66. Tratamentos Isotérmicos Tratamentos Térmicos 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 Profº Villardo grandes dimensões.
  67. 67. Tratamentos Isotérmicos Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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.
  68. 68. Tratamentos Isotérmicos Tratamentos Térmicos 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 Profº Villardo 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.
  69. 69. Tratamentos Isotérmicos Tratamentos Térmicos Em seguida procede-se o revenido Profº Villardo 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.
  70. 70. Tratamentos Térmicos Profº Villardo A1 T(°C) (Curva TTT) 727°C Perlita Bainita Tratamentos Isotérmicos Martensita Austêmpera Martêmpera Austenita T(min)
  71. 71. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Tratamentos Isotérmicos
  72. 72. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Tratamentos Isotérmicos F: Perlita + Bainita
  73. 73. Tratamentos Isotérmicos Tratamentos Térmicos Comparação entre Austêmpera e Têmpera+Revenido TR ____ têmpera + revenido... 830ºC ( 10’ ) → óleo → 460ºC ( 20’ ) Profº Villardo AT ____ austêmpera............... 830ºC ( 10’ ) → 320ºC ( 40’ ) → ar
  74. 74. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  75. 75. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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
  76. 76. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Cementação A cementação é um tratamento superficial, que consiste em aumentar a porcentagem de carbono numa fina camada externa da peça.
  77. 77. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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
  78. 78. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  79. 79. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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.
  80. 80. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  81. 81. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  82. 82. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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.
  83. 83. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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).
  84. 84. Tratamentos Térmicos Profº Villardo Fases da cementação (Cont.) 3ª Fase: Resfriamento A peça é esfriada lentamente dentro da própria caixa. Após a cementação as peças são temperadas.
  85. 85. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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.
  86. 86. Tratamentos Térmicos Profº Villardo
  87. 87. Tratamentos Térmicos Profº Villardo 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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