Tratamento Térmico de Metais

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FMU
LEONARDO AMORIM DE SOUZA
RESISTENCIA DOS MATERIAIS
TRATAMENTO TERMICO
SÃO PAULO
2022
TRATAMENTO TERMICO
Tratamento Térmico é Expor os metais à temperaturas extremas permite que a mudança dos seus atributos ocorra, e esse processo ficou conhecido como tratamento térmico de metal. A técnica é muito utilizada para aumentar a resistência do material sem que a sua forma seja alterada, assim ele pode atender a uma determinada aplicação.
 
Essa mudança acontece pela composição dos metais, eles possuem microestruturas, os cristalitos, agrupados e formam uma unidade. Então, a variação tanto na massa quanto no tamanho desses cristais é que determinam as propriedades mecânicas do metal.
 
O tratamento térmico é aplicado geralmente em aço e metal que são os materiais que mais recebem bem a técnica, pois se aproximam das características desejadas. Entre os tratamentos térmicos podemos citar: recozimento, normalização, austêmpera, martêmpera, têmpera e revenido. 
METERIAS QUE SÃO UTILIZADOS
Temos três grandes grupos que são:
Ferrosos: São aqueles que em sua base majoritariamente apresentam ferro. Um exemplo é o aço cuja mistura é de dois elementos fundamentais, o ferro + carbono. Aço baixo carbono, médio e auto carbono, aços inoxidáveis, aços ferramenta, ferro fundido são exemplos de materiais ferrosos. Nesse caso podem apresentar outros elementos químicos além do carbono na sua composição química. 
Não ferrosos: São aqueles que apresentam outros elementos químicos fundamentais em sua base que não é o ferro. O alumínio, cobre, magnésio e suas ligas são um bom exemplo disso. 
 Superligas: São uma composição ou conjunção de elementos metálicos fundamentais que não se encaixam em nenhum dos casos acima.
Recozimento
O recozimento é utilizado para restaurar estruturas e características e para homogeneizar e refinar as estruturas internas do aço.
Objetivo de diminuir a dureza aumentando a usinabilidade, muito comum para aços ferramentas e ferro branco.
Esse tratamento térmico conta com um resfriamento lento dentro do forno.
Alívio de Tensões
O tratamento térmico de alívio de tensões realiza o aquecimento controlado de aços soldados ou submetidos a tensões residuais, seguido por um resfriamento controlado, para reduzir tensões superficiais nas peças.
Este tratamento é efetuado com temperatura abaixo da linha crítica e não modifica as características microestruturais do aço, somente levam a uma condição de melhor estabilidade.
Normalização
O processo de normalização tem por objetivo a obtenção de microestruturas refinadas e homogêneas. É muito utilizado após o forjamento ou laminação de peças e preliminar aos tratamentos de têmpera e revenimento.
A normalização consiste no aquecimento acima de temperatura crítica das peças seguido de resfriamento ao ar, resultando em uma granulação mais refinada e uniforme.
Têmpera  
Na têmpera as peças de aço são aquecidas em fornos a altas temperaturas, cerca de 900 °C até que a temperatura seja homogênea sobre toda a peça. Logo após resfria-se rapidamente em água, óleo, jatos de ar, salmoura, banho de sais, outros.
Como resultados o aumento da dureza das peças e aumento na resistência à tração, bem como redução de tenacidade. Consequentemente, este tratamento gera tensões, sendo considerado um efeito indesejado e pode ser corrigido através do revenimento.
A têmpera pode ser realizada na peça total ou ainda localizada. A têmpera localizada é indicada para quando as peças têm uma estrutura complexa, tamanhos grandes ou ainda, quando é necessário obter dureza elevada em apenas uma região.
Os meios líquidos e gasosos são os mais utilizados para o resfriamento do aço. Entre os líquidos estão a água, água com sal ou aditivos cáusticos, óleo ou soluções aquosas de polímeros. Entre os gasosos estão o próprio ar e os gases inertes, como nitrogênio, hélio e argônio. Os meios e as velocidades de resfriamento resultam em diferentes variações de têmpera.
Têmpera direta: processo mais utilizado, consiste no resfriamento rápido, direto da temperatura de austenitização;
Têmpera em tempo variável: a velocidade de resfriamento é alterada durante o processo, conforme o resultado esperado. Normalmente, utilizam-se dois meios diferentes de resfriamento;
Têmpera diferencial: apenas algumas áreas da peça de aço são temperadas, as demais recebem isolamento. Utiliza-se para peças que necessitem de regiões duras e algumas áreas moles.
Têmpera da camada cementada: restrita à camada periférica da peça cementada. Utiliza-se para peças nas quais o núcleo deve apresentar durezas baixas;
Têmpera direta de cementação: para peça cementada diretamente da temperatura de cementação sem resfriamento intermediário;
Têmpera do núcleo: Utiliza-se para peças cementadas, nas quais o núcleo deve apresentar durezas médias;
Têmpera dupla: realizada em duas etapas. A primeira a partir da temperatura de têmpera do material do núcleo e a segunda a partir da temperatura da têmpera do material da camada cementada. Utiliza-se para peças com camadas profundas de cementação, com a finalidade de aumentar-se a tenacidade do núcleo.
Têmpera Superficial
Quando o objetivo é criar apenas uma superfície dura, resistente à abrasão, é mais conveniente optar pela têmpera superficial. Esse método, que substitui a têmpera normal, é aplicado principalmente em peças de máquinas. Existem várias razões para que o endurecimento superficial seja escolhido, e não o endurecimento total. São elas:
· Dificuldade de tratar peças de grandes dimensões em fornos convencionais;
· Possibilidade de endurecer apenas as áreas críticas, como dentes de engrenagens, grandes cilindros, etc.;
· Possibilidade de melhorar a precisão dimensional de peças planas, grandes ou delgadas;
· Possibilidade de utilizar aços mais econômicos, como aço carbono;
· Diminuição dos riscos de aparecimento de fissuras originadas no resfriamento, após o aquecimento. Com a opção pela têmpera superficial é possível obter superfícies de alta dureza e resistência do desgaste, boa resistência à fadiga por dobramento, boa capacidade para resistir cargas de contato e resistência satisfatória ao empenamento.
As temperaturas de aquecimento devem proporcionar a autenitização do aço, pois só assim é possível obterá martensita no resfriamento posterior. As temperaturas, os meios de resfriamento e as durezas resultantes para aços carbonos são:
0,30%C – 900 – 975 °C — água — 50 RC
0,35%C — 900 °C — água — 52 RC
0,40%C – 870 – 900 °C — água — 55 RC
0,45%C – 870 – 900 °C — água — 58 RC
0,50%C — 870 °C — água — 60 RC
0,60%C – 850 – 875 °C — água — 64 RC
— óleo — 62 RC
Revenimento
No revenimento as peças são aquecidas a temperaturas mais baixas do que na têmpera e na zona crítica, após são resfriadas naturalmente ou em casos específicos em água, ou em banho de sais.
Este processo consegue um aumento da tenacidade, corrige as tensões recorrentes e ajusta a dureza conforme a aplicação da peça solicita, assim reduzindo a fragilidade imposta ao material, decorrente do resfriamento bruto da têmpera. 
Cementação
A cementação tem por objetivo fornecer às peças, elevada dureza externa e aumento da resistência ao desgaste sem ocorrer perda de tenacidade. Como no caso de engrenagens e/ou aços-carbono ou aços-ligas cujo teor original de carbono seja inferior a 0,25%. Onde aumenta esse teor até em torno de 1%, assegurando uma superfície dura e um núcleo tenaz.
Para isso ocorrer é promovido um enriquecimento com carbono na superfície.
O processo é realizado através do aquecimento da peça em conjunto com um material rico em carbono (ex. carvão) a temperaturas elevadas, assim o carbono é absorvido pela superfície.
Nitretação
Na nitretação aquece-se o aço a uma temperatura na casa dos 500 °C que em conjunto com o Nitrogênio o gás cria na peça uma camada de elevada dureza.
Semelhantemente à cementação, o processo de nitretação visa conferir elevada dureza externa às peças.
Para esse tratamento térmico, não é necessário um processo posterior de têmpera.
https://www.grefortec.com.br/blog/2019/07/02/tratamento-termico-de-recozimento/https://monferrato.com.br/tipos-de-tratamentos-termicos-em-metais/ 
https://ww2.inda.org.br/blog/2019/06/06/tratamento-termico-tempera/#:~:text=Têmpera%20direta%20de%20cementação%3A%20para,dupla%3A%20realizada%20em%20duas%20etapas.