Curvas C C T e T T T

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<p>COPPETEC COPPETEC .20 ET-14170 COPPE/UFRJ ET-14170 COPPE/UFRJ CAPÍTULO II No diagrama da figura 15 CURVAS C.C.T e T.T.T 1) A1 - Temperatura Eutetoide - Acima desta temperatura o aço completamente austenítico. Isto o que Como foi referido no capítulo I, as transformações de fa- a figura 7. se nos aços comuns (e especiais) durante o resfriamento, dem de tempo. Isto estas transformações no estado sólido 2) Curva que indica, a cada o tempo de são controlados por difusão do carbono e elementos de liga no início de transformação isotermica austenita-per- ferro. bem como autodifusão do ferro. lita. As curvas C.C.T e T.T.T são determinadas experimentalmen- 3) Curva que a cada o tempo ne- e já existem para a maioria dos aços. Estas curvas fornecem cessário para que toda a austenita se transforme o tempo de a cada temperatura. em perlita. E. a curva de final de trans- formação 11.1 - Curvas C.C.T 4) e F São curvas que a cada As curvas C.C.T dão o tempo de transformação, a cada tem- tempo de início final de transformação iso- peratura, quando o aço é resfriado rapidamente desde a zona aus- Adiante veremos e em seguida transformado isotermicamente. as da A figura 15 mostra as curvas C.C.T de um aço comum eutetoide. 5) e M São as temperaturas de início e final de transformação da em martensita, no resfriamento rápido do Adiante veremos as característica da martensita. A1 AUSTENITA PERLITA FINA Na figura por exemplo, aço eutetoide resfriado rapi- damente desde a zona austenítica até a temperatura T1= 700°C. 500 10 401 inícia após 8 minutos a transformação de austenita em perlita. Nesta mesma temperatura, em 120 completa-se a transforma ção austenita-perlita 200 A figura 15 também indica, por que o aço eutetoide resfriado rapidamente desde a zona austenitica até a temperatura T2= inicia após 1,5 segundos a transformação de austenita TEMPO ESCALA em perlita. Nesta mesma em 10 segundos, completa-se a transformação FIGURA 15 CURVAS C.C.T DE AÇO COMUM EUTETOIDE Nestas condições, o tempo de transformação de austenita em</p><p>COPPETEC COPPETEC ET-14170 COPPE/UFRJ COPPE/UFRJ ET-14170 perlita é tanto quanto menor for a temperatura de transfor Nas figuras 16 e 17, as curvas PF i e B e as tempe mação. raturas M. e M F têm o mesmo visto anteriormente. Por outro lado, a espessura das lamelas de cementita e Na figura 16 ferrita, da perlita, varia com a temperatura. Quanto menor a temperatura. menor a espessura S dessas lamelas. Por a 1. Temperatura - é a temperatura de início de transfor perlita formada a 700°C tem espessura S mm, e a perlita for- mação da austenita em ferrita, tal como indica a figura mada a 600°C tem espessura S mm. Esta espessura das lamelas 7. No aço hipoeutetoide, acima desta temperatura. tem- influe acentuadamente nas propriedades A perlita for- se apenas austenita; mada a 700°C tem dureza Rockwell-C= enquanto a perlita forma- da a 600°C tem dureza 40. o limite de escoamento 2. Curva indica, a cada temperatura, tempo de iní- varia na mesma proporção. cio de transformação isotermica da austenita em ferrita. As figuras 16 e 17, indicam as curvas C.C.T de Na figura 17 tem-se: ção de um aço comum e de um aço comum hipereutetoide. 1. Temperatura ACm - a temperatura de início de transfor mação da austenita em tal como o indica a fi gura 7. No aço acima desta tem-se apenas austenita; 2. Curva - indica, a cada temperatura. tempo de iní- cio de transformação isotermica da austenita em cementi AUSTENITA AUSTENITA ta. 900 P. As curvas C.C.T dos aços comuns hipoeutetoides e hipereute 500 toides estão, em à esquerda das curvas C.C.T dos aços comuns eutetoides. E o que se evidencia através das figuras 100 16 e 17. Isto significa que, no aço comum eutetoide, as 200 200 formações isotermicas de austenita em perlita e bainita são, em 100 mais lentas que nos aços comuns hipoeutetoides e hipereute is 30 4 15 toides. TEMPO EM ESCALA TEMPO EM ESCALA LOGARITINICA Nos aços a temperatura mínima de transformação aus FIGURA 16 FIGURA 17 tenita-perlita, está em torno de E a temperatura corres CURVAS C.C.T- CURVAS C.C.T- pondente ao cotovelo da curva C.C.T (figura 15). ACO COMUM HIPOEUTETOIDE ACO COMUM HIPEREUTETOIDE</p><p>COPPETEC COPPETEC ET-14170 COPPE/UFRJ ET-14170 COPPE/UFRJ - Curvas T.T.T As curvas B i e B F são de início e final de transformação da austenita em bainita, em resfriamento contínuo ou em transfor- As curvas T.T.T indicam tempo de início e final de trans mação isotermica. As temperaturas M. e MF têm o mesmo signi- formação da austenita, em resfriamento contínuo. A figura 18 mos ficado que nas curvas C.C.T. tra as curvas T.T.T de um aço comum eutetoide. As curvas nontilha das são as C.C.T do mesmo aço. Nestas as curvas e F de resfriamento nuo, estão deslocados para direita, em relação às mesmas curvas de transformação isotermica. As figuras 19 e 20 mostram as curvas T.T.T de resfriamento 100 contínuo de um aço comum hipeutetoide e hipereutetoide. Nestas 600 as curvas são também de final de da aus tenita em ferrita (curva 19) e cementita (curva para o resfria 500 mento 400 300 200 T°C 100 900 2 A3 800 - Minutes - - TEMPO EM ESCALA LOGARITIMICA 700 Pf 600 FIGURA 18 500 CURVAS T.T.T COMUM EUTETOIDE 400 Bi Bf 300 200 A figura 18 evidencia a semelhança entre as curvas C.C.T 100 T.T.T. Na figura 18. tem-se Int 2 4 8 15 30 2 4 15 2 15 30 SEGUNDOS MINUTOS HORAS de início de transformação da aus- tenita em perlita; CURVA 19 Curva de início de transformação da austenita em CURVAS T.T.T DE AÇO COMUM HIPOEUTETOIDE perlita, em resfriamento contínuo; Curva de final de transformação isotermica da auste nita em perlita; PF Curva de final de transformação da austenita em per lita, em resfriamento</p><p>COPPETEC COPPETEC .26. ET-14170 ET-14170 COPPE/UFRJ COPPE/UFRJ Suponhamos que um aço comum hipoeutetoide é resfriado de a zona com as seguintes velocidades V de resfria- mento: T°C 1. V1< - A figura 21 indica que. na temperatura o 1000 o aço será composto de ferrita + perlita. Com 900 800 Acm feito, ao atingir uma temperatura indicada pela curva 700 inicia-se a transformação de austenita em ferrita. Pf 600 Esta transformação termina quando 500 aço atinge uma temperatura indicada pela curva P i Nes 400 Bf ta mesma o restante da austenita inicia a 300 Bi 200 Mi transformação em perlita. Ao atingir uma temperatura 100 Mf indicada pela curva termina a transformação da aus- Inf 24 8 30 2 8 24 15 tenita em perlita. Continuando o na tem- SEGUNDOS MINUTOS HORAS peratura tem-se a estrutura de ferrita per- lita. CURVA 20 CURVAS T.T.T DE ACO COMUM HIPEREUTETOIDE 2. V2 > V Na temperatura aço será composto apenas de martensita. Com efeito, esta velocidade de A figura 21 mostra as curvas T.T.T de um aço comum hinoeu- resfriamento elevada o para que aço com curvas de resfriamento contínuo superpostas. atinja toda a faixa de temperatura entre A1 e M i sem haver tempo suficiente para transformação da austenita em ferrita, perlita ou bainita. Como mostra a figura T°C 21, ao atingir a temperatura tem-se anenas austenita, que inicia a transformar-se em martensita. Ao atingir A3 800 A a temperatura termina a transformação de austenita 700 Pf em martensita. A velocidade chamada de 600 de 500 400 Bf 3. < V3 < - Na temperatura aço será 300 Mi 200 Mf composto de uma mistura de ferrita, bainita e 100 V2 V3 martensita. Com efeito, a figura 21 indica que no res- VO V1 Int friamento com velocidade há tempo suficiente para a 2 4 8 15 30 2 4 15 2 15 30 SEGUNDOS MINUTOS HORAS transformação Ao atingir a tempera- tura dada pela curva inícia-se a transformação aus- tenita-perlita. aço não atinge a curva de fi- FIGURA 21 nal de transformação austenita nerlita. Resta então CURVAS T.T.T- AÇO COMUM HIPOEUTETOIDE austenita abaixo das temperaturas indicadas pelo</p><p>COPPETEC COPPETEC COPPE/UFRJ COPPE/UFRJ ET-14170 ET-14170 cotovelo das curvas irá transformar-se em Como A transformação A a velocidade o suficiente para não atingir a curva faixa de temperatura, em que se forma a depen alguma austenita irá transformar-se em martensita, após as de da of C do aço. A figura 23 mostra a variação de e com a temperaturas M. e M A figura 22 mostra uma micrografia ótica de um aço comum que foi resfriado desde a zona austenítica, com velocidade V>V A estrutura completamente 1000 500 Ms 250 500 0 0 0 0,5 1,0 % C FIGURA 23 VARIAÇÃO DE M. i e F COM C FIGURA 22 A transformação a partir da tempera- MICROGRAFIA OTICA DE ACO COMUM TEMPERADO tura se dá porque o aço atinge as faixas de temperatura em que a se transforma em ferrita. perlita. bainita ou A a fase que apresenta maior dureza. Enquan cementita, sem haver tempo suficiente para essas transformações to a dureza Rockwell-C da ferrita e da perlita Para que a austenita se transforme em qualquer fase que não seja a martensita pode apresentar o limite de es a martensita, deve haver tempo para difusão de C e autodifusão do coamento aumenta na mesma proporção. a martensita é uma ferro. Com o resfriamento a tempo não é suficiente para fase bastante fragil. esta difusão. II) 3. Transformação Martensitica e Transformação Bainítica A figura 24 mostra a estrutura cristalina C.F.C da austeni ta, com os atomos de Fe nos locais normais da rede cristalina, e Como foi visto acima, o aço quando resfriado desde a os atomos de carbono nos locais intersticiais. zona com velocidade a transforma-se em Este tratamento termico denominado de</p><p>COPPETEC COPPETEC COPPE/UFRJ ET-14170 COPPE/UFRJ ET-14170 pido, não havendo tempo para difusão do do Sendo a estrutura cristalina da martensita é intermediária entre a da e a da ferrita. a Pelo exposto vê-se que a martensita tem estrutura cristali a na T.C.C. com relação entre parâmetros cristalinos < a Esta estrutura na temperatura ambiente, supersaturada a carbono. o A relação depende da Kurdjirmov estabeleceu expe- a rimentalmente, que c = 1+0,0467 a o mecanismo de formação da martensita é devido ao choque Fe termico no resfriamento rápido. Com este choque formam-se micro- X- C trincas, que são os "nucleos" de formação da martensita. Atingi- da a temperatura M um cizalhamento da rede a FIGURA 24 partir desses "nucleos". cizalhamento se dá paralelamente a ESTRUTURA CRISTALINA C.F.C DA AUSTENITA determinados planos A velocidade de cizalhamento é à velocidade do som no material. Por isto. é que a A estrutura C.F.C da austenita pode ser considerada como transformação austenita-martensita é instantânea. tetragonal de corpo centrado com relação entre os parâme tros cristalinos (ver figura Pelo exposto que a uma fase que não se apresenta em forma de grãos (como a nerlita e Por outro lado, a estrutura cubica de corpo centrado no cizalhamento, placas de martensita que, no microsco da ferrita (figura 3) pode ser considerada como T.C.C. pio. aparecem na forma de agulhas (figura 22). com relação entre cristalinos A supersaturação em e a distorção da rede crista- A solubilidade do C na ferrita é bem menor que na austení- lina da martensita, devida ao são responsáveis pela como indica o diagrama de equilíbrio Fe-C (figura 7) elevada dureza, elevado limite de escoamento, e fragilidade da martensita. Quanto maior a do maior será a relação a Nestas a transformação no resfriamento mais distorcida estará a rede cristalina, e maior será a dureza. da em ferrita, requer a precipitação por do C da formando por difusão, os atomos de A figura 25 mostra a relação entre a dureza e a de um ferro se rearranjam, passando da estrutura T.C.C aço com estrutura 100% da para T.C.C 1) da ferrita. Tudo isto necessita de tempo. Na transformação austenita-martensita resfriamento é rá</p><p>COPPETEC COPPETEC .32 ET-14170 COPPE/UFRJ ET-14170 COPPE/UFRJ 100 AUSTENITA 99,9% PERLITA NA To- 500 SAINITA 400 9 40 30 200 100 10 .10 .30 40 .50 .00 .70 Teor de carbono TEMPO EM ESCALA LOGARIT:MICA FIGURA 26 FIGURA 25 TRATAMENTO TÉRMICO DE RELAÇÃO ENTRE E DUREZA DA MARTENSITA AÇO COMUM EUTETOIDE A bainita e uma fase entre a perlita e a mar A morfologia da bainita a seguinte: tensita. Apresenta também uma dureza, limite de escoamento e du- tilidade uma fase que tem maior tenaci- 1. Bainita superior - forma-se em temperaturas próximas dade que a perlita e a martensita. ao cotovelo da curva T.T.T. E composta de placas de ferrita e precipitados de entre as pla Pela forma das curvas T.T.T e C.C.T dos aços comuns, vê-se cas. No essas placas são vistas na forma que só há uma hipótese de os mesmos serem por de um tratamento que transforme a austenita isotermicamente em bainita. E nos aços comuns, a transformação comple 2. Bainita inferior - forma-se em temperaturas próxima à ta da em bainita, através de resfriamento temperatura E composta de placas de ferrita e pre- cipitados de cementita localizados nas placas. A figura 26 mostra tratamento termico para obter-se 100% No essas placas são vistas como bainita, num aço comum Este tratamento é deno minado de austêmpera. II) 4. Tratamentos Usuais nos Aços Comuns Os tratamentos térmicos mais usuais são: 1. Normalização consiste em austenitizar o aço em se guida. resfriar ao ar. A austenitização consiste em a-</p><p>34 COPPETEC COPPETEC ET-14170 COPPE/UFRJ COPPE/UFRJ ET-14170 quecer aço a uma temperatura acima da linha crítica basicamente, dois tipos de revenido: A3 ou Acm, depende da composição em Geralmen te a austenitização e realizada a uma temperatura de a) Revenido a Baixa Temperatura consiste em aquecer o 50°C acima da temperatura crítica. Durante a austeniti aço temperado a uma temperatura de cerca de zação, todos os grãos se transformam em austenita. Pa- durante 30 minutos para cada polegada de espessura da ra homogeneizar a composição em C de todos os grãos, peça. Durante este revenido, são aliviadas as tensões costuma-se aquecer durante 30 minutos, cada polega internas provenientes da diminuindo a da de espessura da peça. o resfriamento ao nessas distorção da rede cristalina consequentemente a fra leva 15 minutos até a temperatura ambiente. gilidade. Com este tipo de revenido, a dureza do Sendo assim, tem-se uma estrutura que depende da posição rial baixa apenas de cerca de 3 Rc. das curvas T.T.T. Geralmente para os aços comum, a nor malização resulta nas estruturas de equilíbrio, (ferrita, b) Revenido a Alta Temperatura consiste em aquecer o sendo que a perlita Even- aço temperado a uma temperatura ao cotovelo da tualmente, pode haver alguma bainita. curva T.T.T. durante 30 minutos para cada polegada de espessura da peça. Durante este revenido, além do 2. Recozimento consiste em austenitizar aço nas mesmas vio das tensões internas, haverá precipitações de parte condições da Em seguida, o aço do carbono da rede supersaturada da martensita, precipi do lentamente no forno. A estrutura resultante é a de tando de Com a dutilidade aumen equilíbrio (ferrita, cementita, perlita) sendo que a ta em relação ao outro tipo de revenido. A dureza baixa perlita é grossa. Por outro lado, o tamanho de grão re de cerca de 7 Rc. Em aços ligados precipitam-se outros sultante do recozimento, mais elevado que tamanho de grão resultante da normalização. Nessas 5. Martêmpera a figura 27 mostra a curva de martêmpera o limite de escoamento do aço recozido menor que o em um aço Como se este tratamento do aço normalizado, devido menor tamanho de grão e à térmico consiste em austenitizar aço e. em maior espessura das lamelas de perlita. o mesmo aconte resfriar rapidamente até uma temperatura um pouco acima com a dureza. A tenacidade do aço recozido também e de o patamar logo acima de Mi deve ser que menor, pois esta propriedade depende do tamanho de não haja tempo para início de formação de bainita. Com Quanto menor o tamanho de grão, maior a tenacidade. este patamar, as tensões internas criadas no choque ter mico tendem a serem Em seguida resfria-se 3. Austêmpera já foi vista anteriormente (figura 26). rapidamente até uma temperatura abaixo de formando de martensita. Como houve alívio de tensões antes 4. e Revenido a consiste em austenitizar da formação de tem-se na temperatura ambien o e resfriar bruscamente, para obter estrutura mar te o aço com estrutura cuja fragili- tensítica. Geralmente, após a o aço comum dade menor do que no aço temperado. apresenta alguma austenita residual na o revenido e um tratamento que se segue à com o objetivo de diminuir a fragilidade do aço temperado. Exis</p><p>COPPETEC ET-14170 COPPE/UFRJ COPPETEC 37 ET-14170 COPPE/UFRJ 100 TA PERLITA FINA To 500 BAINITA 400 200 100 2 TEMPO EM ESCALA LOGARITIMICA FIGURA 28 FIGURA 27 MICROGRAFIA DE AÇO REVENIDO A 600°C DE AÇO COMUM DURANTE 4 DIAS Existem tratamentos térmicos de esferoidização da II.5 - Efeitos dos Elementos de Liga e das de Austeniti ta e/ou da aço adquire com isto melhores propriedades zação nas Curvas T.T.T. de dutilidade e de tenacidade. Estes tratamentos térmicos consis tem em um tipo de revenido prolongado. Aquece-se o aço uma A posição das curvas T.T.T em relação à origem do eixo dos temperatura da faixa do revenido, durante varias horas. o tempo tempos de fundamental importância para a temperabili pode chegar a dias, dependendo da composição do aço. Além dade do aço. Quanto mais à direita estiver a curva, menor será a da esferoidização da cementita e/ou da perlita, este tratamento velocidade crítica Vc (ver 21). E quanto menor for esta velo mico prolongado pode grafitizar estas fases. A figura 28 mostra cidade crítica Vc, mais se obtem 100% martensita, pois menor uma micrografia ótica de um aço temperado e revenido a duran será a velocidade necessária de resfriamento. te 4 (quatro) dias. o Si, neste caso, provocou a grafitização da perlita. Em esta grafita ficou esferoidizada. Dois fatores afetam a posição das curvas T.T.T: 1 - Condições de 2 - Elementos de liga. Neste caso, como veremos haverá outras, modificações nas curvas T.T.T. além da posição da II.5-1 - Efeito das Condições de Austenitização Como foi visto anteriormente, as curvas</p><p>COPPETEC COPPETEC ET-14170 COPPE/UFRJ ET-14170 COPPE/UFRJ indicam o tempo necessário a cada temperatura, iniciar e ração das transformações. No caso da transformação austenita- completar as transformações bainita, verificou-se experimentalmente que a aceleração se na e mesma proporção da transformação Estas transformações se dão, por nucleação e Do exposto conclue-se quanto maior o tamanh de grão Por atingida a temperatura de transformação austenita- da austenita, mais para a direita estão as curvas perlita (baixo de A1). deve haver um tempo suficiente para que i e o contrário é verdadeiro. surjam os núcleos de perlita que, ao atingirem determinado tamanho, transforma-se em grãos de perlita. A velocidade de nucleação o tamanho de grão da austenita depende da temperatura e do (número de núcleos formados por unidade de tempo e unidade de tempo de austenitização. Quanto mais elevada a para fator determinante na posição das curvas P i e P Quanto o mesmo tempo, maior será o tamanho de grão da austenita. Por ou maior a velocidade de nucleação mais rápida será a tro lado, para a mesma temperatura, quanto maior o tempo de auste pois mais grãos por unidade de tempo e unidade de volu- maior o tamanho de grão da austenita. Sendo me. acontece com as transformações austenita-ferrita e temperaturas e tempos elevados de acarretam o des austenita cementita, que se dão por nucleação e crescimento. locamento para direita das curvas T.T.T. contrário também é verdadeiro. Os núcleos de ferrita, cementita e perlita, se formam pre- ferencialmente nos contornos de grão da austenita. Sendo Outra consequência do tamanho de grão da está quanto maior tamanho de grão da menor será a veloci- no tamanho de grão da ferrita, perlita e cementita. A diminuição dade de nucleação. Isto porque, aumento do tamanho de grão da da velocidade de devida ao aumento do tamanho de grão austenita resulta, na diminuição da área de contor da austenita acarreta, no final da um menor número de grãos por unidade de volume. Como consequência haverá um no de por unidade de volume. aumento no tamanho de grão da ferrita, perlita e cementita. Nestas o aumento do tamanho de grão da austeni- do assim aumento no tamanho de grão da austenita tam no aumento do tamanho de grão da ferrita, cementita e perlita. ta acarreta a diminuição da velocidade de nucleação da o contrário verdadeiro. cementita e perlita consequentemente, retardamento da trans formação austenita-cementita e austenita-perli Nos comuns e nos aços baixa e média liga, a 1C fa- ta. determinante de transformação da austenita em ferri- cementita, perlita ou bainita. Apesar de a transformação não se sar exclusivamente por nucleação e verificou-se expe No aço quanto maior a SC, mais para a direi rimentalmente que retardamento desta devido ao ta aço hipereutetoide dá-se contrário. aumento do tamanho de grão da austenita, se dá na mesma proporção Quanto maior a esquerda estão as curvas T.T.T. que no caso da transformação deve haver uma homogeneização da contrário também é verdadeiro. A diminuição do tamanho dos de austenita. Esta homogeneização de grão da austenita, acarreta aumento da velocidade de nuclea requer tempo, pois se dá por difusão do C e dos elementos de liga da ferrita, cementita e perlita e, a acele</p><p>COPPETEC ET-14170 COPPE/UFRJ 40 COPPETEC A figura 29 mostra as curvas T.T.T de um aço SAE 4340 com COPPE/UFRJ ET-14170 e 0.331Mo. Em relação às curvas T.T.T do aço comum 1040 (com a mesma nota-se que foram bastan porventura existentes. Não havendo haverão grãos te retardadas, as transformações da austenita em ferrita, perlita de austenita com diversas composições em carbono. Consequentemen e bainita. Por outro lado, a transformação austenita-bainita re- ter-se-ia varias curvas T.T.T. dependendo da região da peça. tarda menos que a transformação cotovelo, bainitico estando à esquerda do perlítico possibilita, neste Geralmente, para os aços austenitizados a uma tem- obter-se 1001 bainita em resfriamento que peratura 50°C acima da temperatura crítica A3 ou have- no aço comum. rá homogeneização para 30 minutos de austenitização por polegada de espessura da peça. Se a temperatura de austenitização for maior, este tempo pode ser menor. - Efeitos dos Elementos de Liga nas Curvas T.T.T. Geralmente, a solubilidade dos elementos de liga na auste- difere da solubilidade na ferrita. Sendo assim, além da di fusão do carbono e do ferro, para que a austenita se transforme em ferrita, perlita ou bainita, deve haver difusão do elemento de liga. 200 Nestas condições, todos os elementos que, durante a estão dissolvidos na austenita, retardam a transformação da em ferrita, perlita, cementita ou bainita. Como os elementos de liga dissolvidos na austenita, deslocam para a direita as curvas T.T.T. FIGURA 29 Os elementos de liga formadores de como CURVAS T.T.T DE ACO 4340 Nb, Cr. geralmente se dissolvem na austenita em temperaturas mais elevadas que os elementos não formadores de carbonetos. Em termos A figura 30 mostra as curvas T.T.T de um aço com de retardar a transformação da austenita, deslocando para a direi 0,358C e neste caso, que houve retarda- ta as curvas T.T.T. os elementos mais eficazes são Ni, mento das transformações da austenita em ferrita, perlita e baini Si, V. Nb, Ti. ta. Basta a comparação com as curvas T.T.T de um aço comum com 0 efeito dos elementos de liga, em retardar a transformação austenita-perlita, não quantitativamente mesmo que em retardar a transformação austenita-bainita. Como consequência deste pode-se formar dois cotovelos das curvas um para a trans- formação e outro para a transformação austeni- ta-bainita.</p><p>COPPETEC COPPETEC ET-14170 COPPE/UFRJ ET-14170 COPPE/UFRJ 100 400 100 200 a 10 12 16 Tempo CAT FIGURA 32 EFEITO DO C NA TEMPERATURA M; r FIGURA 30 CURVAS T.T.T DE ACO SAE 1335 Para aços com 1C < é válida a seguinte formula para cálculo da temperatura M. de final de formação da martensita: Além do existem outras influências dos elementos de liga nas curvas T.T.T. Todos os elementos de liga baixam as MF = 539 - 423 - 30,4 temperaturas Mi e de início e final de transformação da auste nita em martensita. As figuras 31 e 32 mostram o efeito do Cr e °C do na temperatura Este efeito em diminuir as temperaturas M e podem fa- - zer com que muitos aços ligados ao serem temperados em meio de resfriamento na temperatura ambiente, contenham bastante - ta retida. Nestes aços, para obter-se deve-se fazer têmpera com meio de resfriamento abaixo de 0°C. 200 100 Por outro lado, elementos de liga modificam as temperaturas críticas e Acm. A figura 33 mos- tra que todos os elementos de liga elevam a temperatura -100 com excessão do M e Isto é válido também para as temperatu- n ras A3 e Acm. 10 (%) FIGURA 31 EFEITO DO Mn NA TEMPERATURA Mi</p><p>COPPETEC COPPETEC ET-14170 COPPE/UFRJ ET-14170 COPPE/UFRJ CAPÍTULO 1200 DE - ENSATO JOMINY Mo 1100 A temperabilidade de um aço é a profundidade a par tir da para a qual se tem de estrutura martensi- o tratamento de 800 A temperabilidade depende de vários como a forma geometrica da peça e o de resfriamento utilizado na TOO Mn Além destes dois fatores, é fundamental a posição das curvas T.T.T do aço. Como foi visto no para se ter de FIGURA 33 martensita na superfície da peça, que se resfriar a camada su- VARIACAO DA TEMPERATURA perficial com uma velocidade V>Vc. COM TEOR DE ELEMENTO DE LIGA Suponhamos para determinadas condições de austenitiza ção (temperatura e tempo) um aço comum tenha as curvas T.T.T tais como indicado na figura 34. T°C Ai 723 Pi Pf 600 500 400 300 Bf Bi MI 200 Int 12 10 100 1000 FIGURA 34 CURVAS COMUM EUTETOIDE</p><p>COPPETEC COPPETEC COPPE/UFRJ COPPE/UFRJ ET-14170 ET-14170 A ASTM, SAE e a ABNT, padronizaram ensaio para a Suponhamos para determinado meio de resfriamento, e medição da temperabilidade. As curvas Jominy já foram obtidas pa forma da a camada superficial seja resfriada com ra a maioria, ou quase todos, os aços. a velocidade tal como indicado na figura 34. No ensaio Jominy são padronizados os fatores que influem a uma profundidade de X mm da superfície, a velocidade na temperabilidade: condições de temperatura e tempo de austeniti de resfriamento for Vc. o temperabilidade será de X mm, pois tere meios de resfriamento; forma e dimensões do cor mos ainda de martensita. Se as condições de austenitização po de prova. mudarem, aumentando o tamanho de grão da austenita, as curvas T.T.T se deslocam para direita, e a aumentará na- A figura 35 mostra dispositivo utilizado no ensaio Jominy. ra um valor Y>X. Se, ao contrário, as condições de austenitiza- 0 corpo de prova, de 4 in de comprimento, e cilíndrico e tem diâme ção mudarem diminuindo o tamanho de grão da a tempera- tro de 1 in. Após austenitizado a uma temperatura 50°C acima da bilidade para um valor crítica durante 30 o corno de prova é temperado a partir da extremidade inferior. o meio de um jato de a Por outro lado, se usarmos um meio de resfriamento mais a velocidade de resfriamento na camada superficial será com pressão controlada (sem o corpo de a altura do jato de água de 1/2 in) diâmetro do jato de também é de (figura 34) Com isto, a temperabilidade se pois 1/2 in. a velocidade Vc a uma profundidade em relação superfície. Na prática do tratamento de utiliza-se o CORPO DE PROVA DE valor que mede a severidade do meio de resfriamento. A tabela II mostra valores de H. para alguns meios de resfriamento. Posteriormente veremos como utiliza-se os valores de H. TABELA II VALORES DA SEVERIDADE H Valor Condições Têmpera 0,20 sem agitação 0,35 óleo moderadamento agitado 0,50 bem agitado 1,0 óleo sem agitação água fortemente agitada salmoura sem agitação FIGURA 35 5.0 salmoura violentamente agitada DISPOSITIVO UTILIZADO NO ENSAIO JOMINY</p><p>COPPETEC 48. COPPETEC ET-14170 ET-14170 COPPE/UFRJ Como se a extremidade resfriada do corno de prova cilín drico é a que tem maior velocidade de resfriamento. Esta veloci- dade de resfriamento à medida em que a seção reta do corpo de prova se afasta da extremidade 70 50 As curvas Jominy são obtidas, da seguinte maneira: após o 30 60 resfriamento, faz-se cortes longitudinais (com in 40 profundidade. Mede-se então a dureza para distâncias de 1/16 in 60 ou 1/8 a partir da extremidade resfriada. 40 então curvas como indicado na figura 36. 20 30 Rc 60 75 40 65 20 MAX 0,4 0,6 de 55 MIN 45 FIGURA 37 35 DUREZA PARA VARIAS of MARTENSITA, EM FUNÇÃO DA DO AÇO 25 No ensaio Jominy, mede-se a dureza em vários de 1 3 5 3 7 uma seção reta do corpo de prova. Todos esses pontos 8 4 2 4 4 2 4 Distancia (in) dem à mesma distância da extremidade resfriada. Obtem-se então a media de dureza, para os pontos da mesma seção reta, determinan- FIGURA 36 do-se assim a curva como indicada na figura 36. CURVA JOMINY Outra bastante utilizada, é a determinação das A curva Jominy da figura mostra que tem-se 100% marten curvas Jominy de e mínima obtendo-se assim a sita, para uma distância de 1,0 in, da extremidade do corno de pro- "faixa Jominy". As figuras 38, 39 e 40, indicam as curvas va. Por outro lado, pode-se saber qual a distância da extremida- ny dos aços. de para a qual tem-se (ou qualquer outra percenta- gem) de martensita. Para isto, pode-se utilizar, além da curva Jominy, indicado na figura 37, pois a dureza da marten- sita depende apenas da do aço. Muitas vezes define-se a tempe rabilidade como profundidade para a qual obtem-se de martensi ta.</p><p>COPPETEC COPPETEC COPPE/UFRJ ET-14170 ET-14170 COPPE/UFRJ Rc 65 60 60 55 50 1040 50 40 30 20 35 11 3 5 1 168 8 8 & Distancia Extremidade (in) 2B to FIGURA 38 FIGURA 40 CURVAS JOMINY - ACO 1040 CURVAS JOMINY - ACO 1340 As figuras 38, 39 e 40 como era de se esperar. que os aços 1340 e 4340 são mais temperáveis que o aço comum que tem tambem mas não possue nenhum elemento de liga. Ca 60 be salientar que, as curvas T.T.T do aço 4340 estão à direita das curvas T.T.T do aço 1040 (ver figura 29). 55 50 Os dados obtidos no ensaio não podem ser generali- 45 zados para quaisquer condições de forma da e con- dições do meio de resfriamento utilizado na Isto 4340 H no ensaio Jominy, esses fatores que influem na 30 são padronizados. 25 20 8 10 12 16 18 20 22 Os resultados do ensaio Jominy porém, serem utiliza dos para determinar a em função da severidade H FIGURA 39 do meio de e da forma da peça. Para isto, CURVAS JOMINY - AÇO 4340 existem gráficos que calculados com base na transferência de calor, em peças com forma geométrica definida, e para diversos meios de resfriamento As figuras 41 e 42 mostram gráficos para peça</p><p>COPPETEC COPPE/UFRJ COPPETEC ET-14170 COPPE/UFRJ ET-14170 temperada normalmente em diversos meios de e chanas temperadas normalmente, em diversos meios de resfriamento. Por exemplo, consideremos uma chapa de aço cur- Os valores H correspondem aos da tabela II. va Jominy a figura 39. Consideremos também que uma chapa deste aço é temperada em salmoura sem agitação (fator H = 2,0 - tabela II). Pela figura 39, no ensaio tem-se martensita pa ra uma distância da extremidade resfriada igual a 3/4 in. Utili- zando os gráficos da figura 42, determinamos que uma chapa deste H martensita ao longo de toda a para uma espessura de chapa de até 2,0 in, resfriando em água sem Existem gráficos semelhantes figuras 41 e para diversas Esses gráficos são válidos para 0.20 qualquer tipo de aço pois a de calor nos aços não é afetada pela composição química dos mesmos. Já as curvas são características de cada tipo de = As figuras 41 e 42, juntamente com a curva Jominy de um aço, podem ser utilizados para determinar as dimensões da para se obter determinada of martensita no centro das mesmas. Pa ra isto, há que utilizar-se gráficos que a dureza com FIGURA 41 a e a martensita, com o gráfico da figura GRÁFICOS QUE RELACIONAM os DADOS DA CURVA JOMINY COM DIAMETRO DE PARA DIVERSOS MEIOS DE H 60 40 = 20 Distância da extremidade em polegadas FIGURA 42 GRÁFICOS QUE RELACIONAM os DADOS DA CURVA JOMINY COM ESPESSURA DE CHAPA PARA DIVERSOS MEIOS DE</p>