Tratamentos Térmicos de Materiais

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PRINCÍP. DA CIÊNCIA E TEC. DOS MATERIAIS
Iran Aragão
AULA 05
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Objetivo da aula
Ao final desta aula, você deverá:
Saber ler e interpretar Diagramas TTT
2. Saber a diferença entre os Tratamentos Térmicos de Recozimento, Normalização, Têmpera, Revenido, Martêmpera, Alívio de Tensões, Esferoidização
3. Bem como relacionar os microconstituintes provenientes de Tratamentos Térmicos com as propriedades mecânicas dos materiais.
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Diagramas de transformação de fases e tratamentos térmicos 
 Pra que servem Tratamentos Térmicos de Materiais? 
 Alterar as microestruturas e como conseqüência as propriedades mecânicas dos materiais. Removendo tensões, modificando a dureza e a resistência mecânica.
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 tensões 
 dureza
 resistência mecânica
 ductilidade
Os tratamentos térmicos atuam no material entre outras coisas:
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 Vejamos o exemplo do diagrama de transformação isotérmica ou diagrama TTT, obtido pelo resfriamento da austenita e sua transformação determinada ao longo do tempo. 
Curvas Temperatura – 
Tranformação – Tempo (TTT)
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CURVAS TEMPERATURA
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CURVAS TEMPERATURA
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CURVAS TEMPERATURA
 Um resfriamento lento do material passando pelas curvas de início e fim de transformação, terá como produto final o microconstituinte Perlita. Com um resfriamento rápido o produto transformado é a Martensita com dureza superior da Perlita. 
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CURVAS TEMPERATURA
 Um aço eutetóide (0,76%C) pode ter sua resistência mecânica alterada de 700 MPa para 2000 MPa por simples modificação na velocidade de Resfrimento a partir da zona crítica. Não esquecendo que quanto maior a Dureza do material, maior será sua Resistência Mecânica e menor a Resistência ao Impacto.
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Vejamos o percurso do processo de Tratamento Térmico descrito pelos pontos ABCD.
Aquecemos o material até acima da temperatura de 727ºC, ponto A, para haver transformação de fase.
CURVAS TEMPERATURA
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Resfriamos rapidamente o material até a temperatura do ponto B e a mantemos constante. 
A isoterma sai do ponto B, encontra o ponto C e se mantem constante, passa pelo ponto 50% até encontrar o ponto D.
CURVAS TEMPERATURA
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A passagem pelo ponto D indica que a transformação de fases está completa.
CURVAS TEMPERATURA
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TRATAMENTO TÉRMICO
Existem vários tipos de Tratamento Térmico, onde os mais importantes são:
 Recozimento  :     
 Recozimento Pleno
 Recozimento Subcrítico
 Recozimento alívio de Tensão
 Normalização
 Têmpera 
 Martêmpera
 Austêmpera
 Revenimento
 Esferoidização
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RECOZIMENTO
Visa reduzir a dureza do aço, aumentar a usinabilidade, facilitar o trabalho a frio.
O recozimento é composto de três estágios:
Recuperação -  Este primeiro estágio do recozimento é verificado a temperaturas baixas. Nele ocorre um re-arranjo das discordâncias, de modo a adquirir configurações mais estáveis. Não há nenhum efeito sensível sobre as propriedades do material.
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RECOZIMENTO
Recristalização – Em temperaturas mais elevadas, verifica-se grande alteração na microestrutura do metal, com variações nas propriedades mecânicas. 
Crescimento de Grão – A temperaturas mais elevada, os grãos recristalizados tendem a crescer, mediante um mecanismo que consiste na absorção por parte de alguns grãos dos grãos circunvizinhos. 
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RECOZIMENTO
Recozimento Pleno
Consiste em austenetizar o aço e resfriar lentamente
Aços hipoeutetóides
Aços hipereutetóides	
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RECOZIMENTO
Recozimento Subcrítico e Alívio de Tensão
  	Este tratamento visa recuperar a dutilidade do aço.
    	Consiste em aquecer o aço a uma temperatura normalmente na faixa de 600 a 680o C, seguido de resfriamento lento.
    Neste processo não ocorre a transformação da Austenita, pois não chega a temperatura de austenitização.
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NORMALIZAÇÃO
	A normalização consiste na austenitização completa do aço, seguida de resfriamento ao ar. Tem por objetivo refinar e homogeinizar a estrutura do aço, conferindo-lhe melhores propriedades do que o recozimento.
    É indicado normalmente para homogeinização da estrutura após o forjamento e antes da tempera ou revenimento.
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NORMALIZAÇÃO
	Se compararmos, em um aço hipoeutetóide, a estrutura normalizada com a recozida, tem-se que a estrutura normalizada:
possue a dureza e a resistência mecânica mais elevada, ductilidade mais baixa e resistência ao impacto semelhante.
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TÊMPERA
	A tempera consiste em resfriar o aço, apartir de uma temperatura de austenitização, a uma velocidade suficiente rápida (água, salmoura, óleo e ar)  para evitar as transformações perlíticas e bainíticas na peça. Deste modo obtêm-se a estrutura martensita.
Essa velocidade de resfriamento dependerá da posição das curvas em C, ou seja do tipo do aço e da forma e dimensões da peça.
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TÊMPERA
Depois da tempera com a formação da martensita, o material apresenta níveis de tensões  internas muito alto, devido ao resfriamento drástico e pela brusca mudança de fases, então imediatamente após a têmpera, é preciso que essas tensões sejam aliviadas ou eliminadas, para devolver ao aço o equilíbrio necessário.
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REVENIMENTO
Este tratamento consiste em aquecer uniformemente até a temperatura abaixo da austenitização, mantendo o aço nesta temperatura por tempo suficiente para completa homogeinização da temperatura. 
 Dependendo da temperatura, resultam pequenas ou grandes alterações nas estruturas martensíticas.
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MARTÊMPERA
A martêmpera é um tipo de tratamento térmico indicado para aços de liga, por que reduz o risco de empenamento das peças, visando a obtenção da martensita.
    Ela consiste em aquecer o aço até a temperatura de austenitização, e então resfriar rapidamente (sem atingir a curva TTT do aço), chegando assim a temperatura de formação da martensita, é deixado isotérmico por um certo tempo, então resfriado em banho de sal.
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MARTÊMPERA
A martensita obtida apresenta-se uniforme e homogênea, diminuindo riscos e trincas.
    Após a martêmpera é necessário submeter a peça ao revenimento.
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ESFEROIDIZAÇÃO
	Este é um tratamento que visa produzir uma microestrutura esferoidal, constituída de pequenas partículas aproximadamente esféricas de carboneto num fundo ou matriz ferrita.
    Essa estrutura é obtida em aços de médio e alto carbono e caracteriza-se por ser dúctil e ao mesmo tempo de alta usinabilidade, de modo que a mesma é muito favorável para as operações de usinagem a que são submetidas peças de aço de alto teor de carbono antes de sua têmpera. 
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ESFEROIDIZAÇÃO
    Uma das técnicas mais empregadas e também rápida consiste em efetuar-se uma austenitização parcial ou total e, em seguida resfriar muito lentamente.
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Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
 O tempo depende diretamente das dimensões da peça e da microestrutura desejada.
Quanto maior o tempo:
 Maior a segurança da completa dissolução das fases para posterior transformação;
 Maior será o tamanho de grão;
TEMPO:
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Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
 Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada.
TEMPERATURA:
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 Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada;
 Determina o tipo de microestrutura final do material.
Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO:
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 Principais meios de resfriamento:
 Ambiente do forno (+brando); 
 Ar; 
 Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o de Pb); Óleo; Água; Soluções aquosas de NaOh, Na2CO3 ou NaCl (+ severos).
Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO:
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 Como escolher o meio de resfriamento?
 É compromisso entre: Obtenção das características finais desejadas (microestruturas + propriedades), integridade da peça, acúmulo de concentração de tensões.
Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO:
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Diferença de resfriamento isotérmico e contínuo no diagrama de transformação de fases
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Até a próxima aula!
Bom Estudo!
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