6- Tratamento Térmico - Parte II

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TRATAMENTOS TÉRMICOS
PARTE II
Prof. Msc. Antonio Fernando Godoy
TRATAMENTOS TÉRMICOS - PARTE II
- Para um grande número de peças/componentes, não é necessário o endurecimento total realizado pela têmpera tradicional ou normal.
- Nestes casos, o endurecimento somente da superfície é o que se busca. A criação de uma superfície dura e de grande resistência ao desgaste e à abrasão é o objetivo para várias aplicações.
- Assim, o endurecimento superficial pode ser produzido pelos seguintes métodos:
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- Tratamento mecânico da superfície, mediante a obtenção de uma superfície encruada*, com resistência e dureza crescentes em função da sua intensidade.
	
* Encruamento: endurecimento por trabalho mecânico a frio mediante deformação plástica da peça.
- Tratamentos químicos da superfície, mediante métodos como cromeação.
- Tratamentos termo-químicos como cementação e nitretação.
- Têmpera superficial.
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Têmpera Superficial
- Consiste em produzir têmpera localizada apenas na superfície das peças de aço, com o objetivo de se obter a microestrutura martensita somente nesta região.
- São várias as razões para se determinar somente o endurecimento superficial.:
- Dificuldade de se tratar com peças de grande dimensões em fornos de tratamento térmico convencional;
- Possibilidade de obter dureza eleva somente em partes crítica da peça, como: dentes de engrenagens, guias de máquinas operatrizes etc.
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- Melhorar a precisão dimensional de peças planas, grandes ou delgadas evitando-se o endurecimento total, como hastes de êmbolos de cilindros hidráulicos;
- Possibilidade de se utilizar aços mais baratos, como alguns tipos de aços-carbono, em vez de se utilizar aços ligas;
- Possibilidade de se obter variações de profundidades endurecidas em seções diferentes das peças;
- Redução dos riscos de aparecimento de trincas ou empenamentos durante o resfriamento após o aquecimento.
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- Por outro lado, permite combinar algumas propriedades mecânicas, como:
- Superfícies de alta dureza e resistência ao desgaste com núcleos dúcteis e tenaz;
- Boa resistência à fadiga por dobramento;
- Boa capacidade para resistir cargas de contato;
- Resistência satisfatória ao empenamento.
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1- Têmpera Superficial por Chama
- Aquece-se a superfície a ser tratada (endurecida) acima da temperatura crítica (austenitização), de forma bem rápida, através de uma chama produzida pela mistura de oxigênio e acetileno (maçarico). Após, resfriar com jato d’água em forma de borrifo, de modo a produzir uma camada (espessura) endurecida de acordo com a dureza e profundidade desejada.
- Após o tratamento, se faz o revenimento da peça em temperaturas mais baixas com o objetivo principal de aliviar as tensões originadas pelo rápido aquecimento e resfriamento.
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Métodos de Têmpera Superficial por Chama
- Estacionário: 
- Aquece-se apenas o local a ser endurecido com subsequente resfriamento rápido, por meio de aspersão ou imersão. É o método mais simples. Emprega apenas um maçarico e um tanque para resfriamento
- Progressivo: 
- Método direcionado ao tratamento de peças de grande porte. O equipamento consiste de uma ou mais tochas de aquecimento e um dispositivo de resfriamento por aspersão, montados em um carro que pode ter sua velocidade controlada. As velocidades variam, normalmente, de 5 a 30 cm/min.
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- Giratório: 
- O componente, de seção circular, gira a uma velocidade estabelecida empiricamente, enquanto a tocha oxiacetilênica austenitiza a região ser endurecida. Para um aquecimento mais rápido e homogêneo são empregadas diversas tochas.
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2- Têmpera Superficial por Indução
Da mesma forma que na têmpera por chama, esta tem o objetivo de aquecer o material acima da temperatura crítica e resfriar bruscamente em água, por exemplo.
O calor para aquecer uma peça pode ser gerado na própria peça por indução eletromagnética. 
Assim se uma corrente alternada flui através de um indutor ou bobina de trabalho, que estabelece um campo eletromagnético altamente concentrado, o qual induz um potencial elétrico na peça a ser aquecida envolvida pela bobina e, como a peça representa um circuito fechado, a voltagem induzida provoca o fluxo de corrente.
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- A resistência da peça ao fluxo da corrente induzida causa aquecimento por perdas I2R.
- O modelo de aquecimento obtido por indução depende da forma da bobina de indução que produz o campo magnético, do número de voltas da bobinas, da frequência de operação e da forma elétrica da corrente alternada.
- A velocidade de aquecimento obtida com bobinas de indução depende da intensidade do campo magnético ao qual se expõe a peça. Nesta, a velocidade de aquecimento é função das correntes induzidas e da resistência ao seu fluxo.
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- Quando se deseja aquecimento a pequena profundidade ou seja camada endurecida de pequena espessura, adota-se geralmente corrente de alta frequência. As correntes baixa ou intermediárias são utilizadas em aplicações onde se deseja aquecimento a maior profundidade.
- Do mesmo modo a maioria das aplicações de têmpera superficial exige densidade de força (KW/cm2) relativamente alta e ciclos de aquecimentos curtos, de modo a restringir o aquecimento à área superficial.
- Camadas endurecidas da ordem de 0,25 mm são obtidas, mediante a aplicação de correntes de freqüência elevada (100hKz a 1Mhz), alta densidade de força e tempo reduzido. Camadas mais espessas, de 12 mm ou mais, são obtidas por correntes de frequência baixa - 3 a 25khz - e períodos de tempo mais longos.
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- Em resumo, o controle da profundidade de aquecimento é conseguido, com as seguintes variáveis:
- Forma da bobina;
- Distância ou espaço entre a bobina de indução a peça;
- Taxa de alimentação de força;
- Freqüência;
- Tempo de aquecimento.
- Existem vários tipos de bobinas de indução para alta frequência, sendo um dos tipos usados o solenóide para aquecimento externo.
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- Os tipos de aquecimento por indução possibilitam diferentes processos, tais como:
a) Têmpera simultânea, em que a peça a ser temperada é feita girar dentro da bobina; uma vez atingindo o tempo necessário para o aquecimento, a força é desligada e a peça imediatamente resfriada por um jato de água;
b) Têmpera contínua, em que a peça, ao mesmo tempo que gira no interior da bobina de indução, move-se ao longo do seu eixo, de modo a se ter uma aplicação progressiva de calor. O dispositivo de resfriamento está montado a certa distância da bobina.
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Outros métodos de têmpera superficial 
Entre eles podem ser citados:
a) Raios laser e raios eletrônicos, os quais podem ser dirigidos a zonas muito pequenas e precisamente localizadas. Consegue-se assim um aquecimento de grande intensidade. O aquecimento eletrônico, contudo exige uma câmara de vácuo, onde a peça é colocada;
b) Aquecimento por resistência de alta frequência, por exemplo em peças com forma de barras longas.
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Revenimento de Peças Temperadas Superficialmente.
- Praticamente, toda vez que se realiza a têmpera, é necessário fazer o revenimento para aliviar as tensões causadas pelo resfriamento brusco, além de proporcionar propriedades (dureza) mais reais da martensita (martensita revenida).
- No caso das peças temperadas superficialmente, o revenimento é realizado em temperatura mais baixas, principalmente para o alívio das tensões.
- O revenimento pode ser feito usando o mesmo método de aquecimento usado na têmperasuperficial.
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Aços Indicados para Têmpera Superficial
- Os aços-carbono comuns, na faixa de 0,30 a 0,60% de carbono, são os mais usados nas aplicações de têmpera por chama, podendo ser endurecidos inteiramente em seções até aproximadamente 12,5 mm. O mesmo pode-se dizer em relação à têmpera superficial por indução.
- Aços ligas, quando se deseja maior resistência do núcleo. Os aços-carbono não são adequados para obtenção dessa resistência em determinadas secções, ou ainda, devido ao peso e à forma da peça e a possibilidade de empenamento ou fissuração, não se recomenda o uso de aço-carbono resfriado em água.
- Aços de granulação fina devem ser preferidos, visto que a granulação grosseira é mais suscetível de fissuração, durante o resfriamento posterior.
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