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MICROESTRUTURA DIAGRAMAS TEMPERATURA-TEMPO-TRANSFORMAÇÃO TRATAMENTOS TÉRMICOS Prof. Alexandre Giacobbo UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE MATERIAIS DISCIPLINA DE CIÊNCIA DOS MATERIAIS 1 CAPÍTULO 4. MICROESTRUTURA 4-1 INTRODUÇÃO 4-2 CRITÉRIOS DE ANÁLISE DA MICROESTRUTURA 4-3 PROPRIEDADES ADITIVAS E INTERATIVAS 4-4 SOLUBILIDADE 4-5 FORMAÇÃO DE FASE EM SÓLIDOS 4-6 DIAGRAMAS DE FASES 4-7 DIAGRAMA FERRO-CARBONO (TTT) 4-8 TRATAMENTOS TÉRMICOS 2 3 4 5 6 7 = super-resfriamento 8 9 DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA 12 13 TRANSFORMAÇÃO DE FASE EM METAIS Fases metaestáveis podem ser formadas como um resultado de mudanças muito rápidas de temperatura. A microestrutura é fortemente afetada pela taxa de resfriamento. 14 15 %p B Transformação por Resfriamento contínuo TRC 16 17 18 19 20 21 540 Perlita fina Perlita grosseira Bainita inferior As transformações perlíticas e bainíticas são concorrentes. Uma vez que uma dada fração de uma liga tenha se transformado em perlita ou bainita, a transformação no outro microconstituinte não será possível sem que haja um reaquecimento para formar austenita. 22 Martensita 23 Grãos em formato de agulhas representam a martensita. As regiões em branco representam a austenita que não se transformou durante o resfriamento rápido. 24 25 26 27 28 29 29 A (FORNO)= Perlita grossa B (AR)= Perlita + fina (+ dura que a anterior) C (AR SOPRADO)= Perlita + fina que a anterior D (ÓLEO)= Perlita + martensita E (ÁGUA)= Martensita T= taxa de resfriamento crítica 30 RESUMINDO 31 TRATAMENTOS TÉRMICOS 32 33 TRATAMENTOS TÉRMICOS Finalidade: Alterar as microestruturas e como consequência as propriedades mecânicas das ligas metálicas - Composição química; - Estrutura cristalina; - Histórico de processamento; - Tratamentos térmicos realizados. As propriedades mecânicas de um aço dependem de: mamiefilhalinda Realce 34 Metais diferentes respondem ao tratamento em diferentes temperaturas. Cada metal tem uma composição química específica, portanto, alterações nas propriedades físicas e estruturais ocorrem em diferentes temperaturas críticas. Mesmo pequenas porcentagens de elementos na composição do metal, como carbono, determinam a temperatura, tempo, método e taxa de resfriamento que devem ser usados no processo do tratamento térmico. 35 Dependendo do tratamento térmico utilizado, a estrutura atômica e/ou microestrutura de um material podem mudar devido: • movimento de discordâncias; • aumento ou diminuição na solubilidade de átomos; • aumento no tamanho do grão; • formação de novos grãos na mesma fase ou em diferentes fases; • mudança na estrutura de cristalização, etc. mamiefilhalinda Realce 36 OBJETIVOS DOS TRATAMENTOS TÉRMICOS - Remoção de tensões internas - Aumento ou diminuição da dureza - Aumento da resistência mecânica - Melhoria da ductilidade - Melhoria da usinabilidade - Melhoria da resistência ao desgaste - Melhoria da resistência à corrosão - Melhoria da resistência ao calor - Melhoria das propriedades elétricas e magnéticas 36 mamiefilhalinda Realce 37 38 PRINCIPAIS TRATAMENTOS Recozimento pleno Recozimento subcrítico (intermediário) Normalização Têmpera Revenido ou revenimento Tratamento por precipitação Temperatura de trabalho Têmpera Normalização Recozimento Revenido Tempo 39 mamiefilhalinda Realce mamiefilhalinda Nota usinabilidade: É a facilidade com que o material pode ser cortado, torneado, fresado ou furado sem prejuízo de suas propriedades mecânicas. mamiefilhalinda Nota Recozimento é um processos de tratamento térmicos dos aços. O processo se da pelo aquecimento das peças, e o tempo em temperatura é calculado em função do tamanho da peça ou do lote, e o resfriamento em velocidades e condições adversas. 40 mamiefilhalinda Nota tipo resfriamento, controle da temperatura 41 42 43 44 Cementita globulizada 45 NORMALIZAÇÃO 46 47 Micrografias mostrando vários estágios da recristalização e do crescimento de grãos de latão. 48 49 50 51 52 52 Temperatura de trabalho Têmpera Normalização Recozimento Revenido Tempo REVENIDO O REVENIDO é um tratamento que segue imediatamente após a têmpera. É feito um resfriamento, seguido de elevação da temperatura (abaixo da temperatura de têmpera) por 2 h e, por fim, procede-se ao resfriamento lento. Tem por objetivo estabilizar o material e ajustar à dureza de uso. 53 53 • Esquema do comportamento de corpos de prova de aço no ensaio de tração, em função do tratamento térmico. • Efeito da temperatura de revenido num aço com 0,5% C, temperado em água. 54 Fatores de influência nos Tratamentos Térmicos • Temperatura aquecimento • Tempo aquecimento • Velocidade de resfriamento • Atmosfera* * no caso dos aços para evitar a oxidação e descarbonetação 55 Aço 1040 = aço comum ao carbono com teor de carbono de 0,4%. 56 Perlite (α + Fe3C) + uma fase pró-eutetoide Bainite (fases α + Fe3C) Martensite (fases TCC) Sem difusão Martensite Revenida (fases α + Fe3C) 57 REFERÊNCIAS CALLISTER, W. D. Ciência e Engenharia de Materiais, 5ª edição, LTC Editora, 2002. (Cap.10 Transformações de fases em metais e Cap. 11 Processamento térmico de ligas metálicas)
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