AULA 7 - TRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOS DOS AÇOS - PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

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AULA 7 - TRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOS DOS AÇOS 
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Olá futuro engenheiro! Seja bem vindo ao mundo dos materiais!
Dando continuidade à sua aprendizagem em Ciência e Tecnologia dos Materiais, agora você vai aprender como selecionar praticamente as ligas metálicas de Aço e Ferro Fundido. 
Esse conhecimento vem de encontro à necessidade do engenheiro em especificar, segundo normas ABNT e internacionais, os materiais e seus tratamentos térmicos, levando em consideração como o produto é oferecido para aquisição no mercado.
Há vários modos de se manipular a microestrutura, seja na siderurgia ou no procedimento de soldagem. Dentre os métodos mais comuns de se manipular a microestrutura, estão os tratamentos térmicos.
Principal objetivo dos TT
Aumentar, diminuir, melhorar, alterar, de um modo geral, as propriedades mecânicas dos materiais.
Os TT consistem, basicamente, em aquecer o material a certa temperatura, mantê-lo por um dado tempo (acima da Zona Crítica) e esfriá-lo sobre determinadas condições.
Curvas de resfriamento
Por que o resfriamento é responsável pela qualidade do produto final?
Lembramos que o aço eutetóide NÃO apresenta zona crítica (ZC).
E como isso acontece?
Os TT alteram todas as propriedades mecânicas, porém a mais sensível é a DUREZA e, dependendo da velocidade de resfriamento, esta aumentará ou diminuirá.
Antes, precisamos conhecer o diagrama tempo-temperatura-transformação (TTT)
ATENÇÃO:
Nenhuma transformação acontece antes que o resfriamento ultrapasse o INÍCIO do “joelho” ou a linha Mi.
Nenhuma transformação se completa antes que o resfriamento ultrapasse o FIM do “joelho” ou a linha Mf.
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
Tratamentos térmicos:
Recozimento:
Tratamento aplicado para desenvolver o material, as texturas resultantes de um outro TT ou tratamento mecânico, sofrido anteriormente pelo material.
Seus principais objetivos são:
Remover tensões devidas a um tratamento mecânico a quente ou a frio.
Diminuir a dureza.
Diminuir a resistência mecânica.
Aumentar a ductibilidade.
Modificar os característicos elétricos e magnéticos.
Ajustar o tamanho do grão, etc.
Tipos de recozimento:
Total ou pleno: (resfriamento lento dentro do forno)
Isotérmico
Alívio de tensões: Temperatura abaixo da linha A1 (727ºC – Não ocorre transformação).No resfriamento, deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções.
Recristalização: Temperatura abaixo da linha A1 (600º - 620ºC) – resfriamento. Elimina o encruamento gerado pelos processos de deformação à frio.
Gráfico mostrando aproximadamente a variação de algumas propriedades mecânicas dos aços comuns, esfriados lentamente, em função do teor de carbono.
Aços laminados ou forjados.
Normalização
É o recozimento com resfriamento ao ar para obtenção de uma granulação mais fina do que a obtida no recozimento. 
Com a normalização, obtém-se os seguintes resultados:
Comparação Recozimento / Normalização
Microestrutura: Normalização e recozimento de um aço eutetóide
Têmpera
O objetivo fundamental da têmpera é obter uma estrutura martensítica, que consiste no aquecimento acima da zona crítica e no resfriamento rápido. 
Seu objetivo em geral é:
A têmpera dá aos aços a faculdade de manter melhor o magnetismo, ou seja, conserva-se imantado mais fortemente depois de submetido a um campo magnético.
Imãs permanentes e agulhas magnéticas podem nos servir de exemplo da têmpera.
Tipos de resfriamento:
Água
Óleo
Ar
Revenido
Consiste em reaquecer a peça temperada até uma temperatura conveniente abaixo da zona crítica e esfriá-la lentamente, preferencialmente. O revenido é usado como intuito de corrigir alguns defeitos da têmpera quando se manifesta uma dureza ou fragilidade excessiva. Atenção: O revenido só se aplica aos aços temperados.
Resumindo os TT no diagrama TTT, temos:
Aspecto micrográfico dos constituíntes.
Troostita/Martensita
Aspecto micrográfico de um aço temperado mostrando a estrutura mista troostita-martensita.
Ataque: reativo de nital  
Ampliação: 200 vezes
Sorbita
Aspecto micrográfico de um aço temperado e revenido. 
Estrutura: sorbita Ataque: reativo de nital Ampliação: 1.000 vezes
Tratamentos isotérmicos.
Quando se deseja obter uma estrutura bainítica, usam-se alguns desses tratamentos que substituem, com vantagens, alguns dos tratamentos térmicos convencionais.
Os mais usados são:
Austêmpera e Martêmpera
Austêmpera: Consiste no aquecimento dos aços a temperaturas acima da zona crítica seguido de esfriamento rápido de modo a evitar a transformação da austenita até o nível de temperaturas correspondentes à formação da bainita. 
A austêmpera se aplica aos aços de temperabilidade relativamente elevada, como os que contém carbono acima de 0,50%. Para os que possuem teores de carbono mais baixo, o manganês mais elevado ou, ainda, outros elementos de liga.
A austêmpera se aplica aos aços de temperabilidade relativamente elevada, como os que contem carbono acima de 0,50%. Para os que possuem teores de carbono mais baixo, o manganês mais elevado ou, ainda, outros elementos de liga.
A austêmpera não é indicada às peças com espessuras superiores a 5mm se forem de aço carbono, se forem ligas admite-se até 25mm. Isto se deve ao fato da austêmpera provocar alterações nas curvas de resfriamento, não apresentando bons resultados em peças de grandes dimensões.
Martêmpera: O objetivo da martêmpera é obter a martensita, como na têmpera. O que difere no tratamento é que, ao atingir, no resfriamento, a linha Mi - início de formação da martensita, o resfriamento é retardado de modo que esta se forme mais lentamente.
O resfriamento é feito em óleo quente ou sal fundido, que deve ser mantido a temperatura de Mi ou pouco superior. O material deve permanecer nesta temperatura tempo suficiente para que ela fique uniforme em toda sua seção. Em seguida resfria-se ao ar.
A martensita se forma em toda seção da peça uniformemente, evitando-se, assim, o aparecimento de quantidade excessiva de tensões internas.
Em seguida procede-se o revenido como na têmpera comum.
Os aços-liga são os mais indicados para esse tratamento. A seção da peça é uma variável importante a ser considerada.
As propriedades de um aço martemperado e revenido são idênticas a de um aço temperado e revenido.
A martêmpera e a austêmpera também são aplicadas aos ferros fundidos cinzentos.
Tratamentos termoquímicos
Quando se quer alterar ou modificar apenas determinada secção da peça, aplicamos  tratamentos superficiais e/ou termoquímicos.
Os principais são: Cianetação, Cementação, Nitretação, Carbonitretação
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