Trabalho Modelo Pitágoras

Prévia do material em texto

FACULDADE PITÁGORAS DE TEIXEIRA DE FREITAS
CURVA TTT
Trabalho solicitado na disciplina de Materiais para Construção Mecânica e Tratamento Térmico, no curso de Engenharia Mecânica – 8º Período como parte da nota parcial do 2º Bimestre, sob orientação da Bela. Prof.ª Bianca Greghi Ferreira Lima. 
TEIXEIRA DE FREITAS
NOVEMBRO/2017
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
O tratamento térmico é um processo que permite alterar as propriedades físico-mecânicas do aço, utilizando ciclos de aquecimento e resfriamento, sob condições controladas de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento. Tal processo é empregado quando se deseja adequar as características do material a uma etapa do processo de fabricação ou à condição de produto final. Para determinadas aplicações pode existir o interesse de alterar parcialmente características especificas, nestes casos é preciso combinar as etapas de aquecimento e resfriamento sob determinadas atmosferas e/ou meios que permitam atender esta alteração. Estes tratamentos são conhecidos como termoquímicos. Assim o tipo de atmosfera ou meio exerce um papel fundamental no tratamento térmico, alterando, parcialmente, a composição química do aço ou evitando que ela ocorra na forma de uma descarbonetação. Outra influência, tão importante quanto à citada, é auxiliar no processo de transferência de calor e na forma de evitar a oxidação do aço. Há vários meios para aquecer e resfriar o material. O banho de sal fundido é uma maneira de transportar calor para o aço e protegê-lo contra oxidação e descarbonetação. Para o resfriamento, as alternativas consistem em transferir o aço aquecido para óleo, água ou mesmo outro banho de sal em temperaturas mais baixas.
DIAGRAMA TTT
Para auxiliar metalurgistas nos processos de tratamento térmico existe a curva TTT. Trata-se de uma espécie de diagrama que descreve o que acontece com o aço, por meio de um resfriamento a diferentes velocidades, em diversas temperaturas abaixo de 723 ºC, observando a transformação isotérmica da austenita em perlita.
Diferentemente do diagrama de equilíbrio, a curva TTT considera o fator tempo. Isso significa que o aço passará por transformações de acordo com o tempo em que permanecer em determinada temperatura. O diagrama é composto por duas linhas. A primeira representa o início da transformação e a segunda, o fim. Com elas, é possível identificar que a velocidade de transformação do aço é variável. É mais baixa para temperaturas próximas da eutetóide (0,77% de carbono), cresce para temperaturas intermediárias e volta a cair para as temperaturas mais baixas.
Esses dados formam a característica básica desse diagrama, que se assemelha a um joelho quando se aproxima dos 500 °C (austenita se transforma em perlita). Quando a temperatura cai para menos de 200 °C um novo constituinte aparece instantaneamente, que é a martensita. Sua formação não deveria ser representada na curva TTT, pois independe do tempo. A queda de temperatura é a única responsável pela formação da martensita.
Figura 1. Exemplo de Diagrama TTT
A curva TTT (Tempo - Temperatura - Transformação) ajuda na previsão das transformações de fase do material. Além de prever os microconstituintes do material (Aço, Ferro Fundido, Alumínio, entre outros) é possível também prever qual será a dureza do material após o ciclo térmico. Aços como AISI 4140 e 5160 são típicos para Têmpera, onde as curvas TTT se aplicam com grande praticidade. Além da aplicação no desenvolvimento de processos de tratamento térmico, essas curvas também ajudam a identificar as fases que irão se forma na ZAC (Zona Afetada pelo Calor) na soldagem de um cordão.
CONSTRUINDO DIAGRAMA TTT PARA AÇOS
O primeiro passo é tendo um diagrama de fases em mãos, (no caso vai ser usado o diagrama Fe – C) e escolher uma determinada proporção de carbono, pode-se usar a proporção de 0,77 %, que passa pelo o ponto quando a temperatura estiver em 727 ºC.
Assim sendo vamos criar uma curva T para o aço com 0,77 % de Carbono, seguindo o diagrama de fases podemos colocar os pontos em cada transformação de fase, e temos um total de três transformações, a primeira que é no ponto eutetóide propriamente dito onde a perlita e a ferrita passam para a austenita (na temperatura de 736 ºC), a segunda onde a parte da austenita passa para estado líquido (na temperatura de 1394 ºC) e uma terceira fase onde todo o resto da austenita passa para estado líquido na temperatura de 1495 ºC).
O primeiro passo para traçar uma curva de T para o aço eutetóide é no diagrama traçar os pontos de inicio e mudança de fase para cada uma destas reações e após traçar as curvas. Na transformação de fase o calor é latente, então concluímos que a é curva T é definida de maneira isotérmica. 
Para usar um diagrama T primeiro devemos saber como é o resfriamento da peça, dependendo da composição química e dependendo da velocidade de resfriamento nós conseguimos determinar a estrutura final do material, como veremos a seguir um tratamento térmico depende de três fatores, Temperatura alcançada, velocidade de resfriamento e composição química.
Temperatura alcançada: Como já deve ter ficado claro numa curva T, a temperatura alcançada marca o ponto inicial de onde se deve iniciar o processo de resfriamento, não adiantaria nada tentar modificar uma fase se a temperatura final que a peça for aquecida for de 300 C, assim nada seria modificado.
Velocidade de resfriamento: Conforme a velocidade de resfriamento (gradiente de resfriamento) se pode ou não chegar a uma fase, note que dependendo da fase em questão teoricamente poderíamos literalmente fazer e acontecer, ou seja, teoricamente poderíamos resfriar muito rápido uma peça até uma determinada temperatura, e depois reduzir seu resfriamento, mas na pratica isto seria praticamente impossível.
Composição química: Dependendo da composição química a curva é deslocada ou para direita ou para a esquerda, um exemplo claro disto é a quantidade de carbono, quanto mais carbono existir na curva, mais para a direita estará deslocada, facilitando a formação de martensita, assim sendo o processo de tempera (que será visto com detalhes adiante) será facilitado. Como o baixo teor de carbono desloca a curva para esquerda, seria praticamente impossível temperar um aço de baixo carbono.
FASES DO DIAGRAMA
Para definir a fase num diagrama TTT basta traçar a reta do resfriamento e ver em que fase vai chegar, por exemplo veja o diagrama TTT abaixo e veja as duas retas que o cortam:
Figura 2. TTT para o aço.
Na 1ª Curva , vemos um resfriamento rápido, alto grau de resfriamento, assim sendo não existe tempo para que a estrutura se transforme em outra fase a não ser martensita, já na 2ª Curva existe a formação de ferrita mais perlita, notamos que a curva corta em austenita mais pertlita, mas se lembrarmos do diagrama de fases, baixando a temperatura da austenita ela vira ferrita mais perlita.
BAINITA
Uma microestrutura resultante de uma decomposição eutetóide, na qual austenita se decompõe em ferrita e carbonetos (cementita). A decomposição que resulta nessa estrutura acontece em aços sob um intervalo de temperatura que pode variar de 550°C a 250°C, dependendo da composição química da liga.
AUSTENITA
A austenita é o ponto de partida para vários tratamentos térmicos nas ligas de ferro, pois partindo da austenita é possível a transformação da liga em vários microconstituintes, como por exemplo, a têmpera que consiste na transformação da austenita em martensita por meio de um rápido resfriamento da peça tratada termicamente.
MARTENSITA
É uma estrutura monofásica (TCC), tetragonal de corpo centrado e se encontra fora de equilíbrio, resultante de uma transformação sem difusão da austenita. A dureza da martensita depende do teor de carbono e dos elementos de liga do aço, sendo que um maior teor de carbono resultará em uma martensita de maior dureza.
FERRITA
Ferro puro com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado.É esta estrutura cristalina que dá ao aço e ao ferro fundido a suas propriedades magnéticas, sendo o exemplo clássico de um material ferromagnético.
CONCLUSÃO
O gráfico representativo do diagrama TTT é também conhecido como diagrama de transformação isotérmico. Esta denominação deve-se ao tipo de resfriamento que o mesmo representa. A partir da temperatura eutetóide, resfria-se rapidamente o material até uma determinada temperatura e mantem-se esta constante até que ocorra a transformação da austenita (como visto nos diagramas de equilíbrio, a austenita é instável abaixo da temperatura eutetóide). Assim a transformação da austenita ocorre isotermicamente
REFERÊNCIAS
NETO, Humberto C. Tratamento Térmico - Curva TTT. SENAI. Paraná. S.d. Disponível em humberto.senai@sistemafieg.org.br.
VERÍSSIMO, Tamires Corghi. LEVANTAMENTO EXPERIMENTAL DA CURVA TTT DO AÇO AISI 15B30. FUNDAÇÃO EDUCACIONAL INACIANA PE. SABÓIA DE MEDEIROS. São Bernardo do Campo. 2012. Disponível em http://fei.edu.br/~rodrmagn/TFC/2012/TCV_tfc_2012.pdf. Acesso em 20/11/2017
CALLISTER JR, W. D. Fundamentos de Ciência e Engenharia dos Materiais, 1ª
Ed., Rio de Janeiro, LTC, 2006.