TRATAMENTOS TERMICOS - GERAL

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Tratamentos Térmicos
Conceito: 
Tratamento térmico é o conjunto de operações de aquecimento e resfriamento a que são submetidos os aços, sob condições controladas de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento, com o objetivo de alterar as suas propriedades ou conferir-lhes características determinados.
Finalidade: 
Alterar as microestruturas e como consequência as propriedades mecânicas das ligas metálicas
Objetivos: 
- Remoção de tensões internas 
- Aumento ou diminuição da dureza 
- Aumento da resistência mecânica 
- Melhora da ductilidade 
- Melhora da usinabilidade 
- Melhora da resistência ao desgaste 
- Melhora da resistência à corrosão 
- Melhora da resistência ao calor 
- Melhora das propriedades elétricas e magnéticas
MATERIAL + TRATAMENTO TÉRMICO
O TRATAMENTO TÉRMICO ESTÁ ASSOCIADO DIRETAMENTE COM O TIPO DE MATERIAL. PORTANTO, DEVE SER ESCOLHIDO DESDE O INÍCIO DO PROJETO
Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos 
Temperatura 
Tempo 
Velocidade de resfriamento 
Atmosfera* 
* para evitar a oxidação ou perda de algum elemento químico (ex: descarbonetação dos aços) 
Tempo: 
O tempo de trat. térmico depende muito 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 
Tempos longos facilitam a oxidação
Temperatura: 
depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada
Velocidade de Resfriamento: 
-Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada 
- É o mais importante porque é ele que efetivamente determinará a microestrutura, além da composição química do material
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) 
Como Escolher o Meio de Resfriamento ???? 
É um compromisso entre: 
- Obtenção das características finais desejadas (microestruturas e propriedades), 
- Sem o aparecimento de fissuras e empenamento na peça, 
- Sem a geração de grande concentração de tensões
Principais Tratamentos Térmicos 
1- RECOZIMENTO 
Objetivos: 
- Remoção de tensões internas devido aos tratamentos mecânicos 
- Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade 
- Alterar as propriedades mecânicas como a resistência e ductilidade 
- Ajustar o tamanho de grão 
- Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas 
- Produzir uma microestrutura definida
TIPOS DE RECOZIMENTO 
Recozimento para alívio de tensões (qualquer liga metálica) 
Recozimento para recristalização (qualquer liga metálica) 
Recozimento para homogeneização (para peças fundidas) 
Recozimento total ou pleno (aços) 
Recozimento isotérmico ou cíclico (aços) 
1.1- RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕES 
Objetivo 
Remoção de tensões internas originadas de processos (tratamentos mecânicos, soldagem, corte, …) 
Temperatura 
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase 
Resfriamento 
Deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções
Ex:RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕES DOS AÇOS
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO NA RESIST. À TRAÇÃO E DUTILIDADE
1.2- RECOZIMENTO PARA RECRISTALIZAÇÃO 
Objetivo: Elimina o encruamento gerado pela deformação à frio 
Temperatura: Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase 
Resfriamento: Lento (ao ar ou ao forno) 
1.3- RECOZIMENTO HOMOGENEIZAÇÃO 
Objetivo: Melhorar a homogeneidade da microestruturade peças fundidas 
Temperatura Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase 
Resfriamento Lento (ao ar ou ao forno) 
1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO 
Objetivo: Obter dureza e estrutura controlada para os aços
Temperatura: Hipoeutetóide 50 °C acima da linha A3 
 Hipereutetóide Entre as linhas Acm e A1 
Resfriamento: Lento (dentro do forno) 
 implica em tempo longo de processo (desvantagem)
 
Usado para aços
Constituintes Estruturais resultantes 
Hipoeutetóide ferrita + perlita grosseira 
Eutetóide  perlita grosseira 
Hipereutetóide cementita + perlita grosseira 
* A pelita grosseira é ideal para melhorar a usinabilidade dos aços baixo e médio carbono 
* Para melhorar a usinabilidade dos aços alto carbono recomenda-se a esferoidização
1.5- RECOZIMENTO ISOTÉRMICO OU CÍCLICO
A diferença do recozimento pleno está no resfriamento que é bem mais rápido, tornando-o mais prático e mais econômico, 
Permite obter estrutura final + homogênea 
Não é aplicável para peças de grande volume porque é difícil de baixar a temperatura do núcleo da mesma 
Esse tratamento é geralmente executado em banho de sais 
Usado para aços
2- ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
Objetivo 
Produção de uma estrutura globular ou esferoidal de carbonetos no aço 
 melhora a usinabilidade, especialmente dos aços alto carbono 
 facilita a deformação a frio
ESFEROIDITA
OUTRAS MANEIRAS DE PRODUZIR ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO 
 Aquecimento por tempo prolongado a uma temperatura logo abaixo da linha inferior da zona crítica, 
 Aquecimento e resfriamentos alternados entre temperaturas que estão logo acima e logo abaixo da linha inferior de transformação.
3- NORMALIZAÇÃO
Usada para aços
Objetivos: 
 Refinar o grão 
 Melhorar a uniformidade da microestrutra 
*** É usada antes da têmpera e revenido
Temperatura 
Hipoeutetóide acima da linha A3 
Hipereutetóide acima da linha Acm* 
*Não há formação de um invólucro de carbonetos frágeis devido a velocidade de refriamento ser maior 
Resfriamento: Ao ar (calmo ou forçado)
3- NORMALIZAÇÃO 
Constituintes Estruturais resultantes 
Hipoeutetóide ferrita + perlita fina 
Eutetóide  perlita fina 
Hipereutetóide cementita + perlita fina 
* Conforme o aço pode-se obter bainita 
Em relação ao recozimento a microestrutura é mais fina, apresenta menor quantidade e melhor distribuição de carbonetos
4- TÊMPERA 
Objetivos: 
 Obter estrutura matensítica que promove: 
- Aumento na dureza 
- Aumento na resistência à tração 
- redução na tenacidade 
*** A têmpera gera tensões  deve-se fazer revenido posteriormente
MARTENSITA
Temperatura: Superior à linha crítica (A1) 
* Deve-se evitar o superaquecimento, pois formaria matensita acidular muito grosseira, de elevada fragilidade 
Resfriamento: Rápido de maneira a formar martensíta (ver curvas TTT)
Meios de Resfriamento: Depende muito da composição do aço (% de carbono e elementos de liga) e da espessura da peça
TEMPERABILIDADE 
Veja como é feito o ensaio de temperabilidade Jominy no site www.cimm.com.br/material didático 
Preparação de corpo de prova padrão com 25mm de diâmetro e 100 mm de comprimento 
Aquecimento até a temperatura de austenitização dentro de forno 
Colocação do corpo de prova no aparato Jominy 
Resfriamento de uma das extremidades do corpo de prova com água em borrifo. 
Retirada do corpo de prova do aparato e medição da dureza ao longo do comprimento 
CAPACIDADE DE UM AÇO ADQUIRIR DUREZA POR TÊMPERA A UMA CERTA PROFUNDIDADE 
VEJA EXEMPLO COMPARATIVO DA TEMPERABILIDADE UM AÇO 1040 E DE UM AÇO 8640 
A CURVA QUE INDICA A QUEDA DE DUREZA EM FUNÇÃO DA PROFUNDIDADE RECEBE O NOME DE CURVA JOMINY QUE É OBTIDA POR MEIO DE ENSAIOS NORMALIZADOS 
TEMPERABILIDADE DOS AÇOS EM FUNÇÃO DO TEOR DE CARBONO
5- REVENIDO 
*** Sempre acompanha a têmpera 
Objetivos: 
- Alivia ou remove tensões 
- Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando a dureza e a tenacidade
Temperatura 
Pode ser escolhida de acordo com as combinações de propriedades desejadas
150- 230°C os carbonetos começam a precipitar 
Estrutura: martensita revenida (escura, preta) 
Dureza: 65 RC 60-63 RC 
230-400°C os carbonetos continuam a precipitar em forma globular(invisível ao microscópio) 
Estrutura: TROOSTITA 
Dureza: 62 RC 50 RC
400- 500°C os carbonetos crescem em glóbulos, visíveis ao microscópio 
Estrutura: SORBITA 
Dureza: 20-45 RC 
650-738°C os carbonetos formam partículas globulares 
Estrutura: ESFEROIDITA 
Dureza: <20 RC
MICROESTRUTURAS DO REVENIDO 
TROOSTITA E MARTENSITA 
SORBITA
FRAGILIDADE DE REVENIDO 
Ocorre em determinados tipos de aços quando aquecidos na faixa de temperatura entre 375-475 °C ou quando resfriados lentamente nesta faixa. 
A fragilidade ocorre mais rapidamente na faixa de 470-475 °C 
A fragilidade só é revelada no ensaio de resist. ao choque, não há alteração na microestrutura. 
AÇOS SUSCEPTÍVEIS À FRAGILIDADE DE REVENIDO 
Aços -liga de baixo teor de liga 
Aços que contém apreciáveis quantidades de Mn, Ni, Cr, Sb*, P, S 
Aços ao Cr-Ni são os mais suceptíveis ao fenômeno 
*é o mais prejudicial
COMO MINIMIZAR A FRAGILIDADE DE REVENIDO 
Manter os teores de P abaixo de 0,005% e S menor 0,01% 
Reaquecer o aço fragilizado a uma temperatura de ~600 °C seguido de refriamento rápido até abaixo de 300 °C . 
6- SOLUBILIZAÇÃO SEGUIDA DE PRECIPITAÇÃO OU ENVELHECIMENTO 
Consiste na precipitação de outra fase, na forma de partículas extremamente pequenas e uniformemente distribuídas. 
Esta nova fase enrijece a liga. 
Após o envelhecimento o material terá adquirido máxima dureza e resistência. 
O envelhecimento pode ser natural ou artificial. 
6- Tratamento térmico de solubilização seguido de envelhecimento
EXEMPLO: Sistema Al-Cu
7- Outros tratamentos térmicos
TRATAMENTO SUB-ZERO 
Alguns tipos de aço, especialmente os alta liga, não conseguem finalizar a transformação de austenita em martensita. 
O tratamento consiste no resfriamento do aço a temperaturas abaixo da ambiente 
Ex: Nitrogênio líquido: -170ºC 
Nitrogênio + álcool: -70º C
AÇO AISI 1321 cementado as linhas Mi e Mf são abaixadas. 
Neste aço a formação da martensita não se finaliza, levando a se ter austenita residual a temperatura ambiente. 
	
AUSTEMPERA E MARTEMPERA 
Problemas práticos no resfriamento convencional e têmpera 
 A peça/ parte poderá apresentar empenamento ou fissuras devidos ao resfriamento não uniforme. A parte externa esfria mais rapidamente, transformando-se em martensita antes da parte interna. Durante o curto tempo em que as partes externa e interna estão com diferentes microestruturas, aparecem tensões mecânicas consideráveis. A região que contém a martensita é frágil e pode trincar. 
Os tratamentos térmicos denominados de martempera e austempera vieram para solucionar este problema
CASO PRÁTICO 1 
Faça uma análise do seguinte procedimento adotado por uma da empresa 
Peça: eixo (10x100)mm 
Aço: SAE 1045 
Condições de trabalho: solicitação à abrasão pura 
Tratamento solicitado: beneficiamento para dureza de 55HRC 
Condição para tempera: peça totalmente acabada 
CASO PRÁTICO 2 Qual o tratamento térmico que você acha mais apropriado para um dado eixo flangeado para reconstituir a homogeneidade microestrutural com a finalidade de posteriormente ser efetuada a tempera? 
Informações: A região flangeada apresenta-se com granulação fina e homogênea, resultante do trabalho à quente; já o restante do eixo, que não sofre conformação, apresenta-se com microestrutura grosseira e heterogênea, devido ao aquecimento para forjamento.
CASO PRÁTICO 3 
Porta insertos de metal duro são usados em estampos progressivos, confeccionados em aço AISI D2 e temperados para 60/62 HRC. 
Este tipo de aço costuma reter até 50% de austenita em sua estrutura à temperatura ambiente. Há algum inconveniente disto? Comente sua resposta.
RESUMOS