Cap. 15c - TT ligas Ti

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
*
LIGAS DE TITÂNIO
TRATAMENTOS 
TÉRMICOS
CAPÍTULO 15c
*
*
OBJETIVOS
 Introdução
 Aplicações
 Características gerais
 Tipos de ligas de titânio
 Tratamentos térmicos
 Fornos
 Contaminação
 Considerações finais.
*
*
Introdução
Histórico
Do latim Titanium - os primeiros filhos da Terra;
Descoberto na Inglaterra em 1790 por William J. Gregor e Martin H. Klaproth;
Estrelas, meteoritos e na crosta terrestre;
Nono encontrado na crosta terrestre;
Ocorre em vários minerais:
Rutilo (TiO2) e Ilmenita (FeTiO3);
*
*
Introdução
 Noruega, Índia, Estados Unidos, Brasil, Rússia e Canadá.
*
*
Introdução
Fonte: Titanium Metals Coporation – 2006 Annual Report.
*
*
Aplicações
Aeronaves;
Próteses médicas;
Implantes dentários;
Submarinos;
Reatores nucleares;
Relógios, Jóias;
Protetor solar;
Tintas.
*
*
Características gerais
 Elevada relação resistência/peso;
 Boa resistência à corrosão;
 Temperatura de fusão: 1670C;
 Baixa massa específica: 4.500 kg/m3;
 Elevada ductilidade;
 Desvantagem: alto custo
*
*
Características gerais
Estrutura cristalina:
Cúbica de corpo centrado (acima de 882,5C);
Hexagonal compacta (abaixo de 882,5C).
Aumento : 200 x
*
*
Tipos de ligas de titânio
 Ligas alfa 
 Ligas quase alfa
 Ligas alfa - beta
 Ligas beta
*
*
*
*
Estabilizadores de fase alfa;
 Alumínio, estanho, carbono, oxigênio e nitrogênio;
 Tratamentos térmicos : Alívio de tensões e recozimento;
 Endurecidas por 3 mecanismos: 
 Trabalho a frio;
 Deformação seguida de recozimento para controle do tamanho de grão;
 Solução Sólida.
Ligas alfa
*
*
*
*
Ligas alfa
Exemplo : 
	Ti-5Al-2,5Sn 
Aplicações:
 Turbinas a gás;
 Partes forjadas e extrudadas de aviões.
Fonte: Titanium Metals Coporation – 2006 Annual Report
*
*
Ligas quase-alfa
 2 – 3 % estabilizadores de fase beta;
 Molibdênio, vanádio, tântalo,manganês, nióbio, cromo;
 Elevada resistência à fluência em altas temperaturas;
 Tratamentos térmicos : Alívio de tensões e recozimento;
Exemplos : 	
	Ti-11Sn-2,25Al-5Zr-1Mo-0,2Si
	Ti-8Al-1Mo-1V
	Ti-6Al-2Nb-Ta-0,8Mo
Aplicações:
 Turbinas;
 Submarinos.
Fonte: Wikipédia
*
*
Ligas alfa – beta
 Estabilizadores de alfa e 4-6% estabilizadores de beta;
 Tratamentos térmicos: alívio de tensões, recozimento, solubilização e envelhecimento;
Exemplo: Ti-6Al-4V
Aplicações:
 Próteses médicas;
 Implantes dentários;
 Mísseis;
 Turbinas a gás (palhetas, discos);
 Carros de corrida (válvulas, molas, eixo, suspensão).
*
*
Ligas beta
 Estabilizadores de fase beta;
 São metaestáveis;
 Tratamentos térmicos: Alívio de tensões, recozimento, têmpera, solubilização e envelhecimento;
 Desvantagens : alta densidade, menor resistência à fluência e menor ductilidade em tração na condição envelhecida;
 Vantagens: excelente forjabilidade, boa conformabilidade a frio e resistência mecânica elevada.
*
*
Ligas beta
Exemplos: 
 Ti-10V-2Fe-3Al
 Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn
 Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr
Aplicações:
 Aviões – partes forjadas, tubos, fios, rebites.
*
*
Tratamentos Térmicos
 Alívio de Tensões;
 Recozimento;
 Têmpera;
 Solubilização e envelhecimento;
*
*
Alívio de tensões
Reduz as tensões residuais indesejáveis que são causadas por: 
 Deformação não uniforme de forjamento, de conformação a frio ou endireitamento;
 
 Usinagem assimétrica de placas ou peças forjadas;
 Soldagem e resfriamento de peças fundidas.
*
*
Alívio de tensões
Fonte: Informet 1998 – 2007 (Internet)
*
*
Alívio de tensões
Combinação de tempo e temperatura;
A uniformidade de resfriamento é crítica entre 480 e 315C;
Meios de resfriamento: ar ou forno.
*
*
Alívio de tensões
Fonte: Materials Properties Handbook Titanium Alloys - 1994
*
*
Recozimento
Objetivo : melhorar a ductilidade, usinabilidade, estabilidade dimensional e estrutural;
Tipos de recozimento:
 Recozimento de laminação;
 Recozimento duplex;
 Recozimento triplex;
 Recozimento de recristalização;
 Recozimento para obtenção de fase beta.
*
*
Recozimento
Fonte: Informet 1998 – 2007 (Internet)
*
*
Têmpera
Realizado em ligas beta;
Temperatura: 15C abaixo da temperatura de transição beta;
Resfriamento: água;
Estabilizadores beta - profundidade da têmpera.
*
*
Solubilização e envelhecimento
Objetivo: Aumento da resistência mecânica;
Aplicados em: ligas alfa – beta e ligas beta;
Ligas alfa – beta  temperatura superior ao campo alfa-beta e abaixo da temperatura de transição beta;
Ligas beta  temperatura superior à temperatura de transição beta.
*
*
Solubilização e envelhecimento
Fonte: Informet 1998 – 2007 (Internet)
*
*
Fornos
Alívio de tensões e Recozimento:
 Fornos convencionais que são utilizados para o alívio de tensões e recozimento dos aços;
 Elétricos, gás, óleo;
 Precisão: ±5C;
 Variação: ±14C;
 Recozimento: utilização de forno a vácuo.
*
*
Fornos
Solubilização:
Fornos simples com precisa temperatura de controle;
Elétricos, indução;
Precisão: ±2,8C;
Variação : ±14,0C;
Envelhecimento:
Resistência elétrica, óleo, gás;
Equipados com ventiladores; 
Precisão: ±1,1C;
Variação: ±8,0C.
*
*
Contaminação
Grande afinidade com: 	 
Oxigênio;
Hidrogênio; 
Nitrogênio; 
Carbono; 
Ferro.
Fonte: Materials Properties Handbook Titanium Alloys - 1994
Titânio Puro e efeito das impurezas
*
*
Contaminação
Fonte: Materials Properties Handbook Titanium Alloys - 1994
*
*
Contaminação
Oxigênio: oxidação e camada superficial;
Remoção da camada superficial.
Fonte: Aços e ligas especiais - Villares
*
*
Contaminação
Acúmulo de hidrogênio – oxidação.
Fonte: Materials Properties Handbook Titanium Alloys - 1994
*
*
Contaminação
Fonte: Materials Properties Handbook Titanium Alloys - 1994
Comparação entre 3 ligas de titânio e dois níveis de hidrogênio
*
*
Considerações finais
Limpeza das peças, fornos antes do tratamento térmico;
Cloretos – Corrosão sob tensão;
Os controles de temperatura são importantes para que a temperatura de transição beta não seja ultrapassada;
Não utilizar testes de dureza para verificar a eficiência do tratamento térmico.
*
*
Bibliografia
Titanium Metals Corporation, 2006 Annual Report
Contieri, R., Efeito de Tratamentos Térmicos nas Propriedades Mecânicas de Uma Liga de Titânio, Relatório Final – Unicamp, 2005
ASM Metals Handbook, Heat Treating, Volume 4, 1991
www.Wikipedia.com.br
www.WebElements.com - Titanium 
www.infomet.com.br
*
O titânio ocorre em vários minerais, sendo as principais fontes o rutilo e a Ilmenita. Ele foi descoberto na Inglaterra em 1791 por Willian Justin Gregor a partir da Ilmenita.
Este gráfico mostra o consumo de titânio em diferentes setores. E nós mostra que o setor industrial e o setor aeroespacial são os maiores consumidores. Aqui podemos observar que o consumo no setor aeroespacial vem crescendo desde 2004.
E a previsão de que o consumo para o setor aeroespacial deve crescer em 10 ou 15% para o ano de 2007.
Aqui nós temos uma tabela com os compradores do titânio, onde temos a américa do norte com 59%, Europa com 32% e os demais países com 9%. A grande porcentagem na américa do norte é devido a concentração de grandes empresas como Airbus, Boeing, Rolls Royce, General Eletric.
*
O titânio ocorre em vários minerais, sendo as principais fontes o rutilo e a Ilmenita. Ele foi descoberto na Inglaterra em 1791 por Willian Justin Gregor a partir da Ilmenita.
Este gráfico mostra o consumo de titânio em diferentes setores. E nós mostra que o setor industrial e o setor aeroespacial são os maiores consumidores. Aqui podemos observar que o consumo no setor aeroespacial vem crescendo desde 2004.
E
a previsão de que o consumo para o setor aeroespacial deve crescer em 10 ou 15% para o ano de 2007.
Aqui nós temos uma tabela com os compradores do titânio, onde temos a américa do norte com 59%, Europa com 32% e os demais países com 9%. A grande porcentagem na américa do norte é devido a concentração de grandes empresas como Airbus, Boeing, Rolls Royce, General Eletric.
*
(e.g., blades, discs, rings and engine cases) and airframe components (e.g., bulkheads, tail sections, landing gear, wing supports and fasteners).
*
A elevada dutilidade do titânio se deve á facilidade de formar maclas em vários planos cristalográficos
*
A Figura mostra a microestrutura típica de um material monofásico, apresentando fase alfa, a temperatura ambiente. Observa-se claramente os contornos dos grãos e a homogeneidade dos seus tamanhos. Nota-se também regiões claras e escuras, que indicam orientações diferentes dos planos cristalográficos.
ataque com o reativo Kroll (6 mL HNO3, 1 mL HF, 1000 mL H2O)
*
O titânio ocorre em vários minerais, sendo as principais fontes o rutilo e a Ilmenita. Ele foi descoberto na Inglaterra em 1791 por Willian Justin Gregor a partir da Ilmenita.
Este gráfico mostra o consumo de titânio em diferentes setores. E nós mostra que o setor industrial e o setor aeroespacial são os maiores consumidores. Aqui podemos observar que o consumo no setor aeroespacial vem crescendo desde 2004.
E a previsão de que o consumo para o setor aeroespacial deve crescer em 10 ou 15% para o ano de 2007.
Aqui nós temos uma tabela com os compradores do titânio, onde temos a américa do norte com 59%, Europa com 32% e os demais países com 9%. A grande porcentagem na américa do norte é devido a concentração de grandes empresas como Airbus, Boeing, Rolls Royce, General Eletric.
*
O titânio ocorre em vários minerais, sendo as principais fontes o rutilo e a Ilmenita. Ele foi descoberto na Inglaterra em 1791 por Willian Justin Gregor a partir da Ilmenita.
Este gráfico mostra o consumo de titânio em diferentes setores. E nós mostra que o setor industrial e o setor aeroespacial são os maiores consumidores. Aqui podemos observar que o consumo no setor aeroespacial vem crescendo desde 2004.
E a previsão de que o consumo para o setor aeroespacial deve crescer em 10 ou 15% para o ano de 2007.
Aqui nós temos uma tabela com os compradores do titânio, onde temos a américa do norte com 59%, Europa com 32% e os demais países com 9%. A grande porcentagem na américa do norte é devido a concentração de grandes empresas como Airbus, Boeing, Rolls Royce, General Eletric.
*
O titânio ocorre em vários minerais, sendo as principais fontes o rutilo e a Ilmenita. Ele foi descoberto na Inglaterra em 1791 por Willian Justin Gregor a partir da Ilmenita.
Este gráfico mostra o consumo de titânio em diferentes setores. E nós mostra que o setor industrial e o setor aeroespacial são os maiores consumidores. Aqui podemos observar que o consumo no setor aeroespacial vem crescendo desde 2004.
E a previsão de que o consumo para o setor aeroespacial deve crescer em 10 ou 15% para o ano de 2007.
Aqui nós temos uma tabela com os compradores do titânio, onde temos a américa do norte com 59%, Europa com 32% e os demais países com 9%. A grande porcentagem na américa do norte é devido a concentração de grandes empresas como Airbus, Boeing, Rolls Royce, General Eletric.
*
O titânio ocorre em vários minerais, sendo as principais fontes o rutilo e a Ilmenita. Ele foi descoberto na Inglaterra em 1791 por Willian Justin Gregor a partir da Ilmenita.
Este gráfico mostra o consumo de titânio em diferentes setores. E nós mostra que o setor industrial e o setor aeroespacial são os maiores consumidores. Aqui podemos observar que o consumo no setor aeroespacial vem crescendo desde 2004.
E a previsão de que o consumo para o setor aeroespacial deve crescer em 10 ou 15% para o ano de 2007.
Aqui nós temos uma tabela com os compradores do titânio, onde temos a américa do norte com 59%, Europa com 32% e os demais países com 9%. A grande porcentagem na américa do norte é devido a concentração de grandes empresas como Airbus, Boeing, Rolls Royce, General Eletric.
*
O titânio ocorre em vários minerais, sendo as principais fontes o rutilo e a Ilmenita. Ele foi descoberto na Inglaterra em 1791 por Willian Justin Gregor a partir da Ilmenita.
Este gráfico mostra o consumo de titânio em diferentes setores. E nós mostra que o setor industrial e o setor aeroespacial são os maiores consumidores. Aqui podemos observar que o consumo no setor aeroespacial vem crescendo desde 2004.
E a previsão de que o consumo para o setor aeroespacial deve crescer em 10 ou 15% para o ano de 2007.
Aqui nós temos uma tabela com os compradores do titânio, onde temos a américa do norte com 59%, Europa com 32% e os demais países com 9%. A grande porcentagem na américa do norte é devido a concentração de grandes empresas como Airbus, Boeing, Rolls Royce, General Eletric.
*
O titânio ocorre em vários minerais, sendo as principais fontes o rutilo e a Ilmenita. Ele foi descoberto na Inglaterra em 1791 por Willian Justin Gregor a partir da Ilmenita.
Este gráfico mostra o consumo de titânio em diferentes setores. E nós mostra que o setor industrial e o setor aeroespacial são os maiores consumidores. Aqui podemos observar que o consumo no setor aeroespacial vem crescendo desde 2004.
E a previsão de que o consumo para o setor aeroespacial deve crescer em 10 ou 15% para o ano de 2007.
Aqui nós temos uma tabela com os compradores do titânio, onde temos a américa do norte com 59%, Europa com 32% e os demais países com 9%. A grande porcentagem na américa do norte é devido a concentração de grandes empresas como Airbus, Boeing, Rolls Royce, General Eletric.
*
O titânio ocorre em vários minerais, sendo as principais fontes o rutilo e a Ilmenita. Ele foi descoberto na Inglaterra em 1791 por Willian Justin Gregor a partir da Ilmenita.
Este gráfico mostra o consumo de titânio em diferentes setores. E nós mostra que o setor industrial e o setor aeroespacial são os maiores consumidores. Aqui podemos observar que o consumo no setor aeroespacial vem crescendo desde 2004.
E a previsão de que o consumo para o setor aeroespacial deve crescer em 10 ou 15% para o ano de 2007.
Aqui nós temos uma tabela com os compradores do titânio, onde temos a américa do norte com 59%, Europa com 32% e os demais países com 9%. A grande porcentagem na américa do norte é devido a concentração de grandes empresas como Airbus, Boeing, Rolls Royce, General Eletric.
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Cuidadosa remoção de óleos aderidos, impressões digitais, graxas e gorduras em geral, tintas e qualquer tipo de substância estranha aderida à superfície dessas peças A limpeza é necessária devido à elevada reatividade do titânio em altas temperaturas, o que poderia levar à contaminação e à conseqüente fragilização, aumentando a susceptibilidade à corrosão sob tensão. Após a limpeza as peças devem ser manuseadas com luvas para evitar a contaminação. Se um componente deve ter seu tamanho ajustado, ou se deve ser endireitado ou tratado termicamente num suporte, este suporte deve estar livre de qualquer tipo de contaminação ou óxido aderido.
Se a peça a ser tratada não permitir remoção de material o forno utilizado deve ser : a vácuo ou atmosfera inerte
*
Cuidadosa remoção de óleos aderidos, impressões digitais, graxas e gorduras em geral, tintas e qualquer tipo de substância estranha aderida à superfície dessas peças A limpeza é necessária devido à elevada reatividade do titânio em altas temperaturas, o que poderia levar à contaminação e à conseqüente fragilização, aumentando a susceptibilidade à corrosão sob tensão. Após a limpeza as peças devem ser manuseadas com luvas para evitar a contaminação. Se um componente deve ter seu tamanho ajustado, ou se deve ser endireitado ou tratado termicamente num suporte, este suporte deve estar livre de qualquer tipo de contaminação ou óxido aderido.
Se a peça a ser
tratada não permitir remoção de material o forno utilizado deve ser : a vácuo ou atmosfera inerte
*
Cuidadosa remoção de óleos aderidos, impressões digitais, graxas e gorduras em geral, tintas e qualquer tipo de substância estranha aderida à superfície dessas peças A limpeza é necessária devido à elevada reatividade do titânio em altas temperaturas, o que poderia levar à contaminação e à conseqüente fragilização, aumentando a susceptibilidade à corrosão sob tensão. Após a limpeza as peças devem ser manuseadas com luvas para evitar a contaminação. Se um componente deve ter seu tamanho ajustado, ou se deve ser endireitado ou tratado termicamente num suporte, este suporte deve estar livre de qualquer tipo de contaminação ou óxido aderido.
Se a peça a ser tratada não permitir remoção de material o forno utilizado deve ser : a vácuo ou atmosfera inerte
*
Cuidadosa remoção de óleos aderidos, impressões digitais, graxas e gorduras em geral, tintas e qualquer tipo de substância estranha aderida à superfície dessas peças A limpeza é necessária devido à elevada reatividade do titânio em altas temperaturas, o que poderia levar à contaminação e à conseqüente fragilização, aumentando a susceptibilidade à corrosão sob tensão. Após a limpeza as peças devem ser manuseadas com luvas para evitar a contaminação. Se um componente deve ter seu tamanho ajustado, ou se deve ser endireitado ou tratado termicamente num suporte, este suporte deve estar livre de qualquer tipo de contaminação ou óxido aderido.
Se a peça a ser tratada não permitir remoção de material o forno utilizado deve ser : a vácuo ou atmosfera inerte
*
Cuidadosa remoção de óleos aderidos, impressões digitais, graxas e gorduras em geral, tintas e qualquer tipo de substância estranha aderida à superfície dessas peças A limpeza é necessária devido à elevada reatividade do titânio em altas temperaturas, o que poderia levar à contaminação e à conseqüente fragilização, aumentando a susceptibilidade à corrosão sob tensão. Após a limpeza as peças devem ser manuseadas com luvas para evitar a contaminação. Se um componente deve ter seu tamanho ajustado, ou se deve ser endireitado ou tratado termicamente num suporte, este suporte deve estar livre de qualquer tipo de contaminação ou óxido aderido.
Se a peça a ser tratada não permitir remoção de material o forno utilizado deve ser : a vácuo ou atmosfera inerte
*
*