Ensaio de Endurecimento por Precipitação

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA 
CAMPUS DE GUARATINGUETÁ 
DEPARTAMENTO DE MATERIAIS E TECNOLOGIA 
 
 
 
ENSAIO DE ENDURECIMENTO POR PRECIPITAÇÃO 
 
 
 
 
 
Gabriel Almeida Cardoso de Souza – 161322921 
Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá – UNESP. 
Departamento de Materiais e Tecnologia, Turma 321. 
 
 
 
Resumo: Neste relatório abordaremos aspectos elementares do Tratamento Térmico de 
Precipitação. Nele, visaremos promover o aumento da resistência ou da dureza de algumas ligas 
metálica. Através desse ensaio, obtém-se uma curva que representa a relação existente entre a 
dureza e o tempo de envelhecimento. 
. 
 
Palavras-chave:, Solubilização, Dureza, Endurecimento por Envelhecimento. 
 
. 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
1.1 Endurecimento por precipitação 
 
Tratamentos térmicos com precipitação reforçam materiais ao permitir a liberação controlada de 
constituintes para a formação de aglomerados de precipitados que aumentam significativamente 
a força do componente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Diagrama 
1.2 Beneficios 
 
Há uma infinidade de ligas de aço inoxidável ornamentadas e fundidas que podem possuir várias 
características desejáveis aprimoradas, seja por tratamento por solução, ou por tratamento por 
 
 
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solução e endurecimento por envelhecimento com precipitação. Características como 
temperatura ambiente e/ou força mecânica em temperaturas elevadaºe resistência contra 
corrosão são normalmente aprimoradas por tais tratamentos térmicos. 
 
1.3 Aplicações e Materiais 
 
As propriedades de aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação podem ser melhoradas por meio 
da seleção de parâmetros adequados de tratamento térmico. O uso do tratamento por solução 
somente ou o do tratamento por solução seguido de endurecimento por envelhecimento com 
precipitação é comumente usado em aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação. 
Tratamento por solução 
 Durante o processo de fabricação, a maioria dos processos pode ficar endurecida, limitando a 
capacidade de processamento posterior do material. O tratamento de solução durante o processo 
(alívio de tensões) pode reduzir esse endurecimento para possibilitar o processamento futuro. 
 Processos de fabricação, como brasagem e soldagem ou corte à laser/chama podem causar um 
impacto indesejável nas propriedades do material, as quais podem ser revertidas por meio do 
tratamento por solução antes do processamento futuro. 
 Processos de fabricação podem causar o início prematuro do processo final de endurecimento por 
envelhecimento com precipitação, o que pode ser revertido por meio de um novo tratamento de 
solução antes do processamento posterior. 
 Não se recomenda que materiais tratados somente por solução sejam colocados em serviço devido à 
presença de martensita não-revenida, o que pode levar a características quebradiças e perdas 
indesejáveis na resistência contra a corrosão. Exemplos desses são 15-5PH, 17-4PH e Ph13-8Mo. 
Endurecimento por envelhecimento com precipitação 
 O desenvolvimento de propriedades finais do material necessárias para satisfazer critérios 
específicos do projeto normalmente requer que o material (ornamentado/fundido) seja sujeito a um 
longo ciclo de tratamento térmico a baixa temperatura para desenvolver uma microestrutura 
específica de liga. O processo é chamado de endurecimento por envelhecimento com precipitação. 
 Normalmente, esta etapa é realizada próxima ou ao final do processo de fabricação, já que o 
processo de tratamento térmico causa um significante aumento na dureza do material e há uma 
previsibilidade na alteração de tamanho que ocorre (encolhimento) que deve ser levada em conta. 
Custos de usinagem podem aumentar drasticamente se a usinagem de endurecidos após o 
envelhecimento for necessária. 
 Os exemplos mais comuns de material são: 15-5PH, 17-4PH, 17-7PH e Maraging 250. 
 As designações mais comuns do tratamento térmico são H900 ou H1075; em que H900 indica o 
envelhecimento a 900°F por uma hora e H1075 indica o envelhecimento a 1075°F por 4 horas. Em 
todos os casos, é importante iniciar com um material que esteja tratado em solução, ou mais 
comumente chamado de Condition A/Condição A 
 
 1.4 Processos 
 
 O tratamento por solução é normalmente realizado a temperaturas que vão de 1700ºF a 1950°F no 
vácuo, seguido de um rápido resfriamento com sopro de gás até a temperatura ambiente. 
Normalmente, o material deve ser resfriado até abaixo de 90°F (ou ainda mais abaixo, em alguns 
casos) antes de um processamento adicional. 
 Um grupo de ligas metaestáveis (17 a 7PH, por exemplo) requer várias etapas de processamento 
intermediárias para alcançar as propriedades desejadas antes do endurecimento por envelhecimento 
com precipitação. Estas etapas incluem um tratamento condicionante de austenita e um 
congelamento para garantir a completa transformação de austenita em martensita. 
 O endurecimento por envelhecimento com precipitação é normalmente realizado a temperaturas que 
vão de 900ºF a 1150°F no vácuo, em atmosfera inerte de ar por tempos de retenção que vão de 1 a 4 
horas, dependendo do material e da microestrutura específicos. 
 
 
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 As especificações industriais aplicáveis incluiriam SAE AMS 2759/3. 
 
2. OBJETIVO 
 
 Este relatório visa realizar o tratamento térmico de precipitação, reconhecer a influência no 
tempo de envelhecimentoe plotar o gráfico Dureza x Tempo de Envelhecimento. 
 
 
 
3. MATERIAIS E MÉTODO 
 
3.1 Material Utilizado 
 
 Corpo de Prova Liga de Alumínio 2024 (T4 – Natural, T6 – Artificial, Solubilizada); 
 Pinça; 
 Luvas; 
 Forno; 
 Água; e 
 Máquina para medição de dureza Otto Wolpert. 
 
 
3.2 Procedimento Experimental 
 Para realização do Tratamento Térmico de Precipitação, submeteram-se as amostras a um 
aquecimento no forno. Na sequência efetuou-se o resfriamento rápido destas, aguardou-se um 
determinado tempo de envelhecimento e mediu-se a dureza Rockwell, conforme segue 
detalhadamente na Tabela 1: 
 
Tabela 1 - Dureza em Relação ao Tempo 
Condição 
Tempo de Envelhecimento 
30 45 60 1080 
T4 (Natural) 
58,0 60,0 60,0 75,0 
58,0 62,0 62,0 82,0 
58,0 65,0 62,0 81,0 
Média 58,0 62,3 61,3 79,3 
 
T4 
(Artificial) 
73,0 73,0 74,0 - 
73,0 69,0 72,0 - 
73,0 73,0 73,0 - 
Média 73,0 71,7 73,0 - 
 Solubilizada 51 54 54 - 
 
 
 
 
4. Resultados e Discussão 
 
 
 
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 Com os dados da tabela, plotou-se os gráficos da dureza em função do tempo de 
envelhecimento. Primeiramente, plotou-se o gráfico dureza X tempo em minutos, com objetivo de 
mostrar o comportamento do envelhecimento para cada amostra analisada, conforme segue: 
 
 
Figura 1 - Dureza dos Materiais em Relação ao Tempo. 
 
 Em seguida, plotou-se o gráfico Dureza X Tempo de Envelhecimento em horas para amostra T4 
natural, com objetivo de mostrar o omportamento da dureza por um período mais extenso. 
50,0
55,0
60,0
65,0
70,0
75,0
20 30 40 50 60 70
D
u
re
za
Tempo (min.)
Dureza x Tempo
T4 (Natural)
T4 (Artificial)
Solubilizada
 
 
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Figura 2 - Dureza T4 (Natural) em Relação ao Tempo 
 
 Notou-se nitidamente, apesar dadureza do T4 artificial ter baixado em um primeiro momento, 
que com o envelhecimento, independente da amostra, ocorreu um aumento da dureza, sendo que as 
amostras submetidas ao tratamento de precipitação apresentaram um aumento de dureza mais 
elevado. 
 
 
5. CONCLUSÃO 
 
 Diante da teoria estudada e do ensaio realizado, concluiu-se analisando as tabelas e gráficos 
que com envelhecimento ocorreu um aumento da dureza, constatando um aumento mais elevado da 
dureza nas amostras que sofreram tratamento de precipitação. 
 O gráfico 2 foi colocado para enfatizar este comportamento da dureza através do tempo de 
envelhecimento, nesse caso com 18h tem-se o aumento da dureza; se prolongássemos esse tempo, 
teríamos um valor máximo e em seguida uma diminuição da dureza; comportamento típico 
apresentado. 
 Em suma, é importante ter em mente, que o aumento de dureza está associado a precipitação e 
estruturação de precipitados no interior dos grãos da fase principal. 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS 
 
CALISTER, W.D. CIÊNCIA E ENGENHARIA DOS MATERIAIS UMA INTRODUÇÃO. LTC, 2002. 
 
 
 
55,0
60,0
65,0
70,0
75,0
80,0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
D
u
re
za
Tempo (min.)
Dureza x Tempo
T4 (Natural)