Aula prática de tratamento térmico

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PRÁTICA LABORATORIAL:
TRATAMENTO TÉRMICO EM AÇOS
Profa. Me. Izaura Maria Nogueira
2019
O aço é onipresente na indústria.
É comum a modificação de algumas propriedades: 
Aumento da ductilidade
Melhora da resistência à corrosão
Aumento da dureza
Aumento da resistência ao desgaste
Aumento da resistência à tração
Aumento da usinabilidade e etc.
TRATAMENTOS TÉRMICOS (TT’s)
“Tratamento térmico é o nome dado ao 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 determinadas.” - Vicente Chiaverini
As propriedades dos aços dependem, em princípio, da sua estrutura. Os tratamentos térmicos modificam, em maior ou menor escala, a estrutura dos aços, resultando em consequência na alteração de suas propriedades.
Ductilidade: é a capacidade que o material tem de se deformar sem romper(ou fraturar); os materiais que são extremamente dúcteis podem ser esticados, dobrados e deformados sem rachar e sem perder a sua força, e esta é uma qualidade desejável, especialmente nos metais.
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Cada uma das estruturas visualizadas no diagrama de fases Fe-C apresenta características próprias. 
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Em geral, a melhora de uma ou mais propriedades, mediante um tratamento térmico, é conseguida com prejuízo de outras. 
Ex: o aumento da ductilidade provoca simultaneamente queda nos valores de dureza e resistência à tração. 
Fatores de influência nos TT’s
Os fatores a serem inicialmente considerados serão:
Aquecimento
Tempo de permanência à temperatura
Resfriamento
Aquecimento
O aquecimento da peça (ou do aço) é realizado a uma temperatura acima da crítica, para a completa austenitização do aço. Essa austenitização é o ponto de partida para as transformações posteriores. Deve ser realizado até a temperatura desejada, e pelo tempo que permita, por meio de difusão, a uniformização do material.
Velocidade de aquecimento
Temperatura de aquecimento
Quanto mais alta essa temperatura, maior segurança se tem da completa dissolução das fases no ferro gama. 
Tempo de permanência à temperatura de aquecimento
Procura-se evitar a permanência da peça no forno além do estritamente necessário, pois tempos muito longos podem aumentar a oxidação e a descarbonetação do material. 
Descarbonetação do aço ocorre quando o material é aquecido em um ambiente onde o oxigênio está presente, à oxidação e à perda de carbono. Como resultado da descarbonetação, o metal perde um pouco de sua resistência e ductilidade, e pode desenvolver fissuras que o tornem vulnerável à ruptura. A superfície do aço também pode se tornar mais escamosa.
Temperatura crítica: aquela acima da qual toda ferrita e cementita se transforma em austenita.
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Resfriamento
Esse é o fator mais importante, pois ele que determinará efetivamente a estrutura e, consequentemente, as propriedades do aço. Pela variação da velocidade de resfriamento, pode-se obter desde a perlita grosseira e de baixa resistência mecânica e baixa dureza até a martensita, que é o constituinte mais duro resultante dos TT’s.
Meios de resfriamento mais usuais:
Ambiente do forno;
Ar;
Meios líquidos.
As mudanças dimensionais resultantes: 
empenamento das peças 
surgimento de trincas
Durante o tratamento térmico ocorrem mudanças dimensionais no aquecimento e resfriamento devido à expansão térmica. 
Durante o resfriamento, a superfície da peça resfria e contrai mais rapidamente que o seu núcleo. 
Tratamento Térmico - TÊMPERA
A têmpera é um tratamento térmico do aço destinado à obtenção de dureza. Uma têmpera feita corretamente possibilita vida longa à ferramenta, que não se desgasta nem se deforma rapidamente.
O processo consiste em aquecer o aço num forno com temperatura acima da zona crítica. Para o aço-carbono, a temperatura varia de 750º a 900ºC.
 A peça permanece nessa temperatura o tempo necessário para se transformar em austenita. 
O que distingue essa forma de tratamento é o seu processo de resfriamento. A peça é retirada do forno e mergulhada em água. A temperatura cai de 850ºC para 20ºC. Trata-se de um resfriamento brusco. 
Quando a austenita é resfriada muito rapidamente, não há tempo para que se transformar em ferrita, cementita ou perlita. A austenita se transforma num novo constituinte do aço chamado martensita. 
No resfriamento rápido em água, os átomos de carbono ficam presos no interior da austenita. Desse modo, os átomos produzem considerável deformação no retículo da ferrita, dando tensão ao material e aumentando sua dureza. 
Martensita: é formada quando ligas ferro - carbono austenitizadas são resfriadas rapidamente ou bruscamente ( como no tratamento térmico de têmpera). É uma estrutura monofásica 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.
1) a peça é exposta a um aquecimento intenso;
2) a peça é retirada do forno quando a temperatura prescrita é atingida;
3) durante o resfriamento, a superfície da peça resfria e contrai mais rapidamente que o seu núcleo;
No momento em que a região superficial tornar-se rígida pelo resfriamento
A dureza da martensita aumenta de uma forma relativamente linear com o teor de Carbono, de 0,05 a 0,5%.
Para o tratamento térmico de uma peça de aço, procede-se da seguinte forma:
 • coloca-se a peça no forno com temperatura adequada ao tipo de material;
 
• deixa-se a peça no forno durante o tempo estabelecido;
 • desliga-se o forno e retira-se a peça, com auxílio de uma tenaz; 
• coloca-se a peça numa bancada; 
• deixa-se a peça resfriar em temperatura ambiente (ou não).