Tratamento termico metalurgia do pó

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO DA BAHIA 
ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
EVANICE SANTOS DE LIMA 
JONATHAN VIEIRA CARDOZO 
YANA DA CRUZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRATAMENTO TÉRMICO E TERMOQUÍMICO APLICADO A 
METALURGIA DO PÓ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Salvador 
2020 
 
2 
 
Sumário 
introdução ..................................................................................................................................... 3 
Objetivo ........................................................................................................................................ 4 
Tratamentos térmicos e termoquímicos................................................................................ 5 
Recozimento..........................................................................................................................6 
Normalização.........................................................................................................................6 
Tempera................................................................................................................................7 
Revenimento.........................................................................................................................8 
Cementação..........................................................................................................................9 
Nitretação ............................................................................................................................9 
Fluxograma do processo......................................................................................................10 
Aplicação na metalurgia do pó ............................................................................................11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
INTRODUÇÃO 
Tratamento térmico é um conjunto de processos que visa melhorar as 
propriedades dos metais. Pode agir de forma total (em toda a peça) ou de 
forma localizada (apenas em uma parte de peça). 
O princípio básico é a reorganização estrutural dos átomos, visando 
adequar os parâmetros para o melhor aproveitamento da peça metálica. Isto 
ocorre quando a peça passa por aquecimento e resfriamento de forma 
controlada, proporcionando: 
Aumento de sua vida útil quando em uso; 
Melhoria das propriedades mecânicas; 
Maior proteção contra oxidações. 
Operações de aquecimento de um material a uma dada temperatura e 
esfriamento após certo tempo, em condições controladas, com a finalidade de 
dar aos materiais propriedades especiais. 
São executados por alteração da velocidade de esfriamento e da 
temperatura de aquecimento ou da temperatura a que são esfriados ou de 
ambos. 
 
 
 
 
 
 
4 
 
OBJETIVOS 
- Aumento da resistência mecânica; 
- Melhora a ductilidade; 
- Melhora das propriedades elétricas e magnéticas; 
- Remocão de tensões internas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
TRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOS 
 
• Recozimento 
• Normalização 
• Têmpera 
• Revenimento 
• Cementação 
 • Nitretação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
RECOZIMENTO 
Recozimento é um processo de tratamento térmicos dos aços. O 
processo se da pelo aquecimento das peças, e o tempo em temperatura é 
calculado em função do tamanho da peça ou do lote, e o resfriamento em 
velocidades e condições adversas. 
Nos processos térmicos, o recozimento reduzir a dureza para ter uma 
maior usinabilidade das peças que irão ser construídas, existem alguns 
processos que necessitam de atmosfera controlada ou proteção, elas são 
mantidas em temperaturas relativamente baixas entre 550°C e 900°C. A 
temperatura é estipulada pelo tipo do aço que pode ser consultado em uma 
tabela do fabricante. 
O resfriamento é feito de maneira lenta, dentro do forno que foi aquecido 
ou na temperatura ambiente ou em caixas. 
 
NORMALIZAÇÃO 
A Normalização é o processo de tratamento térmico que tem como 
objetivo diminuir a granulação do aço, é um tratamento que refina a estrutura 
do aço, dando propriedades melhores que as conseguidas no processo de 
recozimento. Esse processo pode ser feito no final ou pode ser um processo 
intermediário. 
O processo de Normalização é feito em duas partes, o aquecimento que 
o tempo depende da espessura da peça em atmosfera controlada e 
resfriamento ao ar. É feito o aquecimento (austenização) a mais ou menos 
900°C e o resfriamento é até 600°C. Na alteração de temperatura, a estrutura 
passa de austenita para perlita e ferrita. O processo de Normalização facilita a 
usinagem da peça. 
 
7 
 
TÊMPERA 
Têmpera é um processo de tratamento térmico de aços para aumentar 
a dureza e a resistência dos mesmos. A têmpera tem duas etapas: 
aquecimento e esfriamento rápido. O aquecimento tem como objetivo obter a 
organização dos cristais do metal, numa fase chamada austenitização. O 
esfriamento brusco visa obter a estrutura martensita. 
Na têmpera o aquecimento é superior à temperatura crítica, que é de 
727ºC. O objetivo é conduzir o aço a uma fase, na qual se obtém o melhor 
arranjo possível dos cristais do aço, para obter a futura dureza. Após dessa 
fase o aço pode ser submetido a outras fases, dependendo das necessidades. 
A temperatura nessa fase é temperatura de austenização. Cada aço tem sua 
composição, a temperatura de varia de aço para aço. A têmpera é obtida em 
temperaturas diferentes, o que depende da composição do aço da peça e dos 
seus objetivos. Portanto, a têmpera de uma dada peça leva em consideração 
muitos fatores. O próprio tempo de exposição da peça na temperatura de 
austenização é considerado quando se faz a sua têmpera. Cada aço tem uma 
temperatura de austenização, e que é aquela que proporciona o máximo de 
dureza. Essa temperatura é obtida dentro de fornos, os quais podem ser por 
chama ou por indução elétrica. Dependendo das exigências do cliente, a 
austenização, e consequentemente a têmpera, vai ocorrer apenas na superfície 
da peça ou em toda ela. A segunda etapa da têmpera é o resfriamento, o qual 
deve ser brusco, em óleo ou água. A rapidez do resfriamento é importante para 
impedir que o aço mude para fase diferente daquela que se obteve na 
temperatura de austenização (obter estrutura martensítica). Quase sempre, 
após a têmpera, a peça é submetida ao revenimento. 
 
 
 
 
8 
 
REVENIMENTO 
Revenimento é aplicado nos aços para corrigir a tenacidade e a dureza 
excessiva, conseguindo o aumento da tenacidade dos aços. Revenimento é o 
reaquecimento das peças temperadas, a temperaturas abaixo da linha inferior 
de transformação do aço. Dependendo da temperatura resulta em pequena ou 
grande transformação da estrutura martensítica. Na faixa de 140°C e 200°C 
não há alterações expressivas num aço, a dureza cai para 58 a 60 RC 
dependendo da composição do aço. O revenimento, nesta faixa de temperatura 
mudou pouco o aço. Na faixa de 210°C e 260°C as tensões são alteradas, e 
começa a baixar a dureza, e não teve nenhuma modificação na estrutura 
consideravel. O revenimento inicia a alteração da estrutura. Na faixa de 270°C 
e 360°C começa a precipitação de carbonetos finos. O revenimento já faz 
mudanças maiores na estrutura. Na faixa de 370°C e 730°C a transformação 
na estrutura é maior. Conforme a temperatura de revenimento é maior, a 
Cementita precipitada fica mais grossa e se tornam visíveis numa matriz 
férrica. A 730°C o revenimento pode levar a uma queda da dureza significativa. 
Aços altamente ligados apresentam um comportamento diferente no 
revenimento, pois na faixa de 500°C e 600°C apresentam precipitação de 
carboneto de liga (endurecimento secundário). 
O processo de revenimento é feito para atender as especificações de 
dureza dos clientes. 
 
 
 
 
 
 
9 
 
CEMENTAÇÃO 
A cementação é um tratamento termico em que se promove 
enriquecimentocom carbono da superficie de um aço de baixo carbono pelo 
mecanismo de difusão atômica. O objetivo é que a dureza após a têmpera e 
revenimento, esta camada apresente uma dureza mais elevada do que a do 
núcleo. Quando o ferro ou o aço é rapidamente resfriado por têmpera, o maior 
teor de carbono na superfície exterior torna-se duro através da transformação 
da austenita em martensita, enquanto que o núcleo permanece macio e 
resistente como uma microestrutura ferrítica e/ou perlita. 
O tratamento termico de cemetanção pode ser feito em cementação a 
gas, cementação liguida e outros. 
No caso da SeVla, o carbono vem do gás e é aplicado em peças que 
necessitam de dureza superficial, resistência à fadiga de contato e submetidas 
a cargas superficiais elevadas. 
 
NITRETAÇÃO 
Nitretação é um tratamento termoquímico da metalurgia em que se 
promove enriquecimento superficial com nitrogênio, usando-se de um ambiente 
nitrogenoso à determinada temperatura, buscando o aumento da dureza do 
aço até certa profundidade. 
O objetivo é difundir o nitrogênio, para isso, um cubico de corpo centrado é 
melhor para a difusão, portanto, temperaturas abaixo de 720°C são ideais. A 
nitretação tem menos empenamento em relação a cementação, porem, a 
camada é muito mais fina, chega a 0,3µm a nitretação gasosa e a 0,15µm a 
nitretação a plasma. Com a nitretação, a dureza pode chegar a 1400HV. 
 
10 
 
Em 2015, a nitretação foi usada para gerar a microestrutura (Martensita -
 Austenita, Austenita - ferrita exclusiva, conhecida por estar associada a 
propriedades mecânicas fortemente aumentadas. 
 
FLUXOGRAMA DO PROCESSO 
 
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Microestrutura&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Martensita
https://pt.wikipedia.org/wiki/Austenita
https://pt.wikipedia.org/wiki/Austenita
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Alotropos_de_ferro&action=edit&redlink=1
 
11 
 
APLICAÇÃO NA METALURGIA DO PÓ 
Metalurgia do PÓ ou Powder Metallurgy (P/M) É uma técnica de 
fabricação de produtos metálicos (ferrosos ou não ferrosos) obtidos através da 
conformação de pós metálicos seguido de tratamento térmico de sinterização, 
onde o material é submetido a temperaturas abaixo do ponto de fusão sob 
atmosfera controlada, conferindo-se propriedades físicas e mecânicas de 
acordo com as normas MPIF, ASTM, SAE, ISO e demais correlatas com a P/M. 
O efeito do custo-benefício é contemplado a nível material e 
dimensional. O primeiro, através da formulação da composição química e 
consequentes propriedades fisico-mecanicas na medida exata da solicitações. 
O segundo é obtido sistematicamente pela compactação em ferramental 
especifico garantindo geometrias e tolerâncias apertadas com alta 
repetibilidade. 
O processo é ecologicamente correto e exerce menor impacto ao meio 
ambiente (quando comparado aos processos convencionais) devido a melhor 
utilização da matéria-prima, menor consumo de energia e utilização seletiva de 
elementos de liga. 
Como exemplo de aplicação estes mancais fazem parte de uma das 
mais antigas aplicações industriais das peças metálicas porosas obtidas pela 
Metalurgia do Pó. A porosidade existente nas peças sinterizadas atua como 
reservatório de óleo que irá formar o filme lubrificante da região eixo-mancal, 
evitando-se assim o desgaste prematuro destas superfícies. Quatro variações 
básicas destes mancais estão contempladas em nossa linha de fabricação: 
BRONZE, AÇO, FERRO-GRAFITE E FERRO-BRONZE. Cada uma destas 
aplicações tem características e indicações especificas cuja recomendação é 
sistematicamente conduzida pela nossa Engenharia através do estudo caso a 
caso de cada aplicação. 
 
 
12 
 
Peças Estruturais: Nessa classe estão compreendidas diversas formas e 
geometrias simples ou complexas para inúmeras aplicações da Metalurgia do 
Pó (linha automotiva, eletrodomésticos, linha branca, ferramentas elétricas, 
entre outras). Densidade, dureza, tolerâncias dimensionais e grandes gama de 
solicitações podem ser combinadas de forma a atender especificações amplas 
contempladas em inúmeras destas aplicações. Tratamentos térmicos, 
superficiais, impregnações e usinagens posteriores fazem parte das operações 
complementares que permitem o custo-benefício da técnica quando comparada 
a processos mecânicos convencionais.