Tratamentos Térmicos - Igor Rodrigues

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2020
Professor:
Pablo Altoé Amorim
Tratamentos Térmicos
Aluno:Igor Rodrigues
Introdução
• Definição:
Tratamento térmico pode ser 
definido como o aquecimento ou 
resfriamento controlado dos 
metaisfeito com a finalidade de 
alterarsuas propriedades físicas
e mecânicas, sem alterar a forma do 
produto final.
Tipos Tratamentos Térmicos
Os tratamentos térmicos do aço são:
Recozimento Normalização
Têmpera Revenido
Cementação Nitratação
coalestimento
tratamentos isotérmicos
Recozimento
Um processo de tratamento térmico que visa aumentar a ductilidade e
diminuir a dureza de um material. Essa alteração é possivel devido a
redução de deslocamentos na estrutura cristalina do material que esta
sendo recozido.
O recozimento geralmente é realizado após um material passa por um
processo de endurecimento a frio, com a intenção de torna-lo mais moldavel
e que venha a apresentar uma quantidade minimas de falhas quebradiças.
Recozimento
TIPOS DE MATERIAIS
 Podem ser recozidos qualquer material que possa ser alterado por
tratamento térmico, entre eles podem ser vários tipos de aços e ferro
fundido, alguns tipos de aluminios, cobres e latão.
Recozimento
POR QUE O RECOZIMENTO ?
 O recozimento melhora a formabilidade de um material, podendo ser
dobrado ou pressionado sem criar uma fratura no material.
 O recozimento melhora a usinibilade de um material.
 Remove tensões residuais, evitando rachaduras ou outros tipos de
complicações mecânicas.
Recozimento
OS PROCESSOS
Existem três etapas principais para um processo de recozimento.
 1. Estágio de Recuperação: Durante este estágio, um forno ou outro
dispositivo de aquecimento é usado para elevar a temperatura do material a
um ponto que suas tensões internas são aliviadas.
 2. Estágio de Recristalização: O material é aquecido acima da
temperatura de recristalização, mas abaixo da temperatura de fusão,
fazendo com que novos graõs sem tensões pré existentes se formem.
 3. Estágio do crescimento do grão: Durante o crescimento dos grãos,
os novos grãos se desenvolvem completamente. Esse crescimento é
controlado permitindo que o material esfrie a uma taxa especificada. O
resultado da conclusão dessas três etapas é um material com mais
ductilidade e dureza reduzida.
Normalização
Definição:
Processo de tratamento térmico que tem como objetivo diminuir a
granulação do aço, um tratamento que refina a estrutura do aço, dando
propiedades mehlores que a de recozimento.
Também tem como função deixar um material mais dúctil.
Normalização
Metais que podem ser normalizados
 Ligas a base de ferro (aço ferramenta, aço carbono, aço inoxidavel e
ferro fundido).
 Ligas a base de Níquel.
 Cobre.
 Latão.
 Alumínio.
Normalização
O Processo
 1. Estágio de Recuperação: Um forno ou dispositivo é aquecido a
altas temperaturas a ponto que aqueça o material a uma temperatura que
quebre suas tensões internas.
 2. Estágio de Recristalização: O material é aquecido acima da sua
temperatura de recristalização, porém abaixo da temperatura de fusão,
criando grãos sem tensões pré existentes.
 3. Estágio de crescimento de grãos: Novos grãos são formados, um
crescmento controlado permitindo que o material esfrie a temperatura
ambiente por contato com o ar.
Normalização
Aplicações
 Estamparias de aço inoxidável da indústria automotiva podem ser
normalizadas após o endurecimento do trabalho que ocorre durante o
processo de conformação.
 Ligas a base Níquel na indústria nuclear podem ser normalizadas após
a alteração da microestrutura térmica que ocorre após a soldagem.
 O aço carbono pode ser normalizado após ser laminado a frio visando
reduzir a fragilidade causada pelo endurecimento do trabalho.
Normalização
Normalização x Recozimento
Ambas são muito parecidas, pois nos dois processos o material é aquecido
acima da sua temperatura de recristalização e permite que ele esfrie
lentamente, no intuito de se criar uma microestrutura relativamente dúctil.
Mas a principal diferença é que no recozimento o esfriamento é controlado
dentro de um forno, em uma taxa controlada, enquanto a normalização o
material esfria em temperatura ambiente expondo-o ao ar daquele
ambiente.
Essa diferença faz com que a normalização gere um material um pouco
menos dúcti e uma dureza maior, pois sua taxa de resfriamento é mais
rápida. A normalização geralmente é menos dispendiosa que o recozimento,
pois não exige tempo adicional em um forno.
Exemplos
Normalização
Exemplos
Recozimento
Têmpera
Definição
A Têmpera é um processo de taratmento térmico no qual ligas de aço e
ferro fundido tem sua dureza aumentada.
Isso é feito aquecendo o material até uma certa temperatura e resfriando o
mesmo logo em seguida.
Têmpera
Processo
 Este metódo consiste em duas etapas subdivididas que são o
aquecimento e o resfriamento.
 1. Aquecimento: O material é aquecido a uma temperatura superior a
727ºC, um ponto que seja mais fácil controlar o arranjo dos cristais,
podendo assim facilitar uma maior obtenção na dureza.
 2. Resfriamento: O resfriamento é important para dar base a
solidificação do aço. É importante lembrar que o resfriamento do material
precisa ser brusco, para se conseguir melhor resultados.
Têmpera
Cuidados
 Para esse processo deve-se levar em conta o tempo do tipo de
aço/material em exposição a altas temperaturas.
Deve se levar em conta que cada aço/liga/material tem sua própia
temperatura ideal, que é a temperatura que proporciona o máximo de
dureza.
É importante que o resfriamento seja itenso o suficiente para se obter a
estrutura martensítica.
Têmpera
Martensita
 Após um procedimento parcial de Têmpera a estrutura ferro/carbono é
transformada em MARTENSITA, um estado do aço que pode ser criado
aquecendo o aço até um pouco abaixo da temperatura de transformação.
Esta liberação de carbono permite que haja uma deformação plástica
gerando estruturas agulhadas, obtendo-se alta dureza.
Têmpera
Têmpera por indução
 Um processo no qual a superficie do material é aquecido por indução
elétrica. O campo magnético induz uma corrente elétrica no material
fazendo com que o mesmo seja aquecido.
É de suma importancia dizer que o aquecimento desse material ocorre em
profundidades mais rasas, enquanto o material do núcleo não é afetado,
mantendo suas propiedades originais.
Têmpera
Ensaios de Temperabilidade
 Existem dois métodos para ensaio de temperabilidade: Grossmann (o
mais antigo) e Jominy (mais simples e mais comumente empregado).
Ensaio Grossmann
Barras de aço com diâmetros diverssos são temperadas e o perfil de dureza
ao longo do diâmero da barra é medidio. A dureza no centro das barras é
apresentada em um gráfico onde o diâmetro crítico (50 HRC ou 50 % de
martensita) é determinado para um dado meio de têmpera.
Sendo assim, barras com diferentes diâmetros são temperadas e a dureza
varia conforme o meio da têmpera.
Têmpera
Ensaios de Temperabilidade
Ensaio Jominy
Neste ensaio um único corpo de prova é temperado em suas extremidades,
gerando amplas gamas de variações nas velocidades de resfriamento ao
longo da altura do cilindro, resultando em diferentes microestruturas e
durezas em regioes distintas do corpo de prova.
Têmpera
Ensaios de Temperabilidade
Ensaio Jominy
Revenido
Definição
Aplicado em açõs para corrigir a dureza excessiva, ou seja a peça
temperada é novamente aquecida abaixo da linha de trasformação do aço,
afim de reduzir sua dureza excessiva e forneçer uma maior tenacidade.
Revenido
Definição
Aplicado em açõs para corrigir a dureza excessiva, ou seja a peça
temperada é novamente aquecida abaixo da linha de trasformação do aço,
afim de reduzir sua dureza excessiva e forneçer uma maior tenacidade.
Processo
A peça ja temperada, é reaquecida abaixo da zona crítica e resfriada
adequadamente, normalmente em temperatura ambiente.
Revenido
Ganhos
 Ajustar a dureza solicitada pelo tratamento da têmpera Eliminar fragilidade
 Aumentar a ductibilidade
 Ampliar resistência ao choque.
Revenido
Fragilização no Revenimento
Existem várias falhas, porém duas se destacam. O mais comum corre em
diversos aços usados na construção mecânica e se caracteriza por uma faixa
mais estreitade temperaturas de revenimento (250 a 400 ºC) onde ocorre a
fragilização, a qual deve ser evitada.
No segundo tipo, que ocorre na faixa de 250 a 570 ºC), recomenda-se revenir
acima de 600 ºC. O resfriamento pós-revenido deve ser rápido para minimizar
a permanência na faixa de temperaturas de fragilização.
Revenido
Duplo Revenimento
Recomenda-se o duplo revenimento para aços ferramenta e aços de alto teor
de carbono em geral, com o objetivo de garantir tenacidade e estabilidade
dimensional.
Têmpera e Revenido
Objetivos:
Somando a Têmpera com o revenido temos um material com alta dureza
porém tenaz.
Cementação
Definição
Tartamento termo-químico que se promove um enriquecimento artificial com
carbono.
Processo
Se introduz carbono na superficie da peça pelo mecanismo de difusão
atômica, com o objetivo de se aumentar a dureza do material, após o
temperaento do mesmo.
Cementação
Tipos de Cementação
Cementação Sólida
É o processo mais antigo de cementação, que inicialmente envolvia somente o
uso de meios de cementação (cementos) sólidos.
Entretanto, devido à lentidão da cementação sólida e às dificuldades de
controle preciso dos resultados obtidos com esse processo, acabou sendo
superado por outros processos, como a cementação gasosa e a cementação
líquida.
Cementação
Tipos de Cementação
Cementação Gasosa
É o metodo de cementação mais aplicado na indústria. A limpeza da peça a
ser cementada é de extrema importância.
Possibilita o controle do potencial de carbono através do uso de gases que
contêm CO, CO2, H2, H2O e CH4. Além do controle do potencial de carbono
também é necessário o controle do potencial de oxigênio.
Para assegurar uma distribuição adequada de carbono após a cementação é
realizado um tratamento de difusão de carbono no campo austenítico.
Cementação
Tipos de Cementação
Cianetação Líquida
Devido a utilização de sais tóxicos no estado líquido é exigido cuidados
especiais.
São realizados mediante a imersão das peças em sais fundidos contendo
cianetos (exemplo: NaCN) a temperaturas entre 850 e 900 ºC, havendo dupla
absorção, de carbono e nitrogênio. Após tempo adequado as peças cianetadas
são temperadas a partir do banho de sais.
Nitretação
Definição
O tratamento termoquímico de nitretação é realizado com a difusão do
nitrogênio em (relativamente) baixas temperaturas. Como consequência,
resulta em menor distorção e em camadas menos espessas do que as que
são obtidas por cementação.
Nitretação
Nitrocarbonetação
O tratamento de nitrocarbonetação é utilizado na indústria com várias
finalidades, principalmente para aumentar a resistência à fadiga térmica e à
corrosão, assim como melhorar a resistência ao desgaste por atrito
(propriedades tribológicas) dos aços usados para matrizes de trabalho a
quente.
Há uma camada de nitreto e carboneto (branca) de alta dureza, quando
nitrocarbonetação é realizada a 550 ºC por 5 h.
Coalescimento
Definição
Também conhecido como esferoidização, é um tratamento térmico de
recozimento com a finalidade de se obter carbonetos na forma esferoidal.
Utilizados em produtos para reduzir sua dureza, afim de se deformar
plasticamente.
Coalescimento
Tratamentos Isotérmicos
Austêmpera
Consiste em aqueçer o ço acima da temperatura crítica, seguido de um
resfriamento rápido em tempratura cosntante, dentro da faixa de formação de
bainita, em torno de 250ºC a 400ºC.
Após isso o aço segue ser resfriado, só que em temperatura ambiente.
Vantagens
Devido a ter uma estrutura bainítica que se forma diretamente da
austenita, ou seja, a uma temperatura bem mais alta que a da
martensita, gerando tensões internas menores, evitando distorções e
empenamentos, o que é particulamente importante para peças de
secções finas e formas complexas.
Tratamentos Isotérmicos
Martêmpera
Consiste em aqueçer o aço acima da temperatura crítica, seguido de um
resfriamento rápido em duas etapas.
Uma forma de Têmpera indicada para aços de alta liga, obtendo-se no
final do processo um aço martensitico com uniformidade de grãos.
Tratamentos Isotérmicos
Patenteamento
Realizado em produtos não planos de aços eutetóides, mais
especificamente em arames e fios de aço.
Geralmente esse tratamento térmico é realizando banhos de sal ou/e
banhos de chumbo.
Este tratamento consiste no resfriamento rápido até a faixa de
trasnformação perlítica.
No qual ocorre uma interupção, para ser seguido a manutenção a esta
temperatura, até que haja a conclusão da transformação perlítica,
sendo seguido por um resfriamento rápido.
Tratamento Criogênico
Definição
O material é submetido a temperaturas ultra baixas, micro controladas
por um período de tempo (período este, já pré determinado), e por fim
retornando a temperatura ambiente gradualmente.
Este tratamento é permanete, ou seja, não é um tartamento de
superficie, portanto a austenita retida (uma estrutura de grão mais
suave que é sempre presente após tratamento térmico) torna-se uma
estrutura granular mais dura e mais durável – martensita.
Tratamento Criogênico
Definição
Tratamento Criogênico
Definição
Figura 1. Mostra imagens microscópicas de aço martensítico antes e
depois do tratamento criogênico. Observe, há uma distribuição mais
uniforme da estrutura dos grãos mais duros. São visíveis mesmo com
amplificações relativamente baixas (100X).
Tratamento Criogênico
Materias que podem ser tratados
 Aços carbono e aço inox.
 Alumínio e suas ligas
 Cobre e latão
 Titânio e superligas (níquel)
 Carboneto de cerâmica
 Alguns polímeros (nylon, teflon)
Tratamento Criogênico
Beneficios
 Resistência aos vários mecanismos de desgaste e aderência.
 Aumento da resistência.
 Estabilidade dimensional e eliminação de tensões internas.
 Aumento de vida em relação a fadiga, mecânica e térmica.
 Melhor condutividade térmica e elétrica.
Tratamento Criogênico
Beneficios
 Usinabilidade melhorada e acabamento superficial.
 Redução da vibração.
Em qualquer caso, os resultados práticos obtidos com o processo
são altamente dependentes do tipo de material e da aplicação
considerada.
Obrigado!
Tratamentos Térmicos
Referências
https://luminaco.com.br/o-que-e-recozimento-2/
https://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo-
ler.php?codConteudo=220
https://aco.com.br/aco/tempera-cementacao-revenimento/
http://sites.poli.usp.br/geologiaemetalurgia/Revistas/Edi%C3%A7%C3%A
3o%2011/artigo11.5.pdf
http://www.maxitrate.com.br/tratamento-coalescimento.html
https://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo-
ler.php?codConteudo=222