TRATAMENTOS TERMICOS

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Tratamentos Térmicos
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Tratamentos Térmicos
	Finalidade:
Alterar as microestruturas e como consequência
 as propriedades mecânicas das ligas metálicas
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Tratamentos Térmicos
	Objetivos:
- Remoção de tensões internas
- Aumento ou diminuição da dureza
- Aumento da resistência mecânica
- Melhora da ductilidade
- Melhora da usinabilidade
- Melhora da resistência ao desgaste
- Melhora da resistência à corrosão
- Melhora da resistência ao calor
- Melhora das propriedades elétricas e magnéticas
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MATERIAL + TRATAMENTO TÉRMICO
O TRATAMENTO TÉRMICO ESTÁ ASSOCIADO DIRETAMENTE COM O TIPO DE MATERIAL.
PORTANTO, DEVE SER ESCOLHIDO DESDE O INÍCIO DO PROJETO
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Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
	Temperatura
	Tempo
	Velocidade de resfriamento
	Atmosfera*
* para evitar a oxidação ou perda de algum elemento químico (ex: descarbonetação dos aços)
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Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
	Tempo: 
O tempo de trat. térmico depende muito das dimensões da peça e da microestrutura desejada.
	Quanto maior o tempo:
	maior a segurança da completa dissolução das fases para posterior transformação
	maior será o tamanho de grão
 Tempos longos facilitam a oxidação
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Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
	Temperatura: 
	depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada
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Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
	Velocidade de Resfriamento: 
-Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada
- É o mais importante porque é ele que efetivamente determinará a microestrutura, além da composição química do material
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Principais Meios de Resfriamento
	Ambiente do forno (+ brando)
	Ar
	Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o de Pb)
	Óleo
	Água
	 Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou NaCl (+ severos)
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Como Escolher o Meio de Resfriamento ????
	É um compromisso entre:
- Obtenção das caracterísitcas finais desejadas (microestruturas e propriedades),
- Sem o aparecimento de fissuras e empenamento na peça,
- Sem a geração de grande concentração de tensões
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Principais Tratamentos Térmicos
Tratamentos Térmicos
Recozimento
Normalização
Tempera 
e Revenido
Esferoidização ou 
Coalescimento
	Alívio de tensões
	Recristalização
	Homogeneização
	Total ou Pleno
	Isotérmico
Solubilização e 
envelhecimento 
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1- RECOZIMENTO
	Objetivos:
- Remoção de tensões internas devido aos tratamentos mecânicos
- Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade
- Alterar as propriedades mecânicas como a resistência e ductilidade
- Ajustar o tamanho de grão
- Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas
- Produzir uma microestrutura definida
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TIPOS DE RECOZIMENTO
	Recozimento para alívio de tensões (qualquer liga metálica)
	Recozimento para recristalização (qualquer liga metálica)
	Recozimento para homogeneização (para peças fundidas)
	Recozimento total ou pleno (aços)
	Recozimento isotérmico ou cíclico (aços)
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1.1- RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕES
	Objetivo
Remoção de tensões internas originadas de processos (tratamentos mecânicos, soldagem, corte, …)
	Temperatura
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase
	Resfriamento
Deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções
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Ex:RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕES DOS AÇOS
	Temperatura
Abaixo da linha A1 	em que ocorre nenhuma transformação (600-620oC)
Ou linha crítica
723 C
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INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO NA RESIST. À TRAÇÃO E DUTILIDADE
Alívio de Tensões
(Recuperação/Recovery)
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1.2- RECOZIMENTO PARA RECRISTALIZAÇÃO
	Objetivo 
Elimina o encruamento gerado pela deformação à frio
	Temperatura
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase
	Resfriamento
	Lento (ao ar ou ao forno)
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1.3- RECOZIMENTO HOMOGENEIZAÇÃO
	Objetivo 
Melhorar a homogeneidade da microestruturade peças fundidas
	Temperatura
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase
	Resfriamento
	Lento (ao ar ou ao forno)
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1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
	Objetivo
Obter dureza e estrutura controlada para os aços
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1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
	Temperatura
Hipoeutetóide 50 °C acima da linha A3
Hipereutetóide Entre as linhas Acm e A1
	Resfriamento
Lento (dentro do forno)  implica em tempo longo de processo (desvantagem)
Usado para aços
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Recozimento total ou pleno

+
+Fe3C
+Fe3C
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1.1- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
	Constituintes Estruturais resultantes
Hipoeutetóide ferrita + perlita grosseira
Eutetóide  perlita grosseira
Hipereutetóide cementita + perlita grosseira
* A pelita grosseira é ideal para melhorar a usinabilidade dos aços baixo e médio carbono
* Para melhorar a usinabilidade dos aços alto carbono recomenda-se a esferoidização
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 1.5- RECOZIMENTO ISOTÉRMICO OU CÍCLICO
	A diferença do recozimento pleno está no resfriamento que é bem mais rápido, tornando-o mais prático e mais econômico,
	Permite obter estrutura final + homogênea
	Não é aplicável para peças de grande volume porque é difícil de baixar a temperatura do núcleo da mesma
	Esse tratamento é geralmente executado em banho de sais
Usado para aços
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2- ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
ESFEROIDITA
Objetivo
Produção de uma estrutura globular ou esferoidal de carbonetos no aço
 
 melhora a usinabilidade, especialmente dos aços alto carbono
 facilita a deformação a frio
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Esferoidização ou coalescimento

+
+Fe3C
+Fe3C
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OUTRAS MANEIRAS DE PRODUZIR ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
 Aquecimento por tempo prolongado a uma temperatura logo abaixo da linha inferior da zona crítica,
 Aquecimento e resfriamentos alternados entre temperaturas que estão logo acima e logo abaixo da linha inferior de transformação.
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Usada para aços
3- NORMALIZAÇÃO
Objetivos:
 Refinar o grão
 Melhorar a uniformidade da microestrutra
*** É usada antes da têmpera e revenido
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
+
+Fe3C
+Fe3C
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3- NORMALIZAÇÃO
	Temperatura
Hipoeutetóide acima da linha A3
Hipereutetóide acima da linha Acm*
*Não há formação de um invólucro de carbonetos frágeis devido a velocidade de refriamento ser maior
	Resfriamento
Ao ar (calmo ou forçado)
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3- NORMALIZAÇÃO
	Constituintes Estruturais resultantes
Hipoeutetóide ferrita + perlita fina
Eutetóide  perlita fina
Hipereutetóide cementita + perlita fina 
* Conforme o aço pode-se obter bainita
Em relação ao recozimento a microestrutura é mais fina, apresenta menor quantidade e melhor distribuição de carbonetos
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4- TÊMPERA
Objetivos:
 Obter estrutura matensítica que promove:
- Aumento na dureza
- Aumento na resistência à tração
- redução na tenacidade
*** A têmpera gera tensões  deve-se fazer revenido posteriormente
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4- TÊMPERA
MARTENSITA
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4- TÊMPERA
	TemperaturaSuperior à linha crítica (A1)
* Deve-se evitar o superaquecimento, pois formaria matensita acidular muito grosseira, de elevada fragilidade
	Resfriamento
Rápido de maneira a formar martensíta (ver curvas TTT)
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4- TÊMPERA
	Meios de Resfriamento
Depende muito da composição do aço (% de carbono e elementos de liga) e da espessura da peça
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TEMPERABILIDADE
	CAPACIDADE DE UM AÇO ADQUIRIR DUREZA POR TÊMPERA A UMA CERTA PROFUNDIDADE
	VEJA EXEMPLO COMPARATIVO DA TEMPERABILIDADE UM AÇO 1040 E DE UM AÇO 8640: (C, SI, MN, Cr, NI e MO.)
	A CURVA QUE INDICA A QUEDA DE DUREZA EM FUNÇÃO DA PROFUNDIDADE RECEBE O NOME DE CURVA JOMINY QUE É OBTIDA POR MEIO DE ENSAIOS NORMALIZADOS
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TEMPERABILIDADE
	Veja como é feito o ensaio de temperabilidade Jominy no site:
	www.cimm.com.br/material didático
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TEMPERABILIDADE DOS AÇOS EM FUNÇÃO DO TEOR DE CARBONO
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5- REVENIDO
*** Sempre acompanha a têmpera
Objetivos:
- Alivia ou remove tensões
- Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando a dureza e a tenacidade
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5- REVENIDO
	Temperatura
Pode ser escolhida de acordo com as combinações de propriedades desejadas
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5- REVENIDO
150- 230°C os carbonetos começam a precipitar
				Estrutura: martensita revenida 				(escura, preta)
				Dureza: 65 RC 60-63 RC
230-400°C os carbonetos continuam a precipitar em forma globular (invisível ao microscópio)
					Estrutura: TROOSTITA
				Dureza: 62 RC 50 RC
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5- REVENIDO
400- 500°C os carbonetos crescem em glóbulos, 				visíveis ao microscópio
				Estrutura: SORBITA
				Dureza: 20-45 RC
650-738°C os carbonetos formam partículas 				globulares
				Estrutura: ESFEROIDITA
				Dureza: <20 RC
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MICROESTRUTURAS DO REVENIDO
TROOSTITA E MARTENSITA
SORBITA
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FRAGILIDADE DE REVENIDO
	Ocorre em determinados tipos de aços quando aquecidos na faixa de temperatura entre 375-475 °C ou quando resfriados lentamente nesta faixa.
	A fragilidade ocorre mais rapidamente na faixa de 470-475 °C 
	A fragilidade só é revelada no ensaio de resist. ao choque, não há alteração na microestrutura.
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AÇOS SUSCEPTÍVEIS À FRAGILIDADE DE REVENIDO
	Aços -liga de baixo teor de liga
	Aços que contém apreciáveis quantidades de Mn, Ni, Cr, Sb*, P, S
	Aços ao Cr-Ni são os mais suceptíveis ao fenômeno
*é o mais prejudicial
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COMO MINIMIZAR A FRAGILIDADE DE REVENIDO
	Manter os teores de P abaixo de 0,005% e S menor 0,01%
	Reaquecer o aço fragilizado a uma temperatura de ~600 °C seguido de refriamento rápido até abaixo de 300 °C .
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6- SOLUBILIZAÇÃO SEGUIDA DE PRECIPITAÇÃO OU ENVELHECIMENTO
	Consiste na precipitação de outra fase, na forma de partículas extremamente pequenas e uniformemente distribuídas. 
	Esta nova fase enrijece a liga. 
	Após o envelhecimento o material terá adquirido máxima dureza e resistência.
	O envelhecimento pode ser natural ou artificial.
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6- Tratamento térmico de solubilização seguido de envelhecimento
Chamado de 
envelhecimento que
 pode ser
natural ou artificial
A ppt se dá a T ambiente
A ppt se dá acima da T ambiente por reaqueci-mento
Solubilização
Precipitação
Resfriamento em água
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EXEMPLO: Sistema Al-Cu
A fase endurecedora das ligas Al-Cu é CuAl2 () 
Solubilização
5,65%
7- Outros tratamentos térmicos
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TRATAMENTO SUB-ZERO
	Alguns tipos de aço, especialmente os alta liga, não conseguem finalizar a transformação de austenita em martensita.
O tratamento consiste no resfriamento do aço a temperaturas abaixo da ambiente
	Ex: Nitrogênio líquido: -170oC
		 Nitrogênio + álcool: -70oC
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AÇO AISI 1321 cementado as linhas Mi e Mf são abaixadas. 
	Neste aço a formação da martensita não se finaliza, levando a se ter austenita residual a temperatura ambiente.
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AUSTEMPERA E MARTEMPERA
	Problemas práticos no resfriamento convencional e têmpera 
	 A peça/ parte poderá apresentar empenamento ou fissuras devidos ao resfriamento não uniforme. A parte externa esfria mais rapidamente, transformando-se em martensita antes da parte interna. Durante o curto tempo em que as partes externa e interna estão com diferentes microestruturas, aparecem tensões mecânicas consideráveis. A região que contém a martensita é frágil e pode trincar. 
Os tratamentos térmicos denominados de martempera e austempera vieram para solucionar este problema
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MARTEMPERA
	O resfriamento é temporariamente interrompido, criando um passo isotérmico, no qual toda a peça atinga a mesma temperatura. A seguir o resfriamento é feito lentamente de forma que a martensita se forma uniformemente através da peça. A ductilidade é conseguida através de um revenimento final.
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AUSTEMPERA
	Outra alternativa para evitar distorções e trincas é o tratamento denominado austêmpera, ilustrado ao lado 
	Neste processo o procedimento é análogo à martêmpera. Entretanto a fase isotérmica é prolongada até que ocorra a completa transformação em bainita. Como a microestrutura formada é mais estável (alfa+Fe3C), o resfriamento subsequente não gera martensita. Não existe a fase de reaquecimento, tornando o processo mais barato. 
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MARTEMPERA E AUSTEMPERA
alternativas para evitar distorções e trincas
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CASO PRÁTICO 1
Faça uma análise do seguinte procedimento adotado por uma da empresa
	Peça: eixo (10x100)mm
	Aço: SAE 1045
	Condições de trabalho: solicitação à abrasão pura
	Tratamento solicitado: beneficiamento para dureza de 55HRC
	Condição para tempera: peça totalmente acabada
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CASO PRÁTICO 2
Qual o tratamento térmico que você acha mais apropriado para um dado eixo flangeado para reconstituir a homogeneidade microestrutural com a finalidade de posteriormente ser efetuada a tempera?
Informações: A região flangeada apresenta-se com granulação fina e homogênea, resultante do trabalho à quente; já o restante do eixo, que não sofre conformação, apresenta-se com microestrutura grosseira e heterogênea, devido ao aquecimento para forjamento. 
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CASO PRÁTICO 3
Porta insertos de metal duro são usados em estampos progressivos, confeccionados em aço AISI D2 e temperados para 60/62 HRC.
Este tipo de aço costuma reter até 50% de austenita em sua estrutura à temperatura ambiente. Há algum inconveniente disto? Comente sua resposta.
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AÇO AISI D2
* INDEFORMÁVEL
* ALTO RTEOR DE Cr E C
* TEMPERÁVEL AO AR
* ALTA TENACIDADE
* ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA
* ALTA RESISTÊNCIA AO DESGASTE.
RESUMOS
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TRANSFORMAÇÕES
AUSTENITA
Perlita
( + Fe3C) + a fase próeutetóide
Bainita
( + Fe3C)
Martensita
(fase tetragonal)
Martensita Revenida
( + Fe3C)
Ferrita ou cementita
Resf. lento
Resf. moderado
Resf. Rápido
 (Têmpera)
reaquecimento
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Resfriamento 
Lento 
(dentro do forno)
Resfriamento 
ao ar
Tratamentos Térmicos
Recozimento
Total ou Pleno
Recozimento
Isotérmico
Normalização
Tempera e 
Revenido
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Recozimento
Total ou Pleno
Isotérmico
Alívio de 
tensões
Recristalização
Resfriamento 
Lento 
(dentro do forno)
Temperatura
Abaixo da linha A1  Não ocorrenenhuma transformação Resfriamento
Deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções
Temperatura
Abaixo da linha A1  
(600-620oC)
- Resfriamento
Lento 
(ao ar ou dentro 
do forno)
**Elimina o 
encruamento 
gerado pelos 
processos de
 deformação à frio