Materiais_Aula_06

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Ciência dos materiais
Aula 06
Prof. Régis Barros
regis.barros@docente.unip.br
CM
Tratamento térmico
Definição: TRATAMENTO TÉRMICO pode ser definido como o aquecimento
ou resfriamento controlado dos metais feito com a finalidade de alterar
suas propriedades físicas e mecânicas, sem alterar a forma do produto
final.
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Tratamento térmico
• Muitas vezes as propriedades mecânicas após a usinagem ou
conformação não atendem os requisitos de projeto. Exemplo:
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Tratamento térmico
• Serra copo: feita de aço carbono (1020).
• Quando corta materiais fracos (isopor, madeira comoenada):
durabilidade elevada.
• Se necessário cortar material duro: a serra sequer termina o corte.
• Solução: tratar termicamente: aumentar dureza e resistência.
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Tratamento térmico
Como ocorre essa otimização de propriedades?
• Diminuição do tamanho dos grãos.
• Surgimento de fases mais resistentes.
Material sem tratamento
Material com tratamento
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Tratamento térmico
Foco do nosso estudo: materiais ferrosos (aços).
Definição: Aços são ligas ferro-carbono com teor de carbono de até 2% em
peso.
Fases do aço: ferrita (mais clara, composta de ferro) e cementita (carboneto
de ferro, mais escuro).
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Tratamento térmico
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Tratamento térmico
Importante: as partes escuras têm forma de lamelas:
Essas lamelas são ferrita e cementita alternadamente.
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Tratamento térmico
1) Tratamento de 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.
Em outras palavras: quando se aquece o aço acima de certa temperatura (depende de cada
aço), forma-se uma fase chama austenita, que tem o “poder "de se transformar em outras fases
mais duras e resistentes após o resfriamento rápido.
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Tratamento térmico
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Tratamento térmico
Procedimento:
1) Aquecer até temperatura de austenitização.
2) Manter por algum tempo nessa temperatura (depende do aço).
3) Resfriar rápido.
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Tratamento térmico
Tipo de resfriamento
1) Água.
2) Óleo.
3) Fluído específico.
4) Fotos nos próximos slides!
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Tempera em água de cilindro de laminação
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Tempera em óleo de anel de mecanismo
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1) Tratamento de revenimento
É comum a têmpera deixar o material muito duro. Para aliviar isso, aplica-se o
recozimento.
Definição: O recozimento é um tratamento térmico que tem por finalidade eliminar a dureza de uma
peça temperada ou normalizar materiais com tensões internas resultantes do forjamento, da laminação,
da trefilação
Tratamento térmico
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Tratamento térmico
A técnica consiste em 
aquecer o aço a uma 
temperatura menor que 
da austenitização e 
aumentar o tamanho dos 
grãos e diminuir a 
quantidade de 
carbonetos.
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Revenimento: exemplos de temperaturas e tempo de tratamento.
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Tratamento térmico
3) Tratamento de cementação
Definição: Cementação é o tratamento termoquímico que consiste em se introduzir carbono na
superfície do aço pelo mecanismo de difusão atômica com o objetivo de se aumentar a dureza
superficial do material, depois de convenientemente temperado.
Em alguns casos a dureza superficial do material temperado não atende a aplicação, dai a
necessidade de cementar a superfície para aumentar a resistência e a dureza.
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Tratamento térmico
Exemplos do resultado da cementação:
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Tratamento térmico
Ocorre difusão de carbono na superfície do aço devido ao aquecimento.
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O encruamento, também chamado de trabalho a frio, é um fenômeno modificativo da estrutura
cristalina dos metais e ligas pouco ferrosas, em que a deformação plástica realizada abaixo da temperatura
de recristalização causará o aumento de discordâncias na estrutura cristalina e consequentemente o
aumento de resistência do metal.] Resumindo, o encruamento é o aumento do limite elástico do material
(resistência a tração) por deformação plástica. Quanto maior a deformação plástica, maior a resistência do
material. Considere as figuras ilustrativas de dois processos de fabricação:
Exercício
Qual dos dois processos confere maior resistência mecânica ao material conformado? Justifique.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Estrutura_cristalina
https://pt.wikipedia.org/wiki/Metais
https://pt.wikipedia.org/wiki/Liga_met%C3%A1lica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ferro
https://pt.wikipedia.org/wiki/Deforma%C3%A7%C3%A3o_pl%C3%A1stica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_recristaliza%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Resist%C3%AAncia_dos_materiais
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O processo de compressão direta confere maior resistência mecânica ao material, uma vez que
ele promove deformação plástica em maior grau que o processo de cisalhamento. Isso ocorre
pelo fato de o processo de cisalhamento provocar corte localizado e a compressão direta
deforma o material por inteiro, causando a movimentação de defeitos do tipo discordância.
Resposta
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Exercício
A operação de têmpera em aços ligas altera propriedades mecânicas. Sobre a têmpera, assinale 
a alternativa correta.
A
A têmpera produz um aumento da ductilidade de ligas de aço.
B
A têmpera provoca uma redução das tensões internas.
C
A têmpera reduz a dureza.
D
A têmpera reduz a resistência à tração.
E
A têmpera aumenta a dureza.
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Justificativa
A
A têmpera produz um aumento da ductilidade de ligas de 
aço.
ERRADO! A têmpera aumenta a resistência e a dureza. Quanto maior a resistência do 
material, menor sua ductilidade, pois são efeitos concorrentes.
B
A têmpera provoca uma redução das tensões internas.
ERRADO! A têmpera na verdade causa choque térmico no material, provocando 
grandes tensões internas, pois a superfície resfria mais rápido que o interior do 
material, assim tendo retrações diferentes.
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Justificativa
C
A têmpera reduz a dureza.
ERRADO! Conforme já foi citado, a têmpera aumenta a dureza.
D
A têmpera reduz a resistência à tração.
ERRADO! Conforme já foi citado, a têmpera aumenta a resistência.
E
A têmpera aumenta a dureza.
Certo! A têmpera aumenta a dureza pelo fato de alterar o tamanho de grão e 
possibilitar a transformação de fase do aço mesmo no estado sólido.
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Tipos de ferro fundido
Definição:
O ferro fundido é uma liga de ferro em mistura com elementos à base de
carbono e silício. Para a formação de uma liga metálica de ferro, carbono (a
partir de 2% a 7%), silício (entre 1 e 4%), podendo conter outros elementos
químicos.
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Tipos de ferro fundido
Diferença entre FoFo e aço:
O ferro fundido, ao contrário do aço, possui alta concentração de carbono
fazendo com que sua fabricação só seja possível através de processos como a
fundição e a usinagem. Para obtenção deste ferro, os materiais são colocados
em um forno de fusão que conseguem chegar a temperaturas elevadas,
chegando a 1200 ºC.
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Tipos de ferro fundido
Ferro Fundido Nodular
Dentre todos os tipos de ferro fundido, o nodular é o que contém melhor resistência, tenacidade e ductilidade,
conferindo características que o aproximam do aço. Por conseguinte, seu custo de produção é mais elevado,
devido às estreitas faixas de composição químicas que são utilizadas para fabricação deste material.
O ferro fundido nodular é comumente utilizado na fabricação de roldanas, dutos, cunha de fricção, placas,
mancais e suportes.
Característica: 
carboneto em forma 
de nódulos.
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Tipos de ferro fundido
Ferro Fundido Cinzento
O ferro fundido cinzento é o mais utilizado dentre todos, principalmente pelo seu baixo custo, uma vez que o
material é fabricado a partir de sucata. Além de ter fabricação fácil já que não exige equipamentos complexos e
caros para realizar sua fusão e solidificação.
Este material tem boa usinabilidade e capacidade de amortecer altas vibrações. Sua aplicação é dada em largaescala pela indústria de máquinas e equipamentos, automobilística, ferroviária e naval, por exemplo. Sua utilização
é bem comum na fabricação de componentes como disco de freio e carcaças de máquinas.
Característica: 
carboneto em forma 
veios.
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Tipos de ferro fundido
Ferro Fundido Branco
O ferro fundido branco é caracterizado por conter uma taxa de resfriamento mais alta além de ser
bastante frágil. Por este motivo, seu uso é menor do que os outros tipos de ferro fundido, sendo
utilizado somente em peças que precisem de uma alta resistência a abrasão, dureza e baixa ductilidade.
Este tipo de ferro fundido é bastante utilizado em equipamentos de manuseio na mineração, além de
serem empregados em rotores corpo de bomba, placas de desgaste, placas de revestimento, martelos e
palhetas.
Esperamos que com este conteúdo você tenha aprendido mais sobre as diversas aplicações do ferro
fundido. Aqui no blog da Serre você pode acompanhar mais informações como esta.
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Tipos de ferro fundido