AULA_7_MAT_DE_CONST_MEC

Prévia do material em texto

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICAA7
OCB
Prof. Dr.Odney Carlos Brondino
1Provérbio chinês: 
“Escuto e Esqueço, Vejo e Lembro, Faço e Aprendo.”
OCB
2011
TRATAMENTOS TÉRMICOS
FINALIDADE: Alterar as microestruturas e como consequência as propriedades
mecânicas das ligas metálicas.
2
OCB
OBJETIVOSOBJETIVOS
� Remover as tensões internas oriundas de deformação plástica, soldagem, 
usinagem, ...
� Aumentar ou diminuir a dureza
� Aumentar a resistência mecânica
� Melhorar a ductilidade
3
� Melhorar a usinabilidade
� Melhorar a resistência ao desgaste
� Aumentar a resistência à fadiga
� Melhorar a resistência à corrosão
� Melhorar da resistência ao calor
� Melhorar das propriedades elétricas e magnéticas
OCB
2011
ETAPAS
•São executados por alteração da velocidade de esfriamento e da
temperatura de aquecimento ou da temperatura a que são
esfriados ou de ambos.
•Operações de aquecimento de um material a uma dada temperatura e esfriamento
após certo tempo, em condições controladas, com a finalidade de dar ao material
propriedades especiais.
4
OCB
2011
MICROESTRUTURA VERSUS HISTÓRICOS 
TÉRMICO E MECÂNICO
5
OCB
2011
FATORES DE INFLUÊNCIA 
NOS TRATAMENTOS TÉRMICOS
� Temperatura
� Tempo
� Velocidade de resfriamento
� Atmosfera (no caso dos aços para evitar a oxidação e descarbonetação)
6
� Atmosfera (no caso dos aços para evitar a oxidação e descarbonetação)
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA
Geralmente o aquecimento é feito acima da linha crítica (A1 no diagrama de fases
FeFe3C)
� A austenita é geralmente o ponto de partida para as transformações posteriores
desejadas
OCB
2011
7
Ou linha crítica
OCB
2011
Definições : Temperatura Crítica Superior (A3 e Acm) e Temperatura Crítica Inferior (A1)
8
OCB
2011
9
Como a martensita não envolve difusão, a sua formação ocorre instantaneamente 
(independente do tempo, por isso na curva TTT a mesma corresponde a uma reta).
OCB
2011
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURAINFLUÊNCIA DA TEMPERATURA
Quanto mais alta a temperatura acima da linha crítica (A1 no diagrama de fases
FeFe3C – tangente ao ponto eutetóide):
� maior a segurança da completa dissolução das fases na austenita
� maior será o tamanho de grão da austenita (não é bom)
10
TEMPERATURA RECOMENDADA PARA OS TEMPERATURA RECOMENDADA PARA OS 
AÇOS HIPOEUTETÓIDESAÇOS HIPOEUTETÓIDES
� 50 °C acima da linha A3 (austenita → ferrita)
� no diagrama de fases FeFe3C
OCB
2011
TEMPERATURA RECOMENDADA PARA OS TEMPERATURA RECOMENDADA PARA OS 
AÇOS HIPEREUTETÓIDESAÇOS HIPEREUTETÓIDES
� Temperatura inferior à linha Acm (Austenita→Cementita) e acima da A1 do
diagrama de fases FeFe3C
POR QUE?
A linha Acm sobe muito em temperatura com o
11
teor de Carbono
� Temperaturas muito altas são prejudiciais por
promoverem crescimento de grão da austenita
� Neste caso é menos prejudicial ter a presença de certa quantidade de carboneto
não dissolvido
OCB
2011
INFLUÊNCIA DO TEMPO NOS 
TRATAMENTOS TÉRMICOS
� Quanto maior o tempo na temperatura de austenitização (semelhante a influência
da temperatura):
� maior a segurança da completa dissolução
das fases na austenita
� maior será o tamanho de grão da austenita
12
� maior será o tamanho de grão da austenita
(não é bom)
� Tempos longos facilitam a oxidação e a descarbonetação
TEMPO NOS TRATAMENTOS TÉRMICOS
�Irá depender da liga a ser tratada e do tratamento
OCB
2011
INFLUÊNCIA DO RESFRIAMENTO NOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
� É o mais importante porque é ele que efetivamente determinará a microestrutura,
além da composição do aço (teor de Carbono e elementos de liga)
PRINCIPAIS MEIOS DE RESFRIAMENTO
13
� Ambiente do forno
� Ar
� Banho de sais ou metal fundido (Ex.: Pb)
� Óleo
� Água
� Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou NaCl (+ severos)
OCB
2011
A ESCOLHA DO MEIO DE RESFRIAMENTO 
� Irá depender:
� 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
TRATAMENTOSTÉRMICOS 
RECOZIMENTO 
14
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
OCB
TIPOS DE RECOZIMENTO
� Recozimento total ou pleno
� Recozimento isotérmico ou cíclico
� Recozimento para alívio de tensões
� Recozimento para recristalização
RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
� Objetivo
Obter dureza e estrutura controlada
� 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 15
OCB
2011
� 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
RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
16
carbono
� Para melhorar a usinabilidade dos aços alto carbono recomenda-se a esferoidização
OCB
2011
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 mais homogênea
� Não é aplicável para peças de grande volume porque é difícil de baixar a
temperatura do núcleo da mesma
� Esse tratamento é geralmente� Esse tratamento é geralmente
executado em banho de sais
17
OCB
2011
RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕES
Objetivo: Remoção de tensões internas originadas de processos (tratamentos
mecânicos, soldagem, corte, …)
� Temperatura
Abaixo da linha A1� Não ocorre nenhuma transformação (600-620oC)
� Resfriamento
Deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções
18
ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
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
ESFEROIDITA
OCB
2011
MANEIRAS DE PRODUZIR ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
� Aquecimento a uma temperatura logo acima da linha inferior de transformação,
seguido de resfriamento lento,
� 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.
19
γ
γ+α γ+Fe3C
α+Fe3C
Esferoid
ização 
ou 
coalesci
mento
OCB
2011
Recozimento
Total ou Pleno
Isotérmico
Alívio de 
tensões
Recristalização
Resfriamento Temperatura
20
Resfriamento 
Lento 
(dentro do forno) Temperatura
Abaixo da linha A1
Não ocorre nenhuma 
transformação 
(600-620oC)
Resfriamento
Devese 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
OCB
2011
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO NA RESISTÊNCIA
À TRAÇÃO E DUCTILIDADE
21
CRESCIMENTO DO 
TAMANHO DOS GRÃOS
OCB
2011Objetivos:
� Refinar o grão
� Melhorar a uniformidade da microestrutra
TRATAMENTOSTÉRMICOS 
NORMALIZAÇÃO
� Temperatura
22
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)
OCB
2011
� Constituintes Estruturais Resultantes
Hipoeutetóide� ferrita + perlita fina
Eutetóide� perlita fina
Hipereutetóide� cementita + perlita fina
→ Dependendo da liga Fe-C, pode-se
obter bainita;
NORMALIZAÇÃO
23
obter bainita;
→Em relaçào ao recozimento a
microestrutura é mais fina, apresenta
menor quantidade, melhor distribuição
de carbonetos e melhores propriedadesmecânicas.
OCB
2011Objetivos:
� Obter estrutura martensítica, que promove:
- Aumento na dureza
- Aumento na resistência à tração
- redução na tenacidade
TRATAMENTOSTÉRMICOS 
TÊMPERA
24
- redução na tenacidade
→ A têmpera gera tensões� deve-se
fazer revenimento posteriormente
MARTENSITA
OCB
2011
� Temperatura
Superior à linha crítica (A1)
→Deve-se evitar o superaquecimento,
pois formaria matensita acicular muito
grosseira, de elevada fragilidade
� Resfriamento
TÊMPERA
25
� Resfriamento
Rápido de maneira a formar martensíta
(ver curvas TTT)
� Meios de Resfriamento
→ Irá depender muito da composição
do aço (% C e elementos de liga)
e da espessura da peça
OCB
2011
� Constituintes Estruturais Resultantes
Hipoeutetóide� ferrita + martensita
Eutetóide� martensita
Hipereutetóide� cementita + martensita
TÊMPERA
SEVERIDADE DE RESFRIAMENTO
26
Meio de resfriamento Intensidade relativa 
Água a 20oC 1,0 
Água a 40oC 0,7 
Água a 80oC 0,2 
Solução de NaCl @ 10% 3,0 
Solução de NaOH @ 50% 2,0 
Óleo mineral 20~200oC 0,3