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O estudo das curvas em C ocorrem durante o aquecimento e o resfriamento dos aços e das correntes transformações estruturais onde permitem o progresso de novas técnicas de tratamentos térmicos dessas ligas na qual veremos a seguir.
Tipologia: Provas
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Faculdade Santa Rita - FaSaR Conselheiro Lafaiete – Minas Gerais – Brasil
Alex Francisco de Paula Cláudio Góis Camilo Mirelli Santos do Nascimento Paulo Henrique Baeta Miguel
Conselheiro Lafaiete - MG Abril - 2016
Alex Francisco de Paula Cláudio Góis Camilo Mirelli Santos do Nascimento Paulo Henrique Baeta Miguel
Trabalho apresentado tem como requisito parcial para obtenção da aprovação na disciplina Tratamento Especiais, no curso de Graduação de Engeharia Metalúrgica, pela Faculdade Santa Rita - FaSaR. Profº: Lucas Andrade de Azevedo
Belo Horizonte - MG Abril - 2016
Os tratamentos térmicos especiais têm como objetivo modificar as propriedades do aço e de outros materiais através de um conjunto de operações que incluem o aquecimento e resfriamento em condições devidamente controladas. Portanto, as propriedades adequadas para cada aplicação no aço comumente utilizado na engenharia residirão sobre o material e suas propriedades.
Figura 2: Nucleação e Crescimento da Perlita no aço Eutetoide
Figura 3: Curva do aço 1140 (0.4C e 11.1Mn) Em uma publicação no site da companhia torch e o duro chama diz que o uso de intenso calor da chama oxiacetilenica em uma fina camada de uma peça é rapidamente aquecida atingindo a temperaturas acima da crítica que seria de 850ºC e que se a mesma for resfriada por um jato de água o seu resfriamento brusco faz
com que somente a sua superfície seja temperada mantendo o restante da sua estrutura com a mesma dureza, isso se dá devido sua estrutura perlitica que é convertida em austenitica ao ultrapassar a temperatura crítica Esse resfriamento brusco provoca uma modificação estrutural no que chamamos de zona vizinha dando lugar a uma estrutura martesítica com dureza muito mais elevada que antes deste resfriamento. Ambas as empresas afirmam que essa camada é de aproximadamente 3mm que proporciona uma proteção na peça sem afetar sua microestrutura, como existe várias maneiras de se obter esse processo, se torna necessário alguns dispositivos mecânicos para que a chama seja direcionada de uma forma melhor fazendo assim com que o jato de água seja uniforme no local desejado obtendo o resultado esperado, sendo assim a chama seria progressiva e o jato de água localizada giratória como podemos exemplificar na imagem abaixo.
Figura 4: Têmpera Localizada
2. AUSTÊMPERA
A austêmpera tem substituído diversas aplicações na têmpera e também no revenido, onde baseiam no conhecimento das curvas em C e aproveita as transformações da austenita ocorrendo à temperatura constante. Portanto, a austêmpera é avaliada como um tratamento isotérmico. O que constitui a austêmpera é a bainita, que possui propriedades idênticas ou superiores às estruturas martensíticas revenidas. Esse tratamento evita-se a formação direta da martensita eliminando-se inconvenientes que essa estrutura apresenta quando obtido pelo revenido posterior. Mediante a sequência de operações o aço é austemperado tendos-e as seguintes transformações:
De acordo com as informações da tabela, há algumas características a serem destacadas: Melhores ductibilidade, tenacidade e resistência para uma determinada dureza; Ciclo de tempo reduzido para obter uma faixa de dureza entre 35 a 55 RC, com economia resultante de energia; e Empenamento reduzido, o que reduz o tempo posterior de usinagem, sucata e inspeção. A austêmpera possui grande vantagem entre o revenido e a têmpera, porque devido à estrutura banítica formar-se diretamente a austenita há uma temperatura bem mais elevada quando se comparada coma a martensita, onde a tensão interna são menores, não havendo distorção ou empenamento. Com relação a fissuras de têmpera quase que completamente é eliminada. A aplicação do tratamento de austêmpera é feita em peças de barras em diâmetros menores ou tiras de chapas de menor espessura em secção de aço- carbono exigindo tenacidade próxima de 50 RC. No entanto, muitas vezes é mais importante que a austêmpera produza nas peças desejadas as propriedades mecânicas desejadas do que uma estrutura inteiramente bainítica. Sendo assim, na prática industrial da austêmpera é comum as aplicações bem sucedidas com menos de 100% de bainita. Há algumas variações estruturais da bainita, onde a bainita superior em aço hipoeutetóides, apresentam pilha de tiras ou agulhas de ferritas. Nos aços hipereutetóides, forma-se cementita antes, criando-se uma região de austenita exaurida de carbono em torno da cementita. A chamada bainita inferior forma-se as temperaturas abaixo de 350º C, onde sua estrutura difere da bainita superior. Contuto, durante o tempo em que o aço fica na temperatura de formação da bainita, esse épsilon muda para cementita, ou seja, há algumas variações estruturais da bainita, onde a bainita superior em aço hipoeutetóides, apresentam pilha de tiras ou agulhas de ferritas. Nos aços hipereutetóides, forma-se cementita antes, criando-se uma região de austenita exaurida de carbono em torno da cementita.
Martêmpera ou têmpera interrompida como também pode ser identificada é um tratamento isotérmico indicado para aços de alta liga. Como na maioria dos tratamentos térmicos ocorre um resfriamento brusco do material pode ocorrer nas peças tensões térmicas e tensões causadas pela variação volumétrica associada à transformação martensitica dando origem a trincas, distorções e empenamento por isso é necessário realizar esse tratamento. O tratamento segue as seguintes etapas: a) aquecimento a uma temperatura dentro da faixa de austenização; b) resfriamento em óleo quente ou sal fundido mantido a uma temperatura correspondente parte superior ou ligeiramente acima da faixa martensítica; c) manutenção no meio de resfriamento até que a temperatura através detoda a seção do aço se torne uniforme; d) resfriamento (geralmente no ar) a velocidade moderada, de modo a prevenir qualquer grande diferença de temperatura entre a parte externa e a parte interna da seção. Variáveis a serem controladas no processo: a temperatura de austenitização, que entre outros fatores afeta a própria temperatura correspondente a Mi; atmosfera controlada durante a austenização, pois casca de óxido pode representar como que a barreira para o resfriamento uniforme no banho de óleo ou de sal fundido; temperatura dos banos de martêmpera, que depende da espessura da seção, etc. Outro processo de martêmpera, que é chamado martêmpera modificada, o qual difere da martêmpera convencional pelo fato da temperatura do banho de martêmpera ser baixa - variando desde pouco abaixo Mi, até cerca de 93ºC. Por esse processo, conseguem-se velocidades de resfriamento mais rápidas, o que é importante para aços de endurecibilidade inferior. Nessas condições, a martêmpera modifica é aplicada a uma maior quantidade de composições de aço.
O processo permite obter-se uma combinação de moderadas altas resistência e dureza. Nessa operação, como na verdadeira austêmpera, devem-se controlar as dimensões das peças a serem tratadas, para evitar que se formem microestruturas mistas, as quais podem produzir nas peças durezas não uniformes. O patenteamento visa combinar bons níveis de resistência mecânica com ductilidade, possibilitando maior níveis de deformação plástica no estiramento de arames. Este tratamento térmico obtem-se uma estrutura (perlita fina ou bainita) que combine alta resistência à tração e ductilidade suficiente, de modo a permitir que os arames sofram satisfatoriamente as operações severas de trefilação e apresentam as características finais desejadas, ou seja, alta resistência a tração e elevada tenacidade. O equipamento para patenteamento de arames compreende os seguintes itens: Desenroladeiras (que alimentam os fios); Fornos de aquecimento; Meios de resfriamento; e Enroladeiras. O patenteamento seguido de trefilação permite obter fios de alta qualidade com limite de resistência à tração que pode atingir valores muito elevados da ordem de 250/300 kg/mm² devido essa alta resistência apresentam boas ductilidades e tenacidades que podem ser enrolados em torno de si várias vezes ou martelados até ficarem achatados, sem que apareçam fissuras de qualquer natureza.
O tratamento termoquímico é o endurecimento superficial dos aços,pela modificação parcial da sua composição química, nas seções que se deseja endurecer.A profundidade depende da temperatura de aquecimento e do tempo de permanência à temperatura,o objetivo deste tratamento é aumentar a dureza e a resistência ao desgaste,resultando em um material capaz de suportar, certos tipos de tensões. A cementação consiste no enriquecimento superficial de carbono em certos aços, aquecidos em contato com substâncias carbonáceas através dele, introduz-se carbono na superfície do aço, de modo que este depois de temperado, apresente
uma superfície mais dura. É necessário que o aço, em contato com a substância capaz de fornecer o carbono, seja aquecido a uma temperatura em que a solução do carbono no ferro seja fácil. A temperatura de aquecimento deve ser superior à da zona crítica (850º a 950ºC). A profundidade de penetração do carbono depende da temperatura e do tempo, sendo que as temperaturas mais elevadas favorecem a penetração de carbono. Os processos de cementação, devem elevar o teor inicial de carbono até 0,8% ou 1,0%,a cementação é um fenômeno de difusão, que esta relacionado com o movimento de carbono no interior do aço, e a velocidade de enriquecimento superficial de carbono depende em primeiro lugar do seu coeficiente de difusão. Considerações sobre a cementação: Qualquer que seja o processo adotado na cementação deve-se levar em consideração os seguintes pontos: Para se obter uma combinação de uma superfície dura com um núcleo tenaz, deve-se partir de um aço baixo carbono; A operação deve ser ralizada a uma temperatura que coloque o aço no estado austenítico entre 850ºc a 950ºc. Processos industriais para cementação: Espessuras normalmente inferiores a 1,5 mm; Durezas superiores a 50-65HRC
GERAIS, TRATAMENTOS TÉRMICOS, PRINCIPAIS TIPOS ”, 6 a. edição ampliada e revisada, ABM, 576 pags.
DUROCHAMA Disponível em: <http:// www.durochama.com.br/materiais> Acesso em 27. Abril.
TORCH Disponível em: <http:// www.torch.com.br/tempera> Acesso em 27. Abril. 2016.
