Tecnologia Mecânica
Tratamentos Térmicos
Diagrama de Fases
Eng. Marcio R. M. Menna
Tratamento Térmico
Finalidade:


Alterar
as
microestruturas
e,
como
conseqüência, as propriedades mecânicas
das ligas metálicas
O tratamento térmico está diretamente
relacionado com o tipo de material a ser
tratado
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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
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Fatores de Influência
Temperatura
Tempo
Velocidade de resfriamento
Atmosfera (para evitar a oxidação ou
perda de algum elemento químico, como a
descarbonetação dos aços)
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Tempo
O tempo de tratamento depende muito
das dimensões da peça
Quanto maior o tempo, maior a segurança
da completa dissolução das fases para
posterior transformação
Tempos longos facilitam a oxidação e
encarecem o processo
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Temperatura
Depende do tipo de material e da
transformação de fase ou microestrutura
desejada
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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 (mais
comum é o de Pb)
Óleo
Água
Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou
NaCl (+ severos)
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Principais Tratamentos Térmicos
Tratamentos Térmicos
Recozimento
•Alívio de tensões
•Recristalização
•Homogeneização
•Total ou Pleno
•Isotérmico
Normalização
Têmpera
e Revenido
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Recozimento
Objetivos:




Remoção de tensões internas
Diminuir a dureza, para melhorar a usinabilidade
Alterar as propriedades mecânicas, como
resistência e a ductilidade
Ajustar o tamanho de grão
a
Método:

Manter o material a uma temperatura determinada
por um certo tempo, e a seguir resfriá-lo lentamente
Tempo de permanência:


aços carbono: ~ 20 min. por centímetro de espessura
aços liga: ~ 30 min. por centímetro de espessura
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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)
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Recozimento para alívio de
tensões
Objetivo:

Remoção de tensões internas
Temperatura:

Geralmente entre 500 ºC e 700 ºC
Resfriamento:

Deve-se evitar velocidades muito altas devido
ao risco de distorções; geralmente feito ao ar
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Recozimento para Recristalização
Objetivo:

Elimina o encruamento
deformação a frio
Temperatura:

Menor que 723 ºC
Resfriamento:

Lento (ao ar ou ao forno)
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gerado
pela
Recozimento para
Homogeneização
Objetivo:

Melhorar a homogeneidade da microestrutura
de peças fundidas
Temperatura

Menor que 723 ºC
Resfriamento:

Lento (ao ar ou ao forno)
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Recozimento Total ou Pleno
Objetivo:

Obter dureza e estrutura controlada para os
aços
Temperatura:


< 0,86% C: 50 ºC acima da Tcrítica superior
>0,86% C: entre Tcrítica superior e Tcrítica inferior
Resfriamento:

Lento, ao forno (~ 50 ºC/h)
Implica em tempos longos de processo
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Influência da Temperatura de
Recozimento
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Normalização
Usada nos aços, antes da Têmpera e Revenido.
Objetivos:


Refinar o grão
Melhorar a uniformidade da microestrutura
Temperatura


< 0,86% C: Acima da linha A3
> 0,86% C: Acima da Tcrítica superior
Resfriamento

Ao ar (calmo ou forçado)
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Têmpera
Objetivos:

Obter estrutura matensítica, que promove:
Aumento na dureza
Aumento na resistência à tração
Redução na tenacidade
Aumento da resistência ao desgaste
A têmpera gera tensões – é necessário
um revenido posterior
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Estrutura Martensítica
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Têmpera
Temperatura:





Levemente superior à linha crítica (A1)
Manutenção
a
essa
temperatura
para
homogeneização
(0,4 a 0,86)% C – Acima da austenitizacao plena
> 0,86% C: aproximadamente (723 + 50) ºC
Deve ser realizado em atmosfera controlada
Resfriamento:


Brusco, de maneira a formar martensita
A velocidade de resfriamento é o fator mais
importante da têmpera
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Têmpera
Meios de resfriamento

Dependem da composição do aço (% de C 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
A curva que indica a queda de dureza em
função da profundidade recebe o nome de
curva Jominy, e é obtida por meio de
ensaios normalizados
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Temperabilidade
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Temperabilidade em função do teor
de Carbono
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Revenido
Sempre acompanha a têmpera
Objetivos:


Alivia ou remove tensões
Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando
a tenacidade
Temperatura

Pode ser escolhida de acordo com as
propriedades desejadas
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Temperatura de Revenido
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Temperatura de Revenido
150 – 230 °C  Dureza: 65 RC a 60 RC
230 – 400 °C  Dureza: 62 RC a 50 RC
400 – 500 °C  Dureza: 20 RC a 45 RC
650 – 738 °C  Dureza: < 20 RC
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Microestruturas de Revenido
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Outros Tratamentos Térmicos
Tratamento Sub-zero




Alguns aços, especialmente os de alta liga,
não conseguem finalizar as transformações
de fases
O tratamento consiste no resfriamento do aço
a temperaturas abaixo da ambiente
Ex:
Nitrogênio líquido: -170 ºC
Nitrogênio + álcool: -70 ºC
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Austêmpera e Martêmpera
Problema prático no resfriamento e na
têmpera:



Resfriamento não uniforme gera tensões
A parte externa resfria mais rapidamente,
enriquecendo-se de martensita
A martensita é dura e frágil, e pode trincar
Os tratamentos térmicos denominados de
martêmpera
e
austêmpera
visam
solucionar este problema
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Martêmpera
O
resfriamento é temporariamente
interrompido,
criando
um
passo
isotérmico, no qual toda a peça atinge 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
revenido final
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Austêmpera
O procedimento é análogo à martêmpera,
entretanto
a
fase
isotérmica
é
prolongada até que ocorra a completa
transformação em bainita
Microestrutura formada é mais estável
(+Fe3C), o resfriamento subseqüente
não gera martensita
Não existe a fase de reaquecimento,
tornando o processo mais barato
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Processos
Têmpera,
Austêmpera,
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Martêmpera