Têmpera

A têmpera tem como objetivo a obtenção de uma estrutura martensítica que promove um aumento da dureza, aumento da resistência à tração, redução da tenacidade. A tempera gera tensões que devem ser retiradas posteriormente com a realização do tratamento de revenido.

Porque a martensita é tão dura ?

 O carbono dissolve-se prontamente na austenita, porém é praticamente inssolúvel na ferrita. Quando a austenita é resfriada a uma temperatura em que não é mais estável, o ferro gama (austenita) transforma-se em ferro alfa (ferrita) e o carbono é expulso da solução sólida, formando Fe3C.

 Quando se aumenta a velocidade de esfriamento da austenita, pode-se chegar a uma velocidade tal que não permite a expulsãodo carbonopara formar Fe3C, tem se então uma solução sólida supersaturada de carbono no ferro alfa, constituindo a martensita, cuja dureza elevada deve ser atribuída à distorção de reticulado cúbico causado pela supersaturação, adureza máxima obtida depende do teor de carbono.

A têmpera deve ser realizada a uma temperatura superior à linha crítica A1 (deve-se evitar o superaquecimento, pois formaria martensita acicular muito grosseira de elevada fragilidade. O resfriamento deve ser rápido de maneira a formar a martensita, os meios de refriamento variam em função da composição do aço e da espessura da peça.

Normalização

 A normalização tem como objetivo o refino da granulação grosseira de peças feitas de aços fundidos, a normalização é utilizada como processo preliminar à têmpera e ao revenido. 
 A normalização produz uma estrutura mais uniforme, facilita a solução de carbonetos, melhora a uniformidade da microestrutura.
 A temperatura de normalização para um aço hipoeutetóide de estar acima da linha A3; para um aço hipereutetóide deve estar acima da linha Acm, o resfriamento deve ser calmo ou forçado ao ar.
 Os constituintes estruturais resultantes são:
►Aços hipoeutetóides: ferrita + perlita fina
►Aço eutetóide: perlita fina
►Aço hipereutetóide: cementita + perlita fina

 Em relação ao recozimento a microestrutura obtida com a normalização é mais fina, apresenta menor quantidade e melhor distribuição de carbonetos..........





 

Esferoidização ou Coalescimento

 A esferoidização (ou coalescimento) tem como objetivo tem como objetivo a produção de uma estrutura globular ou esferoidal de carbonetos nos aços.
 Este tratamento térmico tem como objetivo melhorar a usinabilidade especialmente dos aços alto carbono, facilita a deformação à quente.
 Existem outras maneiras de se produzir esferoidização  nos aços, são elas:

►Aquecer o material por tempo prolongado a uma temperatura logo abaixo da linha inferior da zona crítica;
►Aquecer e resfriar o material alternadamente entre as temperaturasque estão logo acima e logo abaixo da linha inferior de transformação.

Recozimento

O tratamento térmico de recozimento tem como objetivo:
- Remoção de tensões internas devido aos tratamentos mecânicos;
- Diminuir a dureza para melhorara a usinabilidade;
- Altera as propriedades mecânicas como a resistência e a ductilidade;
- ajustar o tamanho de grão;
- Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas;
- Produzir uma microestrutura dfinida.

Tipos de recozimento

► Recozimento para alívio de tensões (utilizado em qualquer liga metálica)
► Recozimento para recristalização (utilizado em qualquer liga metálica)
► Recozimento para homogeneização (utilizado em peças fundidaas)
► Recozimento total ou pleno (utilizado nos aços)
► Recozimento isotérmico ou cíclico (utilizado em aços)

► Recozimento para alívio de tensões
 O objetivo do recozimento paa alívio de tensões é de remover tensões internas que são originadas de processos como tratamentos mecânicos, soldagem, corte e etc. Na temperatura de recozimento não podem ocorrer transformações de fase, deve-se evitar muito altas devido ao risco de distroções.

► Recozimento para recristalização
 O objetivo do recozimento para recristalização e o de eliminar o encruamento gerado pela deformação à frio, na temperatura de recozimento não podem occorrer transformações de fase, o resfriamento deve ser lento ao ar ou ao forno.

► Recozimento para homogeneização
 O objetivo do recozimento para homogeneização é o de melhorar a homogeneidade da microestrutura de peças fundidas, na temperatura de homogeneização não devem ocorrer transformações de fase e o resfriamento dve ser lento ao ar ou ao forno.

► Recozimento total ou pleno
  O objetivo do recozimento total ou pleno e o de obter dureza e estrutura controlada para os aços.
 A temperatura de recozimento de um aço hipoeutetóide de ser de 50°C acima da linha A3, já a temperatura de recozimento de um aço hipereutetóide deve estar entre as linhas Acm e A1, o resfriamento deve ser lento e realizado dentro do forno.

 Os aços após terem passado por um recozimento total ou pleno têm como constituintes resultantes as seguintes fases:
Aço hipoeutetóide ► ferrita + perlita grosseira
Aço eutetóide ► perlita grosseira
Aço hipereutetóide ► cementita + perlita grosseira


 A perlita 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.

► Recozimento isotérmico ou cíclico
 A diferença entre o recozimento isotérmico e o recozimento pleno etsá no resfriamento que é bem mais rápido tornando o recozimento isotérmico mais prático e mais barato. Permite que se obtenha uma estrutura final mais homogênea. Este tipo de recozimento não é aplicável para peças de grande volume porque é difícil de baixar a temperatura do núcleo da mesma, esse tratamento é geralmente realizado em banho de sais.

Tratamentos térmicos

Finalidade
 A finalidade dos tratamentos térmicos é a de alterar as microestruturas e como consequencia alterar as propriedades mecânicas das liags metálicas.
Objetivos
Os tratamentos térmicos têm como objetivo:
>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. 

FATORES QUE INFLUENCIAM NOS TRATAMENTOS TÉRMICOS  
>Temperatura;
>Tempo;
>Velocidade de resfriamento;
>Atmosfera.

Tempo
 O tempo de tratamento térmico depende muito das dimensões da peça e da microesrutura desejada, quanto maior o tempo maior será a segurança de termos atingido a completa dissoluçãodas fases para posterior transformação, maior será o tamanho de grão, tempos longos facilitam a oxidação. 
Temperatura 
 A temperatura de tratamaneto térmico depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada. Quando mais alta a temperatura, acima da zona crítica, maior segurança se tem da completa dissolução das fases na austenita, por outro lado maior será o tamanho de grão.
Velocidade de resfriamento
 A  velocidade de resfriamento depende do tipo de material, da transformação de fase ou da microestrutura desejada.
É o fator mais inportante, pois é ele quem determina a microestrutura, além da composição química do material.

Principais meios de resfriamento:
#Ambiente do forno (+ brando);
#Ar;
#Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o banho de Chumbo Pb)
#Óleo;
#Água;
#Solições aquosas de NaOh, Na2CO3 ou NaCl (+ severos).

Curvas de resfriamento

 

Principais tratamentos térmicos

Os principasi tratamentos térmicos são os seguintes:

>Recozimento

      >Recozimento para alívio de tensões;

      >Recozimento para recristalização;

      >Recozimento para homogeneização;

      >Recozimento total ou pleno;

      >Recozimento Isotérmico. 

>Normalização 

>Têmpra e revenido

>Esferoidização ou coalescimento

> Solubilização e envelhecimento

 

Ensaio Jominy

 O Ensaio Jominy serve para medir a temperabilidade de um aço, sendo a temperabilidade a capacidade de um aço adquirir dureza a uma dada profundidade.
 Um corpo de prova cilíndrico de 1" de diâmetro e 4" de comprimento é aquecido até a temperatura austenítica, em seguidaé colocadono dispositivo jominyonde dirige-se um jato de água com pressão, temperatura e quantidade de água controlados, contra uma das extremidades. Depois de esfriado faz-se um corte longitudinal no corpo de prova retifica-se as duas superfícies paralelas e opostas e mede-se sua dureza a distâncias variáveis normalmente com intervalos de 1/16" a partir da extremidade que recebeu o jato d'água.

Curva Jominy para dureza de um aço

  

 Dispositivo Jominy

Classificação dos aços

 Os aços com alto teor de liga podem ser classificados da seguinte maneira:
>Aços inoxidáveis;
>Aços refratários (resistentes ao calor);
>Aços para ferramenta.

Classificação dos aços quanto a estrutura

@Prelíticos

@Martensíticos

@Austeníticos

@Ferríticos

@Carbídicos

Aços perlíticos
 Aços perlíticos são aços com no máximo 5% de elemntos de liaga. As propriedades mecânicaspodem ser melhoradas por tratamento térmico, são aços de boa usinabilidade.
 A perlita é constituída de duas fases alotrópicas (ferrita+cementita) na forma lamelas, a ferrita é mole e a cementita é dura, sendo assim a dureza final de um aço perlítico dependerá da espessura das lamelas de perlita.

Aços martensíticos
Aços martensíticos são aços com mais de 5% de elemntos de liga, apresentam alta durez e baixa usinabilidade. A martensita possui uma estrutura tetragonal é dura e frágil.

Aços austeníticos
  Os aços austeníticos têm estrutura austenítica quando na temperatura ambiente, devido aos elevados teores de elementos de liga (Ni, Mn, Co). Alguns exemplos de aços austeníticos são: aços inoxidáveis, não magnéticos e resistentes ao calor. A austenita possui uma estrutura CFC, é dúctil e não magnética.

Aços ferríticos
Os aços ferrítcos têm baixo teor de carbono e alto teor de elementos de liga (Cr, W, Si), Aços ferríticos não reagem à têmpera, pois possuem teores muito pequenos de carbono o que não levaria a transformação de martensita que é o objetivo da têmpera. Apresentam estrutura ferrítica no estado recozido, a ferríta possui uma estrutura CCC é mole e magnética.


Aços carbídicos
Os aços carbídicos apresentam alto teor de carbono e elementos formadores de carbonetos (Cr, W, Mn, Ti, Nb, Zr). A estrutura consiste de carbonetos na matriz sorbítica, austenítica ou martensítica isso depende muito da composição química, são usados para ferramentas de corte e para matrizes.


Classificação dos aços quanto as propriedades ou aplicações
@Aços para fundição
@Aços para ferramentas
@Aços estruturais
@Aços para nitretação
@Aços resistentes ao calor
@Aços para fins elétricos
@Aços para fins magnéticos

Aços para fundição
 Dentro do grupo dos aços para fundição temos aos aços baixo carbon, aços médios carbono e aços alto carbono. Os aços para fundição possuem boa resistência, boa ductilidade e boa tenacidade, boa usinabilidade, adequada soldabilidade e boa fluidez, a maioria pode ser  tratada termicamente peolos processos de têmpera e revenido.
Aços com baixo teor de carbono são empegados na fabricação de equipamentos elétricos e engrenagens;
Aços com médio teor de carbono são empregados na fabricação de peças para a indústria automobilística, indústria ferroviária, industria naval e tratores;
Aços com alto teor de carbono são empregados na fabricação de matrizes, cilíndros de laminadores e partes de máquinas.

 Aços Estruturais
 Dentro do grupo dos aços estruturais nós temos os aços ao carbono (laminados à quente) e os aços com baixo teor de elementos de liga e alta resistência (estruturas de carros e ônibus, pontes e edifícios são fabricados com este tipo de aço. Os aços estruturais possuem boa ductilidade para serem conformados, boa soldabilidade, elevado valor de relação de resistência à tração para limite de escoamento, baixo custo e homogeneidade.
 
Aços para chapas e tubos
Os aços mais comuns para a fabricação de chapas e tubos são os aços ao carbono comuns ou aço doces. Esses tipos de aço possuem excelente deformabilidade, boa soldabilidade, boa ductilidade, baixo custo, dependendo do tipo de aplicação, possuem alta resistência à corrosãoe são de fácil revestimento, a superfície não tem defeitos.