tratamentos-Termicos dos matereiais.pptx

tratamentos termicos. materiais

1. Tratamentos Térmicos Têmpera; Revenimento ; Recozimento; Têmpera superficial por chama; Têmpera superficial por indução; Cementação; Nitretação;

2. DEFINIÇÃO Tratamentos térmicos são os processos de tratamento das peças de metais e ligas, através da ação do calor, com o objetivo de modificar suas estruturas e propriedades em determinada direção. Estes tratamentos também podem ocorrer em combinação com ações químicas e deformações, entre outras

3. Tratamentos Térmicos

4. 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 - Melhora das propriedades elétricas e magnéticas

5. MATERIAL + TRATAMENTO TÉRMICO O TRATAMENTO TÉRMICO ESTÁ ASSOCIADO DIRETAMENTE COM O TIPO DE MATERIAL. PORTANTO, DEVE SER ESCOLHIDO DESDE O INÍCIO DO PROJETO

6. Tipos de Tratamentos Térmicos

7. Tipos de Tratamentos Térmicos Térmicos: ocorre apenas mudança estrutural Principais: Têmpera, Revenido, Recozimento e Normalização Termoquímicos: ocorre mudança na composição química Principais: Cementação e Nitretação

8. Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos Temperatura Tempo Velocidade de resfriamento Atmosfera - (evitar oxidação ou perda de algum elemento químico – ex .: descarbonetação nos aços) TEMPO: - depende das dimensões da peça e da microestrutura desejada Quanto maior o tempo: maior a dissolução das fases para posterior transformação maior será o tamanho de grão Tempos longos facilitam a oxidação

9. TEMPERATURA: depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada. VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO: -Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada - Parâmetro mais importante – efetivamente determinará a microestrutura, além da composição química do material

10. Principais Meios de Resfriamento Ambiente do forno (+ brando) Ar Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o de Pb ) Óleo Água Soluções aquosas de NaOH , Na2CO3 ou NaCl (+ severos) Como definir o meio de resfriamento? É um compromisso entre: Obtenção das características finais desejadas (microestruturas e propriedades), Sem o aparecimento de fissuras e empenamento na peça, Sem a geração de grande concentração de tensões

11. TÊMPERA Objetivos: Obter estrutura matensítica que promove: - Aumento na dureza - Aumento na resistência à tração - redução na tenacidade A têmpera gera tensões, deve-se fazer revenido posteriormente

12. TÊMPERA O aquecimento deve ser até a temperatura de tempera; O resfriamento deve ser rápido (brusco) para manter a estrutura martensítica ; a dureza vai depender do percentual de carbono do aço; Aços com baixo percentual de carbono não são temperáveis.

13. Revenimento Sempre acompanha a têmpera Objetivos: Alivia ou remove tensões. Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando a dureza e a tenacidade. O aquecimento deve ser até uma temperatura abaixo da temperatura de tempera; O resfriamento deve ser rápido (brusco);

14. RECOZIMENTO 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

15. RECOZIMENTO Se aquece a peça até uma temperatura determinada; Se mantém a peça aquecida nesta temperatura por um tempo; Se resfria a peça lentamente. As tensões internas são eliminadas ou minimizadas, o mesmo ocorre com as solidificações de estruturas não desejadas.

16. Tipos de recozimento Recozimento para eliminação de tenções internas: Eliminar as tensões internas originadas na conformação do material; Recozimento para amaciamento: Reduzir a dureza dos aços, para facilitar o trabalho. Normalização: Eliminar a estrutura mais grosseira de grão para obter uma estrutura com grãos mais finos.

17. Tempera A têmpera superficial produz regiões endurecidas na superfície do componente (na parte mais externa) de elevada dureza e resistência ao desgaste, sem alterar a microestrutura do núcleo. Vantagens comparativas do endurecimento superficial em relação ao total: Dificuldades técnicas decorrentes do tratamento térmico de peças de grandes dimensões; Diminuição do risco de trincas em peças de grandes dimensões; Possibilidade de endurecimento apenas regiões submetidas ao desgaste; Economia - emprego de aços de baixa temperabilidade (aços ao carbono de custo mais baixo) no lugar de aços de alta temperabilidade (custo mais elevado); Produtividade – o tratamento de têmpera superficial é mais rápido;

18. Tempera por Chama O aquecimento é realizado por meio de chama oxiacetilênica até a austenitização da camada desejada. O resfriamento é realizado com salmoura ou óleo por meio de spray ou imersão. Existem 4 métodos para a têmpera superficial: Estacionário: Aquece-se apenas o local a ser endurecido com subsequente resfriamento rápido. É o método mais simples. Emprega apenas um maçarico e um tanque para resfriamento. Giratório: o componente, de seção circular, gira a uma velocidade estabelecida, enquanto a tocha oxiacetilênica austenitiza a região a ser endurecida. Para um aquecimento mais rápido e homogêneo são empregadas diversas tochas. Progressivo: método direcionado ao tratamento de peças de grande porte. O equipamento consiste de uma ou mais tochas de aquecimento e um dispositivo de resfriamento por aspersão, montados em um carro que pode Ter sua velocidade controlada. Progressivo-giratório: O componente gira ao mesmo tempo em que a tocha sofre deslocamento

19. Tempera por Chama Aquece-se a superfície até a temperatura de têmpera utilizando uma chama oxiacetilênica de grande potência, seguido por um borrifo de água, conseguindo uma camada endurecida até a profundidade desejada (máx. de 12 mm)

20. Têmpera por indução O aquecimento é realizado por meio de indução eletromagnética. O tempo de aquecimento é da ordem de segundos. O resfriamento é realizado com salmoura ou óleo por meio de spray ou imersão. Se uma corrente alternada passa por um bobina, estabelece-se nesta um campo magnético alternado, o qual induz um potencial elétrico na peça a ser aquecida. Como a peça é um circuito fechado, a tensão induzida provoca um fluxo de corrente. A resistência à passagem desta corrente provoca o aquecimento da região a ser temperada. A camada a ser temperada depende: da forma da bobina de indução; do número de voltas da bobina; da frequência do campo magnético; da densidade de potência.

21. Têmpera por indução Calor gerado na própria peça por indução eletromagnética. Passa na bobina uma corrente alternada de alta frequência induzindo uma corrente elétrica na peça. Essa corrente induzida aquece a peça por efeito Jaule . Quanto maior a frequência da corrente alternada na bobina mais superficial é o aquecimento na peça.

22. Tratamentos termoquímicos Os tratamentos termoquímicos têm por objetivo alterar as propriedades superficiais do aço. Materiais duros têm elevada resistência ao desgaste, mas baixa resistência ao impacto. Materiais menos duros são mais tenazes, mas não apresentam boa resistência ao desgaste. Em peças como engrenagens, deseja-se um núcleo tenaz e uma superfície resistente ao desgaste. Aços com baixo teor de carbono são submetidos ao tratamento termoquímico de cementação, que eleva o teor de carbono na superfície, aumentando sua resistência ao desgaste, ao mesmo tempo que preserva a tenacidade do núcleo, mantido com baixo teor de carbono.

23. Cementação A cementação pode ser realizada em meio sólido, líquido ou gasoso. O potencial químico do carbono no meio de cementação determina o potencial máximo de carbono que o aço pode atingir e assim o teor de carbono na superfície do material. O processo de difusão dos átomos de carbono na matriz rica em ferro do aço depende de alguns fatores: Temperatura de tratamento. Tempo de tratamento (até a saturação). Composição química do aço, incluindo o teor de carbono. Potencial químico do carbono na superfície da peça.

24. Cementação A peça é colocada em um ambiente (forno) rico em carbono ou em carbono e nitrogênio. Sólido: carvão vegetal ou negro de fumo; Líquido: cianureto de potássio ou sódio; (CIANETAÇÃO) Gasoso: CO, CO2 e CH4 Após é aquecida a uma temperatura entre 860° C e 930° C; Após determinado tempo na temperatura estabelecida é resfriada rapidamente.

25. Nitretação O tratamento termoquímico de nitretação é realizado com a difusão do nitrogênio em (relativamente) baixas temperaturas. Como consequência, resulta em menor distorção e em camadas menos espessas do que as que são obtidas por cementação. A nitretação em geral leva à formação de uma camada rica em compostos (entre eles nitretos ) próxima à superfície da peça, a qual é comumente conhecida como “camada branca”.

26. Nitretação A temperatura adequada para o trabalho é de 500ºC a 530°C, e sua duração varia de 40 a 90 horas. A esta temperatura, a amonia (NH3) é decomposta e o nitrogênio na camada superficial da peça atinge uma profundidade de 0,15 mm até 0,80 mm. A camada de superfície metálica se transforma em nitretos de ferro, cromo, molibdênio, níquel e nitretos com alta rigidez. Após o tempo de aquecimento no forno, as peças são removidas e arrefecem no ar.

27. Boretação Aplicado a uma extensa gama de materiais ferrosos, não ferrosos e de cermet . O processo confere a difusão de átomos de boro na estrutura do metal original e um rígido composto intersticial de boro é formado na superfície.

28. Benefícios Fornece uma camada uniforme de dureza que engloba da superfície até toda a profundidade da camada difundida. A dureza alcançada é muitas vezes maior que de qualquer outro processo de endurecimento de superfície. A combinação de alta dureza com baixo coeficiente de atrito aumenta as propriedades relativas ao desgaste, à abrasão e à fadiga. Outros benefícios associados à boretação são a conservação da dureza em temperatura elevada, a resistência à corrosão em ambientes ácidos, a redução do uso de lubrificantes e uma tendência reduzida à solda fria.

29. Processo O processo é composto de uma reação de duas etapas. A reação da primeira etapa está entre a substância que recebe o boro ou o composto e a peça, que está em função do tempo e da temperatura. Isso resulta em uma fina e densa camada de boreto . Está reação é seguida de difusão, que é um processo mais rápido.