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Conceitos
Tratar termicamente um aço significa aquecê-lo em velocidade adequada, mantê-lo em temperatura por um tempo suficiente para que ocorram as transformações e resfriá-lo em um meio adequado de modo a adquirir as propriedades desejadas.
O Tratamento Térmico é uma das etapas finais de confecção de ferramentas. Normalmente erros anteriores ao Tratamento Térmico, se manifestam nesta etapa. Quebra precoce de uma ferramenta nem sempre está associada ao tratamento térmico. Esta, pode estar associada ao projeto, uso do material incorreto ou não - conforme, usinagem incorreta ou uso inadequado da ferramenta.
Os tratamentos térmicos são divididos em duas classificações:
Tratamentos térmicos calóricos - São os tratamentos térmicos baseados em processos que envolvam o aquecimento de peças somente com calor, sem adição de elementos químicos na superfície do aço.
Tratamentos termoquímicos - São os tratamentos térmicos baseados em processos que, além de evolver calor, existe a adição de elementos químicos na superfície do aço.
Tratamentos Térmicos Calóricos
REVENIMENTO (ALÍVIO DE TENSÕES) Tratamento térmico que objetiva reduzir o nível de tensões residuais, principalmente após uma usinagem de grande retirada de massa e soldagem. Aplicado nos aços temperados, IMEDIATAMENTE APÓS A TÊMPERA, a temperaturas inferiores a crítica, resultando em modificação da estrutura obtida na têmpera. A alteração estrutural que se verifica no aço temperado conseqüência do revenido melhora a DUCTLIDADE, reduzindo os valores de dureza e resistência a tração, ao mesmo tempo em que as tensões internas são aliviadas ou eliminadas. Dependendo da temperatura em que se processa o revenido, a modificação estrutural é tão intensa que determinados aços adquirem melhor condição de usinabilidade.
AUSTÊMPERA Tratamento térmico onde o aço austenitizado é resfriado num banho de transformação isotérmica, obtendo-se assim uma microestrutura bainítica.
NORMALIZAÇÃO Tratamento térmico, através do qual determinados aços, após a austenitização, são resfriados ao ar.
RECOZIMENTO Tratamento térmico que consiste no aquecimento à temperatura crítica, permanência durante tempo pré- determinado e resfriamento controlado.
- Recozimento para recristalização Tratamento térmico, através do qual o material recristaliza-se, resultando uma estrutura com novos grãos, o tamanho de grão dessa estrutura pode ser maior ou menor que o original em função do ciclo térmico e do grau de encruamento.
- Recozimento pleno Tratamento térmico no qual os aços após austenitização e homogeneização química, são resfriados lentamente, normalmente dentro do forno, a microestrutra obtida está prevista no diagrama Fe-C.
- Recozimento para alívio de tensões Este tratamento tem o objetivo de eliminar concentrações de tensões oriundas de processos de usinagem, conformação, solda ou outros processos onde existam acúmulo de tensões.
- Recozimento para esfeirodização Busca transformar a cementita lamelar ou sua rede em perlita esfeirodizada.
TÊMPERA E REVENIDO Tratamento térmico que tem como objetivo a obtenção de uma microestrutura que proporcione propriedades de DUREZA e RESISTÊNCIA MECÂNICA elevadas. A peça a ser temperada é aquecida à temperatura de austenitização e em seguida é submetida a um
resfriamento brusco, ocorrendo aumento de dureza. Durante o resfriamento, a queda de temperatura promove transformações estruturais que acarretam o surgimento de tensões residuais internas. Sempre após a têmpera, temos que realizar o revenimento, para a transformação da martensita em martensita revenida.
- Têmpera por chama Aquecimento provém de chama direcionada à peça, através de maçarico ou outro instrumento, podendo assim ser parcialmente temperada.
- Têmpera por indução O aquecimento é obtido por indução elétrica, seguida de um resfriamento brusco, normalmente em água.
- Têmpera superficial Aquecimento somente da superfície através de indução ou chama até a austenitização, seguida de um resfriamento rápido.
- Têmpera total Aquecimento total da peça até temperatura de austenitização seguida de resfriamento, em meio pré-determinado. Tratamentos Termoquímicos
NITRETAÇÃO Tratamento termoquímico de endurecimento superficial, baseado na introdução de nitrogênio em sua superfície. O processo se realiza, expondo a peça em uma atmosfera do forno rica em nitrogênio.
CARBONITRETAÇÃO Tratamento termoquímico, em que se promove o enriquecimento superficial simultâneo com carbono e nitrogênio.
CEMENTAÇÃO Tratamento termoquímico de endurecimento superficial, baseado na introdução de carbono na superfície. O processo é realizado com a exposição do aço em uma atmosfera rica em carbono livre.
- Cementação Gasosa O processo é realizado em fornos com atmosfera controlada, onde o potencial de carbono está acima de 0,5%.
- Cementação Líquida O processo é realizado em banhos líquidos, com sais fundidos (Banho de Sal).
- Cementação Sólida (Em Caixa) O processo é realizado em peças cobertas com material sólido, rico em carbono.
Revenimento - Processo de Tratamento
do Aço
O processo térmico de revenimento tem por objetivo corrigir aços cuja tenacidade é frágil e a dureza excessiva, resultando em aços de tenacidade aumentadas. Como é o processo – O revenimento consite no reaquecimento de peças temperadas, a temperaturas situadas abaixo da linha inferior de transformação A1 do aço. Variações na temperatura resultam em pequenas ou grandes transformações na estrutura martensítica. Vejamos uns exemplo.
Essencialmente, o processo de cementação consiste na carbonização das partes superficiais do aço. Com este processo, um aço maleável fica muito resistente na superfície.
O processo de cementação do aço é também chamado de processo de conversão. A peça é aquecida em forno abaixo do ponto de fusão do aço e então recebe carbono, o qual se difunde na superfície fazendo uma ligação com o ferro. A cementação ocorre em uma faixa de temperatura e a fonte de carbono é variável.
A cementação comporta muitas variações conforme o objetivo ou o trabalho que a peça vai desempenhar. As variações são de temperatura, profundidade de carbonização, tempo do processo, e controle da atmosfera. O tempo do processo vai depender da profundidade da cementação desejada - quanto mais tempo durar a cementação, mais profundamente teremos a presença do carbono difundido. A este processo segue-se a têmpera.
As peças assim tratadas por cementação seguida de têmpera, apresentam elevada dureza na superfície e grande maleabilidade no núcleo (dependendo do tipo de aço). Estas características tornam o processo recomendado a certas peças que requerem muito esforço superficial, como é o caso das engrenagens, de roletes, buchas metálicas, e assim por diante.
Controle de Potencial de Carbono na Atmosfera
A Metal Härte possui equipamento para controle de potencial de carbono na atmosfera dos fornos.
O equipamento utilizado é o Dew Checker (medidor de ponto de orvalho), onde podemos controlar o potencial de carbono no momento do tratamento térmico (cementação, carbonitretação, têmpera, recozimento, normalização).
A importância deste controle é quanto a qualidade de proteção e otimização da atmosfera do forno, resultando em peças sem oxidação/carepas e num processo mais ágil e eficaz.
Normalização - Informações Sobre o
Processo
Normalização: o que é – Sinteticamente, Normalização é o processo térmico que visa diminuir as granulações do metal. Portanto, é um tratamento que refina a estrutura do aço, conferindo-lhe melhores propriedades que as obtidas no recozimento. Entretanto, esse processo tem algumas peculiaridades: pode ser o final de um processo aplicado a uma peça, como pode ser um processo intermediário a que tal peça é submetida.
Condução do processo – A Normalização é conduzida em duas etapas: aquecimento (com duração que varia com a espessura da peça) em atmosfera controlada e resfriamento por exposição ao ar. O aquecimento é o da autenização (mais ou menos 900°C) e o resfriamento é em torno de 600°C. Nessa mudança de temperatura, a estrutura passa de austenita para perlita e ferrita. Uma mudança rápida para cerca de 600°C tem mais chance de ter-se uma peça de granulação mais finas e uniformes, além de um núcleo menos dúctil.
Uso Imediato ou Etapa Intermediária – As granulações, oriundas de um tratamento anterior, podem causar tensões que vão prejudicar o emprego imediato da peça ou ferramenta. Em tal circunstância, a normalização é uma operação básica para aplicação,
visto que produz estruturas normais. Por exemplo, se ela é de grão austeníto 5 a 8, poderá ser usada em engrenagens e coroas. Dependendo do tamanho das granulações e da finalidade da peça, poderá ser necessário um refinamento. Ela poderá, por exemplo, ser submetida à Têmpera. A Normalização é um processo que facilita muito a usinagem da peça.
Recozimento - Processo Térmico
O recozimento tem todas as características dos processos térmicos de metais em geral e do aço em particula. Os processos térmicos se caracterizam pelo aquecimento das peças, permanência numa dada temperatura, podendo ou não receber substâncias que são agregadas à sua estrutura; resfriamento em velocidades, ritmos e condições diferentes. O que tem o recozimento como característica principal? Características do processo de recozimento – Entre os processos térmicos, o recozimento visa reduzir a dureza e obter uma maior usinabilidade das peças, para o quê, sob atmosfera controlada, elas são mantidas em temperaturas relativamente baixas (entre 500°C e 900°C). A especificação da temperatura depende de uma consulta a uma tabela, e as peças permanecerão nela até que toda a massa do aço fique uniformemente naquela temperatura. Segue-se o resfriamento, o qual é feito de maneira lenta, dentro do próprio forno ou no meio ambiente ou em caixas apropriadas. O tempo maior de exposição a uma dada temperatura e um tempo de resfriamento também longos, são as características básicas do recozimento. Mas, como em todos os processos térmicos de metais, certas variáveis ditam as características do processo e, no caso em pauta, vão gerar resultados diferentes nas peças recozidas. Entretanto, um resultado comum a todas é a possibilidade de usar a peça em certas aplicações que seriam inatingíveis antes. Condições antecedentes das peças e condições finais – Quando um metal é deformado plasticamente a frio ou sofre a ação do encruamento, ocorre uma deformação cristalina que será tanto maior quanto maior for a deformação plástica. A deformação pode ser conseqüência natural do processo a que o metal foi submetido anteriormente. O que se busca com o recozimento é a reconstituição da estrutura cristalina ou seu retorno à dureza normal ou, ainda, a homogeinização do aço. Com essa mudança de configuração, obtemos um aumento da ductiblidade, o que facilita a usinagem. Diferenças no recozimento – O processo descrito é chamado de recozimento pleno. Entretanto, ele pode sofrer mudanças para se obter uma recristalização e, com ela, obter-se grãos maiores ou menores; este é o recozimento de recristalização. O processo pode também objetivar o alívio de tensões resultantes de processos anteriores, como por exemplo, soldagens. O recozimento pode ainda objetivar uma esferoidização da cementita lamelar.
A Metal Härte oferece o serviço de recozimento para atingir condições diferentes no aço.
Revenimento - Processo de Tratamento
do Aço
O processo térmico de revenimento tem por objetivo corrigir aços cuja tenacidade é frágil e a dureza excessiva, resultando em aços de tenacidade aumentadas.
exigências do cliente, a austenização, e conseqüentemente a têmpera, vai ocorrer apenas na superfície da peça ou em toda ela.
A segunda etapa da têmpera é o resfriamento, o qual deve ser brusco, em óleo ou água. A rapidez do resfriamento é importante para impedir que o aço mude para fase diferente daquela que se obteve na temperatura de austenização (obter estrutura martensítica). Quase sempre, após a têmpera, a peça é submetida ao revenimento.
A Metal Härte tem uma longa tradição no mercado de executar têmpera rigorosamente dentro das especificações do cliente.
