tratamento térmico dos aços
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Tratamentos Térmicos
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Tratamentos Térmicos
• Finalidade:
Alterar as microestruturas e como
consequência as propriedades
mecânicas das ligas metálicas
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Tratamentos TérmicosObjetivos:- 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
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MATERIAL + TRATAMENTO TÉRMICO
O TRATAMENTO TÉRMICO ESTÁ
ASSOCIADO DIRETAMENTE COM
O TIPO DE MATERIAL.
PORTANTO, DEVE SER
ESCOLHIDO DESDE O INÍCIO DO
PROJETO
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Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
Temperatura
Tempo
Velocidade de resfriamento
Atmosfera*
* para evitar a oxidação ou perda de algum elemento químico (ex: descarbonetação dos aços)
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Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
Tempo:
O tempo de trat. térmico depende muito das dimensões da peça e da microestrutura desejada.
Quanto maior o tempo:
maior a segurança da completa dissolução das fases para posterior transformação
maior será o tamanho de grão
Tempos longos facilitam a oxidação
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Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
Temperatura:
depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada
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Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
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 (+ comum é o de Pb)
Óleo
Água
Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou NaCl (+ severos)
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Como Escolher o Meio de Resfriamento ????
É um compromisso entre:
- Obtenção das caracterísitcas finais desejadas (microestruturas e propriedades),
- Sem o aparecimento de fissuras e empenamento na peça,
- Sem a geração de grande concentração de tensões
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Principais Tratamentos Térmicos
Tratamentos Térmicos
Recozimento
Normalização
Tempera
e Revenido
Esferoidização ou
Coalescimento
•Alívio de tensões
•Recristalização
•Homogeneização
•Total ou Pleno
•Isotérmico
Solubilização e
envelhecimento
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TRATAMENTO TÉRMICO
Recozimento
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RECOZIMENTO
• Este tratamento tem por fim restituir ao aço as
características que foram alteradas por
tratamento mecânico ou térmico anterior,
regularizar as estruturas brutas de fusão, obter
estruturas favoráveis à maquinagem ou
deformação a frio, atenuar heterogeneidades
ou, ainda, eliminar ou reduzir tensões internas.
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RECOZIMENTO
• Define-se recozimento como o tratamento
térmico que consiste no aquecimento e
manutenção a temperatura determinada,
seguido de arrefecimento lento, através do
domínio de transformação perlítica.
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Recozimento: Seus objetivos são os
seguintes: remover tensões devidas a
tratamento mecânicos, diminuir a dureza,
aumentar a ductilidade, regularizar a textura
bruta de fusão, eliminar finalmente, o efeito
de quaisquer tratamentos térmicos ou
mecânicos a que o aço tenha sido
submetido anteriormente.
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A estrutura resultante do recozimento é
a normal ou seja: ferrita mais perlita, se o
aço for hipoeutetóide, perlita mais
cementita, se o aço for hipereutetóide e
somente perlita,se for eutetóide.
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No aquecimento para o recozimento, a
temperatura deve situar-se a mais ou menos
50°C acima do limite superior da zona crítica .
Para os aços hipoeutetóide, acima do limite
inferior da zona crítica (linha A3). Para os aços
hipereutetóides, Acima da (linha A1).
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Para evitar o tempo muito longo exigido pelo
recozimento, pode-se substituir o recozimento comum
pelo recozimento isotérmico, em que o aquecimento é
feito normalmente, mas o esfriamento é dividido em
duas partes.
Esfriamento rápido até uma temperatura situada na
parte superior do diagrama de transformação
isotérmica, onde fica até que a austenita se transforme
nos produtos normais de transformação; a segunda
etapa consiste no esfriamento até a temperatura
ambiente, depois de completada a transformação da
primeira etapa.
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Outro tipo de recozimento é o de alívio de
tensões, em que o aquecimento é feito a
temperaturas abaixo da zona crítica. Seu
objetivo é apenas aliviar as tensões
originadas em processos de conformação
mecânica, soldagem, corte por chama,
endireitamento, usinagem, etc
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Ex:RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕES DOS AÇOS
TemperaturaAbaixo da linha A1
em que
ocorre nenhuma transformação (600-620oC) Ou linha crítica
723 C
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Existe ainda um forma de recozimento
que se aplica a tiras e chapas de aço
laminados a frio. Em que as peças são
colocadas em recipientes vedados no
interior de um forno com temperatura entre
600° e 700°C. Esse tipo de processo se
chama recozimento em caixa.
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INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO NA RESIST. À TRAÇÃO E
DUTILIDADE
Alívio de Tensões(Recuperação/Recovery)
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No ferro fundido, o recozimento tende a
aliviar as tensões causadas no
resfriamento das peças. Outra propriedade
importante é a melhora da usinabilidade
mecânica do material.
As temperaturas usadas para alívio de
tensões são:
-sem elementos de liga - 500° a 565°C
-sem baixo teor em ligas - 565° a 600°C
-de baixo teor em ligas - 600° a 650°C
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Recozimento azul
Recozimento realizado em condições tais que se
forme uma superfície metálica uma camada de
óxido uniforme e aderente, de cor azulada.
Utiliza-se para peças de ferro fundido que
necessitam de menor dureza do que a obtida
após a fundição.
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Recozimento brilhante
Recozimento realizado em condições tais que
evitem a oxidação da superfície metálica.
Utiliza-se para peças de ferro fundido que
necessitam de menor dureza do que a
obtida após a fundição.
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Recozimento ferrítico
Recozimento aplicado ao ferro fundido,
destinado à obtenção de matriz ferrítica.
Também denominado ferritização.
Utiliza-se para peças de ferro fundido que
necessitem de dureza abaixo daquela obtida
após a fundição.
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Recozimento intermediário
Recozimento realizado pela permanência em
temperatura dentro da zona crítica. Utiliza-se
para peças que necessitam ser usinadas, com
remoção de cavacos, sob condições particulares.
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RECOZIMENTO ISOTÉRMICO OU
CÍCLICO• A diferença do recozimento
pleno está no resfriamento que é
bem mais rápido, tornando-o
mais prático e mais econômico,
• Permite obter estrutura final +
homogênea
• Não é aplicável para peças de
grande volume porque é difícil
de baixar a temperatura do
núcleo da mesma
• Esse tratamento é geralmente
executado em banho de sais
Usado para aços
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Recozimento isotérmico
Recozimento caracterizado por uma austenitização
seguida de transformação isotérmica da austenita na
região formação da perlita.
Utiliza-se para peças que necessitam ser usinadas, com
remoção de cavacos e que após a usinagem, devam
sofrer tratamentos térmicos finais com distorções
dimensionais mínimas e sempre repetitivas para
grandes séries de produção.
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Transformações isotérmicas
• um aço pode ser endurecido por tratamento
térmico. Se a fase estável austenite de um aço
eutectóide (0.8% C) , for arrefecida logo abaixo
da temperatura de transformação em equilíbrio,
ocorre uma transformação com difusão.
Nesta transformação o processo de crescimento
envolve a reorganização da fase inicial em
fases bem diferentes (ferrite e cementite).
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Transformações isotérmicas
• A transformação da austenite num dado
aço pode ser resumida convenientemente
no diagrama TTT (tempo-temperatura-
transformação) desse aço.
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Transformações isotérmicas
• Curvas experimentais típicas de (a)
transformação isotérmica, (b) transformação no
arrefecimento utilizadas para construção do
diagrama TTT de um aço.
• As curvas isotérmicas (c) fornecem dados para
construir um diagrama TTT
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Recozimento para alívio de tensões
Recozimento subcrítico visando a eliminação de
tensões internas sem modificação fundamental
das propriedades existentes, realizado após
deformação a frio, tratamento térmico, soldagem,
usinagem etc.
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Recozimento para crescimento de grão
Recozimento caracterizado por permanência em
temperatura significativamente acima de zona crítica,
resfriamento lento até a temperatura abaixo do ponto A1
e subsequente resfriamento arbitrário até a temperatura
ambiente, destinado a produzir crescimento de grão.
Utiliza-se para peças que necessitam ser usinadas, com
remoção de cavacos e que, após a usinagem, devem
sofrer tratamentos térmicos finais com distorções
dimensionais mínimas e sempre repetitivas para
grandes séries de produção.
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HOMOGENEIZAÇÃO
O recozimento de homogeneização, também chamado de difusão, tem por fim melhorar as propriedades das peças tratadas, à custa de uma melhor distribuição em toda a massa dos componentes químicos ou dos constituintes estruturais.
No recozimento de crescimento de grão, pretende-se dar ao material maior ductilidade, para que possa ser mais facilmente deformável. O aumento do tamanho de grão resulta dum aquecimento a temperatura elevada, desde que ultrapasse a temperatura de coalescência, dependendo do tempo de permanência a essa temperatura.
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Recozimento para homogeneização
Recozimento caracterizado por um aquecimento
até uma temperatura consideravelmente acima
do ponto AC3, longa permanência nessa
temperatura e resfriamento adequado ao fim em
vista, para eliminação de variações locais de
composição do material.
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RECOZIMENTO HOMOGENEIZAÇÃO
Objetivo Melhorar a homogeneidade da microestruturade peças
fundidas
Temperatura
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase
Resfriamento Lento (ao ar ou ao forno)
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Globulização no Recozimento
• O processo de globulização baseia-se
fundamentalmente num mecanismo de
difusão controlada, que provoca o
arredondamento e o crescimento dos
grãos, já que não existe a austenização
completa.
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Recuperação do Recozimento
• O terceiro Grupo engloba os recozimentos sub-críticos, nos quais a temperatura atingida é inferior a Ac1. Dentro deste grupo destacam-se os recozimentos de restauração ou recuperação, de recristalização e de desgaseificação. Embora nos recozimentos sub-críticos o aquecimento é realizado a uma temperatura abaixo da zona crítica seguido de arrefecimento a velocidade conveniente, são também considerados recozimentos, visto que a estrutura final é sempre mais estável.
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Normalização do Recozimento
• Este tratamento consiste no aquecimento de peças a temperaturas de 25 a 50ºC acima da temperatura crítica de transformação Ac3 para os aços hipoeutectóides, seguindo-se o arrefecimento ao ar, após adequada manutenção da temperatura durante um certo tempo.
• Com a normalização pretende-se alcançar uma estrutura homogénea e um grão fino, além da eliminação de irregularidades estruturais provocadas por tratamentos mecânicos a quente e a eliminação de tensões residuais.
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Patentagem
• O tratamento conhecido sob o nome de
"patentagem" não é mais que um recozimento
isotérmico em que a temperatura do banho
para esse fim é de cerca de 530ºC, para um
aço de 0.7% de carbono. Obtém-se uma
microestrutura eutectóide cuja perlite é muito
fina e praticamente irresolúvel ao microscópio
óptico.
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Recozimento para recristalização
Recozimento caracterizado pela permanência em
temperatura dentro da faixa de recristalização,
após deformação realizada abaixo dessa faixa.
Utiliza-se para peças deformadas plasticamente
a frio, com a finalidade de reduzirem ao seus
limites de escoamento e de resistência.
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- RECOZIMENTO PARA RECRISTALIZAÇÃO
Objetivo Elimina o encruamento gerado pela deformação à frio
Temperatura
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase
Resfriamento Lento (ao ar ou ao forno)
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Recozimento para solubilização
Recozimento em consequencia do qual um ou mais
constituintes entram em solução. Geralmente
caracterizado por um resfriamento rápido destinado à
retenção daqueles constituintes em solução na
temperatura ambiente. Também denominado
solubilização. Utiliza-se para peças que, durante as
diversas etapas de produção, apresentam segregações
dos elementos de liga da matriz básica.
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Recozimento pleno
Recozimento caracterizado por um resfriamento
lento através da zona crítica, a partir da
temperatura de austenitização(geralmente acima
de AC1 para aços hipoeutetóides e entre
AC31 e ACCM para os hipereutetóides).
Utiliza-se para peças de ferro fundido
que necessitam de menor dureza do que a
obtida após a fundição.
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RECOZIMENTO TOTAL OU
PLENO• Temperatura
Hipoeutetóide 50 °C
acima da linha A3
Hipereutetóide Entre as
linhas Acm e A1
• Resfriamento
Lento (dentro do forno)
implica em tempo
longo de processo
(desvantagem)
Usado para aços
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++Fe3C
+Fe3C
Recozimento
total ou pleno
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RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
Constituintes Estruturais resultantesHipoeutetóide ferrita + perlita grosseira
Eutetóide perlita grosseira
Hipereutetóide cementita + perlita grosseira
* A pelita grosseira é ideal para melhorar a usinabilidade dos aços baixo e médio carbono
* Para melhorar a usinabilidade dos aços alto teor carbono recomenda-se a esferoidização
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Recristalização
Nucleação e crescimento de novos grãos,
geralmente equipais e isentos de tensão, a partir
de uma matriz deformada plasticamente.
Utiliza-se para peças deformadas plasticamente
a frio, com a finalidade de reduzirem aos seus
limites de escoamento e de resistência.
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ESFEROIDIZAÇÃO OU
COALESCIMENTO
• Esferoidização é um tratamento térmico
para o aço, visando dar forma esférica a
um dos tipos de grãos que formam o aço,
os de um material denominado cementita.
É um tipo de tratamento indicado para
aços de alto teor de Carbono (contém
mais cementita).
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ESFEROIDIZAÇÃO OU
COALESCIMENTO
ESFEROIDITA ObjetivoProdução de uma estrutura
globular ou esferoidal de
carbonetos no aço
melhora a
usinabilidade,
especialmente dos aços
alto carbono
facilita a deformação a
frio
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++Fe3C
+Fe3C
Esferoidização
ou
coalescimento
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OUTRAS MANEIRAS DE PRODUZIR
ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
Aquecimento por tempo prolongado a uma
temperatura logo abaixo da linha inferior da
zona crítica,
Aquecimento e resfriamentos alternados
entre temperaturas que estão logo acima e
logo abaixo da linha inferior de
transformação.
![Page 56: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/56.jpg)
PROPRIEDADES MECÂNICAS
As propriedades mecânicas de um material
influenciam determinantemente a sua
aptidão para uma dada aplicação.
Para melhor se compreender o que significa
resistência mecânica, é útil o conhecimento
dos fenômenos de deformação dos
materiais.
![Page 57: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/57.jpg)
Deformação Elástica
Existem dois conceitos fundamentais na
deformação elástica dos materiais: a definição
de tensão e a definição de deformação.
A causa física da deformação é sempre uma
força F aplicada externamente.
Para tratamentos quantitativos, o seguinte
conceito de tensão tem várias vantagens:
• (tensão) = F/A
![Page 58: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/58.jpg)
Deformação Plástica
• Em contraste com a simplicidade da
deformação elástica, a deformação
plástica ocorre de vários modos distintos.
No entanto, o resultado final é sempre a
deformação permanente.
![Page 59: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/59.jpg)
Ensaios Mecânicos
São os seguintes os ensaios mecânicos
mais utilizados:
• Ensaios de dureza
• Ensaios de fadiga
• Ensaios de flexão transversal
![Page 60: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/60.jpg)
Têmpera• elevadas de dureza e resistência mecânica. O
processo consiste no aquecimento até O
objetivo da têmpera está na obtenção de uma
microestrutura que proporcione ao aço
propriedades a temperatura de austenitização,
ou seja, entre 815 °C e 870 °C. O controle da
temperatura durante o aquecimento, nos
fornos, é feito por pirômetros. Nas forjas o
mecânico identifica a temperatura pela cor do
material aquecido (ver quadro).
![Page 61: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/61.jpg)
Têmpera• É importante ressaltar que o aquecimento deve
ser lento no início, a fim de não provocar
defeitos no metal. A manutenção da
temperatura varia de acordo com a forma da
peça e o tempo nessa fase deve ser bem
controlado. Em seguida, o aço é submetido a
um resfriamento rápido, provocando a
obtenção de uma estrutura martensítica.
![Page 62: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/62.jpg)
Têmpera• Os meios de Têmpera mais freqüentemente
usados são: óleo, água, salmoura, solução de
solda cáustica e também preparados químicos
específicos..
Em qualquer um destes meios existem 3
estágios durante o resfriamento da peça:
![Page 63: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/63.jpg)
Têmpera
• 1) Inicia-se imediatamente após a
imersão da peça no meio líquido e
caracteriza-se pela formação de cortina de
vapor que envolve toda a superfície da
peça. A transferência de calor é feita por
radiação e condução através do filme de
vapor com velocidade relativamente lenta.
Por esta razão é altamente indesejável.
![Page 64: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/64.jpg)
Têmpera
• 2) Neste estágio dá-se o rompimento da cortina
de vapor e a superfície da peça é molhada pelo
líquido de têmpera, dando início à ebulição. O
resfriamento é bastante rápido e o calor é
transferido por grande massa de vapor.
![Page 65: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/65.jpg)
Têmpera• 3) Cessada ebulição, começa o terceiro
estágio, que é lento. A transferência de calor se
dá por convenção e condução até atingir
equilíbrio de temperatura.
• Para eliminar rapidamente a cortina de vapor
formada no primeiro estágio basta que adicione
sal na água (9%) ou soda cáustica (3%).
![Page 66: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/66.jpg)
Têmpera• A têmpera seja o tratamento térmico mais
conhecido. Consiste basicamente, em resfriar o
material de maneira que não haja tempo para
transformação da austenita em ferrita e perlita,
até que se atinja a temperatura de
transformação da austenita em martensita,
segundo o processo de mudança estrutural.
![Page 67: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/67.jpg)
Têmpera
• O processo provoca algumas deficiências
no aço, como a redução da ductilidade e
da tenacidade, além de tensões internas
que podem ocasionar deformação,
empenamento e fissuração. Por conta
disso, é recomendável que o aço
temperado seja submetido ao revenimento
![Page 68: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/68.jpg)
DIFERENTES VARIAÇÕES da
Têmpera
• Os meios líquidos e gasosos são os mais utilizados para o resfriamento do aço. Entre os líquidos estão a água, água com sal ou aditivos cáusticos, óleo ou soluções aquosas de polímeros. Entre os gasosos estão o próprio ar e os gases inertes, como nitrogênio, hélio e argônio. Os meios e as velocidades de resfriamento resultam em diferentes variações de têmpera.
![Page 69: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/69.jpg)
Têmpera
• Têmpera direta: processo mais utilizado,
consiste no resfriamento rápido, direto da
temperatura de austenitização;
Têmpera em tempo variável: a velocidade
de resfriamento é alterada durante o
processo, de acordo com o resultado
esperado. Normalmente, utilizam-se dois
meios diferentes de resfriamento;
![Page 70: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/70.jpg)
Têmpera
• Têmpera diferencial: apenas algumas
áreas da peça de aço são temperadas, as
demais recebem isolamento. Utiliza-se
para peças que necessitem de regiões
duras e algumas áreas moles.
![Page 71: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/71.jpg)
Têmpera
Têmpera da camada cementada: restrita à camada periférica da peça cementada.Utiliza-se para peças nas quais o núcleo deve apresentar durezas baixas;
Têmpera direta de cementação: para peça cementada diretamente da temperatura de cementação sem resfriamento intermediário;
![Page 72: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/72.jpg)
Têmpera
• Têmpera do núcleo; Utiliza-se para peças
cementadas, nas quais o núcleo deve
apresentar durezas médias;
![Page 73: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/73.jpg)
Têmpera
• Têmpera dupla: realizada em duas etapas. A
primeira a partir da temperatura de têmpera do
material do núcleo e a segunda a partir da
temperatura da têmpera do material da camada
cementada. Utiliza-se para peças com
camadas profundas de cementação, com a
finalidade de aumentar-se a tenacidade do
núcleo.
![Page 74: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/74.jpg)
TÊMPERA SUPERFICIAL
Quando o objetivo é criar apenas uma
superfície dura, resistente à abrasão, é mais
conveniente optar pela têmpera superficial.
Esse método, que substitui a têmpera
normal, é aplicado principalmente em peças
de máquinas. Existem várias razões para
que o endurecimento superficial seja
escolhido, e não o endurecimento total.
![Page 75: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/75.jpg)
TÊMPERA SUPERFICIAL
• São elas:
• Dificuldade de tratar peças de grandes dimensões em fornos convencionais;
• Possibilidade de endurecer apenas as áreas críticas, como dentes de engrenagens, grandes cilindros, etc;
• Possibilidade de melhorar a precisão dimensional de peças planas, grandes ou delgadas;
• Possibilidade de utilizar aços mais econômicos, como aço carbono;
![Page 76: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/76.jpg)
TÊMPERA SUPERFICIAL
Diminuição dos riscos de aparecimento de
fissuras originadas no resfriamento, após o
aquecimento. Com a opção pela têmpera
superficial é possível obter superfícies de alta
dureza e resistência do desgaste, boa
resistência à fadiga por dobramento, boa
capacidade para resistir cargas de contato e
resistência satisfatória ao empenamento.
![Page 77: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/77.jpg)
TÊMPERA SUPERFICIAL
• As temperaturas de aquecimento devem
proporcionar a austenitização do aço, pois
só assim é possível obter á martensita no
resfriamento posterior. As temperaturas,
os meios de resfriamento e as durezas
resultantes para aços carbono são:
![Page 78: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/78.jpg)
TÊMPERA SUPERFICIAL
• 0,30%C - 900-975 °C – água – 50 RC
0,35%C – 900 °C – água – 52 RC
0,40%C – 870-900 °C – água – 55 RC
0,45%C – 870-900 ºC – água – 58 RC
0,50%C – 870 °C – água – 60 RC
0,60%C – 850-875 °C – água – 64 RC
- óleo – 62 RC
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Têmpera
![Page 80: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/80.jpg)
Forno para Têmpera
![Page 81: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/81.jpg)
Têmpera por Indução• Descrição
Têmpera consiste no aquecimento do aço até sua transformação austenítica, seguido de maior velocidade de resfriamento, ou seja, resfriado na velocidade crítica da têmpera, visando a obtenção do constituinte estrutural acicular chamado martensita.
A obtenção da martensita visa o aumento do limite de resistência à tração e da dureza do aço.
![Page 82: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/82.jpg)
Endurecimento Superficial -
Têmpera Superficial• Aquecimento superficial com a utilização do processo
de têmpera superficial é um processo que consiste
basicamente no aquecimento rápido acima da
temperatura crítica de uma fina camada superficial da
peça, seguida de um resfriamento rápido.
Como conseqüência deste tratamento toda a
microestrutura que foi austenitizada se transforma em
martensita. Como o aquecimento produz apenas uma
pequena camada austenitizada, somente ela será
endurecida, ficando o restante da peça com a dureza
original.
![Page 83: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/83.jpg)
Endurecimento Superficial -
Têmpera Superficial• Como resultado teremos uma camada
superficial de dureza elevada, correspondente
ao teor de carbono original do aço e um
núcleo dúctil e tenaz.. Para que se consiga
obter esta fina camada endurecida é
necessário que a fonte de calor produza um
aquecimento rápido, impedindo o
aquecimento do restante da peça por
condução do calor em direção ao núcleo.
![Page 84: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/84.jpg)
Endurecimento Superficial -
Têmpera Superficial
Os principais motivos da utilização do endurecimento superficial são:
• o tamanho da peças que torna difícil a utilização de processos convencionais de têmpera
• quando o endurecimento deve ser seletivo, isto é, quando temos a necessidade de temperar apenas algumas áreas que serão submetidas ao desgaste
![Page 85: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/85.jpg)
• quando se requer precisão dimensional
que não pode ser conseguida por outros
métodos
• quando se deseja utilizar materiais de
baixo custo em peças de solicitação
menos severa
![Page 86: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/86.jpg)
REVENIMENTO
Revenimento é um tratamento térmico
utilizado no aço para corrigir inconvenientes
decorrentes da têmpera, sendo, portanto, e
sempre aplicado posteriormente a ela.
![Page 87: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/87.jpg)
REVENIMENTO
A temperatura de revenimento do
normalmente situa-se entre 150°C e
600°C, e o tempo de duração entre 1h e
3h. Todavia, quanto maior a temperatura
empregada, mais o revenido tende a
reduzir a dureza originalmente obtida na
têmpera.
![Page 88: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/88.jpg)
REVENIMENTOA temperatura de revenido e o tempo de
manutenção desta temperatura influem
decisivamente nas propriedades finais obtidas
no aço: quanto mais tempo e/ou maior
temperatura, mais dúctil se torna o aço.
Os elementos de liga contidos no aço também
influem no revenido,mudando o comportamento
do aço no processo.
![Page 89: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/89.jpg)
REVENIMENTO: RESFRIAMENTO
A escolha do meio de resfriamento adequado depende basicamente do tipo de aço utilizado, e das propriedades mecânicas que se pretende obter.
A seguir alguns tipos de tratamento que utilizam banhos de sais como meio de resfriamento.
![Page 90: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/90.jpg)
RESFRIAMENTO
Esse tratamento consiste no aquecimento do
material temperado até uma determinada
temperatura, permanência nessa temperatura
por um determinado período de tempo,
e resfriamento posterior que em geral é
realizado ao ar, mas em determinados casos
deve ser realizado em água, óleo e sais.
![Page 91: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/91.jpg)
Resfriamento no revenimento
O revenimento em banhos de sais tem sido
em diversas ocasiões preferido em função da
ótima homogeneidade de temperaturas que
proporciona.
![Page 92: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/92.jpg)
RESFRIAMENTO e REVENIMENTO
Produtos: GS 430 / GS 520
Temperatura de trabalho: 500-700ºC
Características:
Indicado para resfriamento e revenimento de
aços rápidos e de alta liga.
![Page 93: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/93.jpg)
RESFRIAMENTO e REVENIMENTO
Produtos: GS 230
Temperatura de trabalho: 270-600ºC
Características: Indicado para resfriamento e
revenimento de aços em geral
![Page 94: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/94.jpg)
Condições de Tratamento Térmico Vantagens
- Temperatura de austenitização menor que
1050ºC - Mesma condição de Tratamento do
aço, Menor distorção e custo de tratamento
térmico que os aços rápidos.
- Meio de Resfriamento: óleo, ar ou nitrogênio -
Menor distorção após têmpera.
- Temperatura de revenimento, 500ºC - Maior
estabilidade dimensional.
- Em termos microestruturais, a matriz é mais
tenaz.
![Page 95: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/95.jpg)
OBJETIVO
• Minimizar os efeitos das altas durezas
(alta fragilidade)
• Homogeneização da estrutura
martensítica
![Page 96: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/96.jpg)
• Resfriamento:
• Normalmente realizado em óleo
![Page 97: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/97.jpg)
• Fragilidade
Alguns aços apresentam após o
revenimento, certa fragilidade,
principalmente quando a temperatura de
tratamento é da ordem de 270oC
A correção deste tipo de problema pode ser
feita por sub-resfriamento ou por duplo
revenimento.
![Page 98: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/98.jpg)
Cementação
![Page 99: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/99.jpg)
Cementação
A cementação é um tratamento que
consiste em aumentar a porcentagem de
carbono numa fina camada externa da
peça.
![Page 100: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/100.jpg)
Cementação
Após a cementação tempera-se a peça;
as partes externas adquirem elevada
dureza enquanto as partes internas
permanecem sem alterações.
![Page 101: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/101.jpg)
Cementação
O processo de endurecimento superficial
de cementação é o processo mais
utilizado atualmente e tem permanecido
praticamente inalterado ao longo do
tempo. Este processo é geralmente
utilizado na produção de pistas e roletes
de rolamento, engrenagens, buchas e
juntas homocinéticas.
![Page 102: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/102.jpg)
O método consiste essencialmente no
aquecimento da peça envolta em um meio rico
em carbono, fazendo com que o carbono
difunda para o interior aumentando o teor de
carbono da camada superficial.
A principal reação, que ocorre entre o
carbono e o ferro, e que é a responsável pela
difusão do carbono para o interior da peça,
pode ser representada da seguinte
maneira: 3Fe +C Fe3C
![Page 103: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/103.jpg)
Após a difusão do carbono é feita uma têmpera
seguida de revenido para que se produza a
máxima dureza.
Como o processo envolve a difusão do
carbono, é necessário que se dê o tempo
necessário para que isto ocorra.
Tempos crescentes propiciam maiores
espessuras das camadas cementadas.
![Page 104: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/104.jpg)
Cementação
• Como conseqüência, teremos um perfil de
dureza associado ao perfil de
concentração de carbono. Os aços
comumente utilizados possuem 0,10 a
0,25 % C e a temperatura varia entre 900
e 950o C embora possam ser utilizadas
temperaturas na faixa de 850 a 1000o C.
![Page 105: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/105.jpg)
Cementação
A máxima dureza atingida depois da
têmpera nos aços ao carbono ocorre para
um teor de carbono de 0,8%. Para teores
superiores a este a dureza cai devido à
retenção de austenita. Este percentual
pode variar para aços que tenham maior
tendência à retenção de austenita, como
acontece com os aço contendo níquel.
![Page 106: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/106.jpg)
Principais variáveis do processo
O processo de cementação, conforme já
foi comentado acima, depende de vários
fatores que exercem influência tanto na
espessura da camada cementada como
na profundidade do endurecimento.
![Page 107: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/107.jpg)
Efeito da temperaturaA velocidade de difusão do carbono no aço está
estreitamente ligada à temperatura. A velocidade de
difusão do carbono a 927o C é 40% superior do que a
871o C. Fica claro neste caso que quanto maior a
temperatura menor o tempo que a peça terá que
permanecer no forno. Estes dados referem-se ao
aço no estado austenítico, e só poderia ser assim, já
que somente no estado austenítico teremos
solubilidade do carbono suficiente para se chegar aos
percentuais utilizados na camada superficial de peças
cementadas.
![Page 108: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/108.jpg)
Efeito da temperatura
Neste caso, o limite inferior de temperatura para o processo está condicionado à austenitização do aço e o limite superior está condicionado ao crescimento do grão. Se por um lado temos um aumento significativo da velocidade de difusão com o aumento da temperatura, por outro temos o crescimento do grão da austenita à medida em que usamos temperaturas mais altas. Como quanto maior o tamanho de grão menor é a tenacidade do material, este efeito se torna indesejado.
![Page 109: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/109.jpg)
Efeito da Temperatura
temos dois compromissos que são
antagônicos: ao aumentarmos a
temperatura aumentamos a velocidade de
difusão mas também aumentamos o
tamanho de grão.
![Page 110: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/110.jpg)
Efeito do Tempo
A difusão do carbono também é influenciada
pelo tempo em que a peça fica na temperatura
de tratamento.
Em geral na prática esta espessura está
limitada a 2,5 mm o que já dá um tempo de
cementção de aproximadamente 25 horas a
uma temperatura de 925o C.
![Page 111: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/111.jpg)
Processos de cementaçãoCementação em caixa
Cementação por via gasosa
Cementação por via liquida
![Page 112: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/112.jpg)
Cementação em CaixaA cementação em caixa ou também chamada cementação por via sólida é o processo de cementação mais antigo. Ele tem sido utilizado até nossos dias por que é um método de fácil execução, não necessitando de equipamento sofisticado. Neste processo são utilizados como fonte de carbono materiais sólidos à temperatura ambiente, embora todas as reações que ocorrem durante a cementação sejam gasosas. Para a execução do processo as peças são colocadas em uma caixa e envoltas pela mistura cementante que normalmente é composta de uma fonte de carbono - carvão vegetal, coque ou osso - e de um ativador - carbonato de bário ou carbonato de sódio.
![Page 113: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/113.jpg)
Cementação por via gasosaA cementação por via gasosa é um processo que se popularizou nas últimas décadas devido à evolução dos fornos de tratamento e dos métodos de análise química. Neste processo são utilizados gases como fonte de carbono, os quais podem ser o gás natural ou gases manufaturados, tais como o monóxido de carbono e o metano. As reações que ocorrem para a decomposição dos gases são as mostradas abaixo:
• 2CO C + CO2 (5)
![Page 114: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/114.jpg)
Cementação por via liquida• A cementação por via líquida ou em banho de sais
fundidos é um processo em que se tem um banho
formado por diversos componentes que passam para
o estado líquido após uma determinada temperatura.
Este processo é ainda hoje bastante utilizado, embora
existam uma série de restrições de ordem ambiental
para a sua utilização. Os componentes do banho mais
comuns são cianeto de sódio ou cianeto de potássio,
cloreto de bário, cloreto de potássio ou cloreto de
sódio, carbonato de sódio ou carbonato de bário
![Page 115: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/115.jpg)
Nitretação
“Tratamento termoquímico em que se promove
enriquecimento superficial com nitrogênio.
É utilizado para peças que necessitam de alta
resistência á fadiga de contato, alta resistência
ao atrito adesivo e submetidas a cargas
superficiais baixas.”
![Page 116: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/116.jpg)
• Como atua?
• • Formação de camada de nitretos (“camada de
compostos”).
• • Endurecimento por precipitação de nitretos
(de Fe, Al e Cr principalmente) na camada
onde houve a penetração por difusão do N.
• • Endurecimento por solução sólida de N na
matriz.
![Page 117: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/117.jpg)
![Page 118: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/118.jpg)
• Como é realizada?
Entre 500°C e 550°C por períodos de até 90
horas, após têmpera e revenimento do material
(o revenimento deve ser conduzido a
temperatura no mínimo 30°C superior a da
nitretação,garantindo estabilidade
microestrutural do metal base).
![Page 119: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/119.jpg)
• Vantagens se comparada a cementação:
Pode ser utilizada para o aumento de
dureza superficial de aços de médio e alto teor
de carbono.
Pequena alteração dimensional.
![Page 120: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/120.jpg)
• Desvantagens se comparada a cementação:
Processo lento.
Camadas muito delgadas.
Transição entre camada e metal base muito
brusca.
![Page 121: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/121.jpg)
Tipos de camada e utilização
Endurecimento superficial (comum aos 3
tipos)Maior velocidade de processo, usada
quando há impacto ou
carregamento elevado, que leve a repetina
ruptura da camada e seu destacamento.
Maior velocidade de processo,muito mais frágil
que ’, porém permite baixo coeficiente de
atrito e é porosa, para retenção de lubrificantes.
![Page 122: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/122.jpg)
Only diffusion zone
![Page 123: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/123.jpg)
Nitretação a plasma
Como é realizada?
Carregamento da câmara
Pré aquecimento entre 450 e 570°C
Ionização do gás
Limpeza da superfície, Aceleração dos átomos
contra a superfície NITRETAÇÃO
![Page 124: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/124.jpg)
Tipos de camada e composição do gás
Only diffusion zone
1 – 5% N2
15 – 30% N2
60 – 70% N2
1 – 3% CH4
![Page 125: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/125.jpg)
O processo de nitretação é um processo que a
exemplo da cementação também altera a
composição de uma camada superficial do aço.
Entretanto, ao contrário da cementação, a
camada nitretada não necessita ser temperada,
tendo em vista que os nitretos que se formam
já possuem dureza elevada.
![Page 126: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/126.jpg)
Isto faz com que não haja o inconveniente do
empenamento. Além disso, a nitretação é feita
na faixa de temperatura entre 500° e 600° C, o
que diminui a possibilidade empenamentos por
transformação de fase.
![Page 127: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/127.jpg)
Entre as vantagens da nitretação podemos
citar as seguintes:
- alta dureza com alta resistência ao desgaste
- alta resistência à fadiga e baixa sensibilidade
ao entalhe
- melhor resistência à corrosão
- alta estabilidade dimensional
![Page 128: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/128.jpg)
Nos aços ligados ocorre a formação de nitretos
complexos dos elementos de liga que
aumentam a dureza da camada nitretada.
A camada nitretada tem menor espessura do
que a cementada, raramente ultrapassando 0,8
mm, caso contrário os tempos seriam muito
grandes o que torna o método antieconômico.
![Page 129: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/129.jpg)
MÉTODO DE NITRETAÇÃO
![Page 130: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/130.jpg)
Métodos de nitretação
- Nitretação a gás Neste processo é utilizada amônia que é
injetada no forno aquecido geralmente a 510° C. Nesta temperatura a amônia se dissocia de acordo com a seguinte equação
- 2NH3 2N + 3H2
- como pode ser visto esta reação libera nitrogênio atômico que difunde para o aço,os tempos de tratamento variam entre 12 e 120 horas
![Page 131: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/131.jpg)
Nitretação por via líquida
A nitretação por via líquida é o processo em
temos um banho semelhante ao utilizado na
cementação líquida.
Neste banho teremos, então, cianeto de sódio
ou potássio, carbonato de sódio ou de potássio
e cloreto de potássio ou de sódio.
Este banho contém entre 30 e 40% de cianeto.
A dissociação do cianeto se dá da seguinte
maneira:
![Page 132: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/132.jpg)
2NaCN + O2 2NaCNO
4NaCNO 2NaCN + Na2CO3 + CO + 2N
Normalmente a temperatura utilizada situa-se
entre 550° e 570° C.
Nesta faixa de temperatura não ocorre a reação
de cementação e portanto teremos apenas a
adição de nitrogênio ao aço.
Os tempos de nitretação são curtos, geralmente
entre 1 e 4 horas.
![Page 133: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/133.jpg)
Objetivo• Objetiva o endurecimento superficial de
aços por absorção de nitrogênio
• É realizado em fornos com atmosfera
controlada, rica em Nitrogênio (em geral
NH3)
![Page 134: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/134.jpg)
Aços para nitretação
– São utilizados aços com teores de carbono entre
0,13 e 0,40%, podendo ter adições de alumínio
(essencial), cromo, silício, tungstênio e vanádio.
![Page 135: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/135.jpg)
• Nitretação parcial
– As partes das peças que não se queira tratar são
cobertas por estanho ou liga estanho-chumbo (80-
20)
– Podem ser cobertas com cobre (com espessuras
entre 0,01 e 0,02mm)
![Page 136: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/136.jpg)
CÁLCULO DE
ENGRENAGEM
![Page 137: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/137.jpg)
ENGRENAGEM
![Page 138: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/138.jpg)
ENGRENAGEM
![Page 139: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/139.jpg)
Engrenagem cilíndrica de dentes
retos• A engrenagem cilíndrica de dentes retos é a
mais comum que existe.
![Page 140: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/140.jpg)
Para a sua construção é necessário
considerar uma série de dados, a saber:• número de dentes (Z)
• diâmetro externo (de)
• módulo (m)
• diâmetro primitivo (dp)
• diâmetro interno (di)
• altura do dente (h)
• altura da cabeça (a)
• altura do pé do dente (b)
• passo (p)
![Page 141: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/141.jpg)
Cálculo do módulo
O módulo (m) de uma engrenagem é a
medida que representa a relação entre o
diâmetro primitivo (dp) dessa mesma
engrenagem e seu número de dentes (Z).
Essa relação é representada matematicamente
do seguinte modo:
![Page 142: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/142.jpg)
DicaOs elementos dessa fórmula podem ser
usados também para calcular o diâmetro
primitivo da engrenagem dp = m · Z
Servem igualmente para calcular o número de
dentes:
![Page 143: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/143.jpg)
Com o módulo e o número de dentes
determina-se a ferramenta a ser usada para
fresar a engrenagem.
O módulo também auxilia nos cálculos para
se encontrar todas as outras dimensões da
engrenagem já citadas.
![Page 144: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/144.jpg)
Você pode calcular o módulo a partir da
medida do diâmetro externo e do número de
dentes da engrenagem.
Problema você juntou os fragmentos da
engrenagem e contou o número de dentes:
Z = 60.
Depois você mediu o diâmetro externo e
obteve: de = 124 mm.Guarde esses dados para
usar daqui a pouco.
![Page 145: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/145.jpg)
Cálculo do diâmetro externo
• O diâmetro externo é igual ao diâmetro
primitivo (dp) mais duas vezes a altura da
cabeça do dente (a) que, por sua vez, é igual a
um módulo. Isso é fácil de verificar, se você
observar o desenho a seguir.
Matematicamente,
isso corresponde a:
de = dp + 2m
![Page 146: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/146.jpg)
Como, para o nosso problema, já temos o
valor do diâmetro externo (que é124 mm), não
precisamos calculá-lo.
Para resolver o problema de construção da
engrenagem que apresentamos a você, é
preciso calcular o módulo a partir das medidas
que temos. Vamos então trabalhar essa
fórmula de modo que ela nos auxilie a fazer o
cálculo de que necessitamos.
![Page 147: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/147.jpg)
Já vimos lá na “Dica” que dp = m · Z. Como não temos um valor numérico para dp, fazemos a substituição dentro da fórmula de cálculo do diâmetro externo (de). Então temos:
de = dp + 2 · m
de = m · Z + 2 · m
A partir dessa fórmula, temos finalmente:
de = m (Z + 2)
Substituindo os valores:
124 = m (60 + 2)
124 = m · 62
m =
m = 2
![Page 148: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/148.jpg)
Portanto, o módulo da engrenagem que você
precisa construir é igual a 2.
Observe como usamos a fórmula do diâmetro
externo para fazer esse cálculo.
Isso pode ser feito usando qualquer dado
conhecido relacionado ao módulo.
![Page 149: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/149.jpg)
Estudamos as fórmulas para calcular o
diâmetro primitivo, o módulo, o número de
dentes e o diâmetro externo de uma
engrenagem cilíndrica de dentes retos.
Agora exercícios!
![Page 150: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/150.jpg)
Cálculo da altura total do dente
A altura total (h) do dente de uma engrenagem
cilíndrica de dentes retos é igual a 2 módulos
mais 1/6 de um módulo. O desenho a seguir
ilustra esta definição. Observe.
![Page 151: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/151.jpg)
Cálculo da altura total do dente
A engrenagem que você tem de fabricar. Já calculamos o valor do
módulo: m = 2. A altura total do dente (h) será:
h = 2,166 · m
h = 2,166 · 2
h = 4,33 mm
![Page 152: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/152.jpg)
DicaA altura total do dente da engrenagem é,
também, a soma da altura da cabeça do dente
(a) mais a altura do pé do dente (b), ou seja,
h = a + b.
![Page 153: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/153.jpg)
Cálculo da altura total do dente1- Calcule a altura total (h) dos dentes de uma
engrenagem cujo módulo é 1,75.
2- Calcule o módulo de uma engrenagem cuja
altura total (h) do dente é 4,33 mm.
![Page 154: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/154.jpg)
Cálculo da altura do pé do dente
da engrenagem
![Page 155: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/155.jpg)
Vamos então calcular a altura do pé do dente da engrenagem do
nosso problema.sabemos que o módulo dessa engrenagem é 2.
Assim:
b = 1,166 · m
b = 1,166 · 2
b = 2,332 mm
A altura do pé do dente da engrenagem (b) é de 2,332 mm.
![Page 156: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/156.jpg)
Cálculo da altura do pé dente
1- Calcule a altura do pé dente (b) de uma
engrenagem cilíndrica, sabendo que o módulo
é igual a 1,5.
2- Calcule o módulo de uma engrenagem
cilíndrica, sabendo que a altura do pé do dente
(b) é de 3,498 mm.
![Page 157: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/157.jpg)
Cálculo de diâmetro interno
O diâmetro interno (di) é igual ao diâmetro
primitivo (dp) menos 2 vezes a altura do pé do
dente (b).
![Page 158: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/158.jpg)
Matematicamente isso é o mesmo que:
di = dp - 2b
Como b é igual a 1,166 · m, podemos escrever:
di = dp - 2 · 1,166 · m
Portanto:
di = dp - 2,33 · m
Como dp = m · Z, também é possível fazer a substituição:
di = m · Z - 2,33 · m
Reescrevendo, temos:
di = m (Z - 2,33)
Substituindo os valores da engrenagem que você precisa construir, temos:
di = 2(60 - 2,33)
di = 2 · 57,67
di = 115,34 mm
![Page 159: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/159.jpg)
ExercícioCalcule o diâmetro interno de uma engrenagem
cilíndrica que tem um diâmetro primitivo de 75 mm e um módulo igual a 1,5.
Calcule o diâmetro interno de uma engrenagem cilíndrica com 50 dentes e módulo igual a 1,5.
Calcule o módulo de uma engrenagem da qual você conhece o diâmetro interno (di = 37,67 mm) e o número de dentes (Z = 40).
![Page 160: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/160.jpg)
Cálculo do passoO passo é a medida do arco da circunferência
do diâmetro primitivo que corresponde a um
dente e a um vão da engrenagem.
![Page 161: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/161.jpg)
Ele é calculado a partir do perímetro da
circunferência do diâmetro primitivo (dp · π)
dividido pelo número de dentes da
engrenagem, porque o número de dentes
corresponde ao número de passos.
Matematicamente isso dá:
![Page 162: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/162.jpg)
Assim, para calcular o passo, empregamos a
fórmula p = m · π Com ela,
vamos calcular o passo da engrenagem que
você tem de construir:
p = 2 · 3,14
p = 6,28 mm
Portanto,o passo dessa engrenagem é 6,28 mm.
O passo é um dado muito importante entre as
medidas de uma engrenagem.
![Page 163: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/163.jpg)
Exercício
1- Calcule o passo de uma engrenagem cujo
módulo é 3.
2- Sabendo que o passo de uma engrenagem
é 12,56 mm, calcule seu módulo.
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Cálculo da distância entre eixosUma engrenagem jamais trabalha sozinha.
Tendo isso em mente, dá para perceber que,
além das medidas que já calculamos,
precisamos conhecer também a distância entre
os centros dos eixos que apóiam as
engrenagens. Essa medida se baseia no ponto
de contato entre as engrenagens.
Esse ponto está localizado na tangente das
circunferências que correspondem aos
diâmetros primitivos das engrenagens.
![Page 165: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/165.jpg)
Cálculo da distância entre eixos
Assim, a distância entre os centros (d) é igual à metade do diâmetro
primitivo da primeira engrenagem dp mais a metade do diâmetro primitivo
da segunda engrenagem dp2
.
![Page 166: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/166.jpg)
Na máquina sob manutenção de nosso
problema inicial, a engrenagem 1 tem
o diâmetro primitivo de 120 mm (já dado) e o dp
da engrenagem 2 tem 60 mm. Substituindo os
valores, podemos calcular:
![Page 167: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/167.jpg)
Exercício
1-Sabendo que o número de dentes da engrenagem 1 é 60 e o da engrenagem 2 é 150 e que seus módulos são iguais a 2,calcule a distância entre seus centros.
2-Calcule dp, de, di, h, a, b e p de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos com 45 dentes e módulo 4.
3- Sabendo que o diâmetro externo de uma engrenagem cilíndrica é de 88 mm e que ela tem 20 dentes, calcule m, dp, di, h, a, b e p.
4-Calcule a distância entre centros das duas engrenagens dos exercícios 2 e 3.
![Page 168: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/168.jpg)
![Page 169: tratamento térmico dos aços](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050701/5571f7ba49795991698be1ab/html5/thumbnails/169.jpg)
FIM