Marca Instituição
Ensino
Prof. M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota
QUESTÕES
DE
TRATAMENTOS TÉRMICOS
FONTE: EXERCÍCIOS SOBRE TRATAMENTOS TÉRMICOS DAS LIGAS FERROSAS Prof. Jair Dinoah de Araújo Júnior
Leia mais: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAU-IAK/exercicios-resolvidos-tratamentos-termicos#ixzz22X1bYUmR
QUESTÕES DE TRATAMENTOS TÉRMICOS
• 1- Em que consiste, de uma maneira geral, o tratamento
térmico?
• R: Alterar as microestruturas das ligas metálicas e como
consequência as propriedades mecânicas como o 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, entre outras propriedades mecânicas.
• 2- Quais os cuidados que devemos ter na fase de
aquecimento?
• R: Velocidades de aquecimento muito elevadas podem causar
distorções ou, até mesmo, trincas, porém, em alguns casos,
velocidades muito baixas de aquecimento pode causar crescimento
de grão. (ex: aços fortemente encruados.)
• 3- Que é preaquecimento? Quando deve ser usado?
• R: O preaquecimento acontece no inicio do aquecimento do
material, aquecendo lentamente afim de evitar ou não provocar
defeitos na peça que esta sendo aquecida.
• 4- Qual a finalidade do tempo de permanência na temperatura de
tratamento?
• R: O tempo de tratamento 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, e maior será o tamanho do grão. A temperatura
depende do tipo de material e da transformação de fase ou
microestrutura desejada.
• 5- O que é a descarbonetação? Quando pode ocorrer? Como evitar?
• R: A descarbonetação nada mais é do que a combinação do carbono do aço com o oxigênio livre do ambiente. Este processo conduz à perda de carbono do aço a partir da sua superfície, fazendo com que a peça fique com uma camada com teor reduzido em carbono. A espessura desta camada
dependerá do tempo e da temperatura em que a peça ficará exposta a estas condições. Obviamente esta é uma situação normalmente indesejável, pois a diminuição do teor de carbono conduzirá a uma diminuição na dureza. Este fato se torna mais grave quando realizamos um tratamento térmico de têmpera, pois uma diminuição no teor de carbono provoca uma queda
sensível na dureza, já que a dureza da martensita depende do teor de
carbono. Assim sendo, as peças submetidas a tratamentos térmicos deverão ser protegidas por uma atmosfera neutra que impeça a descarbonetação. Isto pode ser conseguido utilizando-se fornos que produzam este tipo de atmosfera ou, caso isto não seja possível, deve-se envolver as peças em uma substancia rica em carbono como cavacos de ferro fundido ou carvão.
• 6- Para cada tratamento térmico abaixo, dê os objetivos, faça o ciclo térmico, represente no TTT o resfriamento e diga qual a microestrutura obtida.
• a) Recozimento pleno;
• R: O objetivo é remover tensões devidas a tratamentos mecânicos, diminui a dureza, aumenta a ductilidade, regulariza a textura bruta de fusão, eliminar finalmente, o efeito de quaisquer tratamentos térmicos ou mecânicos e que o aço tenha sido submetido.
• Microestrutura obtida: Perlita (ou ferrita mais perlita) Ou (perlita mais cementita).
• b) Recozimento isotérmico;
• R: O objetivo é utiliza-se para peças que necessitam ser usinadas com remoção de cavacos e que após a usinagem, devam sofrer tratamentos térmicos finais com distorção dimensionadas mínimas e sempre repetitivas para grandes series de produção.
• c) Normalização;
• R: Os Objetivos são idênticos aos do recozimento com a diferença de que se preocupa obter uma granulação mais fina e, portanto, melhores
propriedades mecânicas. As condições de aquecimento do material são idênticas aos que ocorrem no recozimento, resfriamento é feito mais rápido: ao ar.
• Microestrutura obtida: Perlita fina.
• d) Austêmpera;
• R: O objetivo consiste no aquecimento do aço a temperaturas acima da critica, seguido de esfriamento rápido de modo a evitar a transformação da austenita ate o nível de temperaturas correspondentes à formação de
bainita. O aço é mantido a essa temperatura o tempo necessário para que a transformação da austenita em bainita se complete dependendo da
temperatura do banho (de sal fundido ou chumbo derretido) onde o aço é esfriado obtem-se bainita mais ou menos dura.
• Microestrutura obtida: Bainita.
• e) Têmpera convencional;
• R: Objetivo da tempera convencional é o aumento da dureza, resistência mecânica (limites de escoamento e resistência) e resistência ao desgaste, entretanto, a ductilidade e a tenacidade dos aços temperados é nula.
• Possui 100% de martensita com dureza de 60 a 67 HRC. • O resfriamento da austenita em água, óleo ou ar forçado. • .
• Microestrutura obtida: Martensita pura
• f) Martêmpera;
• R: O objetivo é aumento de dureza por meio da microestrutura martensítica. • Menor nível de tensões internas em relação a tempera convencional, e
consequentemente, maior estabilidade dimensional sobre os lotes e menor perda de peças por trincas e/ou distorções dimensionais.
• Custo mais elevado que a tempera convencional devido ao emprego de fornos do tipo banho de sal.
• Microestrutura obtida: Martensita (idêntica a tempera Convencional).
• 7- Diga porque a tenacidade do aço normalizado é maior que a
do recozido?
• R: O processo de normalização, por incluir um resfriamento mais
acelerado do que o recozimento, além de produzir uma perlita mais
fina, irá produzir uma diminuição do tamanho de grão, que leva a
um considerável aumento de tenacidade.
• 8- Compare a austêmpera com a têmpera convencional.
• R: O tratamento de austêmpera é um tratamento térmico
usualmente utilizado em substituição à têmpera quando se tem por
objetivo melhorar as propriedades mecânicas do aço,
principalmente a ductilidade e a tenacidade, diminuir a possibilidade
de aparecimento de trincas e de empenamentos e ainda melhorar a
resistência ao desgaste e a possibilidade de fragilização para
determinadas faixas de temperatura. Assim podemos resumir as
diferenças fundamentais entre a austêmpera e a têmpera, a
austêmpera propicia uma maior tenacidade e uma maior ductilidade
do que a têmpera e a martêmpera para uma mesma dureza, além
de diminuir o aparecimento de trincas e de empenamento nas
peças.
• 9- Compare a martêmpera com a têmpera convencional.
• R: O tratamento da martêmpera é utilizado em substituição à
têmpera quando se deseja diminuir o risco de trincas,
empenamentos e tensões residuais excessivas. O tratamento
consiste basicamente em se retardar o resfriamento logo acima da
temperatura de transformação martensítica, permitindo a
equalização da temperatura ao longo de toda a peça,
completando-se após o resfriamento. A estrutura formada, a exemplo da
têmpera, será martensítica, sendo, portanto, dura e frágil. Na
tempera convencional o processo é o mesmo, obtenção de
microestrutura dura e frágil.
• 10- Que vem a ser a temperabilidade de um aço? De que
depende?
• R: Temperabilidade é a capacidade de um aço alcançar,
transformar-se total ou parcialmente de austenita para martensita. A
temperabilidade depende do tamanho de grão e da presença de
determinados elementos de liga.
4. EXERCÍCIOS.
1. O que ocorre e quais os efeitos dos tratamentos térmicos?
2. O que é o tratamento térmico de recozimento e quais objetivos da realização desse tratamento térmico?
3. O que é o tratamento térmico de têmpera e o que visa esse tratamento? 4. Qual a importância do ensaio Jominy e como é feito esse ensaio?
5. Qual a finalidade do ensaio de dureza Rockwell na análise da temperabilidade de um aço?
6. Qual a finalidade do revenimento?
7. Qual as diferenças entre um tratamento térmico de solubilização e de envelhecimento?
8. Descreva o tratamento de cementação e qual sua finalidade?
http://sites.poli.usp.br/d/pmr2202/arquivos/Tratamento_termico_e_superficial.pdf
Introdução à Manufatura Mecânica – PMR 2202
Fonte: http://www.joinville.ifsc.edu.br/~paulosergio/Tecnologia%20dos %20Materiais%20II/APOSTILA%20TMA%20II.pdf
1) Analise o diagrama TTT que ilustra as curvas de resfriamento contínuo para um aço-1080 (Figura ao lado). Cite quais as fases microestruturais de amostras dessa liga que são, em primeiro lugar, completamente
transformadas em austenita e depois resfriadas até a temperatura
ambiente, de acordo com as
seguintes taxas: (a) 150 ºC/s, (b) 10 ºC/s, (c) 70 ºC/s e (d) 2 ºC/s até 700 graus e manutenção nesta
temperatura por 20 horas e resfriamento dentro do forno.
2) Usando o diagrama de transformação contínua para uma liga de aço ABNT 4340 (vide figura da página 55), determine a microestrutura final de pequenas amostras que foram resfriadas até temperatura ambiente segundo as seguintes taxas de resfriamento: a) 20 ºC/s, (b) 7 ºC/s, (c) 0,05 ºC/s, (d) 1 ºC/s e (e)
0,002 ºC/s. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 845 ºC e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que fosse atingida uma estrutura austenítica completa e homogênea.
EXERCÍCIOS – Diagramas TTT (transformação isotérmica)
1) Descreva as condições de resfriamento de três peças de aço ABNT 1080 (a), (b) e (c), conforme as curvas de transformação isotérmica ilustradas na figura em anexo.
OBSERVAÇÕES:
Informe a temperatura de austenitização, as temperaturas do tratamento isotérmico, os tempos
em horas de tratamento até o resfriameto total das peças e a microestrutura resultante. A curva (a) ilustra o tratamento isotérmico de AUSTÊMPERA.
2) Usando o diagrama de transformação isotérmica para uma liga de aço com 0,45%C (vide figura da página 51), determine a microestrutura final de uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 845 oC e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que
(a) Resfriamento rápido até 250 ºC, manutenção dessa temperatura por 103 segundos, e então têmpera até a temperatura ambiente;
---(b) Resfriamento rápido até 700 ºC, manutenção dessa temperatura por 30 segundos, e então têmpera até a temperatura ambiente;
---(c) Resfriamento rápido até 400 ºC, manutenção dessa temperatura por 500 segundos, e então têmpera até a temperatura ambiente;
---(d) Resfriamento rápido até 700 ºC, manutenção dessa temperatura por 105 segundos, e então têmpera até a temperatura ambiente;
---(e) Resfriamento rápido até 650 ºC, manutenção dessa temperatura por 3 segundos, resfriamento rápido até 400 ºC, manutenção dessa temperatura por 10 s, e então têmpera até a temperatura ambiente;
---(f) Resfriamento rápido até 450 ºC, manutenção dessa temperatura por 10 segundos, e então têmpera até a temperatura ambiente;
---(g) Resfriamento rápido até 625 ºC, manutenção dessa temperatura por 1 segundo, e então têmpera até a temperatura ambiente;
---(h) Resfriamento rápido até 650 ºC, manutenção dessa temperatura por 10 segundos, resfriamento rápido até 400 ºC, manutenção dessa temperatura por 5 s, e então têmpera até a temperatura ambiente;
1) O que são tratamentos termoquímicos e qual a sua finalidade? 2) Quais as aplicações dos tratamentos termoquímicos superficiais? 3) Quais os métodos de endurecimento superficial?
4) O que é cementação? Qual o objetivo deste tratamento?
5) Que tipo de aços são cementados? Em que faixa de temperaturaturas são tratados? Por que o carbono é introduzido na fase austenítica? 6) Qual o teor de carbono da camada cementada?
7) Do que depende a profundidade e a quantidade de C na camada cementada?
8) O que é nitretação? Qual a finalidade deste tratamento? 9) Cite algumas propriedades dos aços nitretados?
10) Que aços são usados para nitretação? Quais os tipos de nitretação? Em que condição de tratamento térmico deve estar os aços a serem nitretados?
EXERCÍCIO DE APRENDIZAGEM/TRATAMENTO TÉRMICO
:Tipos de aço a) ABNT 1020 b) ABNT 1045 c) Aço liga
Depois de completar a tebela a seguir, trace a linha de temperatura crítica inferior (linha eutetóide pontilhada) nos diagramas Temperatura x Tempo e desenhe os 5 ciclos de tratamento térmico
