Download - Tratamento Térmico de Aços
TRATAMENTOS TTRATAMENTOS TÉÉRMICOSRMICOSwww.em.pucrs.br/nuclemat Prof. Carlos A. dos SantosProf. Carlos A. dos Santos
NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
TRATAMENTOSTRATAMENTOS
TTÉÉRMICOS dos ARMICOS dos AÇÇOSOS
Bibliografia:
CHIAVERINI, V., Aços e Ferros Fundidos,
Editora ABM, 2004
SMITHS, W., Materials Science, Ed. Blower, 1996
REED-HILL, Physical Metallurgy, McGrall- Hill,
1998KRAUS, G. Steels: Processing, Structure, and
Performance. ASM International, 2005
Material disponível no site:www.em.pucrs.br / nuclemat
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
DefiniDefiniçção e Conceitos Fundamentais:ão e Conceitos Fundamentais:
⌦⌦ Tratamento TTratamento Téérmico:rmico: Operação ou conjunto de operações realizadas no estado sólido que compreendem aquecimento, permanênciaem temperaturas específicas e resfriamento, realizados com a finalidade de conferir ao material determinadas características.
( Heat Treatment )
⌦⌦ Tratamento TermoquTratamento Termoquíímico:mico: Operação ou conjunto de operações realizadas no estado sólido que compreendem aquecimento, permanênciaem determinadas temperaturas e atmosferas e resfriamento, realizados com a finalidade de conferir ao material determinadas características superficiais.
( Thermochemical Treatment )
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
RECOZIMENTORECOZIMENTO (Annealing) ((Amolecimento, Homogeinização, Recuperação))Recozimento Total ou PlenoRecozimento IntercríticoRecozimento SubcríticoEsferoidizaçãoCoalescimento (ductilidade máxima)
NORMALIZANORMALIZAÇÇÃO ÃO (Normalizing) (Resfriamento ao ar)TÊMPERATÊMPERA (Quench) (Endurecimento pela formação de martensita)REVENIDO REVENIDO (Temper) (Alívio de tensões e redução de dureza)MARTÊMPERAMARTÊMPERA (Martempering) (Evitar trincas e empenamento)AUSTÊMPERAAUSTÊMPERA (Austempering) (Produção de estrutura bainítica)AUSTENITA RETIDAAUSTENITA RETIDA (Residual γ) (Tratamento de eliminação)
Revenimento múltiploTratamento sub-zeroEncruamento
TÊMPERA SUPERFICIALTÊMPERA SUPERFICIAL (Modificação das condições superficiais)SOLUBILIZASOLUBILIZAÇÇÃOÃO (Solutioning) (Não ferrosos e aços inoxidáveis)TERMOQUTERMOQUÍÍMICOS MICOS (Thermochemical) (Tratamentos superficiais: cementação, nitretação, etc)
Principais Processos:Principais Processos:
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
⇒ ELEMENTOS DE INFLUÊNCIA NAS TRANSFORMAÇÕES SÓLIDO / SÓLIDO
- Tamanho e geometria- Estrutura original (tam. de grão, encruamento, nível de segração, outros)
COMPONENTE
AQUECIMENTO- Tipo de forno- Temperatura crítica- Taxa de aquecimento
TEMPO DE AQUECI//TO- Homogeinização da temperatura- Crescimento de grão
AMBIENTE. DE AQUECI//TO- Reações que ocorrem na superfície da peça
RESFRIAMENTO- Ambiente de resfriamento- Taxa de resfriamento- Temperatura mínima
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Total ou PlenoSubcrítico
RECOZIMENTORECOZIMENTO IntercríticoEsferoidizaçãoCoalescimento
NORMALIZANORMALIZAÇÇÃOÃOTÊMPERATÊMPERAREVENIDOREVENIDOMARTÊMPERAMARTÊMPERAAUSTÊMPERAAUSTÊMPERA Revenimento múltiplo AUSTENITA RETIDAAUSTENITA RETIDA Tratamento sub-zero
EncruamentoTÊMPERA SUPERFICIALTÊMPERA SUPERFICIALSOLUBILIZASOLUBILIZAÇÇÃOÃO
TratamentosTratamentosTTéérmicosrmicos
As diferentes CLASSIFICACLASSIFICAÇÇÕESÕES para os tratamentos são definidas em função dos métodos, equipamentos e condições do material após o tratamento.
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TEMPERATURAS CRÍTICAS
A1 – Mínima temperatura para a existência do Fe-γA3 – Máxima temperatura para a existência do Fe-α (AÇOS HIPOEUTETÓIDES)ACM – Máxima temperatura para a existência do Fe3C (AÇOS HIPEREUTETÓIDES)
A escolha de um tratamento específico, dependerá das condições finais desejadas ao material e a posterior aplicação, sob o compromisso do menor custo de processamento.
Para aços hipoeutetóides, pode-se estimar as temperaturas críticas (A1 e A3), em consideração aos elementos de liga, pelas seguintes equações:
)Cr(%9,16)Si(%1,29)Ni(%9,16)Mn(%7,20723)C(Ac o1 −+−−=
)Mo(%5,31)V(%104)Si(%7,44)Ni(%2,15)C(%203910)C(Ac o3 +++−−=
Para aços, as principais temperaturas de tratamento são baseadas nas temperaturas críticas de transformação durante aquecimento e resfriamento.
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AÇO
TAXA DE AQUECIMENTO E RESFRIAMENTO (28oC/h = 8x10-3 oC/s)
TEMPERATURAS CRÍTICAS NO AQUECIMENTO
TEMPERATURAS CRÍTICAS NO RESFRIAMENTO
A1 A3 A3 A1
1010 725 875 850 680
1020 725 845 815 680
1030 725 815 790 675
1040 725 795 755 670
1050 725 770 740 680
1060 725 745 725 685
1070 725 730 710 690
1080 730 735 700 695
1340 715 775 720 620
3140 735 765 720 660
4027 725 805 760 670
4042 725 795 730 655
4130 760 810 755 695
4140 730 805 745 680
AÇO
TAXA DE AQUECIMENTO E RESFRIAMENTO (28oC/h = 8x10-3 oC/s)
TEMPERATURAS CRÍTICAS NO AQUECIMENTO
TEMPERATURAS CRÍTICAS NO RESFRIAMENTO
A1 A3 A3 A1
4150 745 765 730 670
4340 725 775 710 655
4615 725 810 760 650
5046 715 770 730 680
5120 765 840 800 700
5140 740 790 725 695
5160 710 765 715 675
52100 725 770 715 690
6150 750 790 745 695
8115 720 840 790 670
8620 730 830 770 660
9260 745 815 750 715
TEMPERATURAS CRÍTICAS DE ALGUNS AÇOS HIPOEUTETÓIDES
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1010 1020 1030 1040 1050 1060 1070 1080AÇO
660
680
700
720
740
760
780
800
820
840
860
880
TEM
PER
ATU
RA
[oC
]
Ac3Ar3
Ac1
Ar1
Taxa de aquecimento e resfriamento = 28 oC/h
RESFRIAMENTO
RESFRIAMENTO
AQUECIMENTO
AQUECIMENTO
Faixa de variação observada em A3 para o aquecimento e o resfriamento
Faixa de variação observada em A1 para o aquecimento e o resfriamento
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γγ
δδ
δ + γδ + γ
LiqLiq + + δδ1538o
1495o
1394o
912o
727o
T amb
α+γα+γ
αα
0,008%
2,11%
0,53%0,17%0,09%
γγ + LiqLiq
Linha Liquidus
Linha Solidus
γγ ++ FeFe CC33
αα ++ FeFe CC32,11%0,77%0%
Aços
LLííquidoquido
γ
α + PerlitaHipoeutetóide
Fe3C + PerlitaHipereutetóide
HB ≅ 80
80 < HB < 240
100 % Perlita( α + Fe C )3
Eutetóide
240 < HB < 300
Ledeburita( Fe3C + γ )
T (oC)
A1RECOZIMENTO SUBCRRECOZIMENTO SUBCRÍÍTICOTICO
A3Acm
RECOZIMENTORECOZIMENTOINTERCRINTERCRÍÍTICOTICO
RECOZIMENTO PLENO
RECOZIMENTO PLENORECOZIMENTO PLENORECOZIMENTO PLENO
NORMALIZAÇÃO
0,02%
γγ
δδ
δ + γδ + γ
LiqLiq + + δδ1538o1538o
1495o1495o
1394o1394o
912o912o
727o727o
T ambT amb
α+γα+γ
αα
0,008%
2,11%
0,53%0,17%0,09%
γγ + LiqLiqγγ + LiqLiq
Linha Liquidus
Linha Solidus
γγ ++ FeFe CC33γγ ++ FeFe CC33
αα ++ FeFe CC3αα ++ FeFe CCαα ++ FeFe CC32,11%0,77%0%
Aços
LLííquidoquido
γ
α + PerlitaHipoeutetóide
α + PerlitaHipoeutetóide
Fe3C + PerlitaHipereutetóide
Fe3C + PerlitaHipereutetóide
HB ≅ 80
80 < HB < 240
100 % Perlita( α + Fe C )3
Eutetóide100 % Perlita
( α + Fe C )3( α + Fe C )3
Eutetóide
240 < HB < 300
Ledeburita( Fe3C + γ )
T (oC)
A1A1RECOZIMENTO SUBCRRECOZIMENTO SUBCRÍÍTICOTICO
A3A3AcmAcm
RECOZIMENTORECOZIMENTOINTERCRINTERCRÍÍTICOTICO
RECOZIMENTO PLENO
RECOZIMENTO PLENORECOZIMENTO PLENORECOZIMENTO PLENO
NORMALIZAÇÃO
0,02%
TRATAMENTOS TÉRMICOS PARA DIMINUIR DUREZA E/OU ALIVIAR TENSÕES
Esquemas dos Principais T.T.Esquemas dos Principais T.T.Esquemas dos Principais T.T.
T
t
A1
t TT
Aquecimento
Resfriamento aoForno
RECOZIMENTO PLENORECOZIMENTO PLENO
A3 ou ACM
Para os aPara os açços os hipoeutethipoeutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A33
Para os aPara os açços os hipereutethipereutetóóidesides entre Aentre A11 e Ae ACMCM
T
t
A1
t TT
Aquecimento
Resfriamento aoForno
RECOZIMENTO PLENORECOZIMENTO PLENO
A3 ou ACM
Para os aPara os açços os hipoeutethipoeutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A33
Para os aPara os açços os hipereutethipereutetóóidesides entre Aentre A11 e Ae ACMCM
T
t
A1
t TT
Aquecimento
Resfriamento aoForno
RECOZIMENTO PLENORECOZIMENTO PLENO
A3 ou ACM
Para os aPara os açços os hipoeutethipoeutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A33
Para os aPara os açços os hipereutethipereutetóóidesides entre Aentre A11 e Ae ACMCM
Para os aPara os açços os hipoeutethipoeutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A33
Para os aPara os açços os hipereutethipereutetóóidesides entre Aentre A11 e Ae ACMCM
T
t
A1
Aquecimento
Resfriamento aoForno
ESFEROIDIZAÇÃOESFEROIDIZAÇÃO
A3
5050ooC acima de AC acima de A11 e e 5050ooC abaixo de AC abaixo de A11
50o
50o
T
t
A1
Aquecimento
Resfriamento aoForno
ESFEROIDIZAÇÃOESFEROIDIZAÇÃO
A3
5050ooC acima de AC acima de A11 e e 5050ooC abaixo de AC abaixo de A11
50o
50o
T
t
A1
Aquecimento
Resfriamento aoForno
ESFEROIDIZAÇÃOESFEROIDIZAÇÃO
A3
5050ooC acima de AC acima de A11 e e 5050ooC abaixo de AC abaixo de A11
50o
50o
T
t
A1
t TT
Aquecimento
Resfriamento aoAr
NORMALIZAÇÃONORMALIZAÇÃO
A3 ou ACM
Para os aPara os açços os hipoeutethipoeutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A33
Para os aPara os açços os hipereutethipereutetóóidesides 2525ooC acima de AC acima de ACMCM
T
t
A1
t TT
Aquecimento
Resfriamento aoAr
NORMALIZAÇÃONORMALIZAÇÃO
A3 ou ACM
Para os aPara os açços os hipoeutethipoeutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A33
Para os aPara os açços os hipereutethipereutetóóidesides 2525ooC acima de AC acima de ACMCM
T
t
A1
t TT
Aquecimento
Resfriamento aoAr
NORMALIZAÇÃONORMALIZAÇÃO
A3 ou ACM
Para os aPara os açços os hipoeutethipoeutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A33
Para os aPara os açços os hipereutethipereutetóóidesides 2525ooC acima de AC acima de ACMCM
Para os aPara os açços os hipoeutethipoeutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A33
Para os aPara os açços os hipereutethipereutetóóidesides 2525ooC acima de AC acima de ACMCM
T
t
A1
Aquecimento
Resfriamento aoForno
ESFEROIDIZAÇÃOESFEROIDIZAÇÃO
A3 ou ACM
5050ooC acima de AC acima de ACMCM
50o
50o
T
t
A1
Aquecimento
Resfriamento aoForno
ESFEROIDIZAÇÃOESFEROIDIZAÇÃO
A3 ou ACM
5050ooC acima de AC acima de ACMCM
50o
50o
T
t
A1
Aquecimento
Resfriamento aoForno
ESFEROIDIZAÇÃOESFEROIDIZAÇÃO
A3 ou ACM
5050ooC acima de AC acima de ACMCM
50o
50o
T
t
A1
t TT
Aquecimento
Resfriamento aoForno
SUBCRÍTICOSUBCRÍTICO
A3
2255ooC abaixo de AC abaixo de A11
T
t
A1
t TT
Aquecimento
Resfriamento aoForno
SUBCRÍTICOSUBCRÍTICO
A3
2255ooC abaixo de AC abaixo de A11
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
RECOZIMENTORECOZIMENTO
Recozimento Recozimento éé um termo genum termo genéérico para as operarico para as operaçções de tratamento tões de tratamento téérmico rmico
que consistem no AQUECIMENTO e manutenque consistem no AQUECIMENTO e manutençção em uma TEMPERATURA por ão em uma TEMPERATURA por
TEMPO CONTROLADO, seguido de RESFRIAMENTO LENTO ao forno TEMPO CONTROLADO, seguido de RESFRIAMENTO LENTO ao forno offoff;;
Os processos de recozimento, em geral, focalizam facilitar as oOs processos de recozimento, em geral, focalizam facilitar as operaperaçções de ões de
trabalho a frio e usinagem com a obtentrabalho a frio e usinagem com a obtençção de mão de mááxima ductilidade. xima ductilidade.
OBJETIVAM:
A.) Remover Tensões resultantes dos processos de fundição e conformaçãomecânica a frio;
B.) Diminuir a Dureza para Melhorar a Ductilidade, ajustar o tamanho de grão,regularizar a textura bruta de fusão e Equalizar a Composição ao longo dapeça.
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
FAIXA DE TEMPERATURAS PARA RECOZIMENTO SUBCRFAIXA DE TEMPERATURAS PARA RECOZIMENTO SUBCRÍÍTICOTICO
AAÇÇOSOSHIPOEUTETHIPOEUTETÓÓIDESIDES
AAÇÇOSOSHIPEREUTETHIPEREUTETÓÓIDESIDES
γγγ + αγ + α γγ + + FeFe33CC
αα FAIXA DE TEMPERATURAS PARA FAIXA DE TEMPERATURAS PARA RECOZIMENTO INTERCRRECOZIMENTO INTERCRÍÍTICOTICO
FAIXA DE TEMPERATURA PARA
FAIXA DE TEMPERATURA PARARECOZIMENTO PLENORECOZIMENTO PLENO
FAIXAS TÍPICAS PARA RECOZIMENTO PLENO , SUBCRÍTICO E INTERCRÍTICO
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
RECOZIMENTO PLENO OU TOTALRECOZIMENTO PLENO OU TOTAL
No recozimento pleno, o aNo recozimento pleno, o açço geralmente o geralmente éé aquecido ataquecido atéé a AUSTENIZAa AUSTENIZAÇÇÃOÃO
COMPLETA da estrutura, seguido de RESFRIAMENTO LENTO em FORCOMPLETA da estrutura, seguido de RESFRIAMENTO LENTO em FORNONO
DESLIGADO. O tratamento aplicaDESLIGADO. O tratamento aplica--se a todas as ligas se a todas as ligas FeFe--C e muitas ligasC e muitas ligas
nãonão--ferrosas: Cu e suas ligas, ligas de Al, ligas de Mg, ferrosas: Cu e suas ligas, ligas de Al, ligas de Mg, NiNi e Ti.e Ti.
Para os aPara os açços hipoeutetos hipoeutetóóides ides ≅≅ 50 50 ooCC acima de acima de AA33
Para os aPara os açços hipereutetos hipereutetóóides ides ≅≅ 50 50 ooCC acima de acima de AA11
MotivoMotivo: Não pode ultrapassar : Não pode ultrapassar AAcmcm porque no resfriamento porque no resfriamento ao atravessar esta linha formaao atravessar esta linha forma--se Cementita (Fese Cementita (Fe33C) C) agulhada (ou em rede) nos contornos de grão da agulhada (ou em rede) nos contornos de grão da Austenita (Austenita (αα), ), fragilizando fragilizando dessadessa forma o forma o aaççoo..
AQUECIMENTO ATÉ :
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
Recozimento pleno produz PERLITAS GROSSAS ou Grosseiras (PG)Recozimento pleno produz PERLITAS GROSSAS ou Grosseiras (PG)
DeveDeve--se proteger as superfse proteger as superfíícies das pecies das peçças de aas de açço em meio so em meio sóólido ou gasoso lido ou gasoso
para impedir que estas sejam afetadas por OXIDApara impedir que estas sejam afetadas por OXIDAÇÇÃO ou ÃO ou
DESCARNONETADESCARNONETAÇÇÃO. ÃO.
Os equipamentos de aquecimento (FORNOS) empregados podem ser Os equipamentos de aquecimento (FORNOS) empregados podem ser
intermitentes ou contintermitentes ou contíínuos. nuos.
Nos fornos intermitentes, as peNos fornos intermitentes, as peçças são colocadas nas soleiras dos as são colocadas nas soleiras dos
fornos e cobertas por uma capa, sendo aquecidas com ATMOSFERA fornos e cobertas por uma capa, sendo aquecidas com ATMOSFERA
controlada, em percontrolada, em perííodo de tempo especodo de tempo especíífico. fico.
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
AAÇÇOOTEMPERATURA DE TEMPERATURA DE
RECOZIMENTO RECOZIMENTO PLENO [PLENO [ooCC]]
Ciclo de resfriamentoCiclo de resfriamento Faixa de Dureza HBFaixa de Dureza HBDe [De [ooCC]] Para [Para [ooCC]]
10181018 855 855 –– 900900 855855 705705 111 111 –– 14914910201020 855 855 -- 900900 855855 700700 111 111 –– 14914910221022 855 855 -- 900900 855855 700700 111 111 –– 14914910251025 855 855 –– 900900 855855 700700 111 111 –– 18718710301030 845 845 –– 885885 845845 650650 126 126 –– 19719710351035 845 845 –– 885885 845845 650650 137 137 –– 20720710401040 790 790 –– 870870 790790 650650 137 137 –– 20720710451045 790 790 –– 870870 790790 650650 156 156 –– 21721710501050 790 790 –– 870870 790790 650650 156 156 –– 21721710601060 790 790 –– 845845 790790 650650 156 156 –– 21721710701070 790 790 –– 845845 790790 650650 167 167 –– 22922910801080 790 790 –– 845845 790790 650650 167 167 –– 22922910901090 790 790 –– 830830 790790 650650 167 167 –– 22922910951095 790 790 –– 830830 790790 655655 167 167 -- 229229
Temperaturas recomendadas e ciclos de resfriamento para recozimento pleno em peças pequenas de aço carbono forjado
(Tempos de 1h para secção de 25 mm + ½ h para cada 25 mm adicionais - ASM Handbook v.4)
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
AÇO SAE 1008TEMPERATURA = 920 oC
long_periferia_30min_200x
long_periferia_30min_500x
long_nucleo_30min_200x
AÇO SAE 1020TEMPERATURA = 900 oC
long_nucleo_30min_500x
AÇO SAE 1004TEMPERATURA = 930 oC
long_núcleo_30min_500x
long_periferia_30min_500x
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
AÇO SAE 1045TEMPERATURA = 870 oC
200x
1000x
500x
AÇO SAE 1077TEMPERATURA = 850 oC
1000x
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
RECOZIMENTO SUBCRRECOZIMENTO SUBCRÍÍTICOTICO
Não envolve a formaNão envolve a formaçção de Austenitaão de Austenita
Aplicado com TEMPERATURAS INFERIORES a Aplicado com TEMPERATURAS INFERIORES a AA11;;
O objetivo é ALIVIAR as TENSÕES originadas durante a solidificação de
peças fundidas ou produzidas em operações de conformação mecânica,
corte, soldagem ou usinagem, recuperar a ductilidade do aço trabalhado a
frio (encruado). Também é utilizado para ajustar o tamanho de grão e gerar
COALESCIMENTO e aglomeração de carbonetos.
O tratamento aplica-se a todas as ligas Fe-C, a ligas de Al, Cu e suas ligas,
Ti e algumas de suas ligas, ligas de Mg, de Ni etc.
A utilização do recozimento subcrítico será fortemente determinado pela
condição do histórico do material antes do tratamento.
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
TEMPERATURAS PARA RECOZIMENTO SUBCRTEMPERATURAS PARA RECOZIMENTO SUBCRÍÍTICOTICO
AAÇÇOSOSHIPOEUTETHIPOEUTETÓÓIDESIDES
AAÇÇOSOSHIPEREUTETHIPEREUTETÓÓIDESIDES
γγγ + αγ + α γγ + + FeFe33CCαα
-Alívio de tensões de estruturas pré-conformadas;
- Recristalização;- Crescimento de grão;
- Coalescimento de estruturas;
- Aglomeração de Carbonetos;
TRATAMENTOS TTRATAMENTOS TÉÉRMICOSRMICOSwww.em.pucrs.br/nuclemat Prof. Carlos A. dos SantosProf. Carlos A. dos Santos
NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
RECOZIMENTO INTERCRRECOZIMENTO INTERCRÍÍTICOTICO
Austenita inicia a formação quando a temperatura do aço excede A1.A solubilidade do Carbono aumenta abruptamente acima de A1.
Nos aços HiPOEUTETÓIDES, entre as temperaturas A1 e A3 existe umaMISTURA de Fe-α e Fe-γ, e acima de A3, a estrutura torna-se toda Fe-γ.
DEVEDEVE--SE OBSERVAR QUE O EQUILSE OBSERVAR QUE O EQUILÍÍBRIO ENTRE AS FASES BRIO ENTRE AS FASES αα e e γ γ , ASSIM, ASSIMCOMO A FORMACOMO A FORMAÇÇÃO COMPLETA DA FASE ÃO COMPLETA DA FASE γγ ACIMA DE ACIMA DE AA33 , NÃO SÃO, NÃO SÃOATINGIDAS INSTANTANEAMENTE.ATINGIDAS INSTANTANEAMENTE.
A ESTRUTURA PODERA ESTRUTURA PODERÁÁ SER CONSTITUSER CONSTITUÍÍDA DE PERLITA GROSSA OU DA DE PERLITA GROSSA OU ESFEROIDIZADA.ESFEROIDIZADA.
PARA SE OBTER UM TRATAMENTO EFICIENTE, DEVEPARA SE OBTER UM TRATAMENTO EFICIENTE, DEVE--SE OBSERVAR ASE OBSERVAR AHOMOGENEIDADE DA ESTRUTURA AUSTENHOMOGENEIDADE DA ESTRUTURA AUSTENÍÍTICA.TICA.
Para aços HiPEREUTETÓIDES, igual ao recozimento pleno
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
AAÇÇOSOSHIPOEUTETHIPOEUTETÓÓIDESIDES
AAÇÇOSOSHIPEREUTETHIPEREUTETÓÓIDESIDES
γγγ + αγ + αγγ + + FeFe33CCαα FAIXA DE TEMPERATURAS PARA FAIXA DE TEMPERATURAS PARA
RECOZIMENTO INTERCRRECOZIMENTO INTERCRÍÍTICOTICO
A homogeneidade da Estrutura Austenítica
depende do Tempo e da Temperatura aplicada ao
sistema
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
ESFEROIDIZAESFEROIDIZAÇÇÃOÃO
OObjetivam MELHORAR a CONFORMABILIDADE a frio dos abjetivam MELHORAR a CONFORMABILIDADE a frio dos açços mos méédio e dio e
alto C e Melhorar a usinabilidade de aalto C e Melhorar a usinabilidade de açços hipereutetos hipereutetóóides e aides e açços ferramentas. os ferramentas.
AAçços os esferoidizadosesferoidizados por operapor operaçções de aquecimento e resfriamento ões de aquecimento e resfriamento
produzem estruturas de CARBONETOS GLOBULARES em matriz ferrproduzem estruturas de CARBONETOS GLOBULARES em matriz ferríítica. tica.
1.) Manuten1.) Manutençção por tempo ão por tempo prolongado prolongado àà temperatura pouco temperatura pouco abaixo da crabaixo da críítica (tica (≅≅ 40 horas);40 horas);
A1
Tempo
Temp
eratu r
a
MMÉÉTODOSTODOS
A1
Tempo
Temp
erat ur
a 50 Co
50 Co
2.) Aquecimento e resfriamento 2.) Aquecimento e resfriamento alternantes entre 2 temperaturas acima alternantes entre 2 temperaturas acima e abaixo da cre abaixo da críítica ( tica ( ≅≅ 25 a 5025 a 50ooC);C);
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
A1
Tempo
Temp
e ratur
a Acm
Seguir para o método 1 oumétodo 2
3.) Aquecer acima da temperatura para3.) Aquecer acima da temperatura paradissoludissoluçção dos carbonetos (ão dos carbonetos (AAcmcm), seguido de), seguido deresfriamento rresfriamento ráápido (para evitar formapido (para evitar formaçção deão derede de carbonetos) atrede de carbonetos) atéé temperatura poucotemperatura poucoabaixo de abaixo de A1A1. Manter na. Manter natemperatura, conforme 1, ou seguir o 2.temperatura, conforme 1, ou seguir o 2.
Microestrutura esferoidizada de aço 1040 após 21h em 700oC (4%Picral – 1000x)
Partindo de Microestrutura Martensítica
Partindo de Microestrutura Ferrítica + Perlítica
Microestrutura esferoidizada de aMicroestrutura esferoidizada de açço 1040 apo 1040 apóós 21h em 700s 21h em 700ooC C (4%(4%PicralPicral + 2%Nital + 2%Nital –– 1000x)1000x)
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
AÇO SAE 1095TEMPERATURA = 960 oC
500x
1000x
500x
AÇO SAE 1060TEMPERATURA = 900 oC
500x
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
COALESCIMENTOCOALESCIMENTO
Esse tratamento Esse tratamento éé utilizado para se obter a Mutilizado para se obter a MÁÁXIMA DUCTILIDADE nos aXIMA DUCTILIDADE nos açços.os.
Consiste de aquecimento SUBCRConsiste de aquecimento SUBCRÍÍTICO (abaixo de TICO (abaixo de AA11) seguido por LONGO ) seguido por LONGO TEMPO no forno, para aglomeraTEMPO no forno, para aglomeraçção dos carbonetos em partão dos carbonetos em partíículas esfculas esfééricas.ricas.
Similar ao recozimento subcrSimilar ao recozimento subcríítico ou tico ou esferoidizaesferoidizaççãoão, com per, com perííodo de TEMPO odo de TEMPO PROLONGADO para PROLONGADO para coalescercoalescer a cementita da perlita.a cementita da perlita.
Devido aos longos perDevido aos longos perííodos de forno, deveodos de forno, deve--se observar com cautelase observar com cautelaparâmetros como: parâmetros como: estabilidade da temperatura de forno e a atmosferaestabilidade da temperatura de forno e a atmosfera. .
Normas recomendamNormas recomendam: per: perííodos de 20 a 25 odos de 20 a 25 hrshrs para o coalescimento da perlitapara o coalescimento da perlitae pere perííodos de 2 a 10 odos de 2 a 10 hrshrs para a martensita revenida (para a martensita revenida (sorbitasorbita).).
RecomendaRecomenda--se apse apóós o coalescimento, que o RESFRIAMENTO seja realizados o coalescimento, que o RESFRIAMENTO seja realizadoem FORNO DESLIGADO.em FORNO DESLIGADO.
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
NORMALIZANORMALIZAÇÇÃOÃO
Na normalizaNa normalizaçção, o aão, o açço geralmente o geralmente éé aquecido ataquecido atéé a AUSTENIZAa AUSTENIZAÇÇÃO ÃO
COMPLETA da estrutura, seguido de RESFRIAMENTO ao AR.COMPLETA da estrutura, seguido de RESFRIAMENTO ao AR.
Tratamento aplicaTratamento aplica--se a todas as ligas se a todas as ligas FeFe--C e nãoC e não--ferrosas: Cu, Al, Mg, ferrosas: Cu, Al, Mg, NiNi e Ti.e Ti.
Taxas de resfriamento maiores que recozimento, produzindo estruTaxas de resfriamento maiores que recozimento, produzindo estrutura mais tura mais
refinada (PERLITA FINA).refinada (PERLITA FINA).
Velocidade de resfriamento depende das dimensões da peVelocidade de resfriamento depende das dimensões da peçça.a.
A1
Tempo
Temperatura Acm
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
AÇO SAE 1020TEMPERATURA = 920 oC TEMPO = 30 min
920_trans_nucleo_30min_100x 920_trans_periferia_30min_500x920_trans_periferia_30min_100x
920_long_nucleo_30min_50x 920_long_nucleo_30min_200x 920_long_periferia_30min_500x
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
AÇO SAE 1045TEMPERATURA = 850 oC TEMPO = 30 min
850_trans_nucleo_200x850_trans_periferia_200x 850_trans_periferia_500x
AÇO SAE 1060TEMPERATURA = 820 oC TEMPO = 30 min
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
Matriz Ferrítica recristalizada com a Perlita nos contornos de grãos. TG ASTM índice 6 e 7.
Recozido
100 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1006
Dureza: 98 HB
Matriz Ferrítica recristalizadacom Perlita nos contornos de grãos.
Recozido
400 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1010 DIN C10
Dureza: 110 HB
Matriz Ferrítica e Perlítica, com grãos recristalizados. TG ASTM índice 6 a 8 (laminado a frio).
Recozido
200 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1045 DIN C45
Dureza: máx 180 HB
Grãos de Perlita com Cementita dispersa em rede nos cortornos de grãos.
Recozido
700 x Nital 3,0 % ( t: 5 a 8 s )
ABNT/SAE 10100
Dureza: máx 200 HB
ABNT/SAE 1010 DIN C10
Matriz Ferrítica recristalizadacom restos de Perlita alinhadaem CG. TG ASTM índice 6 e 7.
Normalizado
100 x Nital 3,5% ( t: 5 a 8 s )
Dureza: 140 HB
Matriz Ferrítica com Perlita noscontornos de grãos (laminado a quente)
Normalizado
100 x Nital 3,5% ( t: 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1025 DIN C25
Dureza: 130 a 195 HB
Matriz Perlítica normalizada com Ferrita nos CG. TG ASTM índice5 e 6.
Normalizado
100 x Nital 3,5 % ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1045 DIN C45
Dureza: 255 HB
Perlita Fina e Ferrita em rede, resultante do T.T. Estruturatípica de liga Hipoeutetóide.
Normalizado
100 x Nital 3,5% ( t: 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1050 DIN C50
Dureza: 270 HB
Matriz Ferrítica com bandeamento de Perlita coalescida.
Coalescido
500 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1045 DIN C 45
Dureza: máx 169 HB
Grande quantidade de Carbonetos Coalescidos numamatriz de Perlita Fina.
Coalescido
800 x Nital 3,5 % ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1070
Dureza: máx 202 HB
Matriz Ferrítica recristalizada com a Perlita nos contornos de grãos. TG ASTM índice 6 e 7.
Recozido
100 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1006
Dureza: 98 HB
Matriz Ferrítica recristalizada com a Perlita nos contornos de grãos. TG ASTM índice 6 e 7.
Recozido
100 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1006
Matriz Ferrítica recristalizada com a Perlita nos contornos de grãos. TG ASTM índice 6 e 7.
Recozido
100 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1006
Dureza: 98 HB
Matriz Ferrítica recristalizadacom Perlita nos contornos de grãos.
Recozido
400 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1010 DIN C10
Dureza: 110 HB
Matriz Ferrítica recristalizadacom Perlita nos contornos de grãos.
Recozido
400 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1010 DIN C10
Dureza: 110 HB
Matriz Ferrítica e Perlítica, com grãos recristalizados. TG ASTM índice 6 a 8 (laminado a frio).
Recozido
200 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1045 DIN C45
Dureza: máx 180 HB
Matriz Ferrítica e Perlítica, com grãos recristalizados. TG ASTM índice 6 a 8 (laminado a frio).
Recozido
200 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1045 DIN C45
Dureza: máx 180 HB
Grãos de Perlita com Cementita dispersa em rede nos cortornos de grãos.
Recozido
700 x Nital 3,0 % ( t: 5 a 8 s )
ABNT/SAE 10100
Dureza: máx 200 HB
Grãos de Perlita com Cementita dispersa em rede nos cortornos de grãos.
Recozido
700 x Nital 3,0 % ( t: 5 a 8 s )
ABNT/SAE 10100
Grãos de Perlita com Cementita dispersa em rede nos cortornos de grãos.
Recozido
700 x Nital 3,0 % ( t: 5 a 8 s )
ABNT/SAE 10100
Dureza: máx 200 HB
ABNT/SAE 1010 DIN C10
Matriz Ferrítica recristalizadacom restos de Perlita alinhadaem CG. TG ASTM índice 6 e 7.
Normalizado
100 x Nital 3,5% ( t: 5 a 8 s )
Dureza: 140 HB
ABNT/SAE 1010 DIN C10
Matriz Ferrítica recristalizadacom restos de Perlita alinhadaem CG. TG ASTM índice 6 e 7.
Normalizado
100 x Nital 3,5% ( t: 5 a 8 s )
Dureza: 140 HB
Matriz Ferrítica com Perlita noscontornos de grãos (laminado a quente)
Normalizado
100 x Nital 3,5% ( t: 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1025 DIN C25
Dureza: 130 a 195 HB
Matriz Ferrítica com Perlita noscontornos de grãos (laminado a quente)
Normalizado
100 x Nital 3,5% ( t: 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1025 DIN C25
Dureza: 130 a 195 HB
Matriz Perlítica normalizada com Ferrita nos CG. TG ASTM índice5 e 6.
Normalizado
100 x Nital 3,5 % ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1045 DIN C45
Dureza: 255 HB
Matriz Perlítica normalizada com Ferrita nos CG. TG ASTM índice5 e 6.
Normalizado
100 x Nital 3,5 % ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1045 DIN C45
Dureza: 255 HB
Perlita Fina e Ferrita em rede, resultante do T.T. Estruturatípica de liga Hipoeutetóide.
Normalizado
100 x Nital 3,5% ( t: 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1050 DIN C50
Dureza: 270 HB
Perlita Fina e Ferrita em rede, resultante do T.T. Estruturatípica de liga Hipoeutetóide.
Normalizado
100 x Nital 3,5% ( t: 5 a 8 s )
Perlita Fina e Ferrita em rede, resultante do T.T. Estruturatípica de liga Hipoeutetóide.
Normalizado
100 x Nital 3,5% ( t: 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1050 DIN C50
Dureza: 270 HB
Matriz Ferrítica com bandeamento de Perlita coalescida.
Coalescido
500 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1045 DIN C 45
Dureza: máx 169 HB
Matriz Ferrítica com bandeamento de Perlita coalescida.
Coalescido
500 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1045 DIN C 45
Matriz Ferrítica com bandeamento de Perlita coalescida.
Coalescido
500 x Nital 3,5% ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1045 DIN C 45
Dureza: máx 169 HB
Grande quantidade de Carbonetos Coalescidos numamatriz de Perlita Fina.
Coalescido
800 x Nital 3,5 % ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1070
Dureza: máx 202 HB
Grande quantidade de Carbonetos Coalescidos numamatriz de Perlita Fina.
Coalescido
800 x Nital 3,5 % ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1070
Grande quantidade de Carbonetos Coalescidos numamatriz de Perlita Fina.
Coalescido
800 x Nital 3,5 % ( t : 5 a 8 s )
ABNT/SAE 1070
Dureza: máx 202 HB
TRATAMENTOS TTRATAMENTOS TÉÉRMICOSRMICOSwww.em.pucrs.br/nuclemat Prof. Carlos A. dos SantosProf. Carlos A. dos Santos
NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
ETAPAS ENVOLVIDAS NO RECOZIMENTO EM AETAPAS ENVOLVIDAS NO RECOZIMENTO EM AÇÇOS ENCRUADOS:OS ENCRUADOS:
RECUPERAÇÃOestrutura dos grão não se altera (fenômenos se manifestam a nível de subestrutura)
propriedades mecânicas e físicas são parcialmente restauradas
baixas temperaturas → movimentação e eliminação de lacunas
altas temperaturas → rearranjo e aniquilação de discordâncias
RECRISTALIZAÇÃOalteração da estrutura dos grão
(substituição da estrutura trabalhada a frio por novos grãos livres de deformação)
propriedades mecânicas e físicas são restauradas
(todos os efeitos do encruamento são eliminados)
CRESCIMENTO DE GRÃOSalteração do tamanho dos grãos
TRATAMENTOS TTRATAMENTOS TÉÉRMICOSRMICOSwww.em.pucrs.br/nuclemat Prof. Carlos A. dos SantosProf. Carlos A. dos Santos
NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
Recristalização e crescimento de grão em latão previamente
deformado a frio
Grãosrecristalizados
trabalhado a frio 580oC - 3 s 580oC - 4 s
580oC - 8 s 580oC - 15 min 700oC - 10 min
Crescimento de grãos
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
EXEMPLO DE CRESCIMENTO DE GRÃOEXEMPLO DE CRESCIMENTO DE GRÃO
Grão com 13 lados
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
Rre
sist
ênci
aa
Traç
ão (
MPa
)Ta
man
ho d
e gr
ão (m
m)
Dut
ilida
de(%
Alo
ngam
ento
)
Temperatura de recozimento (ºC)
Novos grãos
Dutilidade
Resistência mecânica
Grãos deformados e recuperados
RP RX CG
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
Diagrama TTT e Estruturas para Resfriamento RápidoDiagrama TTT e Estruturas para Resfriamento Rápido
MartensitaMartensita = Adolf = Adolf MartensMartensBainitaBainita = Edgar = Edgar BainBain
BAINITA SUPERIOR
BAINITA INFERIOR
MARTENSITA
PERLITA GROSSA
PERLITA FINA ( Troostita )
Diagrama TTT e Estruturas para Resfriamento RápidoDiagrama TTT e Estruturas para Resfriamento RápidoDiagrama TTT e Estruturas para Resfriamento RápidoDiagrama TTT e Estruturas para Resfriamento Rápido
MartensitaMartensita = Adolf = Adolf MartensMartensBainitaBainita = Edgar = Edgar BainBain
BAINITA SUPERIOR
BAINITA INFERIOR
MARTENSITA
PERLITA GROSSA
PERLITA FINA ( Troostita )
MartensitaMartensita = Adolf = Adolf MartensMartensBainitaBainita = Edgar = Edgar BainBain
BAINITA SUPERIORBAINITA SUPERIOR
BAINITA INFERIORBAINITA INFERIOR
MARTENSITAMARTENSITA
PERLITA GROSSAPERLITA GROSSA
PERLITA FINA ( Troostita )PERLITA FINA ( Troostita )
TRATAMENTOS PARAAUMENTAR DUREZAOU RESISTÊNCIA
T
t
A1Resfriamento emÁgua, Óleo, Banho deSal ou Metal Fundido
TÊMPERATÊMPERA
3 ou ACM
Para os aPara os açços os hipoeutethipoeutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A
Para os aPara os açços os hipereutethipereutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de ACM
t TT
T
t
A1Resfriamento emÁgua, Óleo, Banho deSal ou Metal Fundido
TÊMPERATÊMPERA
3 ou ACM
Para os aPara os açços os hipoeutethipoeutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A
Para os aPara os açços os hipereutethipereutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A
t TT
T
t
A1
Aquecimento
Resfriamento emÁgua, Óleo, Banho deSal ou Metal Fundido
TÊMPERATÊMPERA
A 3 ou ACM
Para os aPara os açços os hipoeutethipoeutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A
Para os aPara os açços os hipereutethipereutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A
Para os aPara os açços os hipoeutethipoeutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A 3
Para os aPara os açços os hipereutethipereutetóóidesides 5050ooC acima de AC acima de A
t TT
MiMF
T
t
A1
A3 ou ACM
5050ooC acima de AC acima de A CM
50o
50o
T
t
A1
A3 ou ACM
5050ooC acima de AC acima de A
50o
50o
T
t
A1
Resfriamento emÁgua ou Óleo
MARTÊMPERA
A3 ou ACM
5050ooC acima de AC acima de A
50o
50o
MiMF
Banho fundido
T
t
A1
Aquecimento
AUSTÊMPERA
A3 ou ACM
5050ooCM
50o
T
t
A1
Aquecimento
Resfriamento ao ar
A3 ou ACM
5050oo
50o
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
( )nktexp1acRe −−=
Equação de Avrami :O tempo de incubação representa a nucleação
Porc
enta
gem
de
perli
ta (%
)
20
40
60
80
100
0Tempo (escala logarítmica)t i t f
Formação dos núcleos de perlita
Crescimento dos núcleos
Nódulos de perlita se tocam,redução da taxa de transformação
Região A
Região B
Região C
Curva STempo de incubação
Aço EutetóideCINÉTICA DE REAÇÕES NO ESTADO SÓLIDO
Muitas transformações no sólido não são instantâneas devido a obstáculos que impedem / atrasam as reações ( dependentes do t ).
Primeiro processo para a transformação é a NucleaNucleaççãoão da da nova fasenova fase.
Seguido pelo Crescimento Crescimento dessa nova fasedessa nova fase
A cinética das reações pode ser determinada pela:
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
FENÔMENOS QUE INFLUEM NA CURVA DE AVRAMI:
NucleaçãoPontos energeticamentefavoráveis para o início da precipitação de umanova fase (discordâncias,contorno de grão, etc..).
Crescimento Através da difusão os átomosse reorganizam ao redor donúcleo, fazendo com que a novafase cresça.
Dois fenômenos que ocorrem de maneira simultânea e concorrente
T > Tγ
tempo paraaustenitização
T1 < Tγ
Tempos ≠ paracada amostra
t 1
t 2
t 3
t 1 < t2 < t3
Resfriamentoem água
AMOSTRASSAE 1077
100%Perlita
100%Martensita
50%-50%
PARA UMA TEMPERATURA CONSTANTE ABAIXO DE Tγ :
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
DIAGRAMAS T.T.T. : CURVAS DE AVRAMI P/ DECOMPOSIÇÃO γ :
Construindo a Curva de Avrami para T1
T1
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
Porc
enta
gem
de
perli
ta (%
)
20
40
60
80
100
0Tempo (escala logarítmica)
T1
T2
T3
T4
AustenitaPerlita
Bainita
Austenita+
Perlita
Curva de início de transformação
Curva de finalde transformação
Tempo (escala logarítmica)
Tem
pera
tura
[ C
]
o
T1T2
T3
T4
(T1 > T2 > T3 > T4)
Curva Sou
Curva ITT
(tempo de incubação mínimo)t i-min
Curvas Cou
Curvas TTT
t i1t i4t i2t i3
t f1t f4t f2t f3
Reunindo as várias Curvas de Avrami
Início Final
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
Taxas de Resfriamento elevadase
Temperaturas próximas a Tamb
NÃO DÁ TEMPO PARA DIFUSÃO DO C(não forma α e Fe3C)
TRANSFORMAÇÃOMARTENSÍTICA
TÊMPERA :TÊMPERA : Resfriamento Contínuo
MARTENSITA:Homenagem a Adolf MartensEstrutura Tetragonal (TCC)Tetragonal (TCC)Monofásica Formada por cisalhamentocisalhamentoSem difusão do CSem difusão do CResfriamentoResfriamento Rápido (água, óleo, sais)Muito duradura e resistenteForma AgulhasAgulhas (martensita fina)Forma PlaquetasPlaquetas (martensita grossa)DurezaDureza : 700 HB – 65 HRC – 650 HVDureza depende do teor de C
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
TÊMPERATÊMPERA
Processo de tratamento com resfriamento contínuo - obtenção de alta dureza e resistência.
Compreende basicamente as seguintes etapas :
aquecer até a temperatura de austenitização.
resfriar bruscamente até a temperatura ambiente.
pode-se utilizar diferentes meios de resfriamento (óleo, água, ar, nitrogênio, etc)
Recomenda-se sempre a realização de revenido posterior.
AUSTENITA
Martensita;
Bainita;
Ferrita (Fe - α);
Cementita (Fe C);3
Difusão
Cisalhamento
Aumento daVelocidade deTransformação
(Fe - γ )Estrutura CFC
Estrutura CCC
Estrutura Ortorrômbica
Estrutura Metaestável
Perlita (Feα+Fe3C);Estrutura Lamelar
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
Esboço diagrama TTT – Aço Eutetóide
% de Carbono (em Peso)
Temperatura ( C)o600
500
400
300
200
100
00,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
M
M f
i
Influência do teor de C em Mi e Mf
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
Microestrutura: Martensita Revenida de Tratamento Térmico de Têmpera em água e Revenimento.
Aumento: 200 x
Ataque: Nital 3,5% (tempo: 5 a 8 s)
Dureza: 35 a 45 HRC
Material: Aço ABNT / SAE 1040 DIN C 40
Aplicação: Virabrequins, parafusos, cabos.
Elemento Percentual (%)Carbono 0,37 - 0,44Manganês 0,60 - 0,90Fósforo máx 0,04Enxofre máx 0,05Ferro Balanço
Aplicação: Eletrodo de solda, arruelas de pressão, fios de piano, cabos, tirantes, molas.
Material: ABNT / SAE 1060 DIN C 60
Elemento Percentual (%)Carbono 0,55 - 0,65Manganês 0,60 - 0,90Fósforo máx 0,04Enxofre máx 0,05Ferro Balanço
Microestrutura: Matriz Martensítica proveniente de T.T. de Têmpera com resfriamento em óleo a 25°C.
Aumento: 200 x
Ataque: Nital 3,5%(tempo: 5 a 8 s)
Dureza: 55 a 62 HRC
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
M.O. T.E.M.
Temperaturas abaixo cotoveloe
Manutenção nessa temperatura
HÁ POUCA DIFUSÃO DO C
(partículas α e Fe3C )
TRANSFORMAÇÃOBAINÍTICA
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
BAINITA:Homenagem a Edgar BainFormada por Difusão do CDifusão do CNecessita de T e t abaixo do joelhoSuperior :Superior : lâminas de α com Fe3C nos CG Inferior :Inferior : forma de agulhasMenos Dura e Resistente que MDurezaDureza : 400 HB – 40 HRC – 400 HV
AUSTÊMPERAAUSTÊMPERA
Processo de tratamento isotérmico - obtenção de alta tenacidade e resistência à fadiga.
Compreende basicamente as seguintes etapas :
aquecer até a temperatura de austenitização.
resfriar bruscamente até a temperatura de formação da bainita.
manter a temperatura pelo tempo necessário (transformação isotérmica entre 250 e 450oC) .
resfriar até a temperatura ambiente.
AUSTÊMPERA :AUSTÊMPERA : Resfriamento Isotérmico
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
B. Superior - aço AISI 1070 B. Superior - aço DIN 20MnCr5 MEV : B. Superior - aço 0,6%C
Forma-se no campo médio de transformação bainítica
Característica principal da bainita superior é a presença de placas longasde ferrita, paralelas a carbonetos alongados (Fe3C)
Somente são diferenciadas com precisão da Perlita Fina através de MEV,sendo difícil por MO na maioria das vezes
BAINITA SUPERIOR:
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
M.O.
T.E.M.
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
B. Inferior : aço AISI-1080 B. Inferior : aço DIN 45WCrV7 MEV : bainita inferior
Bainita Inferior possui grande semelhança com a martensita.
Principal ≠ está na presença de carbonetos (Fe3C), cuja forma e distribuiçãodepende muito do teor de carbono do aço
Típico da Bainita Inferior : distribuição ordenada de “bastonetes” decarbonetos que, se alinham com ângulos de 50ºa 60º em relação ao eixo das agulhas de bainita
BAINITA INFERIOR:
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
M.O.
T.E.M.
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
REVENIDO :REVENIDO :
MARTENSITA REVENIDA OU SORBITA:Formada por Difusão do CDifusão do CIsenta de tensões residuaisIsenta de tensões residuaisDurezaDureza entre a Martensita e a Perlita Fina
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
ENSAIOS DE TEMPERABILIDADE : Ensaio Jominy
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
Distância
Dureza HRC (CP1)
Dureza HRC (CP2)
1/16 42 48
2/16 37 43
3/16 23 29
4/16 19 21
5/16 17 19
6/16 16 16
7/16 14 15
8/16 14 15
9/16 14 15
10/16 14 15
11/16 14 15
12/16 14 15
13/16 14 15
14/16 14 15
15/16 14 15
16/16 14 15
MATERIAL: Aço 1030 Modificado com Cr e V
T e m p e ra b ilid a d e
0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
1/16
3/16
5/16
7/16
9/16
11/16
13/16
15/16
D i s tâ n c i a [p o l ]
Dure
za [H
RC]
C P 1 C P 2
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
MATERIAL: Aço DIN 31CrV3 Distânci
aDureza
HRC (CP1)
Dureza HRC (CP2)
1/16 48 45
2/16 42 42
3/16 37 40
4/16 33 35
5/16 30 31
6/16 27 29
7/16 25 26
8/16 23 25
9/16 22 24
10/16 20 22
11/16 19 21
12/16 17 19
13/16 16 18
14/16 16 16
15/16 13 15
16/16 13 15
Temperabilidade DIN 31CrV3
0
10
20
30
40
50
60
1/16
3/16
5/16
7/16
9/16
11/16
13/16
15/16
Distância [pol]
Dure
za [H
RC]
CP1 CP2
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
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NÚCLEO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS METÁLICOS
Mudança volumétrica em função da transformação de fase[Metals Handbook, 1992]
4,64 – 2,21*(%C)Austenita em bainita superior
4,64 – 1,43*(%C)Austenita em bainita inferior
4,64 – 0,53*(%C)Austenita em martensita
4,64 – 2,21*(%C)Perlita esferoidizada em austenita
ALTERAALTERAÇÇÃO DE VOLUME (%)ÃO DE VOLUME (%)TRANSFORMATRANSFORMAÇÇÃOÃO
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Tempo [min]
10
100
1000
Diâ
met
ro d
o G
rão
Aust
eníti
co [m
icro
ns]
900 C
1000 C
1100 C1200 C1300 C
o
o
ooo
Cinética de crescimento do grão austenítico