Tratamentos térmicos - Normalização

  
Olá amigos, como é bom revê-los!

     Na sequência sobre a metalurgia, citarei hoje sobe normalização dos aços. Lembrando que esses posts serão divididos por assunto por se tratarem de assuntos extensos.

     Espero que gostem dessa série de posts.

Processo de tratamento térmico 

Normalização 

     Como citado anteriormente, no tratamento térmico, o principal objetivo é o de modificar suas propriedades físicas, com o objetivo de melhorar sua aplicação, usinabilidade, retirar tensões internas, dentre outros. 

  A normalização visa refinar a granulação grosseira de peças de aço fundido principalmente; freqüentemente, e com o mesmo objetivo, a normalização é aplicada em peças depois de laminadas ou forjadas. A normalização é ainda usada como tratamento preliminar à têmpera e ao revenido, justamente para produzir estrutura mais uniforme do que a obtida por laminação. Os constituintes que se obtém na normalização são ferrita e perlita fina ou cementita. Eventualmente, dependendo do tipo de aço, pode-se obter a bainita.

   Como mostrado nos posts anteriores, no processo de solidificação, quando o metal é inserido no molde, encontra-se no estado liquido. Devido esta condição; o líquido ocupa todos os lugares no molde iniciando nesse momento o processo de solidificação.

  
    

                                 

                                A solidificação ocorre das extremidades para o centro.

  

              Resfriamento ocorre da extremidade para o centro, as extremidades ficam mais duras

     Como se pode notar na figura acima, é intuitivo que o aço ao se solidificar se resfria mais rápidamente em sua extremidade, e consequentemente seu interior se resfriará mais lentamente.
     Essa diferença na velocidade de resfriamento, faz com que a sua estrutura cristalina tenha uma granulação diferente, granulação grosseira e granulação fina como mostrado abaixo.

       Resumindo a figura acima:

    Ao se solidificar, o aço localizado em sua extremidade se resfriou mais rapidamente, fazendo com que superfície se torne mais "dura", e mais ao centro sua estrutura se torna mais "mole". 

        Nesse momento para que se homogenize sua estrutura, é necessário que se faça uma normalização no aço. Com esse processo, sua estrutura cristalina no centro será a mesma que a da extremidade.

          O processo de Normalização é feito em duas partes, o tempo depende da espessura da peça em atmosfera controlada e resfriamento ao ar. É feito o aquecimento (austenização) a mais ou menos 900°C e o resfriamento é até 600°C. Na alteração de temperatura, a estrutura passa de austenita para perlita e ferrita.

     Consiste no aquecimento do aço a uma temperatura acima da zona crítica, seguindo de resfriamento no ar. Para os aços hipoeutetóides, pode-se admitir que a temperatura de aquecimento ultrapasse a linha A3 e para os hipereutetóides a linha Acm sem os inconvenientes , neste último caso, no esfriamento ao ar que se seguem da formação do invólucro frágil de carbonetos. 

   O refino de grão proporcionado pela normalização resulta de aumento de resistência mecânica e tenacidade, e a homogeneização resultante também contribui nesse sentido.

Ciclo térmico de normalização: consiste no aquecimento até o campo austenítico (austenitização: acima de Ac3), seguido de resfriamento ao ar. Microestrutura resultante: ferrita e perlita.

  Alguns aços, de elevada temperabilidade como os aços-ferramenta não devem ser normalizados pois temperam ao ar, resultando em microestrutura martensítica.

   A taxa de resfriamento da normalização é função da geometria (dimensões e forma) da peça.  

Processo de normalização de um aço.
Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA-rgAD/apostila-materiais

   

    Bom amigos; espero que tenham gostado deste post, nos próximos, continuarei falando sobre tratamentos térmicos nos aços.

Espero vocês lá... Grande Abraço.

Engenheiro Christian Eduardo Moreira de Souza – Gerente de Projetos da Promont Engenharia.

      Formado pela Universidade Paulista – UNIP – Bacelar, pós-graduação em Gestão de Projetos – PMI e mestrando em Processos de Fabricação pela Universidade Júlio de Mesquita Filho – Unesp – Ilha Solteira. 

Engenheiro Christian Eduardo Moreira de Souza

Consultoria, Inspeção Nr13, Treinamento e Palestras

e-mail: christian_eduardo81@yahoo.com.br

CEL: 018 997587672 

Tratamentos térmicos - Têmpera.

     Olá amigos, como é bom revê-los!

     Bom, na sequência sobre a metalurgia, começarei citanto sobre tratamentos térmicos.          Esses posts serão divididos por assunto por se tratarem de assuntos extensos.

     Espero que gostem dessa série de posts.

Processo de tratamento térmico 

    Muitas vezes você já ouviu na indústria que determinada peça deverá passar ou passou por um processo de tratamento térmico. E você ficou se perguntando.

    "Tratamento térmico? O que é isso, e para que serve?"

    Os tratamentos térmicos empregados em metais ou ligas metálicas, são definidos como qualquer conjunto de operações de aquecimento, manutenção da temperatura em um determinado tempo e resfriamento, com o objetivo de alterar suas propriedades cristalinas ou conferir-lhes características pré-determinadas. 

    Os principais objetivos dos tratamentos térmicos dos aços envolvem: 

• Remoção de tensões residuais decorrentes de processos mecânicos de conformação ou térmicos 
• Refino da microestrutura (diminuição do tamanho de grão) 
• Aumento ou diminuição de dureza 
• Aumento ou diminuição da resistência mecânica 
• Aumento da ductilidade 
• Melhoria da usinabilidade 
• Aumento da resistência ao desgaste 
• Melhoria da resistência a corrosão 
• Melhoria da resistência a fluência 
• Modificação de propriedades elétricas e magnéticas 
• Remoção de gases após operações de recobrimento por meio de processos galvânicos (desidrogenação). 

     Para exemplificar melhor. 

     Você já deve ter visto em uma oficina em um determinado momento alguém aquecer uma talhadeira ou um pedaço de metal com um maçarico e depois resfriá-lo na água. Pois bem, esse processo é chamado de têmpera, contudo, a água nesse caso não contem sais minerais. 

     Nesse caso, o mecânico aqueceu o metal, o manteve por um determinado tempo em uma determinada temperatura e o resfriou, fazendo com que a estrutura cristalina do aço tenha sido modificada e como consequência, fez o metal se tornar mais duro. 
     Contudo, a natureza é incrível, nela, tudo que existe tende ao equilíbrio, portanto, aquele metal que está duro através da têmpera se tornou um material frágil, ficando quebradiço ao impacto. 

      E é por isso que em muito dos casos vemos essas talhadeiras lascarem com o impacto, sua têmpera o fez ficar muito duro, porém, sem resistência ao impacto.

      Com o passar dos posts você entenderá melhor esses processos.

      Têmpera

Aquecimento

    O caso mais freqüente de tratamento térmico do aço é alterar uma ou diversas de suas propriedades mecânicas, mediante uma determinada modificação que se processa na sua estrutura. Assim sendo, o aquecimento é geralmente realizado a uma temperatura acima da crítica 727ºC onde se obtém a completa austenização do aço, ou seja total dissolução do carboneto de ferro gama: essa austenização é o ponto de partida para as transformações posteriores desejadas, as quais se processarão em função da velocidade de esfriamento adotada. 

Tempo de permanência à temperatura de aquecimento

     A influência do tempo de permanência do aço à temperatura escolhida de aquecimento é mais ou menos idêntica à da máxima temperatura de aquecimento, isto é, quanto mais longo o tempo à temperatura considerada de austenização, tanto mais completa a dissolução do carboneto de ferro ou outras fases presentes (elemento de liga) no ferro gama, entretanto maior o tamanho de grão resultante.

Resfriamento

    Este é o fator mais importante, pois é ele que determinará efetivamente a estrutura e, em conseqüência, as propriedades finais dos aços. Como pela variação da velocidade de resfriamento pode-se obter desde a perlita grosseira de baixa resistência mecânica e baixa dureza até a martensita que é o constituinte mais duro resultante dos tratamentos térmicos. Por outro lado, a obtenção desses constituintes não é só função da velocidade de resfriamento, dependendo também da composição do aço (teor em elemento de liga, deslocando a posição das curvas em C), das dimensões (seção) das peças, etc. Os meios de esfriamento usuais são: ambiente do forno, ar e meios líquidos. 

     O resfriamento mais brando é, evidentemente, o realizado no próprio interior do forno e ele se torna mais severo à medida que se passa para o ar ou para um meio líquido, onde a extrema agitação dá origem aos meios de esfriamento mais drásticos ou violentos. Na escolha do meio de esfriamento, o fator inicial a ser considerado é o tipo de estrutura final desejada a uma determinada profundidade. 

     De fato, a seção e a forma da peça influem consideravelmente na escolha daquele meio. Um meio de resfriamento menos drástico, como óleo, seria o indicado sob o ponto de vista de empenamento ou ruptura, porque reduz o gradiente de temperatura apreciavelmente durante o resfriamento, mas não podem satisfazer sob o ponto de vista de profundidade de endurecimento. É preciso, então conciliar as duas coisas: resfriar adequadamente para obtenção da estrutura e das propriedades desejadas à profundidade prevista e, ao mesmo tempo, evitar empenamento distorção ou mesmo ruptura da peça quando submetida ao resfriamento. Tal condição se consegue com a escolha apropriada do aço.Os meios de resfriamento mais utilizados são: soluções aquosas, águas, óleo e ar.

     Consiste no aquecimento do aço a uma temperatura acima da zona crítica, seguindo de resfriamento no ar. A normalização visa refinar a granulação grosseira de peças de aço fundido principalmente; freqüentemente, e com o mesmo objetivo, a normalização é aplicada em peças depois de laminadas ou forjadas. A normalização é ainda usada como tratamento preliminar à têmpera e ao revenido, justamente para produzir estrutura mais uniforme do que a obtida por laminação .Os constituintes que se obtém na normalização são ferrita e perlita fina ou cementita e perlita fina. Eventualmente, dependendo do tipo de aço, pode-se obter a bainita.

     Consiste no resfriamento rápido do aço de uma temperatura superior à sua temperatura crítica em um meio como óleo, água, salmoura ou mesmo ar .Como na têmpera o constituinte final desejado é a martensita, o objetivo, o objetivo dessa operação, sob o ponto de vista de propriedades mecânicas, é o aumento da dureza deve verificar-se até uma determinada profundidade.Resultam também da têmpera redução da ductilidade (baixos valores de alongamento e estricção), da tenacidade e o aparecimento de apreciáveis tensões internas. Tais inconvenientes são atenuados ou eliminados pelo revenido.

Os tipos de têmpera são:

Têmpera superficial: 

     

     É aplicada à peças de máquinas,e é mais conveniente que seu endurecimento total pela têmpera normal,visto que,nessas aplicações,se objetiva apenas a criação de uma superfície dura e de grande resistência ao desgaste e à abrasão.

Têmpera por chama: 

     Neste processo, aquece-se rapidamente, acima da temperatura crítica, a superfície a ser endurecida do aço, por intermédio de uma chama de oxiacetileno. Normalmente, o meio de resfriamento é a água à temperatura ambiente, ou, eventualmente, quando se deseja uma têmpera menos severa, ar.

Têmpera por indução: 

   O calor para aquecer a peça pode ser gerado na própria peça por indução eletromagnética. O controle da profundidade de aquecimento é seguido jogando-se as variáveis: forma da bobina, espaço entre a bobina de indução e a peça, taxa de alimentação de força, freqüência e tempo de aquecimento.

     Aços recomendados na têmpera superficial: os aços-carbono comuns, na faixa de 0,30 a 0,60% de carbono, são os mais usados nas aplicações de têmpera por chama, podendo ser endurecidos inteiramente em seções até aproximadamente 12,5 m. O mesmo pode-se dizer em relação à têmpera superficial por indução.


Bibliografia:  w.spectru.com.br Chiaverini. V.Tecnologia mecânica, vol.3 Chiaverini. V.Aços e ferros fundidos.

 Abaixo deixo um vídeo sobre o processo de têmpera nos aços. 

Caso não consigam abrir segue o link: 

https://www.youtube.com/watch?v=zjGWmdhnTOM 

    Bom amigos; espero que tenham gostado deste post, nos próximos, continuarei falando sobre tratamentos térmicos nos aços.


Espero vocês lá... Grande Abraço.

Engenheiro Christian Eduardo Moreira de Souza – Gerente de Projetos da Promont Engenharia.

      Formado pela Universidade Paulista – UNIP – Bacelar, pós-graduação em Gestão de Projetos – PMI e mestrando em Processos de Fabricação pela Universidade Júlio de Mesquita Filho – Unesp – Ilha Solteira. 

Engenheiro Christian Eduardo Moreira de Souza

Consultoria, Inspeção Nr13, Treinamento e Palestras

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