RECOZIMENTO
Segundo a ABNT-P-TB-58, recozimento é um termo genérico que indica um tratamento térmico composto de aquecimento até determinada temperatura, permanência nesta temperatura e resfriamento lento, regulado para a finalidade prevista.
O recozimento visa remover tensões devidas às deformações a quente ou a frio, obter durezas mais baixas, melhorar a usinabilidade e eliminar efeitos de tratamentos térmicos anteriores. A velocidade de aquecimento deve ser baixa (=50ºC/hora) e uniforme. As temperaturas de recozimento variam conforme a composição dos aços. De uma maneira geral, podemos dizer que tanto mais ligados, mais altas são as temperaturas de recozimento.
Exemplificando:
Existem diversos tipos de recozimento, os principais são:
1. Recozimento Pleno
É caracterizado por um esfriamento lento através da zona crítica, a partir da temperatura de austenitização. O esfriamento lento é obtido, desligando-se o forno e deixando-se o aço esfriar dentro do forno ou mediante o controle de queda na temperatura.
2. Recozimento Isotérmico
Aquece-se o aço da mesma maneira que o recozimento pleno, seguido de um resfriamento rápido até cerca de 50ºC abaixo de temperatura crítica, mantendo-se nesta temperatura até que haja completa transformação da estrutura seguindo-se um resfriamento ao ar.
O tempo de tratamento é mais curto de que o anterior e a microestrutura resultante é constituída de ferrita e perlita para aços hipoeutetóides (% C < 0,8).
3. Recozimento para Esferoidização ou Globulização
Tem por objetivo obter uma microestrutura com os carbonetos em forma esfeiroldal ou globular. Esta microestrutura proporciona condições melhores de usinabilidade e facilita as operações de deformação a frio em aços de alto carbono, por exemplo em aços para rolamentos, para os quais a temperatura deve oscilar entre 720ºC a 760º mantendo-se nesses patamares por tempos longos.
O esfriamento até 600ºC deve ser lento, entre 15 a 30ºC/h. Dos vários processos para se obter a esferoidização dos carbonetos, podemos destacar:
4. Recozimento Sub-Crítico
Caracterizado pelo fato de não haver transformação de fase. Para aços C normalmente realizados entre 650ºC e 700ºC após processos de deformação a frio, soldagem, endireitamento, etc.
5. Recozimento para Solubilização
A ABNT-P-TB-58 define este tratamento como “Recozimento em consequência 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. Utilizado principalmente em aços inoxidáveis austeníticos (Cr/Ni).
O recozimento visa remover tensões devidas às deformações a quente ou a frio, obter durezas mais baixas, melhorar a usinabilidade e eliminar efeitos de tratamentos térmicos anteriores. A velocidade de aquecimento deve ser baixa (=50ºC/hora) e uniforme. As temperaturas de recozimento variam conforme a composição dos aços. De uma maneira geral, podemos dizer que tanto mais ligados, mais altas são as temperaturas de recozimento.
Exemplificando:
- Para Aços Rápidos: 850/870ºC
- Para Aços Carbono: 760/790ºC
Existem diversos tipos de recozimento, os principais são:
1. Recozimento Pleno
É caracterizado por um esfriamento lento através da zona crítica, a partir da temperatura de austenitização. O esfriamento lento é obtido, desligando-se o forno e deixando-se o aço esfriar dentro do forno ou mediante o controle de queda na temperatura.
2. Recozimento Isotérmico
Aquece-se o aço da mesma maneira que o recozimento pleno, seguido de um resfriamento rápido até cerca de 50ºC abaixo de temperatura crítica, mantendo-se nesta temperatura até que haja completa transformação da estrutura seguindo-se um resfriamento ao ar.
O tempo de tratamento é mais curto de que o anterior e a microestrutura resultante é constituída de ferrita e perlita para aços hipoeutetóides (% C < 0,8).
3. Recozimento para Esferoidização ou Globulização
Tem por objetivo obter uma microestrutura com os carbonetos em forma esfeiroldal ou globular. Esta microestrutura proporciona condições melhores de usinabilidade e facilita as operações de deformação a frio em aços de alto carbono, por exemplo em aços para rolamentos, para os quais a temperatura deve oscilar entre 720ºC a 760º mantendo-se nesses patamares por tempos longos.
O esfriamento até 600ºC deve ser lento, entre 15 a 30ºC/h. Dos vários processos para se obter a esferoidização dos carbonetos, podemos destacar:
- Manutenção por tempos longos em temperatura ligeiramente abaixo de transformação ferrita e austenita
- Aquecimento e resfriamento alternados, ligeiramente acima e abaixo da linha de transformação ferrita - austenita.
4. Recozimento Sub-Crítico
Caracterizado pelo fato de não haver transformação de fase. Para aços C normalmente realizados entre 650ºC e 700ºC após processos de deformação a frio, soldagem, endireitamento, etc.
5. Recozimento para Solubilização
A ABNT-P-TB-58 define este tratamento como “Recozimento em consequência 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. Utilizado principalmente em aços inoxidáveis austeníticos (Cr/Ni).
NORMALIZAÇÃO
Segundo a ABNT-P-TB-58, a normalização é um tratamento térmico caracterizado por um aquecimento acima da zona crítica, equalização nesta temperatura, seguido de um resfriamento ao ar tranqüilo até a temperatura ambiente. O objetivo principal da normalização é homogeneizar e refinar a granulação grosseira de peças forjadas, laminadas ou fundidas.
Industrialmente a normalização é realizada a temperaturas em torno de 50ºC acima de sua temperatura de recozimento, a fim de se garantir que toda ferrita se transforme em austenita, permanecendo um tempo determinado nesta temperatura para a equalização total da peça e posterior resfriamento no ar até a temperatura ambiente, obtendo-se, desta maneira uma granulação fina e homogênea.
Dependendo das condições iniciais do material a normalização pode amolecer, endurecer ou aliviar tensões em um aço. Só após um tratamento de endurecimento ou de conformação mecânica a frio, se realiza uma normalização, o aço amolece.
Dependendo do tipo do aço, pode haver endurecimento através da normalização pode amolecer, endurecer ou aliviar tensões em um aço. Só após um tratamento de endurecimento ou de conformação mecânica a frio, se realiza uma normalização, o aço amolece.
Dependendo do tipo do aço, pode haver endurecimento através da normalização. A estrutura normalmente obtida após a normalização é a perlítica, embora possa ser obtida alguma proporção de martensita. As temperaturas de normalização oscilam na grande maioria dos aços entre 880ºC e 920ºC.
Com a normalização possibilita um refino do grão, melhorando, portanto, a uniformidade estrutural. Este tipo de tratamento é ainda utilizado como tratamento preliminar à têmpera, melhorando muito seus resultados quanto a tendência ao empenamento e facilitando a solubilização dos carbonetos de liga.
Industrialmente a normalização é realizada a temperaturas em torno de 50ºC acima de sua temperatura de recozimento, a fim de se garantir que toda ferrita se transforme em austenita, permanecendo um tempo determinado nesta temperatura para a equalização total da peça e posterior resfriamento no ar até a temperatura ambiente, obtendo-se, desta maneira uma granulação fina e homogênea.
Dependendo das condições iniciais do material a normalização pode amolecer, endurecer ou aliviar tensões em um aço. Só após um tratamento de endurecimento ou de conformação mecânica a frio, se realiza uma normalização, o aço amolece.
Dependendo do tipo do aço, pode haver endurecimento através da normalização pode amolecer, endurecer ou aliviar tensões em um aço. Só após um tratamento de endurecimento ou de conformação mecânica a frio, se realiza uma normalização, o aço amolece.
Dependendo do tipo do aço, pode haver endurecimento através da normalização. A estrutura normalmente obtida após a normalização é a perlítica, embora possa ser obtida alguma proporção de martensita. As temperaturas de normalização oscilam na grande maioria dos aços entre 880ºC e 920ºC.
Com a normalização possibilita um refino do grão, melhorando, portanto, a uniformidade estrutural. Este tipo de tratamento é ainda utilizado como tratamento preliminar à têmpera, melhorando muito seus resultados quanto a tendência ao empenamento e facilitando a solubilização dos carbonetos de liga.
TÊMPERA
Por definição a têmpera de um aço compreende o aquecimento a uma temperatura em que sua estrutura se torne austenítica, seguindo-se um resfriamento a uma velocidade tal que não permita a ocorrência da reação austenita → ferrita + cementita, transformando-se a austenita em uma fase metaestável, denominada martensita.
A mínima velocidade de resfriamento do aço, denominada velocidade crítica, que permite obter-se uma estrutura martensítica, pode ser determinada a partir do diagrama TRC do aço em questão, podendo também ser estimada a partir do diagrama TTT.
O diagrama TTT/TRC um aço eutetóide, superpondo-se a ele várias curvas de resfriamento de pequenas amostras de aço. Os resfriamentos segundo curvas 1 e 2 produzirão uma microestrutura perlítica, correspondendo a um recozimento completo ou a uma normalização.
A partir da velocidade de resfriamento corresponde a curva 3, vê-se que não mais haverá condições para a transformação austenita → ferrita + cementita e, ao atingir a temperatura ambiente, a amostra terá estrutura martensítica. A curva 3 corresponde à velocidade crítica de resfriamento (Vc).
Neste tipo de tratamento térmico os cuidados com os tempos e temperatura ambiente devem ser muito rígidos, pois pequenos erros geralmente causam defeitos como durezas diferentes em relação às especificadas, formação de trincas, superaquecimento, queima, etc.
A principal finalidade de se temperar é obter-se dureza alta com altas propriedades mecânicas como resistência, plasticidade e tenacidades as quais são amenizadas e colocadas dentro das faixas de operação com outro tratamento térmico obrigatório após a têmpera que é revenimento (será discutido a frente).
Conforme já definido, o processo de têmpera está dividido em 3 etapas básicas:
Vamos analisar separadamente cada etapa:
a) Limpeza
Devem ser eliminadas matérias estranhas presentes na superfície das peças, como resíduos de óleo, restos de superfície bruta, cascas de óxido, etc. Os resíduos de óleo ou graxa, normalmente são removidos com lavagem em água quente de preferência soda, ou algum detergente. Restos de superfície bruta devem ser eliminados por usinagem das peças pois podem dar origem a trincas. As cascas de óxido são retiradas com escovas de aço ou jato de areia.
b) Usinagem
As peças a serem temperadas, não devem apresentar cantos vivos, sulcos de usinagem ou rebarbas.
c) Identificação
Evitar a gravação de letras ou números nas peças, pois estes são concentradores de tensões originando trincas.
d) Carregamento
Deverão ser providenciados dispositivos para que as peças fiquem bem apoiadas ou suspensas e que facilitem a remoção da peça no meio de aquecimento para o meio de esfriamento. Somente após estes cuidados, deve-se iniciar a etapa de aquecimento.
Nesta etapa deve-se objetivar a melhor proteção possível da peça, pois estas na maioria das vezes encontram-se nas dimensões semi-acabadas, ou seja, com pouco sobremetal para o acabamento final. Quando for feito em fornos a óleo ou resistências elétricas recomenda-se a utilização do pré-aquecimento ou então caixas para o empacotamento das peças.
No pré-aquecimento de aços de altas temperaturas de têmpera utilizam-se dois fornos, sendo que, no primeiro, a peça é aquecida até 850º, permanecendo nesta temperatura por um determinado tempo ( na pratica adotam-se 2 minutos/milímetro da maior dimensão), sendo após esse tempo transferido para outro forno previamente aquecido já na temperatura de têmpera , diminuindo-se a oxidação e descabornetação.
Se o forno tiver atmosfera controlada o aquecimento poderá ser feito diretamente até a temperatura de têmpera.
Se este tempo for pequeno não haverá completa transformação da estrutura e se for prolongado demais poderá provocar aumento no tamanho do grão, prejudicando a peça.
Nos aços cuja temperatura de têmpera é baixa 820 e 880ºC, os tempos podem ser mais prolongados, por exemplo um aço ferramenta VND (01 da AISI), COM 25mm de diâmetro temperado 820ºC pode ficar imerso no banho de sal, durante 25 min. sem apresentar problemas de descarbonetação ou crescimento de grão.
Porém, uma broca de aço rápido VWM2 (M2 da AISI) com a mesma dimensão e temperada em banho de sal a 1200ºC deve ficar no máximo 5 min., caso contrário apresentará sérios problemas de descarbonetação e de crescimento e de crescimento do grão devido à temperatura elevada. Portanto não existe uma regra geral para cada caso, somente a prática é que nos levará a determinar esses tempos.
Um aço carbono para atingir dureza máxima tem que ser esfriado em poucos segundos enquanto que os aços ligados podem endurecer mesmo com esfriamentos lentos como, por exemplo, o ar calmo. Outra variável importante nesta etapa é a uniformidade deste esfriamento, a fim de que se evitem as variações de dureza e deformação.
Os meios de esfriamento utilizados são os meios líquidos, como água, salmoura, óleo, e sais fundidos. Os óleos minerais são meios de esfriamento mais lentos do que a água, e esta quando misturada a cloreto de sódio e hidróxido de sódio, torna-se mais drástica.
Quando o meio de esfriamento utilizado for o óleo, devem-se tomar cuidados principalmente quanto ao seu ponto de fulgor, o qual estando em torno de 180ºC, diminuirá as possibilidades de incêndio. A temperatura ideal que deve ser mantida é de = 50ºC e não devendo passar de 85ºC.
Os banhos de sal, também utilizados como meio de esfriamento, trabalham na faixa de 180ºC a 550ºC e são ideais para peças de perfis especiais delgados, pois minimizam as distorções. São recomendadas apenas para aços ligados.
Ainda a fim de se reduzir os inconvenientes que podem ocorrer durante a têmpera, foram desenvolvidos dois métodos que são modificações do processo clássico de têmpera e são conhecidos por martêmpera e austêmpera.
Variação da velocidade de resfriamento na têmpera de um aço, em função da temperatura, para vários banhos.
a) H2O (a 20ºC)
b) H2O + 10% NaC1
c) H2O + 50% Na0H
d) Óleo
A mínima velocidade de resfriamento do aço, denominada velocidade crítica, que permite obter-se uma estrutura martensítica, pode ser determinada a partir do diagrama TRC do aço em questão, podendo também ser estimada a partir do diagrama TTT.
O diagrama TTT/TRC um aço eutetóide, superpondo-se a ele várias curvas de resfriamento de pequenas amostras de aço. Os resfriamentos segundo curvas 1 e 2 produzirão uma microestrutura perlítica, correspondendo a um recozimento completo ou a uma normalização.
A partir da velocidade de resfriamento corresponde a curva 3, vê-se que não mais haverá condições para a transformação austenita → ferrita + cementita e, ao atingir a temperatura ambiente, a amostra terá estrutura martensítica. A curva 3 corresponde à velocidade crítica de resfriamento (Vc).
Neste tipo de tratamento térmico os cuidados com os tempos e temperatura ambiente devem ser muito rígidos, pois pequenos erros geralmente causam defeitos como durezas diferentes em relação às especificadas, formação de trincas, superaquecimento, queima, etc.
A principal finalidade de se temperar é obter-se dureza alta com altas propriedades mecânicas como resistência, plasticidade e tenacidades as quais são amenizadas e colocadas dentro das faixas de operação com outro tratamento térmico obrigatório após a têmpera que é revenimento (será discutido a frente).
Conforme já definido, o processo de têmpera está dividido em 3 etapas básicas:
- Aquecimento;
- Tempo em temperatura;
- Esfriamento.
Vamos analisar separadamente cada etapa:
- Aquecimento:
a) Limpeza
Devem ser eliminadas matérias estranhas presentes na superfície das peças, como resíduos de óleo, restos de superfície bruta, cascas de óxido, etc. Os resíduos de óleo ou graxa, normalmente são removidos com lavagem em água quente de preferência soda, ou algum detergente. Restos de superfície bruta devem ser eliminados por usinagem das peças pois podem dar origem a trincas. As cascas de óxido são retiradas com escovas de aço ou jato de areia.
b) Usinagem
As peças a serem temperadas, não devem apresentar cantos vivos, sulcos de usinagem ou rebarbas.
c) Identificação
Evitar a gravação de letras ou números nas peças, pois estes são concentradores de tensões originando trincas.
d) Carregamento
Deverão ser providenciados dispositivos para que as peças fiquem bem apoiadas ou suspensas e que facilitem a remoção da peça no meio de aquecimento para o meio de esfriamento. Somente após estes cuidados, deve-se iniciar a etapa de aquecimento.
Nesta etapa deve-se objetivar a melhor proteção possível da peça, pois estas na maioria das vezes encontram-se nas dimensões semi-acabadas, ou seja, com pouco sobremetal para o acabamento final. Quando for feito em fornos a óleo ou resistências elétricas recomenda-se a utilização do pré-aquecimento ou então caixas para o empacotamento das peças.
No pré-aquecimento de aços de altas temperaturas de têmpera utilizam-se dois fornos, sendo que, no primeiro, a peça é aquecida até 850º, permanecendo nesta temperatura por um determinado tempo ( na pratica adotam-se 2 minutos/milímetro da maior dimensão), sendo após esse tempo transferido para outro forno previamente aquecido já na temperatura de têmpera , diminuindo-se a oxidação e descabornetação.
Se o forno tiver atmosfera controlada o aquecimento poderá ser feito diretamente até a temperatura de têmpera.
- Tempo em temperatura:
Se este tempo for pequeno não haverá completa transformação da estrutura e se for prolongado demais poderá provocar aumento no tamanho do grão, prejudicando a peça.
Nos aços cuja temperatura de têmpera é baixa 820 e 880ºC, os tempos podem ser mais prolongados, por exemplo um aço ferramenta VND (01 da AISI), COM 25mm de diâmetro temperado 820ºC pode ficar imerso no banho de sal, durante 25 min. sem apresentar problemas de descarbonetação ou crescimento de grão.
Porém, uma broca de aço rápido VWM2 (M2 da AISI) com a mesma dimensão e temperada em banho de sal a 1200ºC deve ficar no máximo 5 min., caso contrário apresentará sérios problemas de descarbonetação e de crescimento e de crescimento do grão devido à temperatura elevada. Portanto não existe uma regra geral para cada caso, somente a prática é que nos levará a determinar esses tempos.
- Esfriamento:
Um aço carbono para atingir dureza máxima tem que ser esfriado em poucos segundos enquanto que os aços ligados podem endurecer mesmo com esfriamentos lentos como, por exemplo, o ar calmo. Outra variável importante nesta etapa é a uniformidade deste esfriamento, a fim de que se evitem as variações de dureza e deformação.
Os meios de esfriamento utilizados são os meios líquidos, como água, salmoura, óleo, e sais fundidos. Os óleos minerais são meios de esfriamento mais lentos do que a água, e esta quando misturada a cloreto de sódio e hidróxido de sódio, torna-se mais drástica.
Quando o meio de esfriamento utilizado for o óleo, devem-se tomar cuidados principalmente quanto ao seu ponto de fulgor, o qual estando em torno de 180ºC, diminuirá as possibilidades de incêndio. A temperatura ideal que deve ser mantida é de = 50ºC e não devendo passar de 85ºC.
Os banhos de sal, também utilizados como meio de esfriamento, trabalham na faixa de 180ºC a 550ºC e são ideais para peças de perfis especiais delgados, pois minimizam as distorções. São recomendadas apenas para aços ligados.
Ainda a fim de se reduzir os inconvenientes que podem ocorrer durante a têmpera, foram desenvolvidos dois métodos que são modificações do processo clássico de têmpera e são conhecidos por martêmpera e austêmpera.
Variação da velocidade de resfriamento na têmpera de um aço, em função da temperatura, para vários banhos.
a) H2O (a 20ºC)
b) H2O + 10% NaC1
c) H2O + 50% Na0H
d) Óleo
AUSTÊMPERA
A austêmpera consiste no aquecimento do aço até a temperatura de austenitização, permanência nesta temperatura até completa homogeneização, seguido de um resfriamento rápido, num meio mantido a temperatura de austenitização, permanência nesta temperatura até completa transformação da austenita em bainita e resfriamento ao ar até a temperatura ambiente.
As temperaturas para austêmpera dependem do tipo de aço e variam geralmente entre 250ºC e 400ºC. Com este tratamento obtém-se a microestrutura bainítica o que torna dispensável a realização do tratamento de revenimento, obrigatório na têmpera e martêmpera. Esta estrutura possui uma elevada dureza (ligeiramente inferior à obtida pela têmpera), porém mantendo altos valores tenacidade.
A tabela a seguir mostra as características mecânicas obtidas em peças de aço SAE 1095 (VAP da VILLARES), tratadas termicamente por três processos diferentes, notando-se para valores próximos de dureza os aumentos no impacto e alongamento na austêmpera comparados com a têmpera e a martêmpera.
Limitações para Austêmpera
Para um aço poder ser austemperado é necessário que permita um resfriamento em um determinado tempo de modo que se evite o “cotovelo da curva de transformação”, ou seja, que permita de toda a austenita em bainita na temperatura de austêmpera.
Os principais aços que podem ser austemperados são:
As temperaturas para austêmpera dependem do tipo de aço e variam geralmente entre 250ºC e 400ºC. Com este tratamento obtém-se a microestrutura bainítica o que torna dispensável a realização do tratamento de revenimento, obrigatório na têmpera e martêmpera. Esta estrutura possui uma elevada dureza (ligeiramente inferior à obtida pela têmpera), porém mantendo altos valores tenacidade.
A tabela a seguir mostra as características mecânicas obtidas em peças de aço SAE 1095 (VAP da VILLARES), tratadas termicamente por três processos diferentes, notando-se para valores próximos de dureza os aumentos no impacto e alongamento na austêmpera comparados com a têmpera e a martêmpera.
Limitações para Austêmpera
Para um aço poder ser austemperado é necessário que permita um resfriamento em um determinado tempo de modo que se evite o “cotovelo da curva de transformação”, ou seja, que permita de toda a austenita em bainita na temperatura de austêmpera.
Os principais aços que podem ser austemperados são:
- Aços-Carbono com 0,5 a 0,9% de C e Mn > 0,60%.
- Aços-Carbono com mais de 0,90% de C e Mn pouco abaixo de 0,60%.
- Aços-Carbono com C < 0,50% e Mn na faixa de 1,00 a 1,65%.
- Alguns aços ligados da série 5100 com C > 0,30% e da 4000 e 1300 com C > 0,40%, bem como o aço SAE 4140 (VL40).
MATÊMPERA
Consiste em esfriar o aço a partir da temperatura de austenitização em óleo ou banho de sal, mantidos em temperatura acima da faixa de formação da martensita (150º a 220ºC), manutenção nesta temperatura até a homogeneização total em toda seção transversal da peça e, finalmente, esfriamento em velocidade moderada (geralmente ao ar) para que se evite um gradiente de temperatura excessivo entre a superfície da peça e seu núcleo.
A formação de martensita ocorre de maneira bastante uniforme, durante o resfriamento até a temperatura ambiente. Desta maneira são diminuídas as tensões que provocam empanamento, e ou ruptura das peças.
A martêmpera modificada causa um resfriamento mais rápido que a martêmpera convencional, resultado em maior penetração de dureza nos aços de temperabilidade menor. Por outro lado, a probabilidade de empanamento nas peças é maior. Também neste tratamento existe a necessidade do revenimento posteirior.
A formação de martensita ocorre de maneira bastante uniforme, durante o resfriamento até a temperatura ambiente. Desta maneira são diminuídas as tensões que provocam empanamento, e ou ruptura das peças.
A martêmpera modificada causa um resfriamento mais rápido que a martêmpera convencional, resultado em maior penetração de dureza nos aços de temperabilidade menor. Por outro lado, a probabilidade de empanamento nas peças é maior. Também neste tratamento existe a necessidade do revenimento posteirior.
TÊMPERA DE AÇO RÁPIDO
A Temperjato é uma empresa especializada em têmpera de aço rápido que permite ao aço rápido ser fabricado com diversas ferramentas de corte, como brocas, fresas, bits de usinagem, plainas, etc. Têmpera de aço rápido, forja o aço rápido, composto por tungstênio, molibdênio e vanádio, propriedades que fazem maximizar a dureza e a resistência do aço rápido sob elevadas temperaturas. Têmpera de aço rápido pode ser temperado em forno de leito e depois da equalização, o aço rápido é resfriado ao ponto de manipulação manual, quando então pode ser aplicado ao revenimento. Têmpera de aço rápido é um tipo de aço com endurecimento secundário, ou seja, alcança o estado de máxima dureza depois do revenimento. Contamos com equipamentos de alta-performasse onde garante a homogeneidade perfeita de dureza para suas peças.
REVENIMENTO
Após os tratamentos de têmpera ou martêmpera vimos que a estrutura resultante é martensita. Esta martensita formada é frágil e deve ser transformada em martensita revenida menos frágil e mais tenaz. Esta transformação é feita através do tratamento térmico denominado revenimento, o qual é definido como sendo um tratamento de reaquecimento abaixo da zona crítica e resfriamento normalmente ao ar.
Este tratamento é realizado entre 120º e 700ºC, dependendo do que se deseja obter e deve ser feito logo após as peças temperadas ou martemperadas atingirem praticamente a temperatura ambiente. Este intervalo de tempo não pode ser muito grande, pois após a têmpera ou martêmpera, sendo a martensita frágil, estará sujeita a trincas.
Daí a necessidade de se possuir ao menos 2 fornos, pois com um único forno o tempo entre a temperatura de têmpera e revenimento (queda de temperatura do forno) será muito longo correndo-se o risco da perda das ferramentas.
Os diagramas de revestimento encontradas na literatura mostram a diminuição da dureza e dos limites de resistência e escoamento e o aumento do alongamento e estricção, em função do aumento da temperatura de revenimento, dando assim uma orientação ao usuário da temperatura de revenimento, que deve ser usada para se obter determinadas características mecânicas.
É importante, porém, ter em mente que estes diagramas são apenas orientativos quanto à temperatura e às características mecânicas resultantes. Alguns aços ferramenta de alta liga como, por exemplo, os aços rápidos, os aços para trabalho a quente, etc., apresentam um comportamento diferente no revenimento.
O fato destes aços se comportarem de maneira tão diversa dos aços menos ligados e também dos aços não ligados, tem as seguintes razões:
A transformação ainda não se completou quando as peças ou ferramentas esfriaram até a temperatura ambiente, quando não há mais transformação, resultando daí uma peça que em sua estrutura, apresenta martensita e um resto de austenita, também chamado de austenita retida.
Conforme já verificado, durante o revenimento a martensita se transforma em martensita e consequentemente a dureza da peça aumenta. Este aumento de dureza é normalmente chamado de dureza secundária.
Esta peça é então constituída agora de martensita revenida e de martensita não revenida, resultante da transformação da austenita retida, não sendo recomendável sua utilização devido à fragilidade da martensita não revenida.
Para corrigir esta situação faz-se necessário então um novo revenimento para transformar a martensita resultante da transformação da austenita retida, também em martensita revenida. Daí a razão de um duplo revenimento em aços ferramenta de alta liga; o qual somente deverá ser executado após as peças terem esfriados até a temperatura ambiente depois do primeiro revenimento.
Este tratamento é realizado entre 120º e 700ºC, dependendo do que se deseja obter e deve ser feito logo após as peças temperadas ou martemperadas atingirem praticamente a temperatura ambiente. Este intervalo de tempo não pode ser muito grande, pois após a têmpera ou martêmpera, sendo a martensita frágil, estará sujeita a trincas.
Daí a necessidade de se possuir ao menos 2 fornos, pois com um único forno o tempo entre a temperatura de têmpera e revenimento (queda de temperatura do forno) será muito longo correndo-se o risco da perda das ferramentas.
Os diagramas de revestimento encontradas na literatura mostram a diminuição da dureza e dos limites de resistência e escoamento e o aumento do alongamento e estricção, em função do aumento da temperatura de revenimento, dando assim uma orientação ao usuário da temperatura de revenimento, que deve ser usada para se obter determinadas características mecânicas.
É importante, porém, ter em mente que estes diagramas são apenas orientativos quanto à temperatura e às características mecânicas resultantes. Alguns aços ferramenta de alta liga como, por exemplo, os aços rápidos, os aços para trabalho a quente, etc., apresentam um comportamento diferente no revenimento.
O fato destes aços se comportarem de maneira tão diversa dos aços menos ligados e também dos aços não ligados, tem as seguintes razões:
A transformação ainda não se completou quando as peças ou ferramentas esfriaram até a temperatura ambiente, quando não há mais transformação, resultando daí uma peça que em sua estrutura, apresenta martensita e um resto de austenita, também chamado de austenita retida.
Conforme já verificado, durante o revenimento a martensita se transforma em martensita e consequentemente a dureza da peça aumenta. Este aumento de dureza é normalmente chamado de dureza secundária.
Esta peça é então constituída agora de martensita revenida e de martensita não revenida, resultante da transformação da austenita retida, não sendo recomendável sua utilização devido à fragilidade da martensita não revenida.
Para corrigir esta situação faz-se necessário então um novo revenimento para transformar a martensita resultante da transformação da austenita retida, também em martensita revenida. Daí a razão de um duplo revenimento em aços ferramenta de alta liga; o qual somente deverá ser executado após as peças terem esfriados até a temperatura ambiente depois do primeiro revenimento.
SUB-ZERO
Muitas vezes os revenimentos realizados após a têmpera não conseguem transformar a totalidade da austenita em martensita, restando uma quantidade significativa de austenita retida. O tratamento sub-zero tem por objetivo auxiliar esta transformação e consiste em um esfriameno a temperaturas de = -180ºC durante 20 a 30 minutos. O meio utilizado é o nitrogênio líquido.
Este tratamento provoca a transformação da austenita retida em martensita. O importante a ser observado é a ferramenta ANTES e DEPOIS do tratamento sub-zero deve ser revenidas, isto é, nunca se deve imergir a ferramenta no nitrogênio líquido após a têmpera, e depois do sub-zero, obrigatoriamente, deve-se fazer um revenimento porque foram aumentadas as tensões internas.
Com o tratamento sub-zero consegue-se, principalmente, uma redução ou eliminação da austenita retida, diminuindo-se a probabilidade da formação de trincas na retificação.
Este tratamento provoca a transformação da austenita retida em martensita. O importante a ser observado é a ferramenta ANTES e DEPOIS do tratamento sub-zero deve ser revenidas, isto é, nunca se deve imergir a ferramenta no nitrogênio líquido após a têmpera, e depois do sub-zero, obrigatoriamente, deve-se fazer um revenimento porque foram aumentadas as tensões internas.
Com o tratamento sub-zero consegue-se, principalmente, uma redução ou eliminação da austenita retida, diminuindo-se a probabilidade da formação de trincas na retificação.
TÊMPERA SUPERFICIAL
Em um número muito grande de peças para equipamentos mecânicos, exige-se que o endurecimento seja apenas superficial, visto que se objetiva apenas à criação de uma superfície dura e grande resistência ao desgaste e à abrasão.
Este endurecimento superficial pode ser obtido por vários métodos, por exemplo, tratamento mecânico da superfície do aço (jateamento), tratamento químico de superfície (Cromo duro), tratamentos termoquímicos (cementação, nitretação, cianetação, etc.) e têmpera superficial.
Neste capítulo, veremos a têmpera superficial. Este tipo de tratamento consiste em produzir uma têmpera localizada apenas na superfície do aço que assim irá adquirir as propriedades e características típicas da estrutra martensítica.
Os principais motivos que determinam a escolha da têmpera superficial em relação à têmpera total são:
a) Obtenção de superfícies duras e resistentes ao desgaste;
b) Obtenção de propriedades superficiais que não seriam indicadas para a seção inteira das peças;
c) Combinações de alta resistência ao desgaste e dureza na superfície com suficiente ductilidade e tenacidade no núcleo das peças;
d) Não existe a necessidade de fornos de aquecimento;
e) É mais rápida que a têmpera comum.
Os processos mais comuns são a Têmpera por Chama e a Têmpera por Indução:
Têmpera por Chama
Aquece-se rapidamente a superfície a ser endurecida por intermédio de oxi-acetileno, seguindo-se de um jato de água.
Em peças cilíndricas produz-se o movimento de rotação nas peças com aquecimento simultâneo até que toda a peça ou região a ser temperada esteja com temperatura homogênea fazendo-se em seguida o esfriamento.
A profundidade de têmpera varia em função do tipo de aço, temperatura e tempo de aquecimento simultâneo até que toda a peça ou região a ser temperada esteja com temperatura homogênea fazendo-se em seguida o esfriamento.
A profundidade de têmpera varia em função do tipo de aço, temperatura e tempo de aquecimento podendo formar desde uma fina camada até camada de =10mm.
Têmpera por Indução
Na têmpera por indução o calor é gerado na peça por indução eletromagnética a profundidade da camada temperada que se alcança depende da frequência utilizada, sendo inversamente proporcional a esta frequência, ou seja, quanto menor a frequência utilizada maior à camada temperada.
A têmpera por indução pode ser feita na peça toda ou somente localizada na região que se quer endurecer. Em seguida à têmpera por chama ou indução deve-se fazer o revenimento. Estes processos são longamente aplicados em grandes engrenagens, eixos, cilindros de laminação, rolamentos, etc.
Este endurecimento superficial pode ser obtido por vários métodos, por exemplo, tratamento mecânico da superfície do aço (jateamento), tratamento químico de superfície (Cromo duro), tratamentos termoquímicos (cementação, nitretação, cianetação, etc.) e têmpera superficial.
Neste capítulo, veremos a têmpera superficial. Este tipo de tratamento consiste em produzir uma têmpera localizada apenas na superfície do aço que assim irá adquirir as propriedades e características típicas da estrutra martensítica.
Os principais motivos que determinam a escolha da têmpera superficial em relação à têmpera total são:
a) Obtenção de superfícies duras e resistentes ao desgaste;
b) Obtenção de propriedades superficiais que não seriam indicadas para a seção inteira das peças;
c) Combinações de alta resistência ao desgaste e dureza na superfície com suficiente ductilidade e tenacidade no núcleo das peças;
d) Não existe a necessidade de fornos de aquecimento;
e) É mais rápida que a têmpera comum.
Os processos mais comuns são a Têmpera por Chama e a Têmpera por Indução:
Têmpera por Chama
Aquece-se rapidamente a superfície a ser endurecida por intermédio de oxi-acetileno, seguindo-se de um jato de água.
Em peças cilíndricas produz-se o movimento de rotação nas peças com aquecimento simultâneo até que toda a peça ou região a ser temperada esteja com temperatura homogênea fazendo-se em seguida o esfriamento.
A profundidade de têmpera varia em função do tipo de aço, temperatura e tempo de aquecimento simultâneo até que toda a peça ou região a ser temperada esteja com temperatura homogênea fazendo-se em seguida o esfriamento.
A profundidade de têmpera varia em função do tipo de aço, temperatura e tempo de aquecimento podendo formar desde uma fina camada até camada de =10mm.
Têmpera por Indução
Na têmpera por indução o calor é gerado na peça por indução eletromagnética a profundidade da camada temperada que se alcança depende da frequência utilizada, sendo inversamente proporcional a esta frequência, ou seja, quanto menor a frequência utilizada maior à camada temperada.
- Média frequência: 0,5 a 10 KHz para profundidades de penetração de 20 a 6 mm.
- Alta frequência: 100 a 2500 KHz para profundidades de penetração de 1 a 0,3 mm.
A têmpera por indução pode ser feita na peça toda ou somente localizada na região que se quer endurecer. Em seguida à têmpera por chama ou indução deve-se fazer o revenimento. Estes processos são longamente aplicados em grandes engrenagens, eixos, cilindros de laminação, rolamentos, etc.
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