Lista Resolvida.docx

I) Lista de questões para 1º avaliação da disciplina de Tratamentos Térmicos. Aula 1  –  Fundamentos  Fundamentos de Tratamento Térmico.

1) 

D efi n a Tr atamento atam ento Té Té r mi co.

Tratamento Térmico de um metal ou liga é um processo tecnológico, e inclui operações controladas de aquecimento e resfriamento, conduzidas com o objetivo de alterar a microestrutura do metal ou liga, e que, resultam na obtenção das propriedades requeridas. 2)  Qu al é a base mai s i mpor tan te para par a o tr atamento atam ento té r mi co das li gas ferr fer r osas? osas? E qual qu al sua r elaç ela ção com os diagr dia gr am amas as de f ase destas destas li l i gas?

A transformação da Austenita (Fe-g, Fe CFC) das Ligas Ferrosas (Aços e Ferros Fundidos) em outras fases e microestruturas é uma das bases mais importantes do tratamento térmico destas ligas. A relação é que nem todas as fases e microestruturas originadas a partir da transformação da austenita aparecem no diagrama de fase. Isso ocorre porque essas fases e microconstituintes são metaestáveis e não estão em equilíbrio. 3) E xpl i que qu e qual são os pri n cipai ci pai s fator es que qu e afetam as transf tr ansfor ormaç mações de fases fases das l i gas f er r osas osas..

Porcentagem de carbono, formas e taxas de resfriamento, presença de elementos de liga e temperatura, tempo de permanência em uma determinada temperatura. 4) D escr escrev eva a as pri n cipai ci pai s f ases ases que qu e podem podem ser ser obti das a parti part i r da tr ansfor ansf or mação da Au steni teni ta. Descrev Descreva a a estr estr utu r a cristali cr istali na, a t axa de resfr resfr iamento adequada adequada para sua obtenção em term t ermos os compar ati vos e ci ci te suas pri pr i nci pais pai s propr pr opr i edades edades mecân i cas. cas.

Ferrita alotriomórfica, Ferrita de Widmanstätten, Perlita (Ferrita + Cementita) em colônias, Bainita (Ferrita + Cementita) em placas, Martensita e Martensita revenida. Ferrita alotriomórfica se forma em uma ampla faixa de temperaturas no campo gama. Ferrita de Widmanstätten ocorre em temperaturas abaixo da ferrita alotriomórfica. Perlita -> Taxa de resfriamento r esfriamento lenta (540C  –  727C).  727C). Bainita -> Taxa de resfriamento r esfriamento rápida (215C  –  540C).  540C). Martensita -> Taxa de resfriamento muito rápida. Propriedades mecânicas: Ferrita: muito dúctil, mole e com resistência relativamente baixa. Perlita: apresenta, na media, as melhores propriedades. A resistência mecânica aumenta desde que a taxa de cementita não ultrapasse a do eutetóide. Bainita: é, em geral, mais resistente e mais dura que os aços perlíticos. Martensita: fase de alta dureza e resistência mecânica (depende da %C). Martensita revenida: pode ser quase tão dura e resistente quanto a martensita, porém com uma ductilidade e uma tenacidade melhoradas. melhoradas.

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5) E m que qu e tipo de aços se encon encontr tr a a fe f er r i ta al otr i omórf i ca? E em que reg r egii ões el a preferencial me mente nte se for ma?

Podemos encontrar ferrita alotriomórfica em aços com baixos teores de carbono. Encontramos tambem em Aços Fe-C-Si-Mn Ferrita alotriomórfica (alotromorfa) se forma em uma ampla faixa de temperaturas no campo g-a. A nucleação desta fase ocorre inicialmente paralelamente ao contorno de grão austenítico.  Na ferrita idiomorfa a nucleação ocorre sem o contado com o contorno de grão austenítico. A nucleação tende a ser heterogênea normalmente em uma inclusão não metálica. 6) Qu Q u ais ai s são os ti pos de f err i ta Wi W i dman stätten? tten ? E em regiõ r egiõe es el el a pr eferenci efer encial alment mente e se se forma?

A Ferrita Widmanstätten Widmanstätten tem morfologia morfologia de placas placas laterais. laterais. A formação da Ferrita Widmanstätten ocorre a temperaturas abaixo da ferrita alotriomórfica. A nucleação da Ferrita Widmanstätten primária ocorre no contorno de grão austenítico. A nucleação da Ferrita Widmanstätten secundária ocorre a partir da ferrita alotriomórfica. Está presente em Aços Fe-C-Mn 7) O que é Perl i ta? D escre cr eva sua sua mor f ologi a. Por que o di agrama agr ama de fase pode ser u ti l i zado n o cál cul o de seus seus compon com ponentes entes? ? Qu Q u al a r elação dos ti pos de per per l i ta (gr ossa, ossa, mé dia di a e f i n a) com suas propr pr opr i edades edades mecâni mecâni cas (dur (du r eza)? eza)?

Perlita é uma microestrutura em colônias formada por uma mistura lamelar de ferrita e cementita. A Perlita se forma a partir da da austenita em regiões onde preexiste ferrita alotriomórfica (interface de alta energia) O espaçamento das lamelas diminui com a redução da temperatura de transformação. A formação de perlita pode ser adequadamente prevista pelo diagrama de equilíbrio Fe-C e calculada pela regra da alavanca..... 8) O qu e é Bai ni ta? Descrev Descreva a as mor fol ogias da da bain ita it a in feri or e superi or? Qual Q ual a r elação dos ti pos de bai n i ta (super i or e i n f eri or ) com suas propr pro pr i edades edades mecân mecân i cas (dur (du r eza e tenaci tenaci dade)? dade)?

A microestrutura bainita é constituída por um agregado de placas (ripas) de ferrita com carbonetos separada separada por filme fino de austenita, martensita martensita ou cementita. As ripas de ferrita formam feixes. A transformação transformação bainítica ocorre abaixo abaixo da reação reação perlítica e acima da transformação martensítica. A bainita pode ser superior formada a temperaturas acima de 350º C e a bainita inferior formada a temperaturas abaixo de 350º C. Fe3C é o carboneto na bainita superior. Fe2,4C (e) é o carboneto na bainita inferior.....

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9) O que qu e éM éM ar tensita? tensita ? E xpl i que qu e a dif erença do mec m ecan anii smo de for mação da mar tensita tensit a em relaç r elação a perl i ta e bain bai n i ta. Qua Q uaii s sã são as pri n cipai ci paiss pr opr i edades edades mecân mecân i cas (dur (du r eza eza e tenaci t enacidade, dade, r esi esi stênci a mec m ecâ ân i ca) apr esentadas esentadas por esta esta f ase?  ase? 

A martensita é formada pelo rápido resfriamento da austenita. Nestas condições a decomposição da austenita em ferrita e cementita é inibida. A formação de martensita ocorre por cisalhamento de planos e não por difusão como na perlita. A transformação ocorre instantaneamente instantaneamente a partir do momento que a temperatura de Mi é atingida. Martensita é uma fase metaestável composta por ferro que está supersaturada com carbono e que é o produto de uma transformação sem difusão ( atérmica - Independe do tempo, é função apenas da temperatura[velocidade de resfriamento] para a qual a liga é resfriada rapidamente ou temperada ) da austenita. Na martensita a

velocidade de resfriamento é alta, enquanto a da bainita é intermediaria e na perlita ocorre de forma lenta. É formada quando ligas ferro - carbono austenitizadas são resfriadas rapidamente (como no tratamento térmico de têmpera). É uma estrutura monofásica (TCC), tetragonal de corpo centrado, porque se encontra em equilíbrio, resultante de uma transformação sem difusão da austenita. A dureza da martensita depende do teor de carbono e dos elementos de liga do aço, sendo que um maior teor de carbono resultará em uma martensita de maior dureza. A martensita é uma fase de alta dureza e resistência mecânica (depende % C), mas possui uma baixa tenacidade e resiliencia. 10) Expl i que a i mpor tânci tânci a do carbon o nas propr pr oprii edades dades mecâ mecâni cas da mar tensi tensi ta com base n a equaç equa ção c/a = 1 + 0,045.(%C 0,045.( %C). ). Um U m aço com el el ementos ement os de l i ga na pr opor ção adequ adequada, ada, mas sem sem carbon car bono o pode f or mar mar tensita? tensit a? Se si m, qual qu al a dur eza des desta martens mar tensii ta for mada?

A tetragonalidade da estrutura é caracterizada pela relação entre eixos c/a e aumenta com o teor de carbono do aço. c/a = 1 + 0,045%C Pela equação anterior, observa-se que para 0%C, c = a, ou seja, a estrutura seria CCC. Ocorre, então, uma distorção na estrutura CCC para virar TCC. O carbono expande o ferro CFC uniformemente, mas no CCC, a maior expansão ocorre no eixo c, formando uma estrutura tetragonal.  Não se pode pode formar martensita sem uma uma porcentagem porcentagem mínima (x) de carbono. carbono. Para aços aços com menos de 0,25%p C, a taxa de resfriamento para a obtenção de 100% de martensita é muito alta para ser praticada. 11) O qu e é mar tensita tensit a rev r eveni enida? da? Qu al a dif di f erença en en tr e as pr opr i edades edades mecân mecân i cas da mar m artensit tensita a em r elação a mar m ar tensita tensit a r eveni evenida? da?

A martensita revenida é obtida por um aquecimento realizado após a formação da martensita para promover o alívio das tensões. O aquecimento de um aço temperado

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 No 1º estágio do revenido revenido (100- 200ºC). Ocorre a formação de carbeto ε(Fe2,4C) a partir da martensita. martensita. A martensita neste estágio encontra-se supersaturada e pode sofrer mais decomposição com aquecimento a temperaturas mais elevadas.  No 2º estágio do revenido (200-350ºC). Ocorre a decomposição decomposição da austenita retida em ferrita e cementita. A eliminação da austenita retida é importante para preservar a tenacidade, pois sob tensão a austenita retida se transforma em martensita.  No 3º estágio do revenido (250-750ºC). A cementita precipita dentro da martensita. Com a formação da cementita o carbono é removido da solução sólida e a tetragonalidade da martensita é perdida.  No 4º estágio do revenido revenido (acima de 700ºC). As altas temperaturas temperaturas levam a formação de carbetos estáveis de elementos de liga como carbetos estáveis de elementos de liga como M7C3 e M23C6. Nos aços com Cr, V, Mo e Ti estes carbetos estão associados com aumento de dureza é o chamado endurecimento secundário. A precipitação destes carbetos leva dissolução da cementita. 13) Qu al a i mpor tânci tânci a dos el el ement ementos os de de li ga dos aços e f er r os fundi fu ndi dos no tr atamento atam ento té té r mi co? Expl E xpl i que. qu e.

Os elementos de liga dos aços podem divididos em 2 grupos: Elementos que expandem o cam po austenítico (γ) como: Ni, Co, Mn, Cu, C e N. Estabilizadores da austenita.



Elementos que encolhem o campo austenítico (γ) como: Si, Cr, W, Mo, P, Al, Sn, Sb,

As, Zr, Nb, B, S e Ce. Estabilizadores da ferrita.  Outra divisão considera a interação dos elementos de liga com o carbono dos aços: Elementos formam carbonetos: Mn, Cr, Mo, W, V, Nb, Ti e Zr. Em baixas concentrações estão em solução sólida cementita. Em altas concentrações formam carbonetos estáveis. O Mn só se dissolve na cementita. Elementos que não formam carbonetos e encontram-se na matriz: Ni, Co, Cu, Si, P e Al. 14) Qu ai s element el ementos os estão semp semprr e pr p r esent esentes es em em qual qu alqu quer er ti po de aço? Qu ai s sã o os pr i n cipai ci pai s elementos del del eté r i os? E os pri pr i n cipai ci paiss elementos de l i ga?

Os elementos presentes em qualquer tipo de aço são: Mn, Si, P, S. Os principais elementos de liga nos aços são: Cr, Al, Ni, V, Mo, W, Co, B, Cu, Mn, Si, P, S.

Os principais deletéricos do aço são: S, Sb. 15) Qu ai s sã são as pr i n cipai ci pai s class cla ssii f i cações dos aços? Qu ai s sã são as pr i n cipai ci pai s nor ma mass de a os?

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 Normas: AISI, SAE, ASTM, ASTM, NBR. Classificação: 1) Composição química; 2) Propriedades mecânicas; 3) Microestrutura.

Aula 2  –  Diagramas  Diagramas TTT e CCT

16) Qu ai s sã são as a s pri pr i n cipai ci pai s temperatu temper atu r as de tr ansfor an sfor ma maç ção e como com o são representadas? 

Accm

- Aço hipereutetóide. Transformação cementita em austenita é

completada. Ac1 - Temperatura de início  iní cio de formação austenita (aquecimento).  Ac3 - Aço hipoeutetóide. Transformação Transformação ferrita- α em austenita é completada. Aecm, Ae1, Ae3 - Temperaturas mudança fase no equilíbrio.   Arcm - Aço hipereutetóide. Temperatura Temperatura de início de precipitação cementita. Ar4 - Ferrita-δ se transforma em austenita.  Ar3 - Aço hipoeutetóide. Austenita inicia a transformação em ferrita- α.   Ar1 - Transformação austenita em ferrita- α ou ferrita-α mais cementita é completada.  Mi - Início de Transformação Martensítica. Mf - Final de Transformação Martensítica.  17) Qu e aspectos aspectos sã são descr descrii tos nos n os diagr dia gr amas ama s de tran tr ansfor sfor ma maç ção? E xpl xp l i que. qu e.

Os aspectos cinéticos da transformação de fase são tão importantes quanto os diagramas de equilíbrio para o tratamento térmico dos dos aços. Pode-se determinar o que acontece durante as transformações de fase com os diagramas de transformação t ransformação.. 18) E xpl xp l i que qu e como os diagr di agr am amas as de tr ansfor an sfor ma maç ção sã o obti obt i dos.

Os diagramas de transformação são obtidos através de um dilatômetro, pois quando tem-se mudança de fase, temos mudança de volume. Ao aquecer o elemento, o diagrama traça um gráfico da temperatura e do alongamento VS tempoe então fazfaz uma comparação com algum elemento programado, então através do quanto dilatou são construídos gráficos para materiais de mesma composição. 19) Qu ai s sã são as pri pr i n cipai ci pai s caracter car acter ísticas sti cas dos diagr diag r am amas as isoté r mi cos? Cite Ci te e expl i que qu e a uti u ti l i zação de cada um dos doi s ti pos de di agr amas. ama s.

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 Tempo em escala log (eixo x) e Temperatura escala normal (eixo y). Determinados por metalografia de pequenas amostras ou por dilatometria. Início de Transformação (1%) e fim (99%). Diagramas (ITh) e (TTT). Diagramas Isotérmicos (ITh) Redução de volume no aquecimento da perlita, ou martensita revenida para austenita. Abaixo de Ac1, sem austenita. Entre Ac1 e Ac3, ferrita e c1 c1 c3 austenita. Acima de Ac3 apenas austenita. Menos utilizados que os Diagramas (TTT). Usuais em processos de aquecimento rápido, têmpera por indução ou a Laser. Taxas elevadas de aquecimento são necessárias necessárias para obter um diagrama (ITh) verdadeiro. Diagramas Isotérmicos (TTT) Diagrama inicia a alta temperatura com austenita homogeneizada. Com um rápido resfriamento a temperatura desejada de tratamento. Aumento de volume no resfriamento (dilatometria). Acima de Ac3 não ocorre transformações. Entre Ac3 e Ac1 somente a ferrita se forma. 



Diagramas tem formato de “C”. Alta temperatura descrevem a formação Perlita. Baixa

temperatura descrevem a formação Bainita. 20) Qu Q u ai s sã o as pr i n cipai ci pai s car acter ísticas sti cas dos di agr am amas as contí con tín u os? Ci te e expl i que qu e a uti u ti l i zação de cada um dos doi s ti pos de di agr amas. ama s.

Em termos práticos o aquecimento e o resfriamento de modo isotérmico são menos comuns que o aquecimento e o resfriamento de modo contínuo. A aplicação de taxas constantes de aquecimento e resfriamento são mais consistentes com a prática dos tratamentos tr atamentos térmicos. Diagramas (CHT) e (CCT). Diagrama de Aquecimento Contínuo (CHT) Os diagramas de aquecimento contínuo apresentam uma defasagem em relação aos isotérmicos, a qual aumenta com oi aumento da taxa de aquecimento. 

Usuais em processos de aquecimento rápido, têmpera por indução ou a Laser. A  principal questão destes diagramas é determinar a temperatura necessária para obter austenita homogênea, sem causar superaquecimento. superaquecimento. (crescimento de grão austenítico)

Diagrama de Resfriamento Contínuo (CCT) Usos de taxa de resfriamento contínuo são comuns na atividade experimental. Embora este regime raramente ocorra em situações práticas. Existem diagramas que representam curvas de resfriamento natural. (Seguem lei de  Newton do resfriamento). Estas curvas simulam o resfriamento em componentes de grande espessura. Diagramas (CCT) mais próximos das situações reais de tratamento térmico. Taxas Críticas de Resfriamento para obtenção das microestruturas desejadas. Durezas limites para cada taxa de resfriamento. Muito importante no desenvolvimento prático do 

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21) O que étemper temper abil i dade? dade? Como pode se ser determ determii nada n os di di agramas agr amas TTT e CCT ? E xpl i que. Qu ais ai s en en saios ai os sã são uti u ti l i zados na sua dete d eterr mi n ação? E xpl i que qu e os dois doi s pri nci pais ensaios ensaios..

É definida como a capacidade de uma liga ferrosa adquirir dureza após austenitização e têmpera. Esta definição geral inclui duas subdefinições: 1) Capacidade de atingir um nível de dureza determinado (em alemão: Aufhärtbarkeit) 2) Distribuição da dureza ao longo de uma seção transversal (em alemão: Einhärtbarkeit ). Existem dois tipos de ensaios para determinar a temperabilidade, o ensaio de Grossmann (barras cilíndricas) e o ensaio de jominy jomi ny (extremidade temperada). 

Ensaio de Grossmann: Utiliza uma série de barras de aço cilíndricas de diâmetros diferentes endurecidos em um dado meio de resfriamento. Após a Têmpera o centro da secção de cada barra é examinando metalograficamente. A barra com 50% de martensita no centro é selecionada, selecionada, o diâmetro dessa barra é denominado de Diâmetro Crítico (Dcrit). O valor da dureza correspondente a 50% de martensita, e será determinado exatamente no centro da barra de Dcrit. Barras com diâmetros menores que Dcrit têm mais de 50% de martensita no centro da seção transversal e valores de dureza mais elevados. Barras com diâmetros maiores do que Dcrit atingem 50% de martensita só até uma certa  profundidade. Ensaio de Jominy: O ensaio de de temperabilidade temperabilidade de extremidade temperada desenvolvida desenvolvida por por Jominy e Boegehold é normalmente referido como o Ensaio Ensaio Jominy. É usado usado em todo o mundo, descrito em muitas normas nacionais (ASTM A 255; NBR 6339), e está disponível como um padrão internacional. O Ensaio Jominy apresenta as seguintes vantagens: 1. Ele caracteriza a temperabilidade de um aço a partir de um único corpo de prova,  permitindo uma ampla ampla faixa de taxas de de resfriamento durante durante um único ensaio. ensaio. 2. É razoavelmente reprodutível. 

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Os processos de tratamentos isotérmicos são realizados a temperatura constante e utilizam os diagramas de transformações isotérmicas (TTT) Os principais tratamentos isotérmicos são: Recozimento Isotérmico, Austempera, Martempera.

24) O qu que é Recozim ento ent o I soté r mi co? D escr escreva eva as etapas e des desenh enhe e um cicl ci clo o de tratamento tratamento n o diagrama apropri ado  .

Recozimento isotérmico consiste na austenitizaçao seguida de um rápido r ápido resfriamento a temperaturas de formação da perlita, mantendo tempo suficiente para completar a transformação, seguida de um resfriamento a temperatura ambiente. A temperatura de austenitização deve ser suficiente para dissolver todos os carbonetos e homogeneizar a austenita. A taxa de resfriamento da temperatura de austenitização até a temperatura de tratamento deve ser da ordem de 20 a 40 K.min-1.

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As principais características da microestrutura são: Alta proporção proporção de ferrita; Colônias de de perlita distribuídas uniformemente; uniformemente; Colônias de de  perlita com lamelas finas e curtas. Grãos grandes de de ferrita. 26) O qu e é A u stêmp mpera era? ? Des D escr creva eva as etapas e desenh desenh e u m ci clo cl o de tr atam ento ent o no no diagrama apropriado  .

Austêmpera é o termo usado para descrever a transformação isotérmica de ligas ferrosas abaixo da formação da perlita e acima da formação da martensita . A Transformação isotérmica da Bainita.

 Nos ferros fundidos (nodulares) é o tratamento que promove os maiores valores de resistência mecânica. Deve se Aquecer a temperatura de austenitização normalmente na faixa de 790 a 915°C. Resfriar em um banho (sal fundido) a uma temperatura constante, normalmente normalmente na faixa de 260 a 400 °C. Manter no banho até a transformação isotérmica em bainita terminar. Resfriar a temperatura ambiente. 27) Qu ai s sã são as pr i n cipai ci pai s apli apl i cações deste ti po de d e trat tr atam ament ento o té r m i co? Qu Q u ai s sã são as pri pr i nci pais caracte car acterr ísti cas das micr oes oestr utur ut ur as obti obti das com com este este tratamento? tr atamento?

A Austempera aplica-se em aços de temperabilidade relativamente elevada, como os que contem carbono acima de 0,50% ou com carbono mais baixo, porém manganês mais elevado ou com a presença de elementos de liga. A Austêmpera não apresenta bons resultados em peças de grandes dimensões. Não convém, em outras palavras, que a secção das peças a serem austemperadas seja maior que 5mm, no caso de aço-carbono; no caso de aço-liga, pode-se admitir seções até 25 mm. Como as principais características da microestrutura podemos mencionar: Aumento da ductilidade, tenacidade, e resistência para uma mesma dureza. Redução da distorção, o que resulta em menor tempo de usinagem, tempo de inspeção e menor refugo. Pouco tempo para completar ciclo de tratamento com dureza na faixa de 35 to 55 HRC resultando em economia de energia.  

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Martêmpera é o termo usado para descrever um resfriamento interrompido (antes de Mi) a partir da temperatura t emperatura de austenitização. O propósito de atrasar o resfriamento acima da linha de início de transformação martensítica e dar tempo para equalizar a temperatura ao longo da peça. Resfriamento a partir da temperatura de austenitização em um fluido quente (óleo, sal fundido, metal fundido) a uma temperatura acima do início de transformação martensítica. Manter no meio de resfriamento até homogeneizar a temperatura da peça em toda seção. Resfriar (ao ar) a moderadas taxas para prevenir grandes diferenças de temperatura entre a parte externa e o centro da peça.

30) Qu ai s sã são as pr i n cipai ci pai s apli apl i cações deste ti po de d e trat tr atam ament ento o té r m i co? Qu Q u ai s sã são as pri pr i nci pais característi cas da mi croe cr oesstr utur ut ur a obtidas com com este este tratame tratam ento? nt o? Qual a

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Outra diferença é que para um mesmo material com dureza igual, a Martempera tem maior capacidade de absorver energia, resultado do alívio de tensões. 31) Qua Q uall a impor i mpor tânci tânci a dos el el emen emen tos de l i ga par a a mar m ar têmpera? mper a? Todos T odos os aços podem podem ser ser martempe mar temperr ados? ados? Expl i que  .

A martêmpera é indicada para aços com alta temperabilidade, assim como elementos de liga favorecem a temperabilidade, pois deslocam o gráfico TTT para a direita, aumentando o tempo de transformação da austenita, eles se tornam de grande importância para esse TT. 32) Qu ai s sã são os o s tr atam at ament entos os isoté i soté r m i cos qu e sã são r eali eal i zados sem au steni ti zação?(con o?( con sider si dere e a esf esfer eroi oi di zação nesta categor cat egor i a). a) .

Realizados em temperatura constante, sem austenitização.  Não ocorre mudança mudança de fase, fase, apenas mudança mudança na morfologia morfologia dos micro-constituintes.  Nesta categoria categoria enquadram-se os tratamentos: Alívio de Tensões. (Recozimento para Alívio de Tensões). Recristalização. (Recozimento Subcrítico). Esferoidização.   

33) O que qu e é o tr t r atam at ament ento o té té r m i co de Al A l ívio vi o de d e Tensõ T ensões es? ? D escr escr eva as etapas eta pas deste tr atamen ata mento. to. E m que qu e situ sit u ações é apl i cado?

Alívio de Tensões é o tratamento térmico realizado abaixo de AC1, com resfriamento lento com o objetivo de reduzir as tensões internas dos componentes, sem provocar mudanças intencionais na estrutura ou nas propriedades mecânicas. mecânicas. Este processo também é denominado de recozimento para alívio de tensões. t ensões.  Nos Aços o alivio de tensões é feito antes de começar a usar a peça (usinagem). Nos ferros fundidos, se faz após a fundição antes do processo de usinagem final. 34) Qu Q u ais ai s sã o as pri n cipai ci paiss cau causas sas e ef ef eitos gerados gerado s pel pel as ten ten sões i n ternas? ter nas? Expl E xpl i que o mecani m ecani smo pelo pel o qu al a tensã ten sã o éal i viada vi ada pelo p elo tr atamen ata mento to té té r mi co.

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

Rotação

assimétrica de eixos. 

Reduçã

o da resistência a fadiga em componentes. A redução da tensão residual só ocorre com a deformação plástica, portanto é necessário reduzir a tensão de escoamento para poder se aliviar tensão residual. O aumento da temperatura faz com que diminua a tensão de escoamento. 35) Qu Q u al o efeito efeit o do tempo e da temper temper atu r a no n o tr atamento atam ento de alí al ívio vi o de ten ten sões? es?

 No alivio de tensões o aumento da temperatura serve para baixar a tensão de escoamento, escoamento, é um efeito mecânico, aumenta a temperatura, abaixa a resistência. E segue  para a conformação conformação O tempo de permanência na temperatura de tratamento tem efeito sobre o resultado da redução de tensões internas. O efeito da temperatura é mais marcante. Ou seja temperatura mais elevada menor tempo. 36) O qu q u e éo tr atam at ament ento o té r mi co de Recozim Recozi m ento ent o Subcr Su bcr íti co? E m q qu u e si si tu ações é  r ecomenda ecomendado? do? Des D escr crev eva a as etapas etapas deste deste tr atame atam en to .

Recristalização ou Recozimento Subcrítico é o tratamento térmico realizado acima das temperaturas de recristalização de um material deformado a frio, sem mudanças de fase, o objetivo é recuperar as propriedades e mudar a estrutura após a deformação a frio (laminação a frio, estampagem profunda, trefilação). O pré-requisito para a realização do tratamento de recristalização é um grau de

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um crescimento súbito no tamanho de grão. Em um material com o grau de deformação a frio entre 10 e 20% é nocivo porque há um súbito crescimento de grão que prejudica a resistência do material. Para controlarmos controlarmos esse esse efeito efeito súbito de crescimento crescimento de de grão grão  basta fazer uma uma deformação a frio abaixo de 10% ou maior do que 35, 35, 40 %. 39) 39 ) O qu e é o tr t r atam at amen ento to té r m i co de d e Esf E sfer eroi oi di zação? E m qu e si si tu ações é apl ap l i cado? cad o? D escre cr eva as mi croe cr oesstr utu r as e propr pr oprii edade edadess obti obtidas das com este este tratamento. tr atamento.

Esferoidização é o processo de recozimento que ocorre a temperaturas próximas de AC1, que tem como objetivo obter uma estrutura de carbonetos esferoidizados (8090%) numa matriz ferrítica. Uma estrutura esferiodizada é a menor dureza que podemos encontrar em um aço. É um  processo lento lento que varia entre 20 e 40 horas. horas. A microestrutura muda de lamelas p/ esferas. Esse tratamento é aplicado em aços com grande teor de carbono (que possuem elevada dureza), que após esferoidizados, esses aços, ficam mais dúcteis, com uma boa usinabilidade e conformação conformação (Aços rápido). rápido). Ciclos de Tratamento de Esferoidização: Esferoidização: (a) Tratamento 20ºC abaixo de AC1, para aços carbono e aços ligados com estrutura  bainítica e martensítica. martensítica. (b) Tratamento inicia 10º C acima de AC1 e termina 30 ºC abaixo de AC1, Aços ligados. (c) Tratamento Oscilante ± 5º C em torno de AC1, para aços hipereutetóides. 40) Repres R epresente ente graf gr afii camente cament e os 3 pr i n cipai ci pai s cicl ci clos os de tratam tr atamento ento de es esf eroi diz di zação.

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Aula 4  –  Tratamentos  Tratamentos Contínuos e Termomecânicos.

41) Qu ai s sã o os di agr am amas as de tran tr an sfor sf or ma maç ção uti u ti l i zados na n a r eali eal i zação dos tr atamen ata mentos tos contí cont ín u os? Qu ai s sã o os pr i n cipai ci pai s tr atamen ata mentos tos contí cont ín u os?

Realizados sob condições de variação de temperatura ao longo do tempo utilizam os diagramas de transformação contínua (CCT). Os principais tratamentos contínuos são: Recozimento Contínuo.  Normalização. Têmpera e Revenido.   

42) O qu que é o tr t r atam at ament ento o té té r m i co de d e recozi r ecozim m ento ent o con co n tín u o? Qu Q u ai s sã são as etapas etap as deste tr atamento? atam ento? Onde On de é apl i cado?

Recozimento Contínuo de Chapas consiste na obtenção de uma microestrutura de ferrita recristalizada após a deformação a frio de chapas de aço. Inicialmente o aço é desbobinado e sofre uma limpeza química e eletrolítica. Em seguida é aquecido rapidamente a temperaturas entre 675 a 850 ºC. E mantido nesta temperatura por um tempo em torno de um minuto.

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44) E xpl i que qu e por que qu e a nor mal i zação ér ecomendad ecomendada a (pr ati camente cament e obr i gatóri a) em aços fu f u n di dos.

Aços fundidos que não tenham alta temperabilidade, que são hipoeutetóides, e que resfriam lentamente, ocorre crescimento acentuado do crescimento de grão. Tem uma mistura de grãos com crescimento colunar e crescimento dentritico, portanto para homogeneizar/eliminar homogeneizar/eliminar essa essa microestrutura indefinida (composta por crescimento colunar e dentritico) desse aço fundido é feito a normalização.

45) Qu ais ai s as pr i n cipai ci pai s vantagens vant agens obtidas obtid as com o tr atamento atam ento de nor no r mal i zaç zação?

A principal aplicação do tratamento de normalização é promover o refino de grão de microestruturas de componentes processados térmico e mecanicamente. Seus objetivos são: remover tensões devidas a tratamentos térmicos, diminuir a dureza, aumentar a ductibilidade, obter uma granulação fina, e, portanto, com melhores  propriedades mecânicas. mecânicas. Aços forjados e soldados, onde a manutenção a alta temperatura t emperatura promove o crescimento de grão. 46) O qu e é o tr atam at amento ento té r mi co de têmp mper era? a? Por Po r que qu e o reve r even n i do deve ser ser r eali zado em conj un to com a têmpera? mper a?

Têmpera é o termo usado para descrever o resfriamento rápido a partir da temperatura de austenitização, com a finalidade de cruzar a linha Mf (se possível). Um aquecimento  posterior ao tratamento de Têmpera Têmpera denominado de de Revenido é imperativo imperativo para garantir a tenacidade dos componentes temperados. O estado de altas tensões, a distorção do

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1O carbono é responsável pela dureza da martensita, a dureza depende da %C  pela influência que o carbono exerce sobre a estrutura de ferro, devido à formação de carbonetos complexos. 2Pois pode haver austenita retida. 1,2%C -> Austenita retida. 49) Por que qu e éi mpor tante tan te avali aval i ar o meio m eio de res r esff r i amento ament o n a r eali zação da têmpera? mper a? Qual Qu al o pri pr i nci pal par âmetro par a contr ole ol e des desta caracterí caracter ísti ca?

A velocidade de resfriamento deve ser tal que a curva de resfriamento pelo menos tangencie o cotovelo ou joelho da curva de início de transformação de austenita (de modo a evitar que essa se transforme nos constituintes normais) e atinja as linhas horizontais correspondentes à formação da martensita. Ao mesmo tempo que as  propriedades mecânicas sofrem grande alteração pela têmpera, originam-se tensões de grande vulto devido à brusca mudança de fases. Então, devemos avaliar o meio de resfriamento para se obter as propriedades desejadas. Essas tensões devem ser, imediatamente após a têmpera, aliviadas ou eliminadas, para devolver ao aço o equilíbrio necessário. Essas correções, além do alívio de tensões, são conseguidas mediante a aplicação no aço temperado da operação de revenido. 50) Quai Qu aiss sã são as for f or mas possí possívei vei s para se el el i mi n ar a au steni ta r etida? etida ?

O efeito da austenita retida é uma instabilidade dimensional, que pode ser inadmissível  para certas aplicações. Há alguns meios para a sua remoção. Um deles é uma segunda s egunda etapa de revenido, entre 200C e 300C, que transforma o resíduo de austenita em bainita. Outro meio é o uso de refrigeração mecânica ou criogênica (CO2, nitrogênio líquido, etc) para efetuar o tratamento subzero e a redução de temperatura até a transformação

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grão, ou a recristalização da austenita. A redução do tamanho de grão é o único mecanismo que simultaneamente aumenta a resistência mecânica com melhoria simultânea da ductilidade. 

Classe B  –  conformação  conformação durante a transformação da austenita

B1 –  Conformação  Conformação na faixa de temperatura da transformação austenita-ferrita. B2  –   Conformação na faixa de temperatura de transformação austenita-perlita ou austenita-bainita. B3 –  Conformação  Conformação durante a transformação em martensita. 

Classe C  –  conformação  conformação após a transformação da austenita

C1 –  Conformação  Conformação e envelhecimento após a transformação em ferrita+perlita e bainita. C2 –  Conformação  Conformação de aços martensiticos. 53) O que éo tratamento termomecânico de Ausforming? Quais suas etapas? Explique. Qual a pri ncipal nci pal vantagem vantagem deste deste tipo de tratame tr atamento? nto? E xpliqu xpl iqu e a im portânci portância a dos elementos de li ga par a o aço desti desti n ado a este este tipo ti po de tratam tr atamento. ento.

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1.2) A quecido a 790 ºC, r esf r i ado a temper temper atur atu r a ambi ente nt e em em 5 segun egun dos e r eaquecido a 315 ºC e manti man ti do nes n esta ta te t emperatu mper atu r a por 10 segu segund ndos. os. Que fase f asess es estar ão pr esentes esentes após após es este tr atamento? atam ento?

Bainita e martensita. 2) A mostr as dos aços SAE 1045, SAE 1080 e SA SA E 1095 f or am aqu eci eci das e tempera temp eradas das ju j u n tas. Após A pós a tê t êmp mpera era,, o aço SAE SA E 1045, al é m de d e mar tensit ten sita, a, apr esento esentou u f er r i ta em su su a mi croes cr oestr tr u tur tu r a. O aço SAE 1095 apr esentou esentou cementi cementi ta al é m da mar tensita tensit a e o aço SAE 1080 apr esentou esentou mi croes cr oestr tr u tur tu r a 100% mar tensíti ca. 2.1) Por P or que qu e o aço SAE SA E 1080 f oi o úni úni co que qu e sof sofrr eu tr ans an sf or mação total tot al em martensita?

Porque o aço 1045 é hipoeutetóide, e, sendo assim, ele forma ferrita proeutetóide durante o resfriamento. Já o aço 1095 é hipoeutetóide e forma cementita durante o resfriamento. O aço 1080 é eutetóide e durante o resfriamento forma 100% de martensita.

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 Não, pois segundo o seu diagrama TTT, este aço não pode ser austemperado, austemperado, pois  possui um campo bainítico muito grande, desde que não seja feito um resfriamento muito rápido. 4) Uma U ma has h aste te de aço (0,40%C, 0,60%M n, 0,65%Cr , 2,55%Ni , 0,55%M o) com 100 mm de diâmetr diâmetr o (4 pol .) e 1500 mm de compri compr i mento ment o deve deve sofr er têmpera mper a total . E x peri per i ên cias ci as prá pr áti cas anter an ter i or es, es, empr egando egan do tê t êmp mper era a em água gu a com a peça na na hor i zontal , mostrar am a ocor r ênci a de empenamento empenamento e, em em algu ns casos casos,, a ocor r ên cia ci a de tr i n cas após após a têmp mpera era.. Ci te duas du as medidas medi das par a a mi n i mi zação ou r esol esol u ção destes destes probl pr obl emas. (ver di agr am ama a de res r esff r i am ament ento o con tín u o par a este este aço).

Fazer martêmpera para equalizar a temperatura da peça durante o resfriamento irá ocorrer alívio de tensão. Fazer austêmpera, podemos obter resistência mecânica para a mesma dureza e ainda reduzir a distorção. Uma das vantagens desse TT é a aplicá-lo em aços que tenham fragilidade ao revenido e aços ligados com Cr ou Mo. 5) N a seqüê seqüên cia ci a de oper ações par a a f abr i cação de um um p pii n h ão f u n di do e usin u sin ado

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Para a têmpera e revenido, devemos procurar aços de alto teor de carbono e elementos de liga para observar a intensidade do impacto a que está sujeito. 7) U m componen comp onente te em em aço li l i ga SAE 4140 deve ser temper ado e r eveni eveni do par a as segu seguii n tes dur du r ezas: ezas: 7.1) Du r eza de 450 H B . Qual o probl ema com es este cicl o de tr atamento? Quai Qu aiss as ações possí po ssí vei s a ser em tom omad adas? as?

O aço irá apresentar baixa resistência ao impacto na temperatura de revenimento para essa dureza. Está na faixa de fragilidade fr agilidade de revenido. Podemos obter dureza mais elevada na faixa dos 200C com uma resistência ao impacto maior. 7.2) Du r eza de 300 H B . Qual o probl ema com es este cicl o de tr atamento? Quai Qu aiss as ações possí po ssí vei s a ser em tom omad adas? as?

 Não há problema problema pois não está na faixa de fragilidade fragilidade de revenido. revenido.