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Metalografia e Tratamentos
Térmicos
Universidade Federal do Pará
Instituto de Tecnologia
Campus de Belém
Curso de Engenharia Mecânica
Prof. Dr. Jorge Teófilo de Barros Lopes
30/10/2018 06:50
Capítulo I
Universidade Federal do Pará
Instituto de Tecnologia
Tratamentos Térmicos
dos Materiais
Campus de Belém
Curso de Engenharia Mecânica
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
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❑ Introdução
❑ Microestruturas dos Aços
❑ Diagramas de Transformação
❑ Influência da Matéria-Prima nos Trats. Térmicos
❑ Variáveis do Tratamento Térmico
❑ Principais Tratamentos Térmicos
❑ Temperabilidade
I – TRATAMENTOS TÉRMICOS
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
30/10/2018 06:50
I – TRATAMENTOS TÉRMICOS
❑ Introdução
❑ Microestruturas dos Aços
❑ Diagramas de Transformação
❑ Influência da Matéria-Prima nos TTs
❑ Variáveis do Tratamento Térmico
❑ Principais Tratamentos Térmicos
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
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1.1 Introdução
➢ TRATAMENTO TÉRMICO
✓Pode ser definido, de uma forma geral, como o conjunto
de operações de aquecimento e resfriamento a que são
submetidos os aços e outros materiais, sob condições
controladas de temperatura, tempo, atmosfera e
velocidade de resfriamento, com o objetivo de alterar as
suas propriedades ou conferir-lhes características
determinadas sem modificar a forma do produto final.
✓Dessa forma, consegue-se obter uma variada gama de
propriedades que permitem que tenhamos materiais mais
adequados para cada aplicação, sem que com isto os
custos sejam muito aumentados.METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
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1.1 Introdução
Gráfico ilustrativo das etapas de um processo de tratamento térmico.
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
Tem
pera
tura
(°C
)
Tempo (horas)
permanência
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1.1 Introdução
• Exemplo - Mola espiral do sistema de suspensão de um
veículo automotor.
✓Tratamento térmico → permite que a mola sofra
deformação sem perder as suas formas e geometria
originais (deformação elástica).
✓Propriedades → elevadas resistência mecânica e
elasticidade, para não sofrer deformação plástica.
Esquema ilustrativo da mola
espiral de um sistema de
suspensão veicular (Almanaque
do Danico, 2006).
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
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1.1 Introdução
✓ Nem sempre os tratamentos térmicos são intencionais.
✓ Peças metálicas podem sofrer tratamentos térmicos
durante o processo de fabricação – ocorre quando
passam por ciclos de aquecimento ou resfriamento, os
quais podem alterar as suas propriedades de forma
prejudicial.
• Exemplo - Operações de soldagem em estruturas de
aço, que ao serem aquecidas a temperaturas elevadas
podem sofrer têmpera e fragilização na ZTA,
comprometendo a tenacidade da estrutura como um
todo.
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1.1 Introdução
✓ Os tratamentos térmicos dão frequentemente associados
ao aumento de resistência mecânica do material.
✓ Também utilizados para a alterar características de
fabricabilidade (usinabilidade e estampabilidade, por
exemplo), ou ainda, na restauração de ductilidade após
intenso processo de conformação plástica a frio.
✓ Assim, pode-se dizer que os tratamentos térmicos são
processos de fabricação que facilitam outros processos
de fabricação e aumentam o desempenho dos produtos
por meio da elevação da resistência mecânica e
alteração de outras propriedades.METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
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1.1 Introdução
✓ No caso dos aços, o benefício trazido pelos
tratamentos térmicos é muito grande.
✓ Os aços respondem de maneira eficaz aos diferentes
tipos de tratamentos utilizados.
✓ Em um mesmo aço, dependendo do tipo de
tratamento térmico a que for submetido, consegue-
se obter níveis de resistência mecânica, ductilidade e
tenacidade muito variadas, permitindo, por exemplo,
amolecer o material para facilitar a sua usinagem, e
endurecê-lo posteriormente para obter alta resistência
mecânica.METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
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1.1 Introdução
✓ Essa capacidade dos aços é uma das razões da sua
grande utilização comercial, e a maior parte dos
produtos ou peças que são submetidos aos tratamentos
térmicos são constituídas desse material.
✓ Em função disso, o curso será inicialmente voltado ao
estudo dos tratamentos térmicos dos aços,
posteriormente outras ligas serão estudadas.
✓ Antes do estudo dos tratamentos térmicos serão
discutidas as diversas microestruturas formadas
durante os tratamentos térmicos dos aços, para melhor
compreensão dos mesmos.
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
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I – TRATAMENTOS TÉRMICOS
❑ Introdução
❑ Microestruturas dos aços
❑ Diagramas de Transformação
❑ Influência da Matéria-Prima nos TTs
❑ Variáveis do Tratamento Térmico
❑ Principais Tratamentos Térmicos
❑ Temperabilidade
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ As microestruturas formadas durante os
tratamentos térmicos dos aços podem ser
originadas a partir de dois tipos de
transformações: difusionais ou não difusionais.
✓ Transformações difusionais: transformações que
ocorrem no estado sólido e dependem tanto do
tempo quanto da temperatura.
✓ Transformações não difusionais: transformações
no estado sólido que dependem fundamentalmente
da temperatura.
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✓ Ferrita, cementita e Perlita:
• Dentre as transformações difusionais nos aços, a
mais importante é a transformação eutetóide, na
qual uma fase sólida se decompões em duas outras
fases sólidas totalmente diferentes.
• A reação eutetóide do aço envolve a formação
simultânea de ferrita e cementita a partir da
austenita com composição eutetóide (0,77%C), que
ocorre a 727 °C (Figura), é reversível e expressa
pela equação:
1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
𝛾0,77%𝐶𝑟𝑒𝑠𝑓𝑟𝑖𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
𝛼0,02%𝐶 + (𝐹𝑒3𝐶)6,67%𝐶
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Diagrama Fe-Fe3C
(Adaptada de
ASKELAND &
PHULÉ, 2003).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Esquema de
transformação da
austenita (Adaptada
de CALLISTER,
2008).
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.
• Como se formam simultaneamente, a ferrita e a
cementita estão intimamente misturadas.
• Essa mistura é caracteristicamente lamelar e a
microestrutura resultante é denominada perlita.
• Sua microestrutura consiste de uma matriz de
ferrita em que se encontram regularmente
distribuídas placas de cementita (Figuras).
• Um aço que apresenta essa microestrutura é
chamado de aço eutetóide.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.
Perlita com aumento de 1500 x. Mistura lamelar de ferrita (matriz clara) e
cementita (mais escura) (Adaptada de VAN VLACK, 1970).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
Exemplos de microestruturas perlíticas – Aço eutetóide
(FREITAS, 2014).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.
Exemplos de microestruturas contendo somente perlita – Aço
eutetóide (PUKASIEWICZ, 2003).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.
Análise do
resfriamento
de um aço
eutetóide
(FREITAS,
2014).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.
• Para os aços hipoeutetóides (%C < 0,77) a
estrutura final observada será de núcleos de
perlita envoltos por grão de ferrita.
Microestruturas de dois aços hipoeutetóides – 0,20% e 0,45%
(PUKASIEWICZ, 2003).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.
Análise do resfriamento de um aço hipoeutetóide (FREITAS, 2014).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.
• Para os aços hipereutetóides (%C > 0,77) a
estrutura final observada será de núcleos de
perlita rodeados por cementita.
Microestruturas de um aço hipereutetóide (PUKASIEWICZ, 2003).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.
Análise do resfriamento de um aço hipereutetóide (FREITAS, 2014).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.
Teor de perlita
em função da
porcentagem
de C no aço
(FREITAS,
2014).
• A porcentagem da perlita aumenta com a elevação
do teor de carbono do aço, e atinge 100% quando o
teor de carbono for igual a 0,77%; a partir desse
valor, volta a diminuir (Figura).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.
• Com o resfriamento lento a ferrita pró-eutetóide
forma-se a partir da austenita entre 910 °C e 727 °C,
e a ferrita eutetóide (forma lamelar na perlita) ao
atingir 727 °C.
• Em outras condições de resfriamento a ferrita pode
se formar a partir de temperaturas mais baixas e,
com isso, passa a apresentar até quatro morfologias,
quais sejam: ferrita alotriomorfa de contorno de
grão, idiomorfa intragranular, lamelas ou ripas de
Widmänstatten e lamelas intragranulares.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.
− Ferrita alotriomorfa de contorno de grão:
Cristais nucleados no contorno de grão da
austenita formados a temperaturas mais altas, que
tem interfaces curvas com a austenita, com
formato equiaxial ou lenticular.
− Idiomorfa intragranular: cristais nucleados no
interior dos grãos da austenita, apresentando
formato aproximadamente equiaxial e contornos
curvos ou com características cristalográficas bem
definidas.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.
Diferentes morfologias de ferrita pró-eutetóide em aço com C = 0,37%, Mn =
1,50 %e V = 0,11%, transformado isotermicamente a 700°C. (CÂNDIDO,
L.C, UFOP)
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.
− Lamelas ou ripas de Widmänstatten (ferrita de
Widmänstatten): são lamelas que nucleiam nos
contornos de grãos austeníticos, mas crescem ao
longo de planos bem definidos da matriz.
Ferrita acicular (áreas claras) –
aço com 0,2% C (FREITAS,
2014).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
.(a) (b)
Duas morfologias da ferrita (áreas claras) – aço com 0,2% C
(FREITAS, 2014): acicular (a) e após recozimento completo (b).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
− Lamelas intragranulares: semelhantes às ripas de
Widmänstatten, mas que nucleiam exclusivamente
no interior dos grãos de austenita.
Lamelas intragranulares – aço
com 0,34% C - 15 min a 725 °C
(TAVARES, 2009).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Ferrita, cementita e Perlita:
• A classificação dos cristais nucleados de cementita a
diferentes temperaturas é semelhante à da ferrita.
• O desenvolvimento inicial é de grãos equiaxiais nos
contornos de grãos (cementita pró-eutetóide); a
redução da temperatura favorece o crescimento de
cementita na forma de lamelas ou ripas (cementita
eutetóide).
• Nos aços com teores mais elevados de carbono, as
mudanças morfológicas apresentadas pela austenita no
resfriamento rápido são muito mais significativas,
formando-se uma nova estrutura, a martensita.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
• Denominação devido ao metalurgista alemão Adolf
Martens, seu descobridor.
• Usada por muito tempo para designar uma
microestrutura dura encontrada como produto dos
aços temperados.
• A transformação martensítica também ocorre em
alguns sistemas não ferrosos, tais como as ligas
Cu-Al e Au-Cd, e em sistemas óxidos, como o
SiO2 e o ZrO2, por exemplo.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
• As transformações de fases que envolvem a formação
de ferrita e de cementita e, consequentemente,
também da perlita, dependem do movimento dos
átomos por difusão (transformações difusionais).
• Estas transformações são caracterizadas, sob o
aspecto do comportamento dos átomos individuais,
como transformações “civis”, em que os átomos de
uma fase atravessam, individualmente e de forma não
coordenada a interface entre as fases, reorganizando-
se na nova estrutura cristalina.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
• Essas transformações são também chamadas de
reconstrutivas pelo fato de que os átomos, ao
atravessarem a interface, constroem uma nova fase,
com movimentos superiores a uma distância atômica.
• Entretanto, mesmo quando não existem condições
para que a organização dos átomos ocorra pela
difusão e movimentos significativos dos átomos,
através de uma interface, é possível que as ligas de
ferro se reorganizem em estruturas de menor energia
do que a austenita.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
• Estas transformações ocorrem normalmente em
condições em que a difusão não mais atua de forma
significativa (temperaturas baixas) e, portanto, não
estão associadas à mudança de composição química,
somente à mudança de estrutura cristalina.
• Para que tais transformações ocorram em condições em
que os átomos tem baixa mobilidade, é frequente que
ocorra movimento ordenado de átomos, nas chamadas
transformações “militares”, também chamada
transformação “displaciva”, por causa do movimento
coordenado de deslocamento dos átomos.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
• Nos aços e em outras ligas Fe-C, a transformação da
austenita em martensita é originada num processo não
difusional e, consequentemente, tem exatamente a
mesma composição da austenita que lhe deu origem
(até 2% C, dependendo da composição da liga).
• Como o processo é não difusional, devido ao
resfriamento rápido, os átomos de carbono não podem
se distribuir entre a ferrita e a cementita, e ficam
aprisionados nos sítios octaédricos da estrutura CCC
(ferrita), produzindo uma nova fase, a martensita.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
• Com o resfriamento rápido, a solubilidade do
carbono na estrutura CCC é excessivamente
excedida – solução sólida supersaturada.
• A solubilidade excessiva provoca uma distorção
neste reticulado, o qual assume nova geometria, a
tetragonal de corpo centrado (TCC) - célula
unitária com o parâmetro “c” (altura da célula)
maior que o parâmetro “a” da base.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
• Dentre as várias maneiras de visualizar as
transformações “displacivas” que podem conduzir
a estrutura da austenita (CFC) a uma estrutura
TCC, a mais comumente aceita é a distorção de
Bain (Figura).
• Nesse modelo, a estrutura TCC pode ser
visualizada como uma distorção da estrutura CCC
em que o parâmetro da rede na direção [001] não é
igual ao parâmetro das direções [010] e [100].
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
Representação esquemática da correspondência entre as redes CFC da
austenita e TCC da martensita (modificada de BRADESHIA, 2001).
Átomo de ferro
Átomo de carbono
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
Representação esquemática mostrando a artensita da liga Fe-C obtida
através de um resfriamento rápido a partir da temperatura de
austenitização, relacionando com o processo de saída do carbono de
dentro da célula CFC para formar uma célula TCC.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
• Quanto maior o teor de carbono na martensita maior o
número de sítios intersticiais preenchidos, acarretando
num acréscimo da tetragonalidade da rede TCC
(Figura).
• A tetragonalidade pode ser medida pelo quociente c/a
entre os parâmetros do reticulado TCC da martensita
(equação), e aumenta com o teor de carbono
(BRADESHIA; HONEYCOMBE, 2006).
𝑐
𝑎= 1 + 0,045%𝑝𝐶
Para um teor nulo de carbono
a estrutura é CCC sem
distorção (c = a).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
Efeito do carbono no parâmetro a da austenita e nos parâmetros a e c da
martensita (Adaptadas de COHEN, 1962 apud HUALLPA, 2011).
%at C
0 0,95 1,90 2,85 3,80 4,75 5,70 6,65
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
%p C
3,02 ─
2,98 ─
2,94 ─
2,90 ─
2,86 ─
2,82
Ǻ
%at C
0 0,95 1,90 2,85 3,80 4,75 5,70 6,65
3,66 ─
3,62 ─
3,58 ─
3,54 ─
3,500 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
%p C
Ǻ
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
Dureza da martensita em
função do teor de carbono,
comparada com a dureza da
perlita obtida por
resfriamento ao ar (lento).
30/10/2018 06:50
1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
• A composição química da martensita formada é a
mesma da austenita (matriz) que a originou;
• A transformação á basicamente atérmica, isto é, a
quantidade de austenita transformada depende da
temperatura atingida e não do tempo em que o
material é mantido na temperatura.
• Em função da variação de volume associada à
transformação de fase e ao mecanismo “displacivo”, a
transformação ocorre com um nível elevado de
tensões residuais.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
• A martensita apresenta uma única fase formada
nos aços (também pode ocorrer nos ferros
fundidos), com estrutura cristalina e composição
química próprias, além de uma interface bem
definida com outras fases, quando houverem.
• É metaestável - tende a retornar para um estado
estável ou de equilíbrio ao longo do tempo ou
quando um agente externo atua, como a
temperatura.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
• Neste caso, no aquecimento da martensita, os
átomos de carbono aprisionados no cristal TCC
ganham mobilidade e se difundem, formando
carbonetos.
• O resultado é o alívio da estrutura, com a
decomposição da martensita em uma mistura
de ferrita e cementita.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
• A austenita é relativamente dúctil, pois os
átomos de carbono se acomodam perfeitamente
na estrutura do ferro gama (CFC) e não
dificultam os deslizamentos cristalinos quando o
aço é deformado.
• Na martensita, no entanto, o ferro está numa
forma alfa modificada pelo excesso de carbono,
cuja presença dificulta as transformações
plásticas a tal ponto, que elas se tornam
praticamente impossíveis.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita:
• Portanto, a alta dureza da martensita está
relacionada a capacidade dos átomos
intersticiais de carbono de restringir o
movimento das discordâncias, bem como
ao número relativamente pequeno de
sistemas de escorregamento para a
estrutura TCC.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita (morfologia):
• Do ponto de vista morfológico, a martensita se revela
ao microscópio de modo característico.
• Pode se apresentar na forma de ripas, placas ou em
uma mistura de ambas, dependendo do teor de
carbono do aço (figura - gráfico), assim:
- teor de carbono até 0,6% - tendência à formação
martensita por ripas;
- entre 0,6% e 1%, uma mistura de ripas e placas;
- e acima de 1%, apenas por placas.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita (morfologia):
Aspecto micrográfico da martensita.Relação entre o teor de carbono e o tipo
de martensita formada no aço (ZHAO
NOTIS, 1995 apud HUALLPA, 2011).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita (morfologia):
Martensita na forma de ripas e sua estrutura (MAKI;
TSUZARA ; TAMURA, 1980 apud HUALLPA, 2011)
Micrografia da martensita
na forma de ripas - Aço
4140 (KRAUSS, 1999
apud HUALLPA, 2011)
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita (morfologia):
(a) (b)
Crescimento de placas de martensita com incremento do
resfriamento abaixo de Ms: (a) Crescimento da placa
interrompido pelo contorno de grão; (b) Propagação da
martensita (PORTER; EASTERLING, 1982 apud
HUALLPA, 2011)
Microestrutura de martensita
em placas com microtrincas –
liga Fe-1,86%pC (KRAUSS,
1999 apud HUALLPA, 2011)
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Martensita (morfologia):
• Em geral a estrutura martensítica em ripas está
associada com alta dureza e ductilidade, porém
menor resistência mecânica.
• As estruturas martensíticas em placas têm alta
resistência mecânica, mas não são dúcteis, e
frequentemente contêm microtrincas decorrentes
do impacto entre placas, que podem inicias
falhas subsequentes (VOORT, 2009).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Austenita:
• A austenita é encontrada em temperatura ambiente em
alguns aços inoxidáveis austeníticos e duplex (ferrita
+austenita), ou em aços que sofreram têmpera.
• Muitas vezes, por motivos relacionados
principalmente à composição química, não tiveram
sua transformação totalmente completada, restando
certa porcentagem em temperatura ambiente
(austenita retida).
• Neste caso se apresentará juntamente à martensita
(Figura).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Austenita:
Micrografia mostrando a mistura de martensita e
austenita retida (áreas claras) (FREITAS, 2014).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Bainita:
• A formação da bainita (nome dado em homenagem a
Edgard Bain, um de seus descobridores) ocorre por
um processo misto, envolvendo difusão, como nas
transformações eutetóides, e forças de cisalhamento,
como se observa nas transformações martensíticas -
depende tanto do tempo quanto da temperatura.
• Faixa de formação: está situada abaixo da temperatura
de formação da perlita (cerca de 550-720 °C) e acima
da transformação martensítica, daí o surgimento de
duas morfologias distintas: bainitas superior e inferior.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Bainita:
• Estas microestruturas são, frequentemente,
agregados de ferrita e cementita (ou outros
carbonetos, no caso de aços ligados) com
dimensões características muito pequenas.
• Assim a bainita pode ser definida como um
produto de transformação formado em faixa de
temperatura intermediária entre a transformação
eutetóide (de formação da perlita) e a formação da
martensita, constituído por agregados de ferrita e
cementita (WANG, J. et al.)
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Bainita:
• A principal diferença entre as duas microestruturas está
na forma de precipitação dos carbonetos; tais
diferenças, no entanto, não são observáveis em
microscopia ótica.
• A própria diferença entre a bainita e a martensita, por
meio da microscopia ótica pode ser difícil, pois as duas
estruturas estão, em geral, no limite de resolução da
técnica.
• Esta classificação é importante, devido as diferenças em
termos de propriedades mecânicas das duas bainitas.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Bainita:
• Bainita superior: forma-se em faixas de temperaturas
imediatamente abaixo da faixa de formação da perlita, e
é constituída de “pacotes” de cristais de ferrita paralelos
entre si, que crescem através dos grãos de austenita, com
carbonetos presentes entre os cristais de ferrita (Fig-a).
• Bainita inferior: forma-se em temperaturas muito
próximas da temperatura de início de formação da
martensita, e é constituída por placas de ferrita longas,
não paralelas, em uma microestrutura análoga à da
martensita em placas (morfologia comumente
caracterizada com acicular – forma de agulhas) (Fig-b).
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Bainita:
(a) (b)
(a) Bainita superior de um aço 4360; (b) Bainita inferior de um aço com 1,1%C.
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1.2 Microestruturas dos Aços
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Dureza das microestruturas:
.
• Perlita grossa - mais dúctil que a perlita fina (86 a 97
HRB).
• Perlita fina - mais dura que a perlita grossa – a fase
cementita forte e rígida restringe severamente a
deformação da fase ferrita (20 a 30 HRC). Antigamente
perlita muito fina = troostita (termo em desuso).
• Aços bainíticos - possuem uma estrutura mais fina –
são mais resistentes e duros. Bainita superior (40 a 45
HRC); Bainita inferior (50 a 60 HRC).
• Martensita - é fase mais dura, mais resistente e frágil
(63 a 67 HRC).
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I – TRATAMENTOS TÉRMICOS
❑ Introdução
❑ Microestruturas dos Aços
❑ Diagramas de Transformação
❑ Influência da Matéria-Prima nos TTs
❑ Variáveis do Tratamento Térmico
❑ Principais Tratamentos Térmicos
❑ Temperabilidade
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Generalidades:
• Explicam a formação de estruturas fora do equilíbrio que
não dependem essencialmente de processos difusionais.
• Mostram as curvas de resfriamento e as faixas de
temperatura em que os diversos constituintes das
transformações austeníticas se formam.
• São uma importante ferramenta para a especificação dos
parâmetros dos tratamentos térmicos dos aços, e podem
ser de dois tipos: diagrama de transformação isotérmica
ou diagrama de transformação em resfriamento
contínuo.
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagrama de transformação isotérmica:
• O diagrama de transformação isotérmica (Figura) é
também denominado diagrama transformação-tempo-
temperatura (diagrama TTT) ou diagrama IT
(isothermal transformation) ou curva em C ou curva
em S.
• O diagrama TTT define as transformações da austenita
em função do tempo a uma temperatura constante.
• Mostra, portanto, as transformações que o aço passará
de acordo com o tempo em que permanecer em
determinada temperatura.
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação isotérmica:
Representação de
um diagrama TTT.
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação isotérmica:
• Construção de um diagrama TTT:
- Se um determinado aço for aquecido a uma
temperatura, de modo a se ter somente
austenita (temperatura de austenitização), e
posteriormente resfriado bruscamente até uma
temperatura inferior a 727 °C (linha A1), ele
levará um certo tempo para iniciar a sua
transformação em perlita naquela temperatura,
e a perlita, depois de iniciada, se completará
após um certo tempo.
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação isotérmica:
• Construção de um diagrama TTT:
- A obtenção do diagrama TTT consiste em se
repetir o processo anteriormente descrito para
vários corpos de prova, mas com intervalos de
tempo determinados para cada um deles, antes
de resfriá-los bruscamente até a temperatura
ambiente.
- Repete-se novamente o processo para várias
temperaturas de transformação especificadas.
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação isotérmica:
• Construção de um diagrama TTT:
- Se o intervalo de tempo no qual o corpo de prova foi
mantido na temperatura especificada não for
suficiente para a transformação da austenita em
perlita, então, no segundo resfriamento (brusco)
aquela se transformará totalmente em martensita.
- Portanto, na temperatura ambiente, o material
apresentará uma certa área transformada
isotermicamente em perlita e o restante se
transformará em martensita no resfriamento brusco
subsequente.
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação isotérmica:
• Construção de um diagrama TTT:
- Pelo exame dessa série de corpos de prova pode-se
acompanhar a evolução da transformação, o que
permitirá traçar gráficos relacionando a porcentagem
de produtos de transformação isotérmica com o
tempo de permanência do corpo de prova nas
diversas temperaturas escolhidas (Figura).
- A partir dos tempos de início e fim das
transformações obtidas desses gráficos, constrói-se o
diagrama TTT (Figura).
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação isotérmica:
Construção de
um diagrama de
transformação
isotérmica
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação isotérmica:
• Como já visto anteriormente, tanto a perlita como
a bainita são agregadas de ferrita e cementita; por
isso, em alguns diagramas TTT as regiões
correspondentes aos campos de existência da
ferrita e da bainita poderão vir identificadas
somente por F + C (ferrita + carboneto).
• De um modo geral, as fases são indicadas pelos
próprios nomes ou por suas iniciais: Austenita (A),
Bainita (B), Cementita (C), Perlita (P) e Martensita
(M).
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação isotérmica:
• As curvas do diagrama TTT indicam:
- o início e o fim da formação da perlita, que ocorre
acima do nariz (cotovelo ou joelho) do diagrama;
- a formação da bainita abaixo do nariz até o início da
transformação martensítica, indicada pela letra Ms(martensite starter) ou Mi (martensita início), que no
diagrama aparece como uma linha reta, visto que a
transformação martensítica depende somente da
temperatura;
- A formação da martensita que ocorre entre as linhas
Mi (martensita início) e Mf (martensita final).
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação isotérmica:
• A linha A1 (727 °C) assintótica à curva de início de
transformação, delimita os campos de austenita
estável (superior) e austenita instável (inferior).
• A região compreendida entre as curvas de início e de
fim de transformação corresponde à zona onde se
processam isotermicamente as transformações.
• Para outros composições que não a eutetóide,
constituintes pró-eutetóides (ferrita ou cementita
separadas dentro da zona crítica) coexistem com a
perlita (Figura).
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação isotérmica:
Diagrama TTT
mais completo de
um aço eutetóide
M50M90
A1 γestável
Mi
Mf
γinstável
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Comparação do diagrama binário Fe-C (a) com uma curva TTT de um aço eutetóide
(b) e um aço hipoeutetóide com 0,5% de C (c) (KRAUSS, 2005, p. 182)
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
(a) (b)
Diagrama TTT de aços hipoeutetóides: (a) 0,20% C (1020); (b) 0,50% C (1050).
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
(a) (b)
Diagrama TTT de aços hipereutetóides: (a) 1,13% C (10113); (b) 1,3% C (10130).
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
(a) (b)
Diagrama TTT: (a) Hipo 0,35% C (1035); (b) Hiper 0,90% C (1090).
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30/10/2018 06:50
1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação isotérmica:
• Pode-se determinar para cada aço a temperatura do
início da formação da martensita e às
correspondentes às diversas porcentagens desse
microconstituinte
30/10/2018 06:50
1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação em resfriamento contínuo
• A maioria dos tratamentos térmicos para os aços
envolve o resfriamento contínuo de uma amostra,
com maior ou menor velocidade, desde a
temperatura de austenitização até a temperatura
ambiente.
• Por este motivo os constituintes resultantes de
transformação que requeiram tempo (difusão) serão
formados em faixas de temperatura e, portanto, serão
misturas de constituintes formados em diferentes
temperaturas.
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30/10/2018 06:50
1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação em resfriamento contínuo
• Só nos casos extremos de velocidades de resfriamento
muito altas ou relativamente baixas é que se obtém
constituintes bem definidos, como a martensita ou a
perlita grosseira, respectivamente, pois as curvas de
resfriamento cruzarão somente as zonas de formação
desses constituintes no diagrama TTT.
• Um diagrama de transformação isotérmica só é válido
para temperatura constante e tal diagrama deve ser
modificado para transformações com mudanças
constantes de temperaturas.
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação em resfriamento contínuo
• Técnicas semelhantes às utilizadas nos diagramas
de transformação isotérmica poderão ser
empregadas para a determinação de diagramas de
transformação em resfriamento contínuo.
• Em um dos métodos, séries de amostras são
resfriadas com velocidade controlada, e ao se
atingir determinadas temperaturas, as amostras
são resfriadas bruscamente para bloquear o
processo de transformação
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30/10/2018 06:50
1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação em resfriamento contínuo
• A natureza e a quantidade dos constituintes
formados até se atingir a temperatura determinada e
a quantidade de martensita decorrente da austenita
não transformada, permitirá, para diversas curvas de
resfriamento, traçar os diagramas de transformação
em resfriamento contínuo.
• No resfriamento contínuo o tempo exigido para que
uma reação tenha seu início e o seu término é
retardado e as curvas são deslocadas para tempos
mais longos e temperaturas menores.
30/10/2018 06:50
1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação em resfriamento contínuo
• Comparando-se os dois tipos de diagramas de
transformação do mesmo material (Figura), vê-se que
as curvas de início de transformação do primeiro
(resfriamento contínuo) se localizam em
temperaturas mais baixas e à direita das curvas em C,
de modo que, exceto para pata os TTs feitos com
velocidades de resfriamento intermediárias, as curvas
em C, apesar de serem curvas de transformação
isotérmica, permitem predizer o comportamento
relativo dos diferentes aços em face dos TTs a que
venham a ser submetidos.
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30/10/2018 06:50
1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação em resfriamento contínuo
30/10/2018 06:50
1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação em resfriamento contínuo
• A transformação tem início após um período de
tempo que corresponde à intersecção da curva de
resfriamento com a curva de início da reação, e
termina com o cruzamento da curva de resfriamento
com o término da transformação.
• Normalmente, não irá se formar bainita para aços
ferro-carbono resfriados continuamente, pois toda a
austenita se transformará em perlita.
• Para qualquer curva de resfriamento que passe por
AB a austenita não reagida transforma-se em
martensita.
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30/10/2018 06:50
1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação em resfriamento contínuo
Curvas de resfriamento de
uma peça sobre um
diagrama de resfriamento
contínuo (aço eutetóide).
30/10/2018 06:50
1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Diagramas de transformação em resfriamento contínuo
• Para o resfriamento contínuo de uma liga de aço
existe uma taxa de têmpera crítica que representa a
taxa mínima de têmpera para se produzir uma
estrutura totalmente martensítica (a curva de
resfriamento passa em A).
• Para taxas de resfriamento superiores à crítica
existirá apenas martensita (< A). Além disso existirá
uma faixa de taxas (entre A e B) em que perlita e
martensita são produzidas e finalmente uma estrutura
totalmente perlítica (> B) se desenvolve para baixas
taxas de resfriamento.
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30/10/2018 06:50
1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Curvas de resfriamento de
uma peça sobre um
diagrama de resfriamento
contínuo (aço eutetóide).
✓ Diagramas de transformação em resfriamento contínuo
AB
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Curvas de resfriamento de
uma peça sobre um diagrama
de resfriamento contínuo (aço
eutetóide)
A- Forno = perlita grossa
B- Ar = perlita mais fina
(mais dura que a anterior)
C- Ar soprado = perlita mais
fina que a anterior
D- Óleo = perlita mais
martensita
E- Água = martensita
T- Taxa mínima = martensita
✓ Diagramas de transformação em resfriamento contínuo
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Fatores que influenciam diretamente a posição das
linhas de transformação dos diagramas TTT
• Teor de carbono:
- Quanto menor o teor de carbono (abaixo da
composição eutetóide) mais difícil de se
obter estrutura martensítica (Figura).
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
(a) (b)
Diagrama TTT de aços hipoeutetóides: (a) 0,20% C (1020); (b) 0,50% C (1050).
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30/10/2018 06:50
1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Fatores que influenciam diretamente a posição das
linhas de transformação dos diagramas TTT
• Elementos de adição:
- Quanto maior o teor e o número dos
elementos de liga, mais numerosas e
complexas são as reações.
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
(a) (b)
Aços com o mesmo teor de carbono, mas com diferentes elementos de liga.
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30/10/2018 06:50
1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Fatores que influenciam diretamente a posição das
linhas de transformação dos diagramas TTT
• Todos os elementos de liga (exceto o cobalto) deslocam
as curvas de início e fim de transformação para a
direita, ou seja:
→ retardam as transformações e promovem a formação
de um joelho de separação para a bainita (Figura);
→ facilitam a formação de martensita;
→ como consequência, em determinados aços pode-se
obter martensita mesmo com o resfriamento lento.
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
(a) (b)
Aços com o mesmo teor de carbono, mas com diferentes elementos de liga.
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Fatores que influenciam diretamente a posição das
linhas de transformação dos diagramas TTT
• O tamanho dos grãos da austenita:
- Quanto maior o tamanho de grão (menos
contornos de grão), mais para a direita
deslocam-se as curvas TTT.
- O tamanho de grão grande dificulta a formação
da perlita, já que a mesma inicia-se no contorno
de grão.
- Então, o tamanho de grão grande favorece a
formação da martensita.
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
(a) (b)
Aços com a mesma composição, mas com diferentes tamanhos de grãos da austenita.
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Fatores que influenciam diretamente a posição das
linhas de transformação dos diagramas TTT
- Deve-se evitar tamanho de grão da
austenita muito grande, pois:
Diminui a tenacidade;
Gera tensões residuais;
É mais fácil de empenar ;
É mais fácil de ocorrer fissuras.
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1.3 Diagramas de Transformação
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Fatores que influenciam diretamente a posição das
linhas de transformação dos diagramas TTT
• A homogeneidade da austenita:
- Quanto mais homogênea a austenita, mais
para à direita deslocam-se as curvas TTT.
- Os carbonetos residuais ou regiões ricas
em carbono atuam como núcleos para a
formação da perlita.
- Então, uma maior homogeneidade
favorece a formação da martensita.
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I – TRATAMENTOS TÉRMICOS
❑ Introdução
❑ Microestruturas dos Aços
❑ Diagramas de Transformação
❑ Influência da Matéria-Prima nos TTs
❑ Variáveis do Tratamento Térmico
❑ Principais Tratamentos Térmicos
❑ Temperabilidade
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
30/10/2018 06:50
1.4 Influência da Matéria-Prima nos TTs
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Generalidades:
• Uma das causas principais das falhas em
componentes metálicos está associada ao material.
• Falha de um componente interfere na função de
outros elementos.
• Origem da falha – análise com segurança da causa –
prevenir a recorrência.
• As falhas que podem interferir nos tratamentos
térmicos: seleção inadequada da liga, geometria do
componente, defeitos da MP e defeitos de usinagem.
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1.4 Influência da Matéria-Prima nos TTs
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
▪ Seleção inadequada da liga:
− Caso em que o componente deverá ser submetido a TT
com determinada finalidade – a escolha inadequada do
material e/ou do tipo de TT poderá acarretar em falhas
ou na necessidade de TTs adicionais, encarecendo o
processo.
EXEMPLO (FREITAS, 2014): Seleção da liga para
cementação – se a camada cimentada for espessa, a
escolha de ligas com alto Ni (>1,5%) tende a formar
alto teor de γ retida, comprometendo a dureza desejada
do componente ou encarecendo o processo com TTs
adicionais para eliminar a γ retida.
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1.4 Influência da Matéria-Prima nos TTs
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
▪ Geometria do componente:
− Aspectos de projetos que devem ser evitados a todo
custo, pois geram campos de concentração de
tensões, propiciando a nucleação de trincas em
serviço ou durante o tratamento térmico de têmpera,
com a consequente falha por fadiga do material,
empenamentos etc.: cantos vivos, quinas e arestas
não arredondadas; variações bruscas de secção;
furos, sobretudo quando situados muito próximos da
parede externa da peça; relação
comprimento/largura desfavorável; e folgas
inadequadas (entre punção e matriz).
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1.4 Influência da Matéria-Prima nos TTs
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
▪ Defeitos na matéria-prima:
− Falhas originadas na obtenção e no
processamento do material devem ser
consideradas.
− Durante as operações de transformação do metal
líquido em um produto sólido (bolsas, vazios,
inclusões e segregações).
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1.4 Influência da Matéria-Prima nos TTs
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
▪ Defeitos provocados pela usinagem:
− Operação que normalmente antecede os
tratamentos térmicos.
− Riscos causados por mau acabamento superficial;
grandes remoção de material por fresagem ou
torneamento; queimas e outros.
− Marcas de usinagem na superfície da peça podem
atuar como concentradores de tensão (início e
propagação de trincas).
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1.4 Influência da Matéria-Prima nos TTs
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
▪ Defeitos provocados pela usinagem:
− Grandes avanços e elevadas velocidades de corte
nas operações de desbaste, resultando em trincas
superficiais muito pequenas, além de uma estreita
camada encruada pela deformação plástica que
acompanha o arranque de material na usinagem.
− O calor gerado pela operação de arranque de
cavaco é suficiente para aquecer localmente o aço
até a sua austenitização – o arrefecimento
subsequente pode dar origem a uma transformação
martensítica.
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1.4 Influência da Matéria-Prima nos TTs
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
▪ Defeitos provocados pela usinagem:
− A retífica final, utilizada para retirar a camada
superficial alterada pela operação de desbaste,
muitas vezes só é realizada após a têmpera e o
revenimento, e durante a têmpera os defeitos
produzidos pelas operações de usinagem anteriores
as peças estarão suscetíveis à fissuração ou ao
empeno.
− As tensões internas e o encruamento provocados
pela usinagem podem ser removidos ou atenuados
por meio de um alívio de tensões antes da têmpera.
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I – TRATAMENTOS TÉRMICOS
❑ Introdução
❑ Microestruturas dos Aços
❑ Diagramas de Transformação
❑ Influência da Matéria-Prima nos TTs
❑ Variáveis do Tratamento Térmico
❑ Principais Tratamentos Térmicos
❑Temperabilidade
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Generalidades:
• Representando o tratamento térmico um ciclo
tempo-temperatura, os fatores a serem considerados
na sua realização são:
− Temperatura de aquecimento,
− Taxa de aquecimento,
− Tempo de permanência à temperatura,
− Taxa de resfriamento, e
− Atmosfera do recinto de aquecimento.
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
❑Temperatura de aquecimento:
− O caso mais frequente de tratamento térmico do
aço é alterar uma ou mais de suas propriedades
mecânicas, mediante uma determinada
modificação que se processa na sua estrutura.
− O aquecimento no início do processo é
geralmente realizado a uma temperatura acima da
crítica, para garantir a completa austenização do
aço (total dissolução das fases no ferro gama -
carboneto de ferro e ferrita).
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Assim, a austenização é o ponto de partida para as
transformações posteriores desejadas, as quais se
processarão em função da velocidade de
esfriamento (taxa de resfriamento) adotada.
− A temperatura de aquecimento é mais ou menos um
fator fixo determinado pela natureza do processo e
depende, evidentemente, das propriedades e das
estruturas finais desejadas, assim como da
composição química do aço, principalmente do seu
teor de carbono.
❑Temperatura de aquecimento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Quanto mais alta essa temperatura, acima da zona
crítica, maior segurança se tem da completa
dissolução das fases no ferro gama; em contra
partida, maior será o tamanho de grão da austenita
(Figura).
− As desvantagens de um tamanho de grão excessivo
são maiores que as desvantagens de não se ter total
dissolução das fases no ferro gama, de modo que se
deve procurar evitar temperaturas muito acima de
linha superior da zona crítica.
❑Temperatura de aquecimento:
30/10/2018 06:50
1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Influência da temperatura e
do tempo sobre o tamanho
de grãos.
❑Temperatura de aquecimento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Aços hipoeutetóides: na prática, o máximo que se
admite é 50 ºC acima de A3.
− Aços hipereutetóides: temperatura recomendada inferior
à da linha Acm, pois a temperatura correspondente se
eleva muito rapidamente com o teor de carbono, ou
seja, são necessárias temperaturas muito altas para a
completa dissolução do carboneto de ferro em ferro
gama, com consequente e excessivo crescimento de
grão de austenita - condição mais prejudicial que a
presença de certa quantidade de carboneto não
dissolvido.
❑Temperatura de aquecimento:
30/10/2018 06:50
1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Diagrama Fe-
C, com
destaque para
as linhas de
transformação:
A1, A3 e Acm.
❑Temperatura de aquecimento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
❑Taxa de aquecimento:
− A velocidade de aquecimento, embora na maioria
dos casos seja fator secundário, apresenta certa
importância, principalmente quando os aços estão
em estado de tensão interna ou possuem tensões
residuais devidas a encruamento prévio ou ao
estado inteiramente martensítico.
− Nessas condições, um aquecimento muito rápido
pode provocar empenamento ou mesmo
aparecimento de fissuras.
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Para aços fortemente encruados que apresentam uma
tendência para excessivo crescimento de grão quando
aquecidos lentamente dentro da zona crítica, é
conveniente realizar um aquecimento mais rápido
através dessa zona de transformação.
− Para certos aços especiais que exigem temperatura final
de austenização muito elevada, quando no aquecimento
a zona crítica é atingida, torna-se necessário que a
mesma seja ultrapassada mais ou menos rapidamente
para evitar excessivo crescimento de grãos de austenita
.
❑Taxa de aquecimento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− O efeito depende do volume do material a ser aquecido.
− Quanto maior a taxa de aquecimento mais elevadas as
temperaturas de transformação de fases em relação ao
diagrama (Figuras).
❑Taxa de aquecimento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
❑ Tempo de permanência na temperatura de tratamento:
− A sua influência é mais ou menos idêntica à da máxima
temperatura de aquecimento - 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) em ferro gama,
porém maior o tamanho de grão resultante (Figura).
− O tempo de permanência à temperatura de aquecimento
deve ser o estritamente necessário para que se obtenha
uma temperatura uniforme através de toda a seção do
aço e para que se consigam as modificações estruturais
mais convenientes.
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
o Tempo muito longo: maior a segurança da
completa dissolução das fases para posterior
transformação, mas propicia o crescimento de
grão, oxidação dos contornos de grão e
descarbonetação da superfície.
o Tempo muito curto: o material não austenitiza
completamente ou homogeneamente (núcleo
pode manter estrutura original).
❑ Tempo de permanência na temperatura de tratamento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Sob o ponto de vista de modificação estrutural,
admite-se que uma temperatura ligeiramente mais
elevada seja mais vantajosa do que um tempo
mais longo a uma temperatura inferior, devido à
maior mobilidade atômica.
− De qualquer modo, o tempo à temperatura de
tratamento deve ser pelo menos o suficiente a se
ter sua uniformização através de toda a seção.
❑ Tempo de permanência na temperatura de tratamento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
❑Taxa de resfriamento:
− Fator mais importante: determinará efetivamente
a estrutura e, em consequência, as propriedades
finais dos aços (Figura).
− Variação da velocidade de resfriamento: pode-se
obter desde a perlita grosseira (baixa resistência
mecânica e baixa dureza) até a martensita
(constituinte mais duro resultante dos tratamentos
térmicos).
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Perlita + Fase
pró-eutetóide
Bainita
Martensita
revenida
AUSTENITA
Martensita
Resfriamento lento Resfriamento
moderado
Resfriamento
rápido
Reaquecimento
❑ Tempo de permanência na temperatura de tratamento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Como já visto anteriormente, a obtenção desses
constituintes depende também da composição do
aço (teor em elemento de liga, deslocando a
posição das curvas em C), das dimensões (seção)
das peças etc.
❑ Tempo de permanência na temperatura de tratamento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
❑Taxa de resfriamento:
− Seleção do meio de resfriamento - compromisso
entre:
o Obtenção das características finais desejadas
(microestruturas e propriedades);
o Ausência de fissuras e empenamento na peça; e
o Minimização de concentração de tensões.
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Seleção do meio de resfriamento:
o O meio de resfriamento é o fator básico no
que se refere à reação da austenita e, em
consequência, aos produtos finais de
transformação.
o O fator inicial a ser considerado é o tipo de
estrutura final desejada a uma determinada
profundidade.
❑Taxa de resfriamento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Seleção do meio de resfriamento:
o A seção e a forma da peça influem
consideravelmente na escolha do meio.
Exemplo: a seção da peça é tal que a alteração
estrutural projetada não ocorre à profundidade
esperada.
❑Taxa de resfriamento:
30/10/2018
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Seleção do meio de resfriamento:
o Em alguns casos a forma da peça é tal que um
resfriamento mais drástico (como em água)
pode provocar consequências inesperadas e
resultados indesejáveis, tais como o
empenamento e mesmo a ruptura da peça
submetida ao resfriamento.
❑Taxa de resfriamento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Seleção do meio de resfriamento:
o Um meio de resfriamento menos drástico,
como óleo, seria o indicado sob o ponto de
vista de empenamento ou ruptura, pois reduz o
gradiente de temperatura apreciavelmente
durante o resfriamento, mas não pode
satisfazer sob o ponto de vista de
profundidade de endurecimento.
❑Taxa de resfriamento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Seleção do meio de resfriamento:
o Os meios de resfriamento mais usados: ambiente
do forno (mais brando), ar, banho de sais ou metal
fundido (mais comum é o de Pb), óleo, água,
soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou NaCl
(mais severos).
o Outro fator que deve ser levado em conta é o da
circulação do meio de resfriamento ou agitação da
peça no interior, podendo levar ao empenamento
das peças e até mesmo fissuras.
❑Taxa de resfriamento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Seleção do meio de resfriamento:
o Para que isso não ocorra deve-se usar meios
menos drásticos como óleo, água aquecida ou
ar, banhos de sal ou banho de metal fundido.
o A severidade da têmpera depende do meio onde
o aço é resfriado (Tabela):
MEIO Ar Óleo Água
SEVERIDADE Baixa Moderada Alta
DUREZA Baixa Moderada Alta
❑Taxa de resfriamento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Curvas Taxa de resfriamento
x Temperatura para os vários
meios de resfriamento.
❑Taxa de resfriamento:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
❑Atmosfera do forno:
− Fenômenos muito comuns e prejudiciais no
tratamento térmico dos aços, em função da reação
deste com o meio:
o a oxidação que resulta na formação
indesejadas da “casca de óxido”, e
o a descarbonetação, que pode provocar a
formação de uma camada mais mole na
superfície do metal.
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Reações de oxidação mais comuns:
o 2Fe + O2 = 2FeO, provocada pelo oxigênio
o Fe + CO2 = FeO + CO, provocada pelo
anidrido carbônico
o Fe + H2O = FeO + H2, provocada pelo vapor
de água
❑Atmosfera do forno:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Os agentes descarbonetantes usuais:
o 2C + O2 = 2CO
o C + CO2 = 2CO
o C + 2H2 = CH4
❑Atmosfera do forno:
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1.5 Variáveis do Tratamento Térmico
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− Os fenômenos de oxidação e de descarbonetação,
são evitados pelo uso de uma atmosfera protetora
ou controlada no interior do forno.
− Essa atmosfera, ao prevenir a formação da “casca
de óxido”, torna desnecessário o emprego de
métodos de limpeza e, ao eliminar a
descarbonetação, garante uma superfície
uniformemente dura e resistente ao desgaste.
❑Atmosfera do forno:
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I – TRATAMENTOS TÉRMICOS
❑ Introdução
❑ Microestruturas dos Aços
❑ Diagramas de Transformação
❑ Influência da Matéria-Prima nos TTs
❑ Variáveis do Tratamento Térmico
❑ Principais Tratamentos Térmicos
❑ Temperabilidade
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
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1.6 Principais Tratamentos Térmicos
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Considerações iniciais:
• De forma genérica, o recozimento objetiva eliminar os
efeitos de quaisquer tratamentos térmicos ou
mecânicos a que o metal tenha sido anteriormente
submetido.
• Genericamente, o tratamento térmico recozimento
abrange os seguintes tratamentos específicos:
1. Alívio de tensões 3. Total ou pleno
2. Recristalização 4. Isométrico ou cíclico (aços)
5. Homogeneização (peças fundidas).
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
✓ Considerações iniciais:
• Aplicações:
▪ Recozimento para alívio de tensões (qualquer liga
metálica);
▪ Recozimento para recristalização (qualquer liga
metálica);
▪ Recozimento total ou pleno (aços);
▪ Recozimento isotérmico ou cíclico (aços);
▪ Recozimento para homogeneização (peças fundidas
ou lingotes fundidos).
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
1. Recozimento para alívio de tensões:
• Consiste no aquecimento do metal a temperaturas
abaixo do limite inferior da zona crítica (Linha A1).
• OBJETIVOS:
− Uniformizar ou reduzir tensões introduzidas por
qualquer processo que gere tensões residuais
(operações de usinagem, lixamento, soldagem,
fabricação, resfriamento brusco e tratamentos
termomecânicos).
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
• TEMPERATURA:
− Deve ser a mínima compatível com o tipo e as
condições da peça, para que não se modifique sua
estrutura interna, assim como não se produzam
alterações sensíveis de suas propriedades
mecânicas.
− Deve relaxar as tensões residuais sem introduzir
alterações microestruturais – redução do limite
elástico que colabora para a redução das tensões
residuais do material.
1. Recozimento para alívio de tensões:
30/10/2018 06:50
1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
• TEMPERATURA:
− Essas tensões começam a ser aliviadas em
temperaturas logo cima da ambiente; entretanto, é
aconselhável aquecimento lento até pelo menos
500 ºC para garantir os melhores resultados.
− Para os aços, geralmente na faixa dos 500 a 600
°C (FREITAS, 2014) – a redução do limite
elástico ocorre a partir dos 300 °C.
− Quanto menor a temperatura escolhida, maior
deverá ser o tempo de permanência na mesma.
1. Recozimento para alívio de tensões:
30/10/2018
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30/10/2018 06:50
1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
• TEMPERATURA:
− O efeito da temperatura de tratamento é muito
maior do que o do tempo de manutenção da peça
naquela temperatura.
− O percentual de alívio de tensões internas depende
do tipo de material, basicamente da composição
química e do limite de escoamento.
1. Recozimento para alívio de tensões:
30/10/2018 06:50
1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
• TAXA DE AQUECIMENTO: mais lenta quanto
menor for a tenacidade do material.
• TAXA DE RESFRIAMENTO: Deve-se evitar
taxas muito altas devido o risco de distorções.
• Lenta (ao ar ou ao forno)
1. Recozimento para alívio de tensões:
30/10/2018
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30/10/2018 06:50
1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
• Consiste no aquecimento da peça a uma temperatura
acima da temperatura de recristalização e abaixo da
temperatura de transformação de fases do material.
• No caso dos aços, abaixo de A1, em torno de 760
°C.
• Esse tratamento é utilizado em peças que sofreram
operações de deformação a frio - aumentam a
dureza e diminuem a ductilidade, podendo ocorrer
ruptura entre duas operações consecutivas (Figura).
2. Recozimento para recristalização:
30/10/2018 06:50
1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
• TRABALHO A FRIO:
▪ É uma deformação feita abaixo da temperatura
de recristalização.
▪ O trabalho a frio é acompanhado do
encruamento (do inglês “strain hardening”)
do metal, que é ocasionado pela interação das
discordâncias entre si e com outras barreiras
(tais como contornos de grão), que impedem o
seu movimento através da rede cristalina.
2. Recozimento para recristalização:
30/10/2018
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30/10/2018 06:50
1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
− TRABALHO A FRIO:
▪ Se a deformação é feita acima da temperatura
de recristalização, será denominado de trabalho
a quente.
▪ Um material trabalhado a quente não encrua,
porque a recristalização pode ocorrer
simultaneamente à distorção e neutralizar seus
efeitos.
2. Recozimento para recristalização:
30/10/2018 06:50
1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
▪ A deformação plástica produz também um
aumento no número de discordâncias, as quais,
em virtude de sua interação, resultam num
elevado estado de tensão interna na rede
cristalina.
▪ Um metal cristalino contém em média 106 a 108
cm de discordâncias por cm3, enquanto que um
metal severamente encruado apresenta cerca de
1012 cm de discordâncias por cm3.
2. Recozimento para recristalização:
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30/10/2018 06:50
1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
▪ A estrutura característica do estado encruado
examinada ao microscópio eletrônico, apresenta
dentro de cada grão, regiões pobres em
discordâncias, cercadas por um emaranhado
altamente denso de discordâncias nos planos de
deslizamento.
▪ Tudo isto resulta macroscopicamente num
aumento de resistência e dureza e num
decréscimo da ductilidade do material (Figura).
2. Recozimento para recristalização:
30/10/2018 06:50
1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
2. Recozimento para recristalização:
Aumento do limite de escoamento e de resistência à tração e diminuição do alongamento
(e redução de área na fratura)com o encruamento devidos ao trabalho a frio (CIMM).
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
▪ Num ensaio de tração, isso se traduz no aumento
da tensão de escoamento e do limite de
resistência, como também no decréscimo do
alongamento total (alongamento até a fratura do
corpo de prova).
▪ A microestrutura também muda (Figura), com
os grãos se alongando na direção de maior
deformação, podendo o material como um todo
desenvolver propriedades direcionais
(anisotropia).
2. Recozimento para recristalização:
30/10/2018 06:50
1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
2. Recozimento para recristalização:
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
2. Recozimento para recristalização:
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
• OBJETIVO DO RECOZIMENTO PARA
RECRISTALIZAÇÃO:
- Eliminar o encruamento gerado pela deformação a
frio, recuperando a ductilidade do material.
• PRINCIPAIS TRANSFORMAÇÕES:
(a) Recuperação
(b) Recristalização das microestruturas encruadas.
2. Recozimento para recristalização:
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
2. Recozimento para recristalização:
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
- Durante o aquecimento, ainda em temperaturas
relativamente baixas, ocorre a eliminação de
microtensões, com pequena redução no limite de
resistência. No prosseguimento, ocorre a redução
da densidade de discordâncias.
- Em temperaturas de cerca de 0,3 a 0,5Tf, as
discordâncias são bastante móveis para formar
arranjos regulares e mesmo se aniquilarem
(somente as discordâncias de sinais opostos).
2. Recozimento para recristalização:
(a) Fase de recuperação
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
- É um processo que depende do tempo (Figura b)
e, embora não mude a microestrutura, restaura
parcialmente a maciez do material (menor
resistência e maior ductilidade).
2. Recozimento para recristalização:
(a) Fase de recuperação
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
2. Recozimento para recristalização:
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
- Com o aumento da temperatura, novos grãos
equiaxiais começam a ser formados, livres de
deformação (início da recristalização).
- A maciez original é inteiramente restaurada
pelo aquecimento acima de T=0,5Tf, quando
se formam novos grãos com baixa densidade
de discordâncias.
2. Recozimento para recristalização:
(b) Fase de recristalização
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
- Os grãos crescem continuamente até que a
estrutura toda esteja RECRISTALIZADA.
- Normalmente, a microestrutura resultante é
equiaxial.
- Tal processo de recozimento envolve difusão, e
portanto é grandemente dependente da
temperatura e do tempo (Figura c).
2. Recozimento para recristalização:
(b) Fase de recristalização
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
2. Recozimento para recristalização:
(b) Fase de recristalização
30/10/2018 06:50
1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
- A temperatura de 0,5Tf é apenas uma referência
aproximada, pois mesmo pequenos teores de
elemento de liga podem retardar substancialmente
a formação de novos grãos, elevando a
temperatura de recristalização.
- Na prática, a temperatura de recristalização é
convencionalmente definida como aquela em que
o metal severamente encruado recristaliza
totalmente no espaço de uma hora.
2. Recozimento para recristalização:
(b) Fase de recristalização
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
- A tabela abaixo apresenta as temperaturas de
recristalização para alguns metais e ligas de uso
comum.
2. Recozimento para recristalização:
(b) Fase de recristalização
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
- Portanto, a recristalização consiste do processo
de difusão, com o surgimento de núcleos de
novos grãos; com o desaparecimento por
completo dos grãos deformados, começa a
ocorrer o crescimento dos grãos, uns à custa de
outros, que dependem da temperatura de
recozimento, da duração do ciclo e do grau de
deformação prévio.
2. Recozimento para recristalização:
(b) Fase de recristalização
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
2. Recozimento para recristalização:
• Resumidamente, os principais fatores que afetam a
recristalização são:
1.uma quantidade mínima de deformação prévia: se o
trabalho a frio prévio é zero, não há energia de
ativação para a recristalização e ficam mantidos os
grão originais;
2.quanto maior a deformação prévia, menor será a
temperatura de recristalização;
3.quanto menor a temperatura, maior o tempo
necessário à recristalização;
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
2. Recozimento para recristalização:
4. quanto maior a deformação prévia, menor será o
tamanho de grão resultante (pois será maior o
número de núcleos a partir dos quais crescerão os
novos grãos).
OBS: Uma estrutura de grãos grosseiros apresenta
propriedades mecânicas pobres, ao passo que um
tamanho de grão fino fornece ao material alta
resistência sem diminuir-lhe muito a ductilidade.
5. A adição de elementos de liga tendem a aumentar a
temperatura de recristalização - retardam a difusão.
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
2. Recozimento para recristalização:
Efeitos do TF
prévio e da
temperatura de
recozimento
sobre o tamanho
de grão do
material recozido,
para um tempo
de recozimento
constante.
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
- Há um grau de encruamento mínimo crítico
abaixo do qual não ocorre recristalização.
- Se o grau de encruamento é maior que o
mínimo, mas tem um valor pequeno, poucos
núcleos isentos de deformação se formarão
durante a recristalização, e o tamanho de grão
recristalizado será grande.
2. Recozimento para recristalização:
• Graus de deformação
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
- Quanto maior o trabalho a frio (encruamento), mais
núcleos e menor o tamanho de grão. Então:
- Graus de deformação pequenos: o aquecimento não
produz recristalização.
- Graus de deformação da ordem de 3 a 15%: após o
recozimento, os grãos crescem bruscamente,
podendo superar o tamanho de grão original,
diminuindo fortemente a resistência do metal.
2. Recozimento para recristalização:
• Graus de deformação
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
- Nas aplicações industriais, o grau de encruamento é
expresso frequentemente como uma medida
convencional da deformação.
- Exemplo: a redução percentual da área transversal
da peça, r, onde Ao e Af são as áreas de seção
transversal antes e após a conformação,
respectivamente.
𝑟 = Τ𝐴𝑜 − 𝐴𝑓 𝐴𝑜
2. Recozimento para recristalização:
• Graus de deformação
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
- Na laminação a frio de uma chapa de espessura
inicial ho para a espessura final hf , a redução
pode ser obtida pela expressão abaixo, visto que a
sua largura praticamente não varia durante a
laminação.
𝑟 = Τℎ𝑜 − ℎ𝑓 ℎ𝑜
2. Recozimento para recristalização:
• Graus de deformação
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
- Os artigos trabalhados a frio usualmente
produzidos (como tiras, chapas e fios), agrupam-
se segundo classificações que dependem do grau
de encruamento, conforme mostrado na tabela
abaixo, para chapas de aço laminadas a frio.
- Cada estado (do inglês “temper”) indica uma
diferente percentagem de trabalho a frio após o
último recozimento.
2. Recozimento para recristalização:
• Graus de deformação
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1.7 Recozimento
METALOGRAFIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
- A classificação varia conforme o metal, sendo
em geral