O TRATAMENTOS TÉRMICOS

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aço é produzido numa enorme variedade. Cada forma e/ou tipo atendente eficientemente a uma ou mais aplicações. Esta variedade decorre da necessidade de contínua adequação do produto às exigências de aplicações específicas exigidas pelo mercado, seja pelo controle da composição química, pela garantia de propriedades específicas ou na forma final em forma de chapas, perfis, tubos, barras, etc.

O aço-carbono possuem em sua composição apenas quantidades limitadas dos elementos químicos carbono, silício, manganês, enxofre e fósforo. Outros elementos químicos existem apenas em quantidades residuais.

Alguns valores típicos para as propriedades físicas do aço são:

• Densidade ρ = 7.7 ÷ 8.1 [kg/dm3]

• Módulo de elasticidade E=190÷210 [GPa]

• Coeficiente de Poison ν = 0.27 ÷ 0.30

• Condutividade térmica κ = 11.2 ÷ 48.3 [W/mk]

• Expansão térmica α = 9 ÷27 [10-6 / K]

2. CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL

2.1. Perlíticos

Aços perlíticos são materiais de boa usabilidade. A propriedades deste tipo de aço podem ser alteradas traves de tratamento dérmico e ele é composto por no máximo 5 % de elemento de liga. É constituída de duas fases alotrópicas (ferríta+cementíta) na forma lamelas, a ferríta é mole e a cementíta é dura, sendo assim a dureza final de um aço político dependerá da espessura das lamelas de perita aplicadas no processo.

2.2. Austenítico

Os aços austeníticos têm estrutura austenítica em temperatura ambiente, devido alto teor de elementos de liga (Ni, Mn, Co). São exemplos deste tipo os aços inoxidáveis, aços não magnéticos e resistentes ao calor. A austenita possui uma estrutura cristalina CFC, é dúctil e não magnética.

2.3. Ferríticos

Aços ferrítcos, possuem baixo teor de carbono e alto teor de elementos de liga (Cr, W, Si) em sua composição, não reagem à têmpera, pois possuem baixo teor de carbono o que o transformaria em martensíta, que é o objetivo da têmpera e apresentam estrutura ferrítica no estado recozido. A ferríta possui uma estrutura cristalina CCC, maleável e magnética.

2.4. Martensíticos

Aços martensíticos são um tipo de aço com mais de 5% de elementos de liga, apresentam alta dureza e baixa usabilidade. A martensíta possui uma estrutura cristalina tetragonal, é dura e frágil.

2.5. Carbídicos

É o próprio carbeto de ferro (FE3C). Aços carbídicos apresentam alto teor de carbono e elementos formadores de carbonetos (Cr, W, Mn, Ti, Nb, Zr). Sua estrutura é formada por carbonetos na matriz sorbítica, austenítica ou martensítica o que varia de acordo com a composição química. São usados para ferramentas de corte e para matrizes.

3. TIPOS DE TRATAMENTOS TERMICOS

3.1. Recozimento

Recozimento é um tratamento indicado para diminuir a dureza do material. Consiste no aquecimento e manutenção da temperatura adequada, seguido por um resfriamento numa determinada temperatura. No recozimento a temperatura deve determinada de forma que não ocorra nenhuma transformação de fase no material. Os objetivos deste tipo de tratamento são:

• Remoção de tensões internas devido aos tratamentos mecânicos

• Diminuir a dureza para melhorar a usabilidade

• Alterar as propriedades mecânicas como a resistência e ductilidade

• Ajustar o tamanho de grão

• Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas

• Produzir uma microestrutura definida

3.2. Normalização

É o processo de tratamento térmico que tem como objetivo diminuir a granulação do aço. A normalização é um tratamento que refina a estrutura do aço melhorando as propriedades que foram adquiridas no processo de recozimento. Esse processo pode ser feito no final ou pode ser um processo intermediário.

O processo de Normalização é feito em duas etapas, é feito o aquecimento que de acordo com a espessura da peça em atmosfera controlada e depois o resfriamento ao ar. É feito o aquecimento (austenização) a mais ou menos 900°C e o resfriamento é até 600°C. Na alteração de temperatura, a estrutura passa de austeníta para perlíta e ferríta.

O processo de Normalização facilita a usinagem da peça e seus objetivos são:

• Refinar a granulação grosseira de peças de aço fundidas, laminadas ou forjadas. Geralmente após a fundição, estas estruturas além de grosseiras são aciculares e heterogêneas;

• Uniformizar microestruturas;

• Aumentar ou diminuir a resistência mecânica e a dureza de um aço, dependendo da história térmica ou mecânica de seu produto.

3.3. Têmpera

É um processo de aquecimento e resfriamento de uma peça de aço. O processo consiste no aquecimento até a temperatura de austenitização, ou seja, entre 815 °C e 870 °C seguido do resfriamento rápido, provocando a obtenção de uma estrutura martensítica. Objetivando o endurecimento da peça. O controle da temperatura durante o aquecimento nos fornos é feito por pirômetros. O processo de têmpera gera tensões internas na peça. A escolha do banho de esfriamento depende da temperabilidade do aço a tratar, da espessura da seção e perfil envolvidos neste tratamento e da velocidade de resfriamento necessárias para se obter a microestrutura desejada. Os meios de esfriamento podem ser tanto líquidos como gasosos. Entre os líquidos utilizados para resfriar o material na tempera estão a água, água com sal ou aditivos cáusticos, óleo ou soluções aquosas de polímeros. Entre os gasosos estão o próprio ar e os gases inertes, como nitrogênio, hélio e argônio. Os meios e as velocidades de resfriamento resultam em diferentes variações de têmpera.

As temperaturas de aquecimento devem proporcionar a autenitização do aço, pois só assim é possível obterá martensíta no resfriamento posterior. As temperaturas, os meios de resfriamento e as durezas resultantes para aços carbono são: