(2) Metalurgia I I Parte V I I I Tratamento Térmico

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    25-Jun-2015

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Transcript

  • 1. Tmpera

2. Tmpera

  • Objetivo:
  • Aumento da dureza, resistncia mecnica (limites de escoamento e resistncia) e resistncia ao desgaste.
  • A ductilidade e a tenacidade dos aos temperados nula.

3. Tmpera

  • Procedimento:
  • Aquecimento at o campo austentico, seguido de resfriamento rpido em gua, salmoura, leo ou ar forado.
  • O resfriamento da superfcie e ncleo da pea devem ultrapassar a linha M f

4. Tmpera

  • Microestrutura obtida:
  • 100% de martensita com dureza entre 60 a 67 HRC
  • A martensita uma soluo slida supersaturada em carbono com reticulado TCC (tetragonal de corpo centrado).

5. Tmpera 723C T [C] tempo Ao 1040 Resfriamento rpido abaixo de M f Microestrutura austenticaCampo austentico 860C Aos hipoeutetides 6. Tmpera 723C T [C] tempo Ao 1080 Resfriamento rpido abaixo de M f Microestrutura austentica780C Campo austentico Aos eutetides 7. Tmpera Microestrutura resultante: Martensita Tmpera 8. Tmpera

  • Os aos destinados tmpera apresentam teores de C acima de 0,4%.
  • A distoro provocada no reticulado CFC para formar o TCC maior quanto maior for o teor de carbono. Os aos com teores inferiores 0,4%C temperados apresentam microestrutura martenstica CCC devido s pequenas distoro no reticulado e baixa dureza.

9. Tmpera

  • O aumento do teor de C e / ou a adio de elementos de liga (exceto o Co) deslocam as curvas TTT para a direita, possibilitando o uso de meios de tmpera menos severos para a obteno da microestrutura martenstica.

A M P B T Tempo [s] 25 50 75 10. Tmpera

  • Entretanto, este deslocamento acompanhado pelo abaixamento das temperaturas de incio e final de transformao martenstica (M ie M f ), favorecendo a ocorrncia de austenita retida nos casos em que M fficar negativa. Nestes casos emprega-se o tratamento sub-zero.

A M P B 727C T Tempo [s] T ambiente Ao de alto teor de carbono M i M f A + C A + P A + B Tratamento sub-zero A + M Martensita + austenita retida 100% martensita 11. Tmpera

  • Sem o emprego do tratamento sub-zero a quantidade de austenita retida ser maior quanto maior o teor de C, diminuindo a dureza final obtida aps a tmpera.

< 2,0 % < 0,5% 30% 1,25% 6% 0,8% % austenita retida %C 12. Tmpera em gua

  • A gua o meio de tmpera mais antigo, mais barato e o mais empregado.
  • O processo de tmpera em gua conduzido de diversas maneiras: por meio de imerso, jatos, imerso ou jatos com gua aquecida, misturas de gua com sal (salmoura), ou ainda, misturas de gua e aditivos polimricos.

13. Tmpera em gua

  • Os valores mais elevados de dureza so obtidos por meio de imerso, mantendo-se a temperatura da gua entre 15C e 25C e agitao com velocidades superiores 0,25 m/s.
  • A temperatura, agitao e quantidade de contaminantes da gua ou o teor de aditivos so parmetros controlados periodicamente.

14. Tmpera em gua

  • Reteno de vapor durante a tmpera em gua de uma engrenagem.

Tmpera em gua Tmpera em soluo polimrica 15. Tmpera em gua 16. Tmpera em salmoura

  • O termo salmoura ("brine quenching") refere-se soluo aquosa contendo diferentes quantidades de cloreto de sdio (NaCl) ou cloreto de clcio (CaCl).
  • As concentraes de NaCl variam entre 2 25%, entretanto, utiliza-se como referncia a soluo contendo 10% de NaCl.

17. Tmpera em salmoura

  • As taxas de resfriamento da salmoura so superiores s obtidas em gua pura para a mesma agitao.
  • A justificativa que, durante os primeiros instantes da tmpera, a gua evapora com contato com a superfcie metlica e pequenos cristais de NaCl depositam-se nesta. Com o aumento da temperatura, ocorre a fragmentao destes cristais, gerando turbulncia e destruindo a camada de vapor.

18. Tmpera em salmoura

  • A capacidade de extrao de calor no seriamente afetada pela elevao da temperatura da soluo.
  • De fato, a salmoura pode ser empregada em temperaturas de at 80C, entretanto, a capacidade mxima ocorre em aproximadamente 20C.

19. Tmpera em salmoura 20. Tmpera em leo

  • Todos os leos de tmpera tm como base os leos minerais, geralmente leos parafnicos.
  • Os leos de tmpera so classificados em:
    • leos de velocidade normal- para aos de alta temperabilidade;
    • leos de velocidade mdia - para aos de mdia temperabilidade;
    • leos de alta velocidade - para aos de baixa temperabilidade;
    • leos para martmpera e
    • leos lavveis em gua.

21. Tmpera em leo

  • Caractersticas relativas entre os leos parafnicos e naftnicos

22. Tmpera em leo Efeito da viscosidade elevada 23. Tmpera em leo

  • A maior parte dos leos de tmpera apresentam taxas de resfriamento menores que as obtidas em gua ou em salmoura, entretanto, nestes meios o calor removido de modo mais uniforme, diminuindo as distores dimensionais e a ocorrncia de trincas

24. Tmpera em ar

  • A aplicao do ar forado como meio de tmpera mais comum em aos de alta temperabilidade como aos-liga e aos-ferramenta.
  • Aos ao carbono no apresentam temperabilidade suficiente e, conseqentemente, os valores de dureza aps a tmpera ao ar so inferiores aos obtidos em leo, gua ou salmoura.

25. Tmpera em ar

  • Como qualquer outro meio de tmpera, suas taxas de transferncia de calor dependem da vazo

26. Tmpera com laser

  • Consiste no uso de um feixe de laser de elevada potncia que aquece uma pequena camada superficial acima do campo austentico em segundos.
  • O resfriamento ocorre pela conduo no interior da pea, ou seja, o ncleo resfria a camada superficial, transformando-a em martensita.

Tmpera com laser 27. Algumas consideraes sobre trincas de tmpera 28.

  • A variao volumtrica resultante da transformao martenstica depende, predominantemente, do teor de C contido no ao.

Trincas de tmpera Susceptibilidade 29. Trincas de tmpera SusceptibilidadeCamada inicial de martensita Camada sub-superficial austentica t 30.

  • A gnese das trincas de tmpera pode ser resumida em:
    • forma-se uma camada inicial de martensita;
    • com a resfriamento, as camadas de austenita sub-superficiais sofrem a transformao martenstica com um atraso em relao a camada inicial;
    • estas transformaes posteriores (com expanso volumtrica) impem tenses de trao sobre a camada inicial, que pode resultar em trincas, se estas tenses ultrapassarem o limite de resistncia.

Trincas de tmpera Gnese 31. Trincas de tmpera Gnese 32. Trincas de tmpera

  • Aspecto das trincas de tmpera

33. Trincas de tmpera

  • Aspecto das trincas de tmpera
  • Macro
  • MEV

34.

  • Aspecto das trincas de tmpera - MEV

Trincas de tmpera 200 x 800 x 35. Martmpera 36. Martmpera

  • Objetivos:
  • aumento de dureza por meio da microestrutura martenstica
  • menor nvel de tenses internas em relao tmpera convencional, e conseqentemente, maior estabilidade dimensional sobre os lotes e menor perda de peas por trincas e/ou distores dimensionais
  • maior custo que a tmpera devido ao emprego de fornos do tipo banho de sal

37. Martmpera

  • Procedimento:
  • Aquecimento at o campo austentico seguido de resfriamentoem banho de sal ou leos de martmpera aquecidos

38. Martmpera

  • Microestrutura obtida:
  • Martensita (idntica obtida na tmpera convencional)
  • Aps operao de revenimento: Martensita revenida. Obviamente com o aumento da temperatura de revenimento, a martensita revenida tem sua dureza diminuda e sua tenacidade aumentada.

39. Martmpera 723C T [C] tempo Ao 1080 Microestrutura austenticaResfriamento em banho de sal Resfriamento ao ar (austenitamartensita) Campo austentico 780C ~250C Homogeneizaode temperatura naaustenita martmpera 40. Martmpera Microestrutura resultante: Martensita 41. Martmpera S N Martensita 62 HRC 42. Revenimento dos aos 43. Revenimento

  • O revenimento um tratamento trmico destinado aos aos previamente temperados (microestrutura martenstica), com o objetivo principal de aumentar sua ductilidade e tenacidade.
  • realizado em temperaturas inferiores zona critica com tempos de durao e velocidades de resfriamento controladas.

44. Revenimento Temperatura tempo Tmpera ou martmpera Revenimento austenita martensita martensita revenida t rev= 1h T rev= definidapela dureza final 45. Revenimento

  • Os aos temperados so revenidos para a obteno de propriedades mecnicas especficas (aumento de ductilidade e tenacidade), aliviar tenses internas e garantir estabilidade dimensional a pea (o revenimento acompanhado por uma reduo de volume).

46. Revenimento

  • As variveis que afetam a microestrutura e propriedades mecnicas dos aos temperados so:
    • Temperatura de revenimento
    • Tempo na temperatura de revenimento
    • Velocid