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Tratamentos Térmicos – Têmpera Materiais de Construção Mecânica
Componentes
Luiz Matheus Teixeira Rodrigues; José Luiz Cavalcante; Jefferson Moura Amador de Oliveira; Phillype Honório Guerra; Adalton Vinicius de França Bezerra; Bezerra;
Componentes
Luiz Matheus Teixeira Rodrigues; José Luiz Cavalcante; Jefferson Moura Amador de Oliveira; Phillype Honório Guerra; Adalton Vinicius de França Bezerra; Bezerra;
Tratamentos Térmicos – Têmpera
INTRODUÇÃO
Tratamentos Térmicos – Têmpera
OS METAIS E A HISTÓRIA DA HUMANIDADE
Os Metais e a História da Humanidade
Na maior parte da história da humanidade, os metais são utilizados no nosso cotidiano e sempre teve grande importância para o desenvolvimento tecnológico das sociedades.
Os Metais e a História da Humanidade
O uso dos metais é registrado desde o Período Calcolítico, onde os humanos utilizavam a Calcopirita (Mineral que contém Cobre) para produzir cobre de uma maneira rudimentar.
Os Metais e a História da Humanidade
Com a Evolução das técnicas de Metalurgia, o homem conseguiu produzir Ligas Metálicas diferentes como o Bronze, que é uma liga formada por Estanho e Cobre e surgiu na idade do bronze que teve início após o período Calcolítico, e o Ferro que começou a ser produzido na idade do Ferro através de métodos rudimentares de produção.
Tratamentos Térmicos – Têmpera
A HISTÓRIA DA PRODUÇÃO DO FERRO
Produção do Ferro na Antiguidade
Na antiguidade, A Limonita era utilizada no processo de produção do ferro, devido ao seu baixo ponto de fusão (Acima de 700°C, A Limonita começa a derreter). Os primeiros fornos para a produção de Ferro eram feitos de Barro com uma abertura na parte superior para a fumaça sair e outra na parte inferior, para o ar entrar.
Produção do Ferro na Antiguidade
Produção do Ferro na Idade Média
Na Alta Idade Média, o processo siderúrgico corrente era o da forja catalã, que consiste num pequeno forno dentro do qual se coloca o minério junto com carvão de madeira, insuflando-se ar por meio de um fole, movido a braço ou mediante força animal.
Produção do Ferro na Idade Média
O êxito melhor que no processo da anterior, com fornos de lupa, pois o ar é soprado para dentro do forno e a combustão alcança maiores temperaturas. Mas também na forja catalã o ferro não chega a derreter completamente.
Produção do Ferro na Idade Média
Obs.: O ferro era obtido por Redução direta (Ferro não obtido no estado liquido de fato). O ferro era obtido no estado pastoso (líquido de alta viscosidade), misturado com as impurezas do minério. Este ferro, após produzido, era martelado com o intuito de retirar impurezas. O resultado final era uma barra ou “lupa”, posteriormente reaquecida e trabalhada por martelamento (ferro pudlado).
Produção do Ferro na Idade Média
Produção do Ferro na Índia Antiga
Em 300 a.C., e certamente por volta de 200 a.C., aço da alta qualidade estivesse sendo produzido no sul da Índia através de uma técnica que, mais tarde, seria chamada “aço de crisol” pelos europeus. Nesta técnica, ferro de alta pureza, carvão e eram misturados em um crisol e aquecidos até que o ferro derretesse e absorvesse o carbono.
Produção do Ferro na Índia Antiga
Produção do Ferro na China Antiga
Metalúrgicos no estado de Wu, leste da China, desenvolveram uma tecnologia de fundição do ferro que não seria praticada na Europa até épocas medievais tardias. Em Wu, os fornos de ferro chegavam a temperaturas de 1130°C, quente o bastante para serem considerados altos-fornos. A esta temperatura, o ferro combina-se com 4.3% de carbono e derrete. Como um líquido, o ferro pode ser posto em moldes.
Produção do Ferro na China Antiga
Durante a dinastia Han (202 a.C.-220 a.C.), a metalurgia chinesa de ferro chegou a uma escala e uma sofisticação não alcançadas no Ocidente até o século XVIII. Por esta época, os metalúrgicos chineses descobriram como produzir ferro forjado a partir de ferro-gusa, movimentando-o derretido em contato com o ar até perder a maior parte de seu carbono.
Produção do Ferro na China Antiga
Os metalúrgicos chineses descobriram que ferro forjado e ferro fundido poderiam ser derretidos e misturados, resultando numa liga com conteúdo intermediário de carbono, isto é, o aço. De acordo com a lenda, a espada de Liu Bang, o primeiro imperador do período Han, fora feita desta forma. Alguns textos da era mencionam “harmonizar o duro e o macio”, no contexto da metalurgia do ferro.
Tratamentos Térmicos – Têmpera
TRATAMENTO TÉRMICO – HISTÓRIA E DEFINIÇÃO
Histórico e Definições
Há muitos séculos atrás o homem descobriu que com aquecimento e resfriamento podia modificar as propriedades mecânicas de um aço, isto é, torná-los mais duro, mais mole, mais maleável, etc. Mais tarde, descobriu também que a rapidez com que o aço era resfriado e a quantidade de carbono que possuía influíam decisivamente nessas modificações.
O que é um Tratamento Térmico?
Tratamento térmico é o conjunto de operações de aquecimento e resfriamento a que são submetidos os aços, sob condições controladas de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento, com o objetivo de alterar as suas propriedades ou conferir-lhes características determinados.
Classes de Tratamentos Térmicos
Existem duas classes de tratamentos térmicos: 1.
2.
Os que pelo mero Aquecimento e Resfriamento já mudam completamente a estrutura do material. Como por Exemplo: Têmpera, Revenimento, Recozimento. Os que modificam as propriedades somente numa fina camada superficial da peça. Esses tratamentos térmicos nos quais a peça é aquecida juntamente com produtos químicos e posteriormente resfriado são: Nitretação e Cementação.
Tratamentos Térmicos
Mudam Totalmente a Estrutura do Material.
Têmpera
Revenimento
Mudam Somente uma camada e utilizam produtos químicos.
Recozimento
O que nós Falaremos Agora!
Cementação
Nitretação
Tratamentos Térmicos – Têmpera
TÊMPERA – DEFINIÇÕES, TIPOS, PROCESSO E APLICAÇÕES.
O que é Têmpera?
Têmpera indica um tratamento que visa a formação de Martensita, ou seja. 1. 2. 3.
Aquecimento até a temperatura adequada para obter uma microestrutura Austenínica. Manutenção da peça neste patamar de temperatura por um tempo adequado. Resfriamento em um meio que resulte em uma velocidade apropriada para a formação de martensita.
O que é Têmpera?
Geralmente se obtém a Estrutura Martensitica através de um resfriamento rápido .
O que é Têmpera?
Austenita
A austenita é o ponto de partida para vários tratamentos térmicos nas ligas de ferro, pois partindo da austenita é possível a transformação da liga em vários microconstituintes, como por exemplo a têmpera que consiste na transformação da austenita em martensita por meio de um rápido resfriamento da peça tratada termicamente.
Martensita
O esfriamento rápido de uma uma peça em fase austenítica faz com que a peça fique supersaturada de carbono, aumentando a sua dureza. A Martensita é o produto de uma
transformação sem difusão da austenita.
Consequências da Têmpera
O processo de têmpera gera uma série de tensões internas dentro do material e aumenta vertiginosamente a sua dureza, para aliviar um pouco estes efeitos é necessário fazer um processo chamado Revenimento.
Tensões Internas
As tensões internas são geradas pela diferença de temperatura entre a parte externa da peça e a parte interna da peça. mas também a sua intensidade muda de acordo com a composição do material. As tensões internas provocadas pelo processo de têmpera são a principal causa do surgimento de trincas de Têmpera.
Trincas de Têmpera
Trincas de Têmpera
Tensões Internas
Observação
Vale lembrar a distribuição da dureza não é uniforme em todo o material. A profundidade de endurecimento e a distribuição de dureza ao longo da seção em uma peça, após a têmpera, dependem da “Temperabilidade ” do aço, do tamanho e da forma da peça, da Temperatura de Austenização e do meio de Têmpera.
Temperabilidade
É a característica que define a variação de dureza desde a superfície até o núcleo da peça quando temperada. Está associada à capacidade de determinado aço formar Martensita e, portanto, á velocidade crítica de têmpera. O tamanho do grão austenítico e a homogeneidade da microestrutura inicial têm efeito sobre a temperabilidade do aço.
Temperabilidade
A maior parte dos elementos de liga adicionados ao aço aumentam a Temperabilidade, pois eles retardam as transformações de decomposição difusional da austenita. Assim a velocidade critica para a formação da martensita é menor em aços com alto teor de elementos de liga. Com exceção do Cobalto que Diminui a Temperabilidade.
Temperabilidade
A velocidade de resfriamento de diferentes posições da peça depende: 1.
2.
Da velocidade com que se retira o calor da peça, ou seja, do meio em que se realiza a têmpera. (Severidade da Têmpera). A transmissão de calor, por condução, dentro da peça (Condutividade Térmica).
Temperabilidade
Severidade da Têmpera
Quanto maior a severidade de Têmpera, mais rápido é o resfriamento, Porém a possibilidade de surgir Falhas e Trincas também cresce com o aumento da Severidade. O fator H indica a Severidade da têmpera e o Resfriamento da água é adotado como referência (H = 1).
Tabela de Severidade de Têmpera
Martensita revenida
A martensita, no estado pós têmpera, praticamente nunca é utilizada, sendo necessária a aplicação de um tratamento térmico posterior a têmpera. Este tratamento térmico, denominado revenimento, tem como objetivos aliviar as tensões geradas pela formação da martensita, além de reduzir sua dureza, para os valores especificados pelo projeto.
Revenimento
O revenimento é feito aquecendo-se a peça temperada até uma certa temperatura resfriando-a em seguida. As temperaturas de revenimento são encontradas em tabelas e para os aços ao carbono variam entre 210ºC e 320ºC.
Sintetizando
Aquecimento
Resfriamento
Revenimento
Austenita Resfriamento Rápido
Perlita + Fase PróEutetoide Resfriamento Lento
Bainita
Martensita
Resfriamento Moderado
Martensita Revenida
R e v e n i m e n t o
Tipos de Têmpera
Têmpera Direta; Têmpera em Tempo Variável; Têmpera diferencial; Têmpera da camada cementada.
Têmpera Superficial
Serve para temperar apenas a superfície do material. É utilizado em peças que sofrem grandes esforços mecânicos, como Engrenagens e Eixos. Tempera por Chama
Método Estacionário; Método Progressivo; Método Combinado;
Tempera por Indução
Têmpera por Indução
Têmpera por Indução
Tratamentos Térmicos – Têmpera
TÊMPERA - APLICAÇÕES
Aplicações da Têmpera
Peças que sofrem grandes esforços.
Aplicações da Têmpera
Ferramentas de alta durabilidade e resistência.
Aplicações da Têmpera
Produção de Vidros Temperados.
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