Tratamentos térmicos de Recozimento e Normalização para os aços

Transcrição

1 Tratamentos térmicos de Recozimento e Normalização para os aços

2 Figura Indicação das temperaturas recomendadas em aços carbonos, para austenitização e efetivação dos tratamentos térmicos de Normalização e Recozimento. Temperaturas de aquecimento para austenitização completa ou parcial dos tratamentos térmicos indicados

3 Tratamentos de recozimento pleno e normalização de um aço hipoeutetoide: Recozimento Pleno Aquece até 50⁰C acima de A3 e resfria-se em forno para obter ferrita + perlita grosseira. Normalização Aquece um pouco além de 50 ⁰C acima de A3 e resfria-se ao ar para obter ferrita + perlita fina.

4 RECOZIMENTO GERAL DOS AÇOS O TRATAMENTO DE RECOZIMENTO TEM OS PRINCIPAIS OBJETIVOS: -Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade; - Alterar as propriedades mecânicas (resistência, ductilidade e outras) e elétricas; - Ajustar tamanho e irregularidades no grão de maneira eliminar efeitos de tratamentos térmicos ou mecânicos anteriores; - Remover textura bruta de fusão anteriormente formado. O aquecimento do aço até acima da zona crítica leva a formação de grãos normais e regulares de austenita, qualquer que seja a estrutura anteriormente apresentada Com o tempo, os grãos de austenita crescem às custas dos grãos menos estáveis através da migração dos átomos nos contornos (Austenita CFC Alto potencial de movimentação dos átomos) Obs.: Existem alguns tipos de Recozimento que não precisaram aquecer acima da linha A1, como Recozimento de Alívio de tensões e de Recuperação e Recristalização.

5 RECOZIMENTO PLENO (PARA AÇOS COM TEOR DE CARBONO INFERIOR À 0,77%C) * RECOZIMENTO PLENO DOS AÇOS HIPOEUTETOIDES. O recozimento pleno para Aços Hipoeutetoides, se dá com o aquecimento, acima da zona crítica (linha A3). O aço deve permanecer até a solubilização completa do Carbono e seus elementos de liga (geralmente, o tempo de permanência na região da austenita é de 20 minutos por cada centímetro de espessura da peça), seguido de resfriamento lento no interior do forno. Nos aços hipoeutetoides, a temperatura de aquecimento é em torno de até 50⁰C acima da linha A3 e resultará em uma estrutura homogênea contendo ferrita e perlita grosseira. Conforme a figura do slide anterior. A estrutura obtida é ideal para melhorar a usinabilidade em aços de baixo e médio carbono. A ferrita dúctil envolvendo a perlita possibilita a deformação desses aços, mesmo à temperatura ambiente.

6 Aço 1050 esfriado lentamente: perlita e ferrita

7 RECOZIMENTO NÃO PLENO (PARA AÇOS COM TEOR DE CARBONO INFERIOR À 0,77%C) * RECOZIMENTO NÃO PLENO DOS AÇOS HIPOEUTETOIDES O recozimento não pleno do aço hipoeutectóide é realizado com aquecimento até temperatura acima de A1, mas abaixo de A3. Perceber-se que dessa vez, o aço não se solubilizará completa, apenas parcialmente, o que pode ser suficiente para remover alguns tipos de textura de fusão e irregularidades estruturais. O tratamento resulta em perlita grosseira (macia), facilitando a usinagem e reduzindo os custos de energia inerentes ao tratamento (manter o forno a menores temperaturas). Se tiver anteriormente na estrutura ferrita livre, está não é eliminada, pois precisaria aquecer acima da zona crítica. No caso da presença da texturas aciculares de Widmanstatten antes do tratamento, este também não a removeria.

8 Ferrita Widmansttaten

9 RECOZIMENTO PLENO (PARA AÇOS COM TEOR DE CARBONO IGUAL À 0,77%C) RECOZIMENTO PLENO DOS AÇOS EUTETOIDES O recozimento pleno para Aços Eutetoides, se dá com o aquecimento, acima da linha A1. O aço deve permanecer até a solubilização completa do Carbono e seus elementos de liga (geralmente, o tempo de permanência na região da austenita é de 20 minutos por cada centímetro de espessura da peça), seguido de resfriamento lento no interior do forno. A temperatura de aquecimento segue em torno de até 50⁰C acima da linha A1 e resultará em uma estrutura homogênea contendo somente perlita grosseira. Obs.: Vale ressaltar que não existe Recozimento Não Pleno para Aços Eutetoide, pois não existe zona crítica para essa categoria de aços nessa composição específica (0,77%C).

10 RECOZIMENTO (PARA AÇOS COM TEOR DE CARBONO SUPERIOR À 0,77%C) RECOZIMENTO PLENO DOS AÇOS HIPEREUTETOIDES Existe, só que com um grande detalhe em relação ao método de tratamento dos aços Hipoeutetoides. Ao invés do aquecimento ser acima da zona crítica, o aquecimento para os aços Hipereutetoides se dará na zona crítica (entre as linhas Acm e A1), de maneira a evitar que a cementita envolvida na perlita se torne muito frágil e quebradiça. RECOZIMENTO NÃO PLENO DOS AÇOS HIPERUTETOIDES Não existe, pois no tratamento de Recozimento Pleno dos Aços Hipereutetoides, as temperaturas de aquecimento foram realizadas dentro da zona crítica (entre as linhas A1 e Acm) para evitar a formação da estrutura contendo um filme de cementita fragilizadora, logo nesta situação, o tratamento com o nome Recozimento Não Pleno, não tem viabilidade.

11 RECOZIMENTO PLENO (PARA AÇOS COM TEOR DE CARBONO SUPERIOR À 0,77%C) * RECOZIMENTO PLENO DOS AÇOS HIPEREUTETOIDES Se o aquecimento se der na região austenítica e o resfriamento for lento, como para o aço hipo, a cementita formará um filme contínuo ao redor dos grãos da austenita. Esta rede fragiliza os contornos, favorecendo a fratura intergranular. Para aços hiper-eutetoides o recozimento pleno deve ser feito logo acima de A1 (recozimento dentro da zona crítica = intercrítico), resultanto em perlita grosseira e partículas de cementita. Mas, para estes aços de alto carbono (>0,77%), a perlita grosseira não é vantajosa e prefere-se uma estrutura chamada "esferoidita", que consiste de glóbulos de cementita em uma matriz ferrítica, que melhora mais a usinabilidade e a capacidade do aço ser trabalhado a frio.

12 Aço hiper-eutetoide Filme de cementita nos contornos após recozimento pleno (picrato de sódio)

13 Recozimento de Esferoidização. Ideal para aços de alto teor de C (que contenham cementita) Ou aços de origem Martensítica. Forma cementita globular ou esferoidal na ferrita (esferoidita) melhora a usinabilidade de aços de alto carbono (hipereutectóides). Também pode ser aplicado a aços hipo-eutetóides. A esferoidita pode ser obtida a partir das estruturas ferrita+perlita, só perlita ou da cementita+perlita por meio de 2 procedimentos diferentes: PROCESSO 1) Aquecimento por tempo prolongado a uma temperatura logo abaixo de A1 (recozimento sub-crítico). PROCESSO 1) PROCESSO 2) PROCESSO 2) aquecimento e resfriamentos alternados entre temperaturas logo acima e logo abaixo da linha de transformação A1.

14 Recozimento de esferoidização a 625 o C

15 Esferoidização do aço hiper-eutetoide: cementita bem coalescida

16 Recozimento Isotérmico ou Cíclico Consiste no aquecimento do aço nas mesmas condições que para o recozimento pleno, seguido de resfriamento rápido até uma determinada temperatura abaixo de A1, até se atingir a completa transformação, seguindo-se resfriamento acelerado ao ar. Os produtos resultantes são: perlita e ferrita (aço hipo), só perlita (aço eutetoide), ou perlita e cementita (aço hiper). Vantagens: ganho de tempo e estrutura mais uniforme Para peças grandes o método não é atrativo, devido o resfriamento ser mais lento no interior da peça, dificulta esfriar rapidamente até a temperatura de transformação.

17 Normalização Figura Indicação das temperaturas recomendadas em aços carbonos, para austenitização e efetivação dos tratamentos térmicos de Normalização e Recozimento.

18 Na Normalização, as classes de aços (Aços Hipoeutetoides e Aços Hipereutetoides), são aquecidos em torno 50 o C acima das zonas críticas (A3 e Acm) e resfriado ao ar. Já a classe dos Aços Eutetóides, são aquecidos em torno de 50 o C acima da linha A1 e também resfriados ao ar. O tratamento permite um maior super-resfriamento da austenita, resultando em uma estrutura mais fina da perlita. A resistência e a tenacidade são maiores que no aço recozido.

19 Normalização A normalização pode ser utilizada como tratamento térmico final ou como operação intermediária. O tratamento é indicado aos aços com tamanho de grão grosseiro após trabalho a quente, para refinálo. Também como etapa antes da esferoidização ou da têmpera em martensita, pois a perlita fina requer menos tempo para ser solubilizada na austenita do que a perlita grosseira. É ainda para amolecer um aço temperado antes de usiná-lo. Os constituintes formados serão: Normalização de Aços Eutetoides: Perlita Fina; Normalização de Aços Hipoeutetoides: Perlita Fina + Ferrita; Normalização de Aços Hipereutetoides: Perlita Fina + Cementita. Para o aço hiper-eutectóide, a normalização não resulta na formação do filme de cementita devido ao resfriamento rápido, ao contrário do recozimento pleno destes aços. Aços temperáveis ao ar não devem ser normalizados.

20 Aço 1045 normalizado: observe que a quantidade de ferrita-próeutetoide é inferior a prevista no diagrama de equilíbrio devido a relativa rapidez do resfriamento ao ar.