Curvas de resfriamento contínuo com diferentes taxas de resfriamento: Ensaio Jominy. Resultados: - Microestruturas diferentes; - Durezas diferentes.

Transcrição

1 Curvas de resfriamento contínuo com diferentes taxas de resfriamento: Ensaio Jominy Resultados: - Microestruturas diferentes; - Durezas diferentes.

2 Efeito da seção da peça sobre a velocidade de resfriamento em meios diferentes - As camadas superficiais resfriam mais rapidamente; - Transformação da austenita em martensita; - Transformação da austenita em outros produtos; - Formação de produtos diferentes na superfície e no núcleo;

3 Trincas de Têmpera No resfriamento ou aquecimento de uma Aço surgem tensões decorrentes de: - Heterogeneidade de temperatura na peça; - Dilatação ou expansão térmica. No caso dos resfriamentos rápidos de Têmpera as trincas podem ocorrer pela presença de: A) - Maior heterogeneidade de temperatura; - Resfriamento rápido; - Gradientes de temperatura no interior da peça; - Gradientes de tensão, associados às diferentes expansões (ou contrações) térmicas.

4 Trincas de Têmpera B) - Variação do volume associada à transformação martensítica à medida que as diferentes regiões da peça vão atingindo a temperatura Mi. Representação do estabelecimento de tensões durante a têmpera de uma peça utilizando água para o resfriamento.

5 Trincas de Têmpera Associadada à Expansão Martensítica Resfriamento lento: -Variação de volume e decomposição da austenita ocorre a temp. elevadas; -As tensões são facilmente acomodadas durante o resfriamento final. Resfriamento rápido: -A contração da austenita ocorre até o material atingir a temperatura Mi; -Posteriormente inicia-se a expansão associada à transformação martensítica; -Nesta temperatura, o material possui Tensão de Escoamento elevada e baixa Ductilidade.

6 TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS Objetivo: Tratamento térmico que visa obter: - Aumento da dureza; - Redução das tensões internas; - Menor risco de ocorrência de trincas ou empenamentos. Tipos e Tratamentos Térmicos a Temp. Isotérmica: - Martêmpera; - Austêmpera.

7 MARTÊMPERA - Indicado para Aços Liga e Ferros Fundidos cinzentos; - Diferente da Têmpera, um pouco acima da linha Mi (início da martensita), o resfriamento é retardado; - Inicia-se nesta região, em temp. constante, (sem encostar nas curvas CC ) a homogeneização térmica de toda seção; - A temperatura da superfície e do núcleo são igualadas (ainda com microestrutura austenítica); - Posteriormente com o resfriamento ao Ar obtem-se a Martensita;

8 MARTÊMPERA - Diminuição da quantidade excessiva de tensões internas; - O tratamento final possibilita martensita uniforme em toda seção da peça; - Dureza: de 65 a 67 RH C; - As propriedades de um aço tratado por Martempera e revenido são idênticas às propriedades de um aço tratado por Têmpera e revenido;

9 MARTÊMPERA Processo Posição 1: A peça é aquecida acima da zona crítica para se obter a austenita; Posição 2: A peça é Resfriada num banho de sal fundido ou óleo quente, com temperatura um pouco acima da linha Mi; Posição 3: Mantém-se a peça nessa temperatura por certo tempo, tendo-se o cuidado de não cortar a primeira curva

10 MARTÊMPERA Processo Posição 4: (Resfriamento final) A peça é resfriada, ao ar, em temperatura ambiente; Obs.: Após a martêmpera é necessário submeter a peça a revenimento.

11 Comparando os processos de Têmpera e Martêmpera: - (A) Têmpera: A superfície e o núcleo da peça atingem a temperatura Mi em momentos (tempos) diferentes. Resultado: aumento excessivo das tensões internas. - (B) Martêmpera: Tratamento isotérmico antes de Mi, permite a homogeneização da temp. da superfície e do núcleo. Resultado: redução sensível das tensões internas.

12 AUSTÊMPERA - Indicado para aços com temperabilidade elevada ( C > 0,50%) e em Ferros Fundidos cinzentos; - Aços com baixo C, porém com elevado Mn ou com presença de elementos de liga; - Após o aquecimento do aço acima da zona crítica, um resfriamento rápido a temperaturas de formação da Bainita; - Inicia-se nesta temperatura a nível constante, a transformação da Austenita (curvas CC ) em produto Bainita; - Dependendo da temperatura do banho (sal fundido ou chumbo derretido) obtém-se Bainita mais ou menos dura;

13 AUSTÊMPERA - Temperatura do banho: entre 260ºC e 440ºC; - O resfriamento final ocorre ao Ar ambiente; - A Bainita substitui a estrutura martensítica revenida, esta última obtida pela Têmpera e revenido; - A austêmpera resulta: menores tensões internas; Ausência de empenamento das peças tratadas - Devido à influência da seção das peças nas curvas de resfriamento, a austêmpera não apresenta bons resultados em peças de grandes dimensões; - Dureza aproximada: 50 RH C;

14 AUSTÊMPERA Processo Posição 1: A peça é aquecida acima da zona crítica para se obter a austenita; Posição 2: A peça é resfriada bruscamente em banho de sal fundido, com temperatura entre 260ºC e 440ºC. Posição 3: Permanece nessa temp. por um tempo, até que sejam cortadas as duas curvas (CC - transformação da austenita em bainita. Posição 4: Resfriamento ao Ar ambiente.

15 PROCESSO DE TÊMPERA SUPERFICIAL Objetivo: Produzir endurecimento superficial pela obtenção da microestrutura martensita, apenas na camada externa do aço. Aplicações: - Em peças com formatos complexos e dimensões impossíveis de temperar inteiramente; - Alta dureza e alta resistência ao desgaste superficial; - Boa ductilidade e tenacidade no núcleo. Tipos: - Têmpera superficial por chama; - Têmpera superficial por indução;

16 Têmpera superficial por chama: Métodos: Estacionário; Progressivo e Combinado. Método estacionário: (manual) - Consiste em aplicar a chama na peça, até que ela alcance uma temperatura de cerca de 800ºC; - A chama move-se sobre a área que será endurecida; - O resfriamento é imediato na água ou no óleo;

17 Método Progressivo: - A peça se move e o maçarico permanece fixo; -O resfriamento é feito logo após a chama ter aquecido a superfície da peça.

18 Método Combinado: - A peça e o maçarico movem-se simultaneamente; - Este método requer o uso De máquinas ou dispositivos especiais; - É aplicado, geralmente, em peças cilíndricas e de grande tamanho.

19 Resultados do Tratamento Superficial por Chama: - A dureza final obtida varia de 53 a 62 HRC; - A espessura da camada endurecida pode atingir até 10mm; - A profunidade de camada endurecida depende: - composição do aço; - velocidade de deslocamento da chama; - homogeneidade da temperatura desde a superfície até espessura da camada.

20 Têmpera superficial por indução: - O aquecimento tem origem no princípio da indução eletromagnética. - Um condutor de eletricidade (peça metálica) é colocado sob a ação de um campo eletromagnético. Este campo desenvolve uma corrente elétrica de forma induzida. - O aquecimento é feito por meio da corrente que circula através da peça e da resistência que o material oferece à sua passagem.

21 Têmpera superficial por indução: - A unidade para aquecimento indutivo compõe-se de um aparelho de alta freqüência e de uma bobina de trabalho. - A bobina é fabricada com tubo fino de cobre, com uma ou mais espiras, e toma a forma da área da peça que se deseja aquecer.

22 Têmpera superficial por indução: - A freqüência da corrente alternada, aplicada à bobina de trabalho, influi no grau de aquecimento e profundidade de têmpera. Por exemplo: - Alta freqüência, pequena profundidade de têmpera; - Baixa freqüência, grande profundidade têmpera; - Na prática, emprega-se a freqüência de 450Khz na maioria das aplicações.

23 Tempera por Indução: Procedimentos: - A peça é colocada numa bobina em que circula uma corrente elétrica de alta freqüência; - Dentro da bobina indutora, é gerado um forte campo eletromagnético; - A resistência que a peça oferece à passagem desse campo provoca o aquecimento da superfície a temperatura acima da zona crítica do material; - Após a austenitização, a peça é resfriada por jatos de água ou de óleo; - Na superfície, forma-se uma estrutura do tipo MARTENSITA.

24 - Após a têmpera superficial, é necessário revenir a camada endurecida. - O revenimento pode ser feito, também, pelo processo de aquecimento por indução, seguido de resfriamento lento. Vantagem da têmpera por indução: - Permitir o controle preciso da profundidade da camada a ser endurecida; - Processo mais preciso e seguro do que o da têmpera por chama; - É largamente empregado na fabricação de peças de grande responsabilidade, como eixos e engrenagens.