Universidade Federal do Paraná Curso de Engenharia Industrial Madeireira ELEMENTOS ORGÂNICOS DE MÁQUINAS I AT-096 Dr. Alan Sulato de Andrade alansulato@ufpr.br TRATAMENTOS EMPREGADOS EM 1
INTRODUÇÃO: Existem diversas técnicas e procedimentos empregados visando o aumento das propriedades dos materiais metálicos. Os mais empregados comercialmente para estes fins são: Tratamento térmico, Endurecimento superficial, Revestimentos e Tratamentos superficiais. Tratamentos térmicos são o conjunto de operações de aquecimento e resfriamento a que são submetidos os materiais metálicos, sob condições controladas de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de esfriamento. O tratamento térmico é bastante utilizado em aços de alto teor de carbono ou com elementos de liga. 2
Formas de se realizar o tratamento térmico Tratamento térmico Cortesia Cestari 3
Tratamento térmico Cortesia Primus Processamento de Tubos S.A Forno de recozimento 4
Tratamento realizado em tubos e chapas Tratamento realizado componentes (total ou em regiões específicas) 5
Muitas vezes, quando se é realizado o tratamento em componentes existe a necessidade de retificar as peças. Estas operações são realizadas em centros de usinagem. Retifica de elemeto Cortesia Cestari 6
Seus principais objetivos são: aumentar ou diminuir a dureza; aumentar a resistência mecânica; melhorar resistência ao desgaste, à corrosão, ao calor; modificar propriedades elétricas e magnéticas; remover tensões internas, provenientes por exemplo de resfriamento desigual; melhorar a ductilidade, a trabalhabilidade e as propriedades de corte; Os principais parâmetros de influência nos tratamentos térmicos são: Temperatura de aquecimento, Tempo de permanência, Velocidade de resfriamento, 7
Temperatura de aquecimento: geralmente realizado a temperaturas acima da crítica, para uma completa austenização do aço. Esta austenização é o ponto de partida para as transformações posteriores desejadas, que vão acontecer em função da velocidade de resfriamento. Estrutura do material metálico após o tratamento 8
Estrutura Cristalina Estrutura Difusa Modificações que ocorrem devido ao tratamento térmico Tempo de permanência à temperatura de aquecimento: deve ser o estritamente necessário para se obter uma temperatura uniforme através de toda a seção do aço. 9
Velocidade de resfriamento: é o fator mais importante, pois é o que efetivamente vai determinar a estrutura e conseqüentemente as propriedades finais desejadas. As siderúrgicas escolhem os meios de resfriamento ainda em função da seção e da forma da peça. Dentre os tratamentos térmicos mais utilizados, encontram-se: Recozimento (700-800ºC), Normalização (400-800ºC), Têmpera (700ºC) e Revenido (200-700ºC). Vejamos a seguir as principais características de cada um: 10
No recozimento a velocidade de esfriamento é sempre lenta e o aquecimento pode ser feito a temperaturas superiores à crítica (recozimento total ou pleno) ou inferiores (recozimento para alívio de tensões internas). É utilizado quando se deseja remover tensões devido a tratamentos mecânicos à frio ou à quente, tais como o forjamento e a laminação, diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade do aço, alterar propriedades mecânicas. A normalização é um tratamento semelhante ao anterior quanto aos objetivos. A diferença consiste no fato de que o resfriamento posterior é menos lento. Visa refinar a granulação grosseira de peças de aço fundido, que são também aplicadas em peças depois de laminadas ou forjadas, ou seja na maioria dos produtos siderúrgicos. É também usada como tratamento preliminar à tempera e ao revenido, visando produzir uma estrutura mais uniforme e reduzir empenamentos. 11
A têmpera consiste no resfriamento rápido da peça de uma temperatura superior à crítica, com a finalidade de se obter uma estrutura com alta dureza (denominada estrutura martensítica). Embora a obtenção deste tipo de estrutura leve a um aumento do limite de resistência à tração do aço, bem como de sua dureza, há também uma redução da maleabilidade e o aparecimento de tensões internas. Procuram-se atenuar estes inconvenientes através do revenido. Revenido é um tratamento posterior à têmpera, que consiste em elevar a temperatura até certo nível e manter por algum tempo. O resultado é um alívio das tensões internas, corrige a excessiva dureza e fragilidade do material e aumenta a maleabilidade e a resistência ao choque, tanto maior quanto maiores a temperatura e o tempo de revenido. Podemos dizer, portanto, que a operação de revenido "ajusta" a dureza desejada da peça. 12
ENDURECIMENTO SUPERFICIAL: Quando uma peça é muito grande ou espessa, é difícil obter dureza uniforme em seu interior por métodos de endurecimento maciço. Uma alternativa é endurecer apenas a superfície, deixando seu interior moderadamente mole. ENDURECIMENTO SUPERFICIAL: Para aços com alto teor de carbono: Aquecimento, temperada e revenida. Para aços com baixo teor de carbono (doces) É necessário antes o aquecimento das peças em atmosfera rica em carbono, nitrogênio, ou ambos, passando assim pelo processo de têmpera. Os processos podem ser: cementação, nitretação e cianetação. 13
ENDURECIMENTO SUPERFICIAL: Cementação Metal aquecido em atmosfera de monóxido de carbono. Nitretação Metal aquecido em atmosfera de nitrogênio gasoso. Cianetação. Aquecimento do metal em um banho de sal cianeto até por volta de 800ºC. ENDURECIMENTO SUPERFICIAL: Tempera a laser de peças de até 30 toneladas, exemplo de endurecimento superficial Cortesia Complaser 14
REVESTIMENTO E TRATAMENTO SUPERFICIAL: Existem diversos tipos de revestimentos e tratamentos superficiais a serem empregados em materiais metálicos, alguns tem propósito de evitar a corrosão, enquanto outros se dedicam a melhorar a dureza superficial e a resistência ao desgaste ou ainda quanto a aparência. REVESTIMENTO E TRATAMENTO SUPERFICIAL: Os mais comuns podem ser divididos em: Materiais não metálicos: Poliméricos, Vítreo-cerâmicos e Conversão química (oxidação, anodização, fosfatação e cromeação) Materiais metálicos: Difusão, Recobrimento (mecânico, eletrorecobrimento, catalítico, por imersão), Banho quente, pulverização, deposição (a vácuo, vapor químico) 15
REVESTIMENTO E TRATAMENTO SUPERFICIAL: Exemplos de revestimentos superficiais REVESTIMENTO E TRATAMENTO SUPERFICIAL: Exemplos de tratamentos superficiais 16
EXERCÍCIO Desafio 8: Pesquisar 03 (três) produtos que são empregados como revestimento superficial ou técnicas de tratamento superficial empregados em elementos de máquinas ou dispositivos complexos. 17