A Descrição de Microconstituintes

1ª Descrição dos microconstituintes do sistema Fe-C

Ferrita

É o primeiro estágio de uma liga ferro-carbono, quando a concentração de carbono é baixa, também chamado de ferro α, é uma fase dúctil e pouco resistente, de forma cristalina do tipo cubico de face centrada (CCC), é encontrado em temperatura ambiente até 912 °C e volta a aparecer em temperaturas que antecedem a fusão do ferro, esse estágio, em alta temperatura também é chamada de ferro δ, e surge a partir de 1394 °C.

Austenita

        Este microconstituinte se encontra no segundo estágio de aquecimento, no intervalo de 912 °C até 1394 °C, temperatura propício a sua estabilidade, e é caracterizado por seus aspectos de baixa dureza e resistência à desgastes físicos, magnetismo e alta densidade. Em temperatura ambiente a austenita só é possível em aços austeníticos.

Cementita

        Formado por uma alta concentração de carbono (C), superior ao limite de solubilidade do C, igual a 6,7%, ou seja, formado por carbonetos de ferro (Fe₃C), agregando características de alta fragilidade e alta dureza, de estrutura ortorrômbica, porém, não possui uma forma estável, mas que em temperatura ambiente possui baixa velocidade de decomposição, entretanto, se aquecida, se decompõe em grafita e ferro α.

Perlita

        É uma mistura de fases do sistema Fe-C em que ocorrem de forma concomitante as fases de ferrita e cementita, pois a ferrita tem baixa solubilidade de C e ao contrario a cementita possui alta solubilidade de C, e incorpora o carbono da vizinhança, permitindo as duas fases, esse fenômeno ocorre me aços eutetóides, em resfriamento lento. A perlita é mais dura e resistente que a ferrita, porém mais mole e maleável que a cementita. Apresenta-se em forma laminar, reticular e globular.

5ª Explicação dos objetivos e os procedimentos dos tratamentos térmicos:

Normalização: é o processo que visa diminuir a granulação do aço, refinando sua estrutura. Ocorre em duas etapas: aquecimento, que depende das dimensões da peça, em atmosfera controlada e o resfriamento. O aquecimento é feito até 900 °C e resfriado a 600 °C. A estrutura deixa de ser austenita e muda-se para perlita e ferrita. O principal objetivo desse tratamento é melhorar a usinagem da peça.

Recozimento: este processo aprimora em todos os aspectos as propriedades do material submetido, em especifico o aço, pois permite a remoção das tensões de tratamentos mecânicos, diminuir a dureza, ajustar o tamanho do grão, as propriedades mecânicas, textura bruta, além de eliminar os efeitos de outros tratamentos térmicos já aplicados à peça e gases retidos na estrutura, afim de melhorar a usinagem da peça. Alguns processos necessitam de um ambiente controlado ou proteção, com temperaturas que variam entre 550 °C e 900 °C , essa variância ocorre em dependência do tipo de aço. O resfriamento é feito de maneira lenta, dentro do forno ou em temperatura ambiente ou em caixas.

Esferoidização: tratamento aplicado a aços com médio e alto teor de C, que visa produzir microestruturas esferoidais de carboneto, inicialmente encontrada na forma de lamelas, em uma matriz férrica, pois estas microestruturas possuem características de ser dúctil e de alta usinabilidade, o processo auxilia também na redução da dureza do metal de alto teor de carbono.

Tempera: o objetivo desse tratamento é reorganizar os cristais dos metais, afim de aumentar a dureza e a resistência do metal, ocorre em duas etapas, aquecimento e esfriamento rápido, o metal é aquecido para que seja possível essa nova organização dos cristais metálicos, na fase austenitização, e o esfriamento rápido é feito afim de obter a estrutura de martensita. O aquecimento é feito até superar à temperatura crítica   de 727 °C, em uma fase de melhor arranjo estrutural, e o esfriamento brusco é feito em água ou óleo, ou em outra solução aquosa, para não haver alteração de fase no aço. Cada peça possui seu processo de tempera, pois, este processo engloba diversos fatores.

Revenimento: utilizado para aumentar a tenacidade e reduzir a dureza, através do reaquecimento das peças após o processo de têmpera em temperaturas inferiores as mudanças de estrutura do aço, afim de manter o controle da estrutura martensítica.  Entre as temperaturas de 140°C e 200°C não há alterações expressivas num aço, a dureza cai para 58 a 60 RC dependendo da composição do aço. Nesta faixa de temperatura mudou pouco o aço. Na faixa de 210°C e 260°C as tensões são alteradas, e começa a baixar a dureza, e não tem nenhuma modificação na estrutura considerável. O revenimento inicia a alteração da estrutura na faixa de 270°C e 360°C começa a precipitação de carbonetos finos. O revenimento já faz mudanças maiores na estrutura.  Na faixa de 370°C e 730°C a transformação na estrutura é maior. Conforme a temperatura de revenimento é maior, a cementita precipitada fica mais grossa e se tornam visíveis numa matriz férrica. A 730°C o revenimento pode levar a uma queda da dureza significativa. Aços altamente ligados apresentam um comportamento diferente no revenimento, pois na faixa de 500°C e 600°C apresentam precipitação de carboneto de liga endurecimento secundário.

Austêmpera:  este processo, procura obter um aço de melhor qualidade em suas propriedades mecânicas, e consiste em resfriar o aço até a temperatura de obtenção da estrutura baionítica, e é mantida em temperatura constante até que todo aço possa passe por essa transformação, fase isotérmica, em seguida, após a transformação completa, é feito um resfriamento bruto. Esse sistema é feito para que o aço seja composto por carbonetos e ferro α, uma fase mais estável em relação a martensita que provoca trincas e outras falhas ao aço. Além de dispensar o revenimento e baratear o processo.