O Tratamento Térmico em Superfícies Metálicas

1.OBJETIVO

Os principais objetivos dos tratamentos térmicos são aumento ou diminuição da dureza; aumento da resistência mecânica; melhora da ductilidade, melhora da usinabilidade, resistência ao desgaste; resistência ao calor entre outras.

2. TEORIA

Dentre as ligas ferro-carbono, os ferros fundidos constituem um grupo de ligas de importância fundamental para a indústria, não só devido a características inerentes ao próprio material, como também pelo fato de mediante introdução de elementos de liga, aplicação de tratamentos térmicos adequados e pelo desenvolvimento do ferro fundido nodular, ter sido viável, o seu emprego em aplicações que de certo modo, eram exclusivas dos aços.

Pelo conhecimento do diagrama Fe-C costuma-se definir o ferro fundido como “as ligas Fe-C cujo teor de carbono se situa acima de 2,0% aproximadamente. “Face a influência do silício nessa liga, sobretudo sobre o ponto de vista de sua constituição estrutural, o ferro fundido é normalmente considerado uma “liga ternária Fe-C-Si pois o silício está presente em teores superiores ao do próprio carbono.

Por outro lado, em função de sua constituição estrutural, o carbono está geralmente presente, em grande parcela, na forma livre. Nessas condições, a definição de ferro fundido é: a liga ferro-carbono-silício, de teores de carbono geralmente acima de 2,0% em quantidade superior à que pode ser retida em solução sólida na austenita, de modo a resultar carbono parcialmente livre, na forma de veios ou lamelas de grafita.

Dentro da denominação geral de Ferro fundido podem ser distinguidos os seguintes tipos de liga:

Ferro fundido cinzento – cuja fratura mostra uma coloração escura caracterizada por apresentar como elementos de liga fundamentais o carbono e o silício e estrutura em que uma parcela relativamente grande do carbono está no estado livre (grafita lamelar) e outra parcela no estado combinado (Fe3 C).

Ferro fundido branco – cuja fratura mostra uma coloração clara caracterizado por apresentar ainda como elementos de liga fundamentais o carbono e o silício, mas cuja a estrutura, devido às condições de fabricação e menor teor de silício apresenta o carbono quase inteiramente na forma combinada (Fe3C).

Ferro fundido mesclado – cuja fratura mostra uma coloração mista entre branco e cinzento, igualmente por uma mescla de proporções variáveis de ferro fundido branco e cinzento.

Ferro fundido maleável – caracterizado por apresentar, devido a um tratamento realizado ainda no estado líquido, carbono livre na forma de grafita esferoidal, o que confere ao material características de boa ductilidade.

3. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS E SUAS CARACTERÍSTICAS

- Disco abrasivo

- Serra:

- Secador:

- Lixa a seco:

- Politriz lixadeira(100)

- Lixa (220,320,400,600)

- Disco de feltro

- Forno:

- Durômetro Rockwell B e Vickers:

4. MATERIAL UTILIZADO

Utilizada uma barra de aço ABNT 1040, cortada em 3 partes.

5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Foi utilizada uma barra de aço ABNT 1040. Essa barra foi cortada em 3 tamanhos: um grande, um médio e um pequeno; e após essas divisões foram divididas em outras 6 subdivisões, para cada subdivisão, foi feito um determinado tipo de tratamento térmico, como têmpera, normalização e recozimento.

Foi utilizado um forno de pequeno porte com paredes de cerâmica, para que a peça não receba o calor diretamente; este forno foi pré-aquecido a 850°C por 40min, na abertura do forno sua temperatura cai para 780°C.

Primeiro foi colocada à peça grande dentro do forno, em seguida a peça média e em seguida, a menor.

O tempo de aquecimento da peça depende do diâmetro da mesma, pois quanto menor o espaço para o centro da peça menor é o tempo de aquecimento. Dependendo da utilização da peça se torna necessário o controle da oxidação do aço, assim sendo, devemos utilizar fornos mais sofisticados do que utilizamos em nossa experiência, como exemplo, o forno a vácuo com nitrogênio.

Após 50min, foi feita a retirada da peça grande do forno, e colocada em um tanque com salmoura (água+sal), sempre em movimento para esfriar o centro da peça junto com sua superfície. Assim foi feita a têmpera da peça, que consiste no resfriamento rápido do aço de uma temperatura superior à sua temperatura crítica, mais ou menos 50°C acima da linha A1 para aços hipereutetóides, em um meio de salmoura.

O objetivo da Têmpera é a obtenção da estrutura martensítica, fazendo a curva em c passar seu cotovelo esquerdo, não possibilitando a formação da austenita.

Sendo que a velocidade do resfriamento dependeu nessas condições do tipo de aço e da forma da peça. Essa peça após a têmpera foi cortada em 3 partes onde foi feito o revenimento em 2 partes sendo que uma delas aquecida a 200°C e a outra a 600°C. O revenimento acompanha a têmpera, eliminando determinados inconvenientes, como corrigir excessiva dureza e a fragilidade do material e aumentar a sua ductilidade. O aquecimento da martensita permite reversão do reticulado instável pelo estável cúbico centrado.

Com a peça média foi feita a normalização que consiste no aquecimento da peça a uma temperatura acima da zona crítica seguido de um resfriamento ao ar. Esse tratamento pode considerar que no aquecimento de aço hipoeutetóide ela ultrapassa a linha A3 e para os aços hipereutetóides linha Acm; sem a formação dos invólucros frágil de carbonetos.

A principal característica da normalização é a refinação dos grãos de granulação grosseira de aços fundidos, sendo também um tratamento preliminar a têmpera.com essa peça foi feito um corte longitudinal.

Com a peça menor foi feito o recozimento que é o tratamento térmico com o fim de se alcançar determinadas características, como remoção de tensões, diminuição da dureza para melhora da usinabilidade e alterando propriedades mecânicas.

Foi feito um Recozimento a uma temperatura