Transformações De Fases

8. TRATAMENTO TÉRMICO DOS AÇOS

• Os tratamentos térmicos consistem no conjunto de operações de aquecimento e resfriamento a que são submetidos as ligas ferrosas (em especial os aços), sob condições controladas de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento.

• Os principais tratamentos térmicos das ligas ferrosas são:

 Recozimento;

 Normalização;

 Têmpera;

 Revenido.

• Os principais objetivos dos tratamentos térmicos são os seguintes:

 Remoção de tensões internas;

 Aumento ou diminuição da dureza;

 Aumento da resistência mecânica;

 Melhora da ductilidade;

 Melhora da usinabilidade.

• Os principais fatores que devem ser considerados em um tratamento térmico são aquecimento, tempo de permanência à temperatura e taxa de resfriamento. A atmosfera do recinto também possui influência sobre os resultados finais.

• A velocidade de aquecimento, embora na maioria dos casos seja fator secundário, apresenta alguma importância, especialmente quando os aços estão em estado de tensão interna ou possuem tensões residuais devidas a encruamento prévio ou transição ao estado martensítico. Nessas condições, um aquecimento muito rápido pode provocar empenamento ou mesmo surgimento de trincas ou fissuras.

• A temperatura de aquecimento é mais ou menos um fator fixo, determinado pela natureza do processo, das propriedades e estruturas finais desejadas e da composição química do aço (principalmente do seu teor de carbono).

• O diagrama de fases do Fe-C fornece as temperaturas críticas (superiores e inferiores) em função do teor de carbono da liga (Figura 1). Por convenção, a linha de transformação eutetóide é chamada de A1 (limite inferior da zona crítica); a linha que separa os campos de fases  e  é chamada de A3; e a linha que separa os campos de fases  e Fe3C é chamada de ACM (limites superiores da zona crítica).

Figura 1 – Temperaturas críticas para as ligas de Fe-C.

• Quanto mais alta a temperatura acima da zona crítica, maior segurança se tem da completa transformação das fases em Fe (austenita), por outro lado, maior será o tamanho de grão da austenita.

• As desvantagens de um tamanho de grão excessivo são maiores que as desvantagens de não se ter total transformação das fases em Fe , de modo que se deve procurar evitar temperaturas muito acima da linha superior da zona crítica.

• Na prática, o máximo que se admite é 50 ºC acima de A3 para aços hipoeutetóides. Para os hipereutetóides, a temperatura recomendada é inferior à da linha ACM.

• A influência do tempo de permanência do aço à temperatura escolhida de aquecimento é semelhante à da máxima temperatura de aquecimento, isto é, quanto mais longo o tempo à temperatura de austenitização, tanto mais completa a transformação das fases em Fe , porém maior o tamanho de grão resultante. Procura-se utilizar o tempo necessário para que a temperatura seja uniforme em toda a seção da peça.

• A taxa de resfriamento é o fator mais importante de um tratamento térmico, pois esta determinará definitivamente a estrutura, e consequentemente, as propriedades finais dos aços.

• Cuidados devem ser tomados para que os resfriamentos não sejam demasiadamente lentos, resultando estruturas com baixa resistência mecânica e baixa dureza, ou então resfriamentos excessivamente bruscos, causando empenamento ou até mesmo ruptura da peça, devido às tensões internas causadas pelas diferenças de temperatura ao longo da seção da peça.

• Os meios mais comumente utilizados para o resfriamento são as soluções aquosas, água, óleo e ar. Os meios podem estar em repouso ou em agitação. As soluções aquosas são os meios mais drásticos de resfriamento, seguidos pela água, óleo e ar, menos drásticos.

8.1. RECOZIMENTO

• Recozimento é o tratamento térmico realizado com o fim de alcançar um ou mais dos seguintes objetivos:

 Remover tensões devidas aos tratamentos mecânicos a frio ou a quente;

 Diminuir a dureza de forma a aumentar a usinabilidade do aço;

 Alterar as propriedades mecânicas como resistência, dureza e ductilidade;

 Ajustar o tamanho de grão;

 Produzir uma microestrutura definida;

 Eliminar os efeitos de quaisquer tratamentos térmicos ou mecânicos a que o aço tiver sido submetido.

8.1.1. Recozimento Total ou Pleno

• Consiste no aquecimento do aço acima da zona crítica, durante o tempo suficiente para a completa solução do carbono ou dos elementos de liga no Fe , seguido de um resfriamento muito lento, realizado ou mediante o controle da velocidade de resfriamento do forno ou desligando-se o mesmo e deixando que a liga resfrie ao mesmo tempo que ele.

• Nessas condições obtém-se perlita grosseira, com considerável melhora na usinabilidade dos aços de baixo e médio carbono.

• Para aços de alto carbono, a perlita grosseira não é vantajosa sob o ponto de vista da usinabilidade preferindo-se uma estrutura diferente, a cementita globulizada ou esferoidita (Figura 2). Estas estruturas podem ser obtidas pelo coalescimento, o qual consiste em qualquer das seguintes operações:

 aquecimento prolongado de aços laminados ou normalizados a uma temperatura logo abaixo da linha inferior da zona crítica A1, também conhecido como recozimento subcrítico (

 Figura 3 – a);

 aquecimento e resfriamento alternados entre temperaturas logo acima e abaixo de A1, ou seja, fazer a temperatura de aquecimento oscilar em torno de A1 (

 Figura 3 – b).

Figura