Tratamento térmico

Tratamento térmico é o conjunto de operações de aquecimento e resfriamento a que são submetidos os aços, sob condições controladas de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento, com o objetivo de alterar as suas propriedades ou conferir-lhes características determinados.

As propriedades dos aços dependem, em princípio, da sua estrutura. Os tratamentos térmicos modificam, em maior ou menor escala, a estrutura dos aços, resultando, em consequência na alteração mais ou menos pronunciada, de suas propriedades.

Cada uma das estruturas obtidas apresentam seus característicos próprios, que se transferem ao aço, conforme a estrutura ou combinação de estrutura ou combinação de estruturas presentes. Pelo exposto, pode-se perfeitamente avaliar a importância dos tratamentos térmicos, sobretudo nos aços de alto carbono e nos que apresentam também elementos de liga.

Neste experimento temos como objetivo a analise dos resultados de dureza de aço SAE 1045 em estado bruto de fundição, submetido a tratamento térmico de tempera e tempera seguido de revenimento.

2. Bases teóricas

2.1. Têmpera

Houve um grande avanço tecnológico quando o homem descobriu como conferir dureza ao aço. Os dentes da engrenagem, o engate do trem, o amortecedor do carro, as brocas devem ser fabricados com aço endurecido, para suportarem os esforços a que são submetidos.

A têmpera é um processo de tratamento térmico do aço destinado à obtenção de dureza. Uma têmpera feita corretamente possibilita vida longa à ferramenta, que não se desgasta nem se deforma rapidamente.

O processo consiste em aquecer o aço num forno com temperatura acima da zona crítica. Para o aço-carbono, a temperatura varia de 750º a 900ºC. A peça permanece nessa temperatura o tempo necessário para se transformar em austenita.

O que distingue essa forma de tratamento é o seu processo de resfriamento. A peça é retirada do forno e mergulhada em água. A temperatura cai de 850ºC para 20ºC. Trata-se de um resfriamento brusco.

Quando a austenita é resfriada muito rapidamente, não há tempo para que se transformar em ferrita, cementita ou perlita. A austenita se transforma num novo constituinte do aço chamado martensita.

Vimos que ao aquecer o aço acima da zona crítica, o carbono da cementita (Fe3C) dissolve-se em austenita. Entretanto, na temperatura ambiente, o mesmo carbono não se dissolve na ferrita. Isso significa que os átomos de carbono se acomodam na estrutura CFC de austenita, mas não se infiltram na estrutura apertada - CCC - da ferrita.

No resfriamento rápido em água, os átomos de carbono ficam presos no interior da austenita. Desse modo, os átomos produzem considerável deformação no retículo da ferrita, dando tensão ao material e aumentando sua dureza.

2.2. Revenimento

O tratamento de têmpera provoca mudanças profundas nas propriedades do aço, sendo que algumas delas, como a dureza, a resistência à tração, atingem valores elevados. Porém, outras propriedades, como a resistência ao choque e o alongamento, ficam com valores muito baixos, e o material adquire uma apreciável quantidade de tensões internas. Um aço nessa situação é inadequado ao trabalho.

Para corrigir suas tensões, é preciso revenir o material. O revenimento tem a finalidade de corrigir a dureza excessiva da têmpera, aliviar ou remover as tensões internas. O revenimento é, portanto, um processo sempre posterior à têmpera.

Logo após a têmpera, a peça é levada ao forno, em temperatura abaixo da zona crítica, variando