Quais são os 4 tipos de processos de tratamento térmico?
O processamento do aço requer frequentemente tratamento térmico, incluindo recozimento, normalização, têmpera e revenimento. No entanto, os materiais de metal duro normalmente não requerem tratamento térmico e podem precisar apenas de tratamentos de alívio de tensões. O que é o tratamento térmico [...]
O processamento do aço requer frequentemente tratamento térmico, incluindo recozimento, normalização, têmpera e revenimento. No entanto, os materiais de carboneto normalmente não requerem tratamento térmico e podem necessitar apenas de tratamentos de alívio de tensões.
O que é o tratamento térmico e qual a sua finalidade?
O tratamento térmico é um processo de aquecimento, manutenção a uma temperatura específica e arrefecimento de metais sólidos ou ligas de uma forma controlada para obter a estrutura e as propriedades desejadas. Os principais objectivos do tratamento térmico são os seguintes:
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- Para aumentar a dureza, a resistência e a tenacidade.
- Para melhorar a resistência ao desgaste e a resistência à corrosão da superfície.
- Para melhorar a processabilidade durante a maquinagem.
- Para eliminar as tensões internas geradas durante o processamento.
Tabela de comparação de processos de tratamento térmico: Recozimento, Normalização, Têmpera, Revenido
| Comparação | Recozimento | Normalização | Têmpera | Têmpera |
|---|---|---|---|---|
| Método de tratamento térmico | Aquecer até à temperatura de transformação de fase superior, manter e depois arrefecer lentamente com o forno | Aquecer até à temperatura de transformação de fase superior, manter e arrefecer naturalmente ao ar | Aquecer até uma temperatura superior à temperatura de transformação de fase, manter e depois arrefecer rapidamente em água, óleo ou outro meio | Reaquecer o aço temperado até uma temperatura inferior à temperatura de transformação de fase, manter e depois arrefecer lentamente (arrefecimento ao ar ou no forno) |
| Tipos de materiais a processar | Aço de baixo/médio carbono, ligas de aço; peças vazadas, forjadas, soldadas; peças que exijam maquinabilidade melhorada ou alívio de tensões | Aço de médio/alto teor de carbono, ligas de aço; peças forjadas, peças vazadas, soldaduras; peças de forma simples que requerem resistência e tenacidade médias | Aço de médio/alto carbono, ligas de aço para construção, aço para ferramentas; ferramentas de corte, matrizes, veios, engrenagens que exigem elevada resistência e dureza | Peças de aço temperado; peças que necessitem de regulação da dureza e de alívio das tensões de têmpera (ferramentas, chumaceiras, componentes mecânicos) |
| Comparação de temperaturas | Ampla gama de temperaturas (Ac1~Ac3 acima), temperatura global moderada-baixa (por exemplo, aço-carbono ~700-900°C) | Temperatura ligeiramente superior à do recozimento (Ac3/Accm acima), temperatura global moderada (por exemplo, aço-carbono ~850-950°C) | Temperatura próxima da normalização (Ac3/Ac1 acima), temperatura global moderada-alta (por exemplo, aço-carbono ~800-950°C) | Temperatura mais baixa (abaixo de Ac1, por exemplo, aço-carbono ~150-650°C); classificada em têmpera de baixa, média e alta temperatura com base no objetivo |
| Cenários de aplicação | 1. Pós-processamento de peças vazadas/forjadas/soldaduras, eliminação de tensões de processamento 2. Melhorar a plasticidade do material para facilitar a maquinagem 3. Aperfeiçoar a estrutura do grão para o tratamento térmico subsequente |
1. Peças mecânicas que exigem resistência e tenacidade equilibradas (engrenagens, veios) 2. Substituir o recozimento para simplificar o processo com um ciclo de produção mais curto 3. Melhorar a maquinabilidade do aço de baixo carbono |
1. Peças que exigem elevada dureza e resistência ao desgaste (ferramentas de corte, matrizes, esferas de rolamento) 2. Componentes críticos que suportam cargas de impacto em estruturas mecânicas |
1. Pós-processamento de todas as peças de aço temperado 2. Ferramentas de corte, calibres: têmpera a baixa temperatura 3. Molas: têmpera a média temperatura 4. Veios, bielas e outras partes estruturais: têmpera + revenido a alta temperatura |
| Objetivo | 1. Reduzir a dureza, amolecer o material para facilitar a maquinagem 2. Eliminar as tensões internas 3. Organização e composição uniformes 4. Aperfeiçoar a estrutura do grão para o tratamento térmico subsequente |
1. Aperfeiçoar a estrutura do grão, melhorar a uniformidade organizacional 2. Aumentar a resistência e a tenacidade do material (superior ao recozimento) 3. Eliminar a cementite de rede no aço hipereutectoide 4. Simplificar o processo, encurtar o ciclo de produção |
1. Aumenta significativamente a dureza e a resistência 2. Obter uma elevada resistência ao desgaste 3. Obtenção de uma estrutura martensítica |
1. Eliminar o stress da têmpera, reduzir a fragilidade, melhorar a estabilidade da peça 2. Ajustar as propriedades mecânicas como a dureza, a resistência, a tenacidade 3. Estabilizar as dimensões da peça, evitar a deformação |
| Análise custo-benefício | Vantagens: Processo simples, baixa necessidade de equipamento (forno de resistência comum), baixo custo Desvantagens: Arrefecimento lento, ciclo de produção longo, baixa eficiência |
Vantagens: Método de arrefecimento simples (arrefecimento a ar), não é necessário equipamento de arrefecimento especial, maior eficiência do que o recozimento, custo moderado Desvantagens: Algumas limitações na forma da peça (peças complexas propensas a deformação com arrefecimento a ar) |
- Custos do equipamento e do meio: Requer meio de têmpera (água, óleo, etc.) e equipamento relacionado - Risco de sucata: Risco elevado de deformação e fissuração, é necessário um controlo rigoroso, pode aumentar o custo da correção ou da sucata - Elevado valor acrescentado: Passo fundamental para a obtenção de materiais de elevado desempenho |
- Custo necessário: Etapa essencial após o arrefecimento, não pode ser omitida - Controlo preciso: O controlo da temperatura deve ser preciso para um desempenho estável |
O que é o arrefecimento e que regras devem ser seguidas durante o arrefecimento?
A têmpera é um processo de tratamento térmico no qual um componente de aço é aquecido a uma temperatura acima do ponto Ac3 ou Ac, mantido a essa temperatura durante um certo tempo e, em seguida, arrefecido rapidamente para obter estruturas martensíticas e/ou bainíticas, melhorando assim a resistência e a dureza do componente de aço. As seguintes regras devem ser seguidas durante a têmpera:
Forno industrial
- A temperatura de arrefecimento deve ser mantida. Se a temperatura não for atingida, o componente deve ser novamente aquecido e mantido durante um certo tempo antes de ser colocado no meio de arrefecimento adequado.
- É preferível fazer a têmpera a temperaturas mais baixas, uma vez que tal conduz a uma maior dureza e tenacidade, desde que a dureza desejada seja alcançada.
- Os componentes de aço-carbono de maiores dimensões são temperados em água, enquanto os mais pequenos são temperados em óleo. Quando a temperatura se situa entre 550-600°C, é utilizada a têmpera em água, e quando a temperatura se situa entre 200-300°C, é utilizada a têmpera em óleo.
- Peças em carboneto de tungsténio são arrefecidas em água, enquanto as ferramentas finas e delicadas são arrefecidas em óleo.
- Os componentes de aço compridos e finos, como as lâminas de serra, devem ser fixados de preferência numa placa de ferro durante a têmpera para minimizar a deformação.
O que é a têmpera? Quais são os diferentes tipos de têmpera e quais são as suas finalidades?
Aquecimento em forno de carboneto de tungsténio para alívio de tensões
O que é a têmpera? Quais são os diferentes tipos de têmpera e quais são as suas finalidades?
Embora a têmpera possa aumentar a dureza e a resistência dos componentes de aço, também introduz tensões internas que podem tornar o aço frágil. Por conseguinte, é necessário efetuar a têmpera após o revenido. A têmpera consiste em reaquecer o componente de aço endurecido a uma temperatura inferior ao ponto Ac, mantendo-o a essa temperatura durante um determinado período de tempo e, em seguida, arrefecendo-o até à temperatura ambiente. Este processo de tratamento térmico tem como objetivo aliviar as tensões internas e melhorar a tenacidade. A têmpera é geralmente classificada nos três tipos seguintes, com base na temperatura de aquecimento:
- Têmpera a baixa temperatura: A temperatura de aquecimento varia entre 150-250°C. O objetivo é aliviar parcialmente as tensões internas e aumentar a tenacidade do componente de aço.
- Têmpera a média temperatura: A temperatura de aquecimento varia entre 350-450°C. O objetivo é aliviar ainda mais as tensões internas e melhorar a tenacidade do componente de aço.
- Têmpera a alta temperatura: A temperatura de aquecimento varia entre 500-680°C. O objetivo é aliviar completamente as tensões internas e conferir ao componente de aço uma elevada dureza, tenacidade e resistência ao desgaste.
medição da dureza
O que é o recozimento? Qual é o seu objetivo?
O recozimento é um processo de tratamento térmico em que um metal ou liga é aquecido a uma temperatura adequada, mantido a essa temperatura durante um determinado período de tempo e depois arrefecido lentamente (normalmente num forno). O objetivo do recozimento é reduzir a dureza, melhorar a maquinabilidade, aumentar a ductilidade e melhorar as propriedades mecânicas. Além disso, o recozimento pode eliminar tensões internas, microestruturas irregulares e engrossamento de grãos em componentes fundidos e forjados.
O que é a normalização? Qual é o seu objetivo?
A normalização é um processo de tratamento térmico em que o aço ou os componentes de aço são aquecidos acima da temperatura Ac3 e, em seguida, arrefecidos em ar parado. A normalização difere do recozimento em termos de taxa de arrefecimento; a normalização envolve um arrefecimento mais rápido e, por vezes, a temperatura de aquecimento é mais elevada do que a do recozimento. O objetivo da normalização é refinar a estrutura, aumentar a resistência e a tenacidade dos componentes de aço estrutural com baixo e médio teor de carbono, reduzir as tensões internas e melhorar a maquinabilidade.
