TRATAMENTO
TERMICO DAS
LIGAS METALICAS
VICENTE CHIAVERINI
TRATAMENTO
TERMICO DAS
LIGAS METALICAS
•
-
-
~OllASIWIA
OE MITA LIUIA
ABM (
MATEllA I S
SAO PAULO
2008
Ed90es da ABM
1• •
2003
2008(2'1mpressao).
Fkha
Cat•IO~rnfica
L'bi11vtrmi. Vkc:n\<.
Tr:uamcmo TCnnko das Ligas }\1<'Cili<'as I VicttUc Chi:n-crini
SJI) P:t.u.kl: AsMX'~lo Bntsik-ir.a, dt' t..'1clalurri:ii t' M:!41:1i:.i~. ~.
8ibliogtafi3
l . MculWJti:a 2. T~T6nuOO • ) l.1p..:,tcU.lara
l Thulo
C00-66S
2.
Trru.arncn10 TCrmico: JYk'tllurgt:.a
669
Li~
(,C-,9
Mct.'ihc.'l.S
~1ctalu:rgfa
Proibidn roprodu~ao. mesmo par'cial e PO' qualquor prooe.sso. sem autocizai;ao
cxprcssa da Associa9ao Brasileim do Mctalurgl:J o Matoriais • ABM
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iNDlCE
u;:..\o ........... ... ..... .... ... ........ .. .. . .. . .. . .. .7
\ $ FERRO-CARBONO .. . .... .. . •. .... • .. . .. . .. . .. .. ... . .9
'rodu~no. DcfiniQocs . . ... . .. . .. . .... , ........ • ....... . .. . .9
.\ · ntropin do fom > . . .
. . . . .. . ... .. ... . ........• • . •. . • .. • . .9
agranta de cquilihrio fcrro.-.carbono . . . ........... . .. . . . . . . ... . I J
3 I Transfonnac;Uo na faixa dos a~o:- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 12
3.2 Transforma~iio na faixa dos fcrros fundidos . . ...... . .. . . .. . 16
c1to do aquc<:1mcnto c do rcsfriamcnlo na po•i<;J() da< linh:is de
•nsforni~ao ....... . ... . ....... .................... ..... 18
£ eito dos clcrncntos de liga nas zon~ :tw,tcnftica c critica ... • . .. . . . 19
-83 tcm6ria Fe-C-Si .............................. . • ......22
"onclus6cs parciais ....................•..•..•..•..•.... ..25
TRANSFORMACAO ISOTERMICA . . . . • . . . . . . . . . . . • . . . . . . . .27
lntrodu~fio .. . ... .... . ...... .. .. .. . ........... .. . . .. .....27
Curvas cm C ou TIT .. . ... ............................. .. .27
Microconstituintes que se origina1n por rcsfria1ncnto isot~l'inico ..... . 3 1
Fatorcs quc afetam a posi9ao dns curvas cm C ...... . .........•..33
4.1 Composi<;iio qufm ica ...... . .... .. .. . .. . .. . .........•..33
4.2 T~rnanho de grffo da austcn ila ...... , ..... .. . ......... ~ . .38
4.3 llornogcncidadc da austcnita . ..... .. ........ . .. . .. . .....38
<
Endurc<:ibilidade ou 1emperabilidade. Metodos para dcterrninar a
endurecibilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...............•..38
5.1 Metodo de Grossmann ............................. ...39
5.2 Metodo Jominy . . . . .. . . . . . • . . . . . . . . . ...............41
5.3 Severidade de resll-iamento ou de tempera. Oi5meiro ideal .... .42
5.4 Fa1ore.< quc afetam a temperabilidade ..................•..44
5.5 Faixas de 1emperabilidade . .. ........ , ........... , ...•..45
Rcsumo .. .. . ......... .. . .. .. ..•..•..•..• . . . . .. . . • . .... .46
- Conclu;Ocs p:irciais . . . . .. . . .. . ... . ..............•.••.• . •• .50
- RECOZIMENTO E NORMALTZAyAO DOS AyOS .. .. . . .. . •. .51
ln1rodu~ilo ... . .. . .. .. . . ... . . . .. . ..................... . . .51
2 RccozinlCnto. OhjcLi vos c cstUgios do rcco1.itncnlc> ...... . .. . .. . - . .52
2.1 Rccupcm9iio ................ . .. . ....... • . . • ..... . ...52
2.2 Rccristaliw~ilo . . .... . . • .. . .. . . • . . . . ..........•.. .. .53
2.3 Crescimento de grao . .. . . . ...... . .. .. ........ . . . • . . . ..53
2.4 Fatorcs quc afctam o rccozi111cn10 . . ..•....•.....•. . •. .. . .55
3. Opc~.io de rccourncnto dos ~ ........•..........•. . .. . .. .55
3.1 Alivio clc tcns0es . . .. ........................•... . ....58
3.2 Considcra90cs sobrc o recozirncn10 ..............•..... . .. 60
4. Normaliza¥ao . . .. , . . . . . .. . . . ...... . ... . .. . .• . •. .. . . . .. . . .61
5. Conclus0cs parciais .... . . .. . .... . ... . .. .....•... .. . ... . .. hi
TV - T~MPERA E REVENIDO DOS A<;:OS . . . . . . . . . . . •... ... ....65
1. ln1roduc;ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... ... . ... ....... ....... ..65
2. TcrnpcrJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........ . .. . . .. .65
2. 1 Consideru~OO.~ sobre a 1cmp.era . . . .. . . . . ......... . . . . ... .67
2.2 Meios de rc.~l"riamenlo da t€mpcru . . . ........•... .. .. .. . ..7 1
3. Rcvcnido . ... ..... .. . . .. .... .........•..• . .•... ...... . ..77
3. 1 Fragilidadc pclo rcvcnido . ........ ..... ......... . .. . ...81
4. E:,fcroidiu~iio ou coalcscimcn10 .......• .. .. .•.....•.... .. ...82
5. Conclusocs parcinis . , .... . . .... ...... . . . . . •. . ...• ... .... ..84
V - TRATAMENTOS JSO'l'ERMICOS ....................... . .. . .t\5
I. Introdu~ao .. ...... ....... . .......... .. • . ........... . ... . 85
2. Mani!mpcra . ....... .... .............................. ...85
2.1 Mcios de resfrinmcnto da maricmpcra . ....... ....... ......86
J. Aus1cmpera .. . .. .. .... . .. . .. ....... . . . . . .. . .. .. .. . ... . . . 88
3.1 Mcios de rc.<friamento na austcmpcra . .. . . . • . . , . . • ... . . ...90
3.2 AustC1npern 1·nodificada . . . . . .' .. . .. . . . .. • . .•.... _... .. .90
4. Conclus6es parciais . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ... . ..... . .. . ... ..90
VI - TRATAMENTOS DE ENDUREC IM'ENTO POR PRECIPITA<;:AO .93
I . lnirodu~iio ................•.......... . . .......... . .. . ... 93
2. A11tiformi11g . . • •.• •• .•• . .•. • - • .. •..•. • . .• . •• . •• ..• . •• . . . . . 93
3. Mllragillx .... . . . .. . . . .... . . . ....... . .. ..................94
4. Conclu;,Ocs parciais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..... .. . ...96
\TI - TRATAME NTOS OE ENDURECIMENTO SUPF.RFIClAL ......97
I. ln1rodu9ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........ . .. . .. . . . . . .97
2. Tempera superficial .... . .. .. . ... . .. .• .•. . ...... . .. . . . . . .. .97
2. 1. Tempera por chama . . ..... ..... . . . . . .. . ... , . . • ... . . ..98
2.2 Tempera por indu~o . . . . . . . . .... . ... ...•..•.... . ... I02
2.3 Outros mctodos de 1cmpcra superficial .. . . •....... ... . ... I06
3. Rcvcnido ap6s a tempera supcrlic1al ..... . . . . . .......•. ... . ... 106
~. A~os para tempera superficial . . . ... . . ..... . . . .... . .. ... . ... . I06
5 Concluslle.~ parciais . .. . .. . . .. .. .. .. .. . . . . .. . .. .. . . .. . . ... I08
Tratamento T6rmico das Ligas Metalicas
\ I ll - T RATAMENTOS TER.'\IOQuiMtcos ... ..... . . .. .... .. .. . 109
I. lntrodu<;iio ..........•.• ......•••..•.....•........••.... 109
2.
Cemcnta~ao
........ •. . .. . . ...•.... . . ..... • . . , .. • ....... I09
2.1 R<!'1~0es fundamcniais na ccmcntar;ao .. . .... . . . . ..... .. .. I I '.l
2.2 Ayo' para ccmcnins:ao .. ....... .... .. , .. ..... ......... 115
2.3 Ccmcnta<;iio s61ida ou em caixa .... . ........ .. ..... .. ... 116
2.4 Ccrncntnc;;1o a g~~ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . .... .. .. 118
2.5 Ccmcn1ar;ao lfqUid:i . . . . . . . • . . . . . . ..•. . .. . , ...... . . . 123
2.6 Proccsso carborn:u1g . . . . . . . . . . . . . . . . ... . ... ..... ... . l 26
2 .7 Ccmcnla<;iio selcuva . . . . . . • . . . . . . . • . . . . . . . . .. ... .. . 126
2.8 Tratamcnto t6nnico de 1x..~;1~ ccrncntad:ii; .. . . . .. ..•... . .. . 127
3. Nitrctn~"O . . .
. .. ... . . ....•.•.. . . . .. • ........ •• . . . . . . . 129
3.1 Nitrctaviio a g~ .. .. ......... . . . . .. ....... ....... ... 130
3.2 Nitrct~ao liqfiid" .. .. .....•... .. ..••. ... .•....... ... 132
3.3 loni1rct,1'ilo . ..... . . .... • .•.. .. ...•.....•.••...... .. 136
'.l.4 Sulfonitreta~iio .. .. .. . ......... . . . .. .. . .. . .. . ..... . . 137
3.5 1'r:11amen1os t~m>icos c ar;os para nitrctayilO ......•.•••.. .. 139
4. Cianet~ . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .
. ........... ... 140
5. Carbon11re1ayiio .. .... . . .... .•... . . . ..• , ..•..• . •... • .•..• 141
6. Nitroca1 l'l<rnc1a~fio fcrritica .. . . .• .•.•. .. ...•••..• . .• . •..• .•. 143
7. Boreta~ao . . . . . . . . . . . . . . . • . . • • . • • • •..•.••.... .. ..•. . •. 145
R. Conclui.Qc,. (JJJ"Ciai' . . . . . . . . . . . • . • . . ..••.• .... ....•... . 145
lX -TRATAMF.NTO A FRlO E TRATAMI<:NTO CRIOG£NICO DO AyO 147
I. Lntrodur;ilo ........... .. .•.........•..•.... . . . . ........ . 147
2. Tr:uamcn10 tennico a frio .................................. 147
3. Tratamcnto criogcnico ... • .. ...•....... . .•... .... ..... .... 148
4. Conclusi)c_, parciais . . , . . . .. . ... , .. ... . ...... . . , .. .. .. .. . . 148
X - PRATICA OOS TRATAMENTOS T ERJlllCOS .... .. .........•. 149
I. Introdm;ao ... . . .. .... ..... ....... .. ...........•... .. ..• 1-19
2. Aquccimcnto . .. .... . .... . ... ... ... . . ..... . .. . ..... . . .. . 151
2.1 Fornos de aquccimcnto . . . .•... ... ..... .... ....... . . . . 152
2.2 Atmosferas controlada' . . . . . . . . . . . . . ......•........• 158
2.3 Conirole do tcor de cnrbono. Ponto de or> al ho . . ..... ....• 165
~- TcnsOcs internas, cn1pcn;:un1.:nto c Ollll\>~ c.JclCito~ . . .... . .. . ... . . . 169
4. Conclus6es parciais . ...... .. .. .. .... .. .. ..... . ..... ..... . 1 7~
XI - TRATAMENT O TERMICO DOS FERROS FUNDIDOS ....... .. 175
I. Introdu~iio .. ..... ....•. .. ...• .. .. . ... ..... . . .. . .. . •• . . . 175
2. Ferros rundidos cinzcnto>. /\livio de tensocs .. .. . ..• .. . . .•. . . ... l 75
Tra:atnenco Temioo das Ligas Motllicas
2.1 Recozimenco c normoliza~5o . . . . . . . . . . . . • ...... ....... 179
2.2 Tempera e revenido .... ............. .•.•............. 182
2.3 Tempera superficial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... ...... I R5
2.4 Tratamcnlos isoccrmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
2.5 Tnuamcnco tc11nico d os fcn·os fundidos cin1.cn1os ligados . . . 187
3. Tnuan1cnto tCnnico dos ferro~ funclidos bra.ncos ........ , . . . . . . 188
4. Trmamcnco lcrmico de rcn·os nodulares . . . . . . . . . . . . • . . . .
. 189
5. ConclusOes parci:li:-> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ...... . 194
XU -TRATAMENTO TERM ICO DOS /\~OS PARA Ft:RRAMENTAS E
lllATR.IZES ................................................ 195
I Introdu~o .. . . . . . . . . . . . .. . . .• . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
2. Trntanlencos tcrn1icus ......... - ...•. . . • ..........• .. .... . . 195
2.1 Recozimento ........... . .... ........ ...... • . ...... . 195
2.2 A livio de tens0cs ............ ... . ............ . .. . . .. . 198
2.J Non nali1"'1'"" .............•..........•..•.• . .•. . .. . 198
2.4 Tempera e revenido .........•..........•..... . ... .. . . 199
2.5 Tratamentos iso1cm1icos ..... .......... .••....... .....203
2.6 Nilrol~ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ......... .203
3. A~os para fcrrnmcncas. macrizcs e scus trntamcncos e'pcx:rficos .....203
3.1 ·rrata1nenlo tfnnico do~ ~os tempcr..ivcis cn1 ;iguu ......... .203
3.1.1 Recozimcnco ................................. .203
3.1.2 Nonnalil.a~5o . . . .
. .........•........... .204
3.1.3 Alivio de ccnsilc.<. . . .
3. 1.4 Tcmpcm c 1·cvcnido .
. . .. . .... •. ..... ... . .. .204
. . • . . .. .. ....... .. . . .. .205
3.2 Trntan1cn10 1C1·1uico dos ayos pnra trub..:ilho a frio ou
indctQn1ulvci' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . ...... .206
3.2.1 Rccozimenio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . •..... .....209
3.2.2 Nom1al11.a~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. ........210
3.2..3 Tempera e revcnido . . . . . . . . . . . . . . . . ......•....210
3 .3 Tratamcnto tcm11co dos a~s resis1cn1es ao choquc ..... . ....2 I 2
3.4 Tratamcnlo 1cr1111co do< a~os p:ira lrahalho a qucnlc .... . . .. .214
3.5 Tr:uarncn10 tcrmico de ~qos dpidos
. . .. . ........ . . .. .219
3.5.1 Rcco1.i111cnLO . . ........... . .. .. ............. ...220
3.5.2 Tempera c rcvcnido . . . . . . . . . ...... , • . . . . . . . .220
4. Conclus6es parciais ................. . .... .. .... .... . . . ...227
'\111- TRATAMENTO TERM I CO OOS A(.OS INOXID1\ VEIS ...... .229
I
lncrod~o
...•.. . ........... ..... ..................... .229
~. Tratamcnto tirn1ico do~ a<;~
inoxictlvcis martcn)1lJCO~ • . • ...... .229
.3. Tratamcnto rerrnh:o dos U\!OS inox10.ivc.;,:,. rc1.lticos ............. .235
Tratnmonto TGnn.oo da:s Ligas Metalicas
4. ·rr.itamcnto tCnnico dos ~os inoxid:J.,·cis austcnitico!i. .............236
5. Tr.1.1.:lnlCnto tCnnico dos ac;os inoxid:ivcis cndurcci\'ci~ por pn.."Cipitac;iio .238
5.1 Acos mara11i11g • • • . • • • . • . . • •
• . •• •. . . •
• .•...•..•239
6. Conclusiies p..rciais . . . . . . . . . . . . . . . • . • . . . . . . . ..........241
XIV -TRATAMENTOS TEfilUCOS OE J\lETAIS NAO-FERnosos E
. . . . . . . . . . . .243
SUAS UC: AS . . . . . ....
I. ln1rodu9'10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , .. , ... , ..... . . ......24 3
2. ·rrnt:uncnto 1C1·n1ico das ligas de alun1ini("I . . .. . .. .. • .. • .. . . • ....243
2.1 Endurcci1ncn10 por prccipita~ao . . . • • . . • • . • • . . • . . • . . .
2.2 Rccozin1cnto c <lllvio de tcnsOcs . . . . • . . • . . • . . . • . . .
3. ·rrata1ncnto tCrrnico das Ii gas de cohrc • . • . • . • . . . . . . . . . . .
.244
. . . .246
. .. .246
3. 1 Hornogcnciz..-i<_;tio . .. .. .........• ••.••...... . .. . .... . .246
3.2 Rccu1.i111cnl0 .. . ..... . . ..... ......•...... ...........247
4. 1·ruta1ncnto tCnnico do rnagnC...,io c ~u:.L\ lit_!~~ •.................•248
S. Tr.11amcn10 t&mico do nlqucl c
Will> hgill> • . • • • • . . • •.•••••.. .249
6. Tr;u~unento tCnnk·o do titfinio c ~uas li~~~1·. . • • • • •
. . . .....251
7 Tra1~uncn10 lei n1ico de oul<OS nlet;o .• n.. v.f'--; .-~ c ~ua( lig:1s: ......251
8. Conclus(les parciais • . . • • . . • . . . . . . . •••••. •••..•.••.......252
BIBLI OGRAFI A ...•.... . .. . .. • . .. .. .. . ........... . ........ . .257
iNOICI~ ANAU TICO ....... . .. . .. . . . . . ............... . . . .. .. .263
Tratamento T6rmk:o das Ligas Metalicas
INTRODU<;:AO
O e1nprego das Ugas 1netcilicas nos v3rios setores da engenharia e da indUsLria
base.-1do principaln1entc nas suas propriedades nlccanicas; ou scja. na sua capaciGde de suportar as cargas a quc cstao sujeitas quando em servi90. Contudo, outros
snportantes caracterlsticos deven1 ser levados en1 co nsider..u~~ao, tais como rcsistCn·
..i ?t con·osao, rc.4)istCncia ao calo1\ propricdadcs clCtricas c 1
nagnCticas etc.
E.'iSC.'\ c.:.1ractcrfsticos c propricdadcs dcpcnc:fc1n gl'andcnlcntc da cstrutura
talina ou g.l'anular e estao inchnal'nente relacionados coin sua con1posi~~to qufmi·
e condi<;Ocs de fabrit·ac;5o.
Estruturas ta is como "bruta de rusao"' "cncrua.da" c OUCJ'as~ obcidas a partir de
temperaturas em condi96es variaveis de ''elocidade de resfriamento, conferem
tcrfsticas rncciln icas quc podcrn sc afascar dos valorcs considcrados nonnais.
Desse modo, o controle da estrutur~' 1ne1tilica pas..~a a scr um lbtor dccisivo
a correLa seleQtiO e aplica~1e.~ dos n1ateriais 1nccalicos.
O 1nejo mais seguro. ff'lais eficiente e nlais uli liza<lo para conlrolar-sc a estrudesscs n1alcria is Co "tral~ln1Cnlo tCnnico". o 4uc significa quc. utn<l vez fixada a
sis:.ao quln1ie-a do fflaterial. o scu U1'.lta1ncnto lCrn1ico podc delc nninar, c1n
nitlvo, a estrucura dcscjada c. ern conseqGencia, as propriedades finais.
tratarncnto t6rntico e lanto n1aior quando 1nais criticas ,1$
de servi~o e n1ais co1nplexas as ligas utili1..ad:1~ . /\.s ligas fc1T<>.Sas sfio as
1mportan1es sob o pOnlo de visla da nccc.~~idadc do lrata1nento ttnnico e dos
J\ import§ncia do
~Oes
Lados obtidos.
Contudo, dclcnninados rnctais c ligas ntfo-ferrosasi co1no cobre, alun1fnio,
.cl etc. -- c suas lig,ls -- sffo sub1nctidos a u-atan1cntos terroicos pnra atingir proes convcnie.ntcs sua (lpticac;5o.
a
Por tudo isso. a pratica corret;i do tratan1ento t6nnico e essencia l pant que os
res rcsullados scjam a lcan<;a<los c para quc se lenha maior confiabilidade nas
tcdadcs dos ntatcriais a scre'n utilizados. Pnril nlelhor con1preensfio do que
nas ctapas de aquccimc.n10 c rc...:;fria1ncnto. dunUltC a opcrae;Uo de tratarncnto
das ligas fcrrosas. csscncial 0 conheci1nento das transfonnay<>cs alotr6pi·
ferro em fun.;;5o da ten1pcra tura, do d iagran1:1 de cquilibrio fcrro-carbono c da
JCO
e
cia de detenninados fatores sobrc as chamadas "linh<>> de
transforma~ao"
diagrama de cquil1brio.
Por esses nlotivos, a primcira parlt: Oest:• obra
e dedicada ao cstudo dcssas
7
Trall!mento T~=oo dao logos Metllieas
hga.'
corn um:1 abordng,cnl especial no tratan1cntn tCrmic:o dos.
c dos a~os para ferr~1ment~~ c n1atrizcs.
f~rros.:1 ....
'(id~•vcis
~
100-
1£u:llnlcruc. no Cap(1ulo Pr<irica dos,, Ofr.;;u•11:0.~ tCnnicn.t. o auror abordou os
rundan1cnHlS h1h..1cos. A cvohu;:5o dn pr..'iti~ do!'J. rr:u:tntentos 1Crn1icos tc1n sido lllUilO
grande. devido ~ tccnologia cm co11 ... tan1c C\'Olu<;Jo e ~s ul.iliz.ar;:.1o de recursos t~cni·
COS Cada vc-.r. 1nais dc.c;cn\'ofvidos.. 'ohrclucJo no quc diz l"CSp1!1lO Us Condi~{)c:~ de
01quccitncntO, dos fornos en1p1·eg.acios. a:s ;)lnlosfcras prote1oras ClC.
Aex1cnsa bibliofr.ttia aprcscntada pcrini1c ao!\ lei tore:-; aprofundar-sc no rcma
dos tJ'ala1ncntos lCnnicos". ;'ssin1 conH) cn1 outms :-.ctores dcssa imponanlc
tCcn1ca rnctnlU rgic~l .
"p~tic.a
6
Tratamento Termico das Ligas Mctalicas
I
LIGAS FERRO-CA RBONO
I. lntrodufiiO. Defi11if6es - Entre as Ii.gas
111ettilicas~
as lig::is fetl'O-C;ltbo110
$5:0 as mais itnportantcs, porquc s5o ~L<; n1::iis utili1..adas, quer nas condit;Oes naturais,
quer quando subn1etidas a 1ratan1entos t6rn1icos. Essas operac;Oes de lralanlenlo l6rmico veln seodo aplicadas ha sCculos. ainda quc. no inf<.:io, de 1nodo crnpfrico.
Os a~os sao ainda as Jigas tnelalica.-; quc n1ais SC prcsta1n ~s operayOes de
cratamento te1mico, porque sua estrurura. durance essas opera~ocs, pQde sofrcr profundas mo<lifica90cs, acarretando, em coosequencia, propriedades de alto significado para suas aplicac;::Ocs na lndUsuia c na cngcnharia crn gem.I.
Os rerros fundidos. outro grupo inlpor{aute de ligas fel'ro-ca1·bono, reagen1
iguahnenle de nu.1<lo posiLivo aos divc.rs.c>s tratamentos cermicos e tais opera90es
estao cada vez mais con1uns nessas ligas.
() clcmcnLo b:1sic0 d:1 liga Fe-CC o carbono, 1.":1n tt.t>rcs qt:..; •/:1r iam de 0.008o/a
ate 6,67%, porcent::i.ge1n exata que co1·rcspo11de ~iv tv1nposto P'c.~C.
E1n fun~ao do tcor de carbono, na pr:1tica ~L~ lig~L<; n1ais con1un:s situa1n-se nas
faixas aproxi1nadas de:
a90S ........... . .. . .. • . .. .. .0,05% ate 1,50% de Cc
fcrros fundidos . ... . .. . . .. . .. . ..2.50% ate 4.00% de C
0 cstudo cJas transfonna((Ocs cstruturais que ocorren1 nessns ligas~ en1
diferentcs de vcloci<la<lc de rcst'ria1ncnlo 1 <lcpois de solidiJlcac.J ast constiLui ;, prin1cira par1c dcsta ohra.
coodi~Oes
2. Almropi<L do ferro - 0 ferro e um elemcnto cuja forma ou rc:ticulado cristafino 6 cUbico. Caraclcriza...sc cssc clc1ncnto pelo fato de apresent'Jr o fen6meno de
nlotropia ou polimorfisn10, ou sejil a ca1>acidadc de possuir difcrcntcs fot'llHlS crist~Ji­
nas
Clibicos. conlo a Figura I 1nostra;
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101 ~1 ~ DCLlb
HIR1r1A AJJA
Fig. 1 · Rcticulados cristalinos do ferro
9
S3o elas: ferro cllbico cen1rado e ferro cubi co de face centrada. Ao fem> cubico ccntrndo - corn :ltomos de fem> cm cada ' 'errice do cubo e um ntomo no seu ccntro - eorrespondcm us formas "lotr6picas chamadas "delta" e "alfo". Ao ferro cubico
de f.icc entrada - conl tito1nos de fc1To nos vertices e no~ ccnlros das faces do cubo
.... corrcspondc a l'b nna alo1r6picn c hn1nada "gama". Ncssa (tltin·i:l fonna o centro do
cubo csui livre.
A fonna delta aparccc no momenco quc o ferro solidi lieu c pcrmanecc at~ a
tcmpcratura de I 394 °C. Ncsse instantc, cm consequcnciadc fol'l;ns at6micas. ocorrc
uma redisposi~'io dos atom<» no rcticulado cubico quc "'""'~' ~ forrna alotropica
g;im:i, a quaJ pennanece at6 3 tClllJlCraturn de 91~ or
Ncs~i. tenlJ>Cr'.11ur.1. 'crific.1-~c nova retli:-.trif-.ui~5o dos :ho1no~ de rcrm no
rcticulado cUbico. que Yoh;• a aprescntar a ronna. cUbic.a ccn1mda. correspondcntc
agor.l !I fom1a alotr6p ica aln1. n qu31 pcrsistc alC. a tc1npcrntur.l amhicn1e.
As rrnnsfor 1na~Oc..' ;.1 lol1't~["lic:is provoca1n rnud3n~~·~ de encrgia. qucr duranlc
o rc.~fria1ncnto, qucr clur~nt~ o aquecirncnto do 1e·rro. co1no :.1li~s ocorre na sua solidificnt;iio ou na sua fus.1o.
Esses fcnOmenos prodULClll tlcscontinuidadc~ nas curvas de resfriamento c Ul·
:iquecimcnto, ns quais sao uprc,cntadns gralicamcntc ror "pat;uJa,,". a uma lcmpc
r:uurn constantc. enquanto acontccc a tran~forn1~10. conformc esr3 indicado na
Fij!ura 2. Cada "parada" ~ n:pre'ICntada pela lctrJ "a" (do frnnces t1rre1). Ko resfriamcnto, :i lcrr.i "A., C. aco1npanhada do indice .. , .. (do f.r-JncCs rrfroidis.i;e111en1) c no
:iquocimcnto pclo indicc "c" (do rranccs chauffage).
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Tratamcnto TCrmico das Ligas M etalcas
A 770 °C verilic:1-sc igu;tlmcntc uma parada quc anccs sc considerava corresponder a u1na outra transforma<;fto alotr6pic<1 do reticul<idO cUbico, rc.c;ultando
nu1na forn1a a que se tinha atribuido u designa~ao •beta'. Poslcriormenle, veti ficouse quc a cssa tc1npcratura COJ'rcspondia un1 con1port.an1ento magnc!tico do ferro. ou
seja a 770 °C esse metal com~a a comporcar-sc fcrromagne1icamcme. 0 pomo
equivalcnle a 770 °C e chamado "ponce Curie" .
Un1a propricda<le in1portante da forn1a alotr6pica gama do ICrro C c1uc ela
podc n1antcr en\ sol ui;:ao quantidades aprcci~vcis de c«rbono; ao cootrclrjo ~1 fonna
alfa s6 dissolve qunn1idades insignifican1cs de e-arhono.
Os fen61uenos descritos sao fundan1enuliS, pois determinam in1portantes
1ransforma90es de rascs durante as ctapas de aquccimcnto c rcsfriamcnro nos u·acamt.:ntos lCrn)icos das ligas Fc-C. transfonn<:1c;Oes essas que s5o respons3veis pelac,;
propricclf1dcs linais a lcan~:lckis ncssas opera110cs.
3. Diagrama de equi/11>rio ferro-carho11n - Para n cswdo do cOm(l<>rtamcn10
das Iigas mcl31icas durantc o rcsfriamcnto a partir do cstado liqi.iido, lanc;,a-sc 1nao.
conlo sc sahc dos diagra1nas de e<1uilibrio.
O d iagran1a de cquilihrio da liga Fc· C csta rcprcs-cntado na Figur:.1 3Cl l.
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'% Carbono
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Tmtamento Termico das Ligas Motahcas
A ligura mostr3 o diagtama complcto. abrangcndo o grupo c.los a~os - de
0.00~% de C a 2, 11% de C e - o )!l'upo dos l'crros fulldidos - de 2.1 1% a 6,67% de
C. E>,sa iillima porccntagem com:sponde ao carboneto de ferro Fe1C. denominado
"ccJncntil3".
Na 1·~giao comprcendida enu·c as linhas A3• /\.:rii c solitft,, C$ta pre.-;cnrc o ferro
gama, quc mantcm cm soluo;.~o o carbono. ate o m:lximo de 2, 11% ~ tcmper:uurn de
1 148 °C. Essa soluyiio s61ida corn.:~ponde :10 constituinte chOnlado "austcnua·.
Uma obscrva9'10 importantc pode desde j4 ser feita: a
prese~
de carbono
amplia a f3ixa cJc tempcraturas cm quc o ferro gan1a es1~ prescnlc.
O poruo C no diagrama, com 4,30'-' de (' c 11 tcmpcraturn de I 148 •c , corresponde ao poruo "cutetico'', As ligas quc obedcccm • cssc tcor de carbono sao os
"ferros fundidos euteticos".
Na parte superior do diagrnma. 001:1-se uma regiao. de pcqucna impowncia
pr~l ica. cm que cstlt prcsentc a fonna alotr6 pica delta do ferro.
As 1.onas nu1is i1nporlnntcs do diagrurna de equil ibrio Fc·C sao a au~tcnitica c
as chamadas .. ,.ona.s criticas", localiMdas cntrc as "linha' de tmnsfonnm;iio" A 1• Ai c
Ac111 • Nessa::; Uhinu\s ocorrenl as trJnsforma{(~!'I da austenita no rcsfrian1cnto e a
rcposi~o da
au.stenita no aqucci rnento.
3. 1. Transfonnaroes uafaixa dos uros - Na faixn correspondcnte aos ac;oi:: cnll'C 0,008% e 2.11 'K de C - no rc>friarncnto lento. a ousienita se transfom1a paulati namcnle dcntro da zona critic.a (entre ai:.: linhris A 1 e A,) cm "ferrita" c "perlita" no
c:wo dos ai;os hipocutet6idcs (de 0.008% a 0.77'.t de C), ou apcnasem "pcrlito" (a9os
CJ vu cm .. cemcntiw .. c "perlita" (n<;o~ hipcrcutct6ides 0.77% a 2.11 % de C). Um,~ VCL fonnodos, csse.< constituintes petmanccem, da linha
inferior de transfonnac;ao A 1• a1C ~l tcn1per.11ur.:t amhie1nc.
cutct6idc>, com 0,77% tic
A< transfonna<;llcs sc rcpctcm em >entido OJlO"lO, ao aquccer o
~o.
No caso do ferro puro. oco1Tc somcnte n 1ransfonna<;'10 do ferro g:ima cm
fem> alfa ou forrita.
/\. quantidndc dos constituin1cs quc cstao presientcs nos vario:, tjpos de 3\=0S
podc ser cstimada pcl• aplica~ao da conhccida rcg.ra da alavanca.
Por cxemplo. para. um a~o hipoeutct6idc com 0,50% tic C. tcm-se:
% de ferrita = 100. 0.77 -0 SQ - 35% c
0.77 -0
% do perlita IOO. O,~O - 0 9 65%
0,77 - 0
=
12
Tratamanto T6rmico das Ltga ~ •
No caso do
segu1n1c:
~o
z
cutet61dc. ou scj:a " composic;5o cs1rutural da perlia t :a
= I00. 6.67 0.77 - 88.5% c
6,(>7 - 0
% de cemcntiio = JOO. 0.77 - 0 - 11,5~
6.67 -0
% de fcrriia
Para um oc;o hipcrcutc16idc corn 1.25% de c:trbono. tem-se:
% de cemcn1iiu = I00. !.?5 - 0.77 = 8, I% c
6.67 -0,77
% de pcrlil3 a JOO. 6.67 - I ?S - 91.<)%
6.67 - 0,77
A ccmcntita n:lo aprcscnto rcth.:uJaclo cUbico con10 os do-. JCnv!:i gam.a a al fa
Seu reliCulacJO e OOOrmmbico, corn 12 atOlllQl. de ferro C 4 51omos de carl>ono loca·
li7.ado~ nos intcrsticio~ dos 3101nos de ferro<'>.
As propricdHdcs dos consti1uintc!<i nunnais (ou scja. obtidos crn condi~Ocs de
resfriamcnto lcn10) csliio indicadas na Tabela I. de acordo corn Saveur<ll.
A ferrita C muilo dUctil. mole e corn resistCncia rcla1i,·amcn1c bnixa.
A cemcntita ~ 111uito dura. por isso 1nui10 friigil c sun rcsis1.enci::t 1neciinica c
extre1narncnle baix;J, cxHtamcntc clcvido suu frogilidacJc, o que tornil inclusive pro·
blcm:l1ica a sua dc1crmina<;.:lo.
TASELANt 1
Proprledades moe•nrc.as dos mlcroconst!tulnloe- dos a90S
Con1tllulnre
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Cemenltla
UMede<Ulolenda
itraqlo
kgUmm~
AIOngamoe-nlO em 2"
Durez.a
"
Or1ne0
MPo
35
340
ce<U0040
90
as
830
~dolO
250-'300
3
30
D
GSO
A perlica :iprc~nta. na m6dia, as melhores propriedadt'S, embor-J ncl:a cstejan1
prcscnics 11 .5% de ccmcn1i1:1. Concudo, a comhinns;oo dos <lois consLi1uin1cs da pcrli1a
- ferrita c t'ementita al1era o compor1amcn10 da perlita sob o pon10 de vis1a da resistcn·
13
caa mcc:inica. a qual. ao contr.lrio do que sc podetfa cspcrar, aumenta desde que a quanbdadc de ccmcnlita niio ultrapasse a porccntagcm mais ou mcnos com:spoodente ado
cutct6idc. Se isso aconieccr, a resistencia ja e afc1:ida. como alias, podc ser •"CrifJCado
polo cxamc da Tabela 20• que mostra a v-.uia<;iio ~ propticdades dos ~em fu~lio
do tcor de carbono (ponanto, corn a quan1idadc de cemcntita) e da Figura 4t•> quc cons111u1 uma rcprcsen1a9ao grMica aproximada do.< dados contidos na Tabela 2.
As Fi~ums 5. 6. 7 c 8 mostram aspectos microgdricos dos constituintes dos a.;os.
TABELA N'?2
Pfopr\Odtdff meeAn'cas e aeos ~rtlados lentamonte, om fur1;10 do teor de carbono
Unite de reslt~nda
Umltede
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Carbor\O
cscoarnento
....
kfvfmm"
• trae•o
kfgtrrwn2
0.01
12.S
12$
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250
41,5
31,0
300
52.5
fil.O
0.40
0.00
....
35.0
36.5
340
356
356
1.20
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Fot. 4 - At0t•...,uieJo gl"jfiai d• •nftu6nel•
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CS.ewt>ono sobre 1,.oropritdl!Ck!1m.c6nlcMd01-COJ.
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Sttnel
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26
220
19S
39
200
25
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Fig. nC? S - A:;pec\o micr09r!fico da porllta: ~o eu\et6ido, Att1q1J$ corn '9ed110 d• ni.
tttl. Amplitw;3o: 1000 veun. E1trvtv,.-a lemoe l&~. as. linhai fl.CUt<»- CCM'nttpon<lendo • <::e·
mcnti ta e as claras a fe rrita, a <11.181, na reat idackl, e u me 'fa•e cont h'tu8 no fundo. A
conni tul~io leme\er «> f visfvel com gr;,ndfl ;ium ento~; c:orn &u mentos <le o rdem de
100 ou 200 vet$$, a perlita 6 evidenciada por uma .\r~ e$(),lra.
Fig. 6 - l\Sp<IClo mlcrograllcode alQ hlpoeute16i<le. Al.;tque oom realMl de nitol
Altl>li~OO: 200 't'OZes.. As Meas brancas s!ode lorritl e as esauas de pcrlita.
15
Tratamonto Termieo das Ligas Met.a!icas
Fig.. 7 - A.IPICIO ~ftco de aoo hlPoOUle.sde corn oerca dO 0.3%de cM>Qno. At)quet:
teallV(I de nltal. Anl:>iacio: 200 vozes.
Fig. a - Aapoao m~ de ..;:o h1peteu1eldid.., At.aQue: ,.,11vo de p~ ~;
200 veza, A~ es&4 Os:spost.a emtwrodos grbde iettu..
3.2. Tra11Jforn1(lfilts nafni.lO 1/osferros/undillos-Sc se considcrar apcnas a
Jiga hin6ria Fe C, llS ligas co1Tcspondcntes aos fcrros fundidos - 2, I I% Ca 6.67% C
- possucm pequcna impon5ncia pnltica.. porquc os altos tcores de carbono ongmam
uma clc\..ida quantidade de cementil:l. rcsultando em cxccssivas durc1.a e fragilidade.
Sao os ch:unn do~ "fcrr(l.'\ fundi do~ hrancos".
Os ferro:. fundido:. de grandc aplicac;iio ;.ioo aqueles em quc sc adiciona silicio
cm propo~ nci111a da~ que se cncon1ra111 nonnalmen1c nos a9os comun.s. S5o 1iga~
16
Trntnmonto Tormk:o das Ligas Metaic:as
iem6rios Fc-C-Si correspondentes aos "ferros fundidos cin1.cntos". E."as liga< ser;;o
cstudada; mais adiantc.
No di:igrnma hinano de equilibrio (Figura 3). os ferro< fundidos. •o ultrapas..,;.r a hnha solidus. apn:scntam os constituintc.o;; ausrcnira a cemen1ua.
O cut~tico - 4.30% C austenita e ccmenlita.
e cbamado "ledcburita" e e, pois. constituido de
Os fcrros fu nd idos hipocutcticos - 2, t I% C a 4.30% C - scrao, pois, constituidos de aus1cni1n e ledeburita e os hipcrcuteticos - 4,30% C a 6,67% C - de le<lcburi tn c ccn1cntita.
Ao ultrn1>a.ssar a linha inferior de transfonnac;no A1• a aus1cnita rransfbr1na-se
crn pcrlit~1. de n1odo quc, ~' temperatura (Unbjente, esscs 1nntcriais apresentam :.1
seguintc cons1itui ~!lo estn1tural:
- ferros fundidos euteticos - ledeburita (gl6bulos de pcrlita sohrc um fundo
de cemcntim);
- fcrros fundidos hipocutericos - ledeburita e perlita
- fcnos fundidos hipereuteticos - longos crist.~is de ccmcntita sobre um fundo
de ledeburita.
A prcscn~a de exccssiva quantidadc de ccmcnlila podc originar valores de
durcza Brincll superior a 600, o q uc limita a ut iliza'i'io desscs materiais. como j~ foi
mcncionado.
As Figuras 9, 10 c 11 mostram os aspectos microgrMicos dos materiais cutctico, hipocutctico c hipcrcutctico rcspcctivamcnlc:
--
Fig. 9 - AJC>ecto mbogrdtioo d3 lodoburita, con~tuln1e pres.on10 no lono -.,ndlao bt3neo
•u~oo: Q'dbul06 do p.erlit."l ~ um ~ de cemon* · Aiaqucr. picns1. Aumooio: 530
17
Fig. 1o - A$pOCIO mlc:rogt4no:> de fem> tundclo l'ilpooul61ico. mo&t'Melo Ot~ oe perlila.
keas ponj~ cionsdlufdol do lodebul'tla e algumu. 6r9tllJ Mnco.t constill.lld.'.'lll de cem91'111ta. Amquo: plcral. Amel~ 100"9t...
Fig.,, __ _...,. .. _.,""""' _ _._ _ _ lonOOI ~ ~ eobt9 um b'tdo 'cse ledebt.rtla. ,tqqvei: ptcnL ~mentx S30 vei.es.
4. Ej'eito do aqucci111enta
t.'
do resfria111c.1Jto no po:iif·lio
t f (1S
linhas de tra11s~
formnrfin - E x iste uma pcqucna diferen9a cntrc a p<>si<;ilo das linhas de transforma<;ao q uando se resfria ou se aquccc o ayo. A linha A 1, moscrad a na Figura 3.
ca
mCdin cntre a curva de rcsrriamen10 que se localiz.a Jigcir.uncntc ahaixo c a curva de
3QUCCimcnto quc se localita ligcimmcnte <J.cima.
A Figura 12 ilusu-a esse foco. As linhas A,1, A,, c A,... (do franci!s refroidisse-
mem) correspondem ~sun posi<;'1o no resfriamcnco co.~ hnhas A,, 1, A ,) e A.., corrcspondem !l sua posi(\:fio no aqueci1ncnto.
16
TratatnGnto Termioo das Ligas Mctalicas
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Contudo. cssa difcrcn.;a nao afeta a pratica dos tratamentos t6nnieos dos ~os,
quando sc objctiv:i 3qucccr e re:sfriar para obrcr o~ consriruintcs nonnais.
5. Efeito dos ~lenrcJJtos de Jiga nos tona.s aus1e1u"1ica I! crfrico -A inOuCncia dos
element().< de lign no diagrama de equilibrio Fe-C e muito maior que no caso anterior.
fato que dcve scr cuidadosamentc analisado no Lrntmncnto t~rmico do.~ a~>S ligados.
Os clcmcntos de liga, ao scrcm adicionados ~ liga Fc•C, assumem tend6ncias
divcrsas. como a Tabcl" 3cs., mostra:
TA8EL.AN9 3
..
°".............
.... . -
Coft'ltllrudo9 nll torma
"
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--- --
Na forma de ltldie6n
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Me torma ~ composlos
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v
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Nb 1 . -....1
Nb 1-)
Cf10'1
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v,o,
V,N.,
T~O.
Tl1NyCt. Tl/lr
19
Traramel\IO Termico das Ligas M oU\licas
Vcrifica·se que alguns dos elememos tendem a dissolver-se na ferrita apenas.
mnros dissolvem-se tanto na ferrita como fonnam carbonc1os: h:l elemcmos quc forn1an1 inclus()c.s nao-meH'ilicus ou con1poscos inrennc1<ilicos.
Geralmcntc. 1odos sc dissolvem no ferro gama. De qualquer modo, a princi·
pi11 con~eqli6ncia dcssc con1portarncnto dos clcn1cntos de Iiga C a n1odificac;~io <las
faixas de tcmperaturns de trnnsfornia<;fio. 0 pr6prio carbono. co1no sc viu, altera a
tcmperatura de passugc1n da fornu1alotr6pica gama a alfu.
Em consequencia. surgem nnvos tipos de diagrumas de equilibrio das lig0>
Fe-C, como est.1 ilustrado na Figura 13'"·
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~· eQUibiodas ligndt
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Os diagramas superiorcs A refercm-se aos elemen1os tic liga chamatlos "estahi lizatlores da aus1cni1a". 0 grupo I compreende os elcmen1os de lig<1 que ampliam a
faixn de temperatura par'"1aus1cnilH escavel: rcsulta rebaixamcnco de transforn1a!i50
20
TratamoolO nrmlco daS Ugas Met~1;cas
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Fig. 15 - CJcito de eortos elemenbs do lig.a SObte o CMlP<> o""'°"fticO
21
Traiamento Tormico clas LigaS Metilicas
gama..alfa e clcvai;iio da tcmperatura de cransfonna~ gama-delta. Entre csscs elcmentos. situam-se o manganes, o nfqucl c o coballo.
0 grupo n comprccnde os elementos como o carbono, o 7jnco co niirogcnio
quc 1omam cst~vel o diagrama de equilibrio.
Os diagramas infcriorcs B refercm-se aos elementos de liga estabilizadorcs da
forrita. 0 grupo l Compreende OS elemenlOS de Jiga quc CSln:itam a faixa auSlCnitica,
at6 fazC-la praticamentc dcsapareeer. l nclui os clcmcnios silfcio, cromo, molibdcnio,
f6sforo. vun4dio. titanio e aluminio.
Q grupo fl inclui CiCmCnloS que foram COlllpoSIOS intermetaliCOS OU COnStituii>tCS outros <1ue solu90es s61idas de ferro gr1111a c ferro alfo. Excmplos: tantalo, zirconio, boro, enxofre e ni6bio.
Espccificamcntc, o efeito dos e lementos de liga sob1·c o 1cor de carbono ea
1cmperntura do eutet6idc c sobrc o campo austcnftico silo mostrados nas Figuras 14
c 1517>.
6. Uga i.mtiria Fe-C-Si - Essa li~a COITC.<iponde •<» "fcrros fundidos cinzcnto<". 0 sitrcio possui a propriedadc de dccompor o carboneto F~C que se apresenta
cm tcores aprecia1'Cis ncs:sas ligas. A decomposi~~o d4-se segundo a seguintc rca~ao:
Fc,C~3Fc+C
c C favorccida por um resfriamcnto muito lento.
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22
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Tratamcnto T ermico das Ligas Mct3ticas
0 carbono livre fom1ado se apresenta sob a forma de "grafita", em laminas
que sao dcno1ninada.c; "vcios" c quc sc distribucm ao longo da estrutura
~gadas
tea da iiga. a qual podc ser fen·itil ou perlita ou perlita 1nais fcrrita corn, even ..
meme. aJguma cementita n~o docomp<>sta.
0 estudo do diagrama ternario Fe-C-Si c faci litado pclo estud<> de sec~oes
- difercntcs 1eorcs de silfcio.
A Figur.t J6CS) rnostra, para te1nperaturas acinta de l OOO °C • quatro sec~Oes
• teores de silfcio de 2.3%, 3,5%, 5,2% e 7,9%.
Os scguintcs efeitos pode1n ser nolados:
- a co1nposi~o do cut6tico diJninui a mcdida quc aumenta o teor de silfcio e
- a rea~iio do eutCLico <X:orrc num intcrv<llo de ten1peratu ra que aun1enta conl
""""'o do teor de silfoio.
.t\ssirn, o si licio C u 1n elen1enro que exerce i1nportantc iofluCncia na corn~
jtio do eutetico. Por isso. considcrou~sc convcnie:n1c criar·sc. o conceito de "carc:quivalcntc", o qu:1I con1bina a in ll uCncia dos ele1nentos caJ'bono c silicio sohrc
posi9lio do eutetico.
0 "carbono cquivalcntc" C represen1aclo peJa segui nte equa~ao:
earbono equivalente = %C + 113% Si
Se o carbono equivaJcntc de u1n ferro fundido, obtido pela equa<;ao aci rna 1
-J.Je a 4,3%, a liga C eu1Cric<l. Seo carbo110 equi valente da liga, cm funr;iio das
~agens de ca1·bono c silfciO, JOr inferior a 4,3%. a liga e hjpoculCtica c sc for
~a 4,3% a liga C hipereutCtlca.
Quando a liga aprc.;cnta porccnt<igcns aprcciavcis de f6sforo (o que nilo c
nos fen-os fundidos), scu carbono cquivalente e representado pcla cqua9ao:
Jm
Flg,
1 7 - 5eo;ao~do211"m:I i::o-<;.S.1tl#TI
leOf wrot3nlo de 2.0%<11t $1!1(;So
23
Tratamento TCmlioo das Ligas Metancas
carhono cquivalcntc = %C + 1/3 (%Si + %P)
A Figura 17 representa um diagrama de cquihbrio completo Fe-C-Si, parn um
tcor de silicio constante de 2%.
Ex istcm areas, indicadas cm hachurado. de ires fascs: uma dcssas fases
ea
grafita.
0 quc se pode coocluir do csludo dcssc d iagranHt, ao con1para-10 co1n o d ia-
Fig. 18 - ~O.ml do looo i.lndido cinzen\O d'.o lipo hipocv16fico. mos:trando voiosc 00
9 raila e mais os consttuin»S ;:>edit.a c f(!nila. ~Quc: plctal.
Arl¥>l3Clkx 100 vezes.
r19. 1$ - ~ do fooo !\meliOO Cl!llCnlO apresent!lndo grnn(,1(1$ VOIOS 00 91'8.fita.:: 11<:>1'1 ·so
U¥TO!kn a prese09S de um eutd!Sco OOl'tlQle:tc>ricO om ~a atgumas iflcius6es: 3 rna\'lz.'"
pedl2iCA. At3que: pic:r.IJ. AtJm91"tk); 100 vezes.
24
TratamcnlO nrmlco das Ligas Metalic8s
bin:!no l'e-C. e 0 fato de que. se nesse ultimo. ncima d:tS linhas de transfor. oconc a prcscn~·.a de ferro gama (austcnita) c carboncto de ferro. no diag;.iFigura 17. cm quc a liga possui 2% de <ilfcio, essa rcgiao e cnractcrizada pela
~a de au,tenita e de grafita. originada da dccompo<i'ilo do carboncto. Dcssc
• sob o ponto de visla de aquecimento para trntarncnto l~nnico. pouc.a~
as ocorrcl"ln em fun9iio de prcscn9a de silfcio, de.we quc •< temperaruras de
~-nitiia~iio scja1n corrctamcntc cscolhidas.
As Vigunis 18 c 19 mostr:un estruturas de fc1To fundido cinzcnto, com os
os de grnfito bem nfiidos.
7. Conc/11.wJes parciais - 0 conhccimcn10 d <> <liagr11ma do equilibrio Fc-C
itc (nze1\ irncdiauuncntc, as scguintcs considerni;Oc~:
- no aquccimcnto das ligas ferro-carbono. a cscolho dn 1c1npcratura de aquc·
nto deve levar c111 cont.a a necessidadc ou nUo t..lc produ'l.ir transfonna~-Oes de
- ao dctcn11inar 3 tcmperarura adequad.a de aquccin1cnto, nssim como o tempo
mpcraturo. dcvc-se levar em conta o fato de que quanto mais elcvada for a tcmtura 00 mais longo ()tempo de perman<:nci:i da lig~ a tcmpcratura, pode ocom:r
crcscimento dos grilos. o quc prcjudica a qualidadc do pmduto;
- para obtcn<;ao. pcla 1ransfonnactfto da austenita. dos conslituintc.~ nonnais. C
. s.lrio rcsfriumcnto lento: qualquer vclocidadc que romp.1 as condi90es de cqui. o resultn em outr:is transforma~ e nao as quc l'>l'Odui.c1n n fcrri1a, 11 pcrlita ou
- a prcscn~-fl de clernentos de liga ahem o c;.1n1p<> nustcnltico c :l posi~ao das
as de 1 ransfornia~ao, resulrando em novas te1nperntura~ de nquccilncn10 p~1n1 que
urr~c11n ou nllo transforn1a~Oes de J'ilSC~;
- nn l"aixa clo cliagrarna de cquilihrio
correspondence aos
fc1Tos fundidos. a
a rcsultuntc tc1n umo1 npl ica~,il,o pnitica rnuito rcsLl'ilu: na vcrdudc. os ferros fuadimnis cmprcgados sa.o ligas tcrn~ria'i, c111 quc nlCrn do carbono. csta presenLc o
kioe
- ncssas condi~Oes. o diag.r ama de cquilibrio bin6rin Fe-C lica alterado pcla
n~ do silicio c as ~De.' quc ocorrcm na solidi lica~ao e n:sfriamcnto le\'311l
mposi~'io do r-e,C. forrnan<k>-se carbono Ii""'· nn formn de gralita. quc modifitorolmentc o comportamcnto meciinico das h~as corrc>ponden1..,,..
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25
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TRANSFORMA<,;:AO ISOTERMJCA
I. /ntrod11fiw - No dccenio de 30. do seculo 20, dois pesquisadorc.$ mctahlrDavenport e Bain<~» desenvolveram um n1Ct<>do para vcri licar a.~ transforda aust.enirn quc podcm ocon·er quando o a90 resfriado a detemlinadas tcm~"1lms. abaixo da linhn de transfonna~ao A 1 e ali n1antido a temperaturas cons-
e
dc modo a podel'-se verificar o ternpo nccessario par<l quc a transforrna<;fio sc
a tennjne. Essa tecnica tOi deno1ninada "u·ansfonna9ao isotCnnica".
2.
Curvas e1n C ou TIT - 0 atnncoto da velocidade de resfriamenLO a.ltcra a.~
Fc-C c) portanto~ as condl90es de fonnayiio dos
~s de cquilibrio do <liagr:una
.tuintes nol'lnais 1'esuha11tes da transformayffo da austc nita. Essa formavao C
,Jana mudan9a do rcciculado cristalino do ferro, de gama e al fa, ou seja, numa
mienta9ao de :homos por di rusao.
Ad1nitc-sc quc coin 1naiores velocidades de re..">fiia1nento. a transfonna~ao da
·1a sc rcali7.a a tcmpcraturas cada vc:i. Jnais baixas. ou scja. h'i. tun rcbaixanlento
..iino das linhas de 1ransforma9ao.
Na rcalidacJc, o quc <>co1rc C urn fCn01ncno de int rcia pr6prio de cerros fen6-:rs fisicos, rcsultan<lo urn a u·aso da transfornH1~ao da austenita, <> que pode ser
ido por urn a traso na rc.a~ao de lranslOrn1ar;ao da auslcnila.
Os micr<x.:.onstituintcs rc!)ultantcs de un1 auntcnLo da vclocjdado de rcsfriao adquiren1 feic;Oes d iferentcs: inicialmcntc, clcs pass.c.1n1 a aprc!)cncar granumah: 11na, corn caractcrfsti~ls pr6p1ias c quc afCta1n. de oulro 1nodo. as proes dos a~os. Au1nentando 1nais a velocidade de resfri;une nto surge, j un1.o con1
-. .mtiluintcs nom1:1is, um novo n1 icroconstiluintc - a "1na11cnsita" - <le csu·utura
:mentc difercntc c. c1n conse<1tiCncia. de p1·opried:ide totaln1e1ne nova.
Final menle, haver:\ uma vclocidadc de rcsfriamcnto para a qual os consri w -
nornlais dcsaparccc1n c o Unico nlicroconstituintc resultante da transforn)a11:ao
.&u:Sleoita serfi a "rnartensit~, .. U1na curva de r~~u.;5o isot6rnliCil, par<1un1a~oeu1et6ide resfriado bn 1~ca1nen tc
:mpera lura de t1us1cnitizac;ilo a1C 600 °C, est~ rcprcscnL.ado na Figura 20:
0 progresso de transformay.1o da austenita de u1n ayo cutetc)ide c slll indicado
maticaJnentc na Figura 2 J.
27
TralamenlO Tlmnico das l.Jgas Metalicas
Rcali1...'lndo--sc 3 C),periCncia para r:iixas diversas de 1e1npel'atura.
nbaix~
Jinha de transfonnac;ao. lCn1-sc tra<;ado un1 diagran1a d..: "transronnw;iio isorerrn1
como indica a Figura 22. par• um a.;o cu1c16idc:
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Fig. 20 - Curvas de rea~ iso!Mnica, a f.1'X>°C, correspondente
<\ lransbrma~o da austenita em pertita (aoo eute16ide}
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Fig. 21 - Reptos~ -uem41loo dO progr...., da . .ns!Otm~!o da aus1enita
a uma tompcratvra C01l$1an1e abaixo da crtic.a
28
Tratamento nrmleo daS Ligas Met31icas
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TC.MPO (M t~CAIA Lor.At\lTMICA
Fig. 22 - Diagrama de 1ransforma9~0 isot~nnica de um a90
eutet6ide
llise diagr:tma C tambem cham.-.do cm "C" (do\ ido a fonna das curvas) OU
TIT (de "1ran<fonn~o-1emper:trur:t-1empo"). A curv:i I 1mrc.1 o inicio da 1ransfor·
mac;J:o da aus1cni1:i. c a curva F marca o finl. As linha.' 1\-1, c M, horizontais marcam
mfcio co lim de fonna~ao da manensita. E<.<a tran,ronnay;io s6 dcpende da temperatur,:.t. o quc r.ignifica quc, u1na vez iniciada a foml:,~fio d:l 1nancnsi1a, cla s6 conunua c termina sc houver queda d;1 tcmpermura. indcpcndc1t1eme1t1e do tempo de
pe1manl:ncia 1't 1c1npcratura.
Nom1nlmc111c, na 1naioria dos trata111cnlos tCrinicos. o rcsfrhuncn10 6conu'nuo
e nao isot6nnlco. Po1· cssc nlotivo, for..un trac;adas curvas TT'T ~c1t1clhanlc..<.; para n.:s~
frian1ento cuntinuo, 3s quais sc localiz..a1n pouco abaixo das curvus para rcsfriamcn·
to isot6rmico como a Figura 23 mostra:
29
Tratamento Termlco das Ugas Met.Meas
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~nu
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'ZOO
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100
1..0 2 " ' 710
100
1CMPO tlll ~l<idNDllS (; 5(/IU \J)'.,UU"tl'llt~ )
11)00
F;g. 23 - Aop<ese~ ooqoomdtlca do d..gramo do
~par>~COl'llnuo
E.~ta clnro quc no diagrarna pam rcsfri:uucnto co1l1 fnuo, a partc infe-rior dns
curvas cm C (ubaixo do "co1ovclo" ou "joclho") nao 1cm mais signi licado, pois uma
vez uhrapassada.< as curvas supcriores. > transform~oo do austeniia cessou.
As linhas rvfi c Mr pcnnanccc10. Jl(lra indicar a rorma<;ao da n1artcnsita coin
a.'\ maiores vclocidadc.' de rcsfriantcnto.
As diJCrcnc;as cntrco$; diagrrunas isotCrn1ico e para rcsfriamento contlnuo nfio
Sc.1o muito sensrvcis, de rnodo que os primciros s3o gerahncnte en1pregad~ para projctar os trat<:1n•cncos r6rn1icos u!iuais.
A Figura 24 rcprescn1a csquema1icamcn1e a superpos1~ de Cuf\<as de
rcsfriamento. uplicaclas nos trauuncntos t~-n nico::; osuais, no d iugrama de transfor·
mac;ao para. resfl'iarncn1o contfnuo.
A curv:'I de vcl ocid:tde de resli·in1ncnto in<.licad:i coin a lctr:.\ E corrcspondc b
"vclocid~de cr(tica de rcsrria1ncnto". porque alrave::,: dcla obten1 ·~ a n1artcnsita. n!io
havcndo nccessidade de ado!ar-sc velocidades m>iorC1>.
...____________
30
-
Tra1amento Termk:o das Ligas Met!fices
A
100
HIO
D
TU.1PO EM HGUNDDS
11
t
(tit. lG1iUitMtCl)
f)g. 24 - Supo~ de CUfVas de rosfMmont) no
cb$P'Bma de Tansfonna~OO pota ro:'rMmon» oontrnuo
3. Microronstituintes que se vrigi11(11" por rcsfriantento isotCrn1ico - A Figura
a os microconstituintes obtidos pcla trtmsfom1~1o da austenita em resfria'()U!rmico.
Todos csses constituimes - com exce~ao da bainita - sao obtidos por resfriacontfnoo: pcrlita grossa, curva A; pcrlita ma» tina. curvas B e C; manensita,
Ee F d:a Fi~urJ 24.
1-\ bainil:l
e obtid~ na maioria dos casos. por resfriamento isotC.nnico~ ahaixo
dho ou cotovclo da.~ curvas em C normais. entrc 500 •cc 200 •c <Fij?Ura 22).
Essc constituintc e. de ceno modo, scmclhantc ~ pcrlitll, pois nlio passa de
mistura das fascs fcrrita c cc1ncntita.
Contudo, uo p:tsso quc na pcr1ila~ o. fcrri ta c
jo lameltir.
ll::'I
(t
cc1ncntita cstilo clispostas en1
bainita a ferrit<1 podc aparcccr, como nn
martcnsiHt,
cm plac(1S
c cstrcit.ns, contcndo uma csu·u tura de di~cord!incin. Podc-~c. nsi::irn. ad1nitirque
~a<;!iO da l'Xlinita cnvol vc n1ecanjsn1os de d il"u.s5o c cis~1Jhan1cnto.
31
Traiamenlo nrmico das LiQM Met<llocas
Hd du:c' principais formas <le b:iinita: a •upcrior quc sc forma logo abaixo da
faixa de format;iio da pcrliia (abaixo do cotovclo da curva em C). Sua color:w;iio. ao
microscopio. e cscura (a1aque de picral). As placas de fetri1a aprescn1am-sc cm fei·
xcs corn forrna de pcnu..'i. As partlculal> de c.1rbone10 dcssa bainiULsuperior for1n:tm-se
cntre as placns de fcl'ril~1 c lcndcm a scr a1ongadas. A sua durc1,n Crelativan1en1c ba.ix.a
(cm torno d~ 40 RC a 45 RC).
as
A bainila inferior forma-sc pr<lximo
tcmpcratoras corrcsrondeni.c. ~ linh&
Mi. Ao microsc6pio aparcce iguallncntc corn colornc;.5o C.'\cura c c la C co111posta de
grandcs plucas e ~ frcqUc1ncmcn1e cnrnctcrizada conlo acicular (do mc;.i.;:mo modo quc.
a manensun). Os carbonctos da baini1a inferior formnm-se no in1crior da. placas e sc
apn:scniam mui10 mai. finos que da baini1a superior. A durc1.a da bainha inferior
eelevada. nproximando· sc da durc7.o da martcnsirn (50 RC a 60 RCJ.
°"
A l'bnnac;:ao da. 1nartcnsita. consistc num mccanismo de ch;alhamento c ntio de
difusao. car:icreristico dn forma~lio dn pcrli1a. A incxi~tancia de difusao sc deve oo
fa.to da rnancnsita fonnar·se sorncnlc quando. no rcsfrianlcr110. uma detenninada
tcmpen11ur•1 ~ :u ingida. 0 1nfcio de fornl:l~ao <.k1 mancnsita 6, 1'\0is. instant!ineo e a
quantidadc de n1artensita f(lnnadu c1·escc f.! rnedidn quc a tenipcratura cni. Sc, ap6s
uma certa quantidadc de transfom1~no. a tc1npcrJtura tOr n1antida cons1:1nte, nao
prosseguc a fonnat;-:.0 ties~ con~tiluintc. Para quc a tran~fonnac;ao pros.siga,
nccessftrio quc a 1emper:uura voile " cair ate quc seja uhrJrasS•lda :i linha M(·
e
{Pigur~ 25)110l.Nos
t>;ii,o a m~io-~-amono. as placas de martcn,ita se car-.1e1cri1.am por pcquena
largurn. tendo cs."Oa fonna lcvado alguns estudioM)~ a cham:l-l:l de ''martcnsita crn
rjpas'"~. Trata-se de u11111 cstrutura 1nais finn, a qual, conn2do. nl nntCm .a can:ac1c1·lstica acicularflO).
A fonna da mar1cnsi1a dcpcnde do 1cor de carbono do rn;o
a~os de
No.<
~os
de alto-carbono. a.' placas sao mais Jargas c a deo<>tninai;;to seda
''martensit:i cm plac~s·•.-•. Ncssc ca1:;0. :1 n1a.nen)il~1 sc aprcsenut c.•om esm.uura mais
grosscira, 111antido aindn o Cllractcr(slico aciculur.
A manensiw tern sido considcrnda uma .olu~iio s61id:i supcrsaturnd:i de carbono no ferro alfa; ess;1 supcrsa1ura~'"' provoca uma disto1'iio do reticulado cubico
ccntrac.lo. quc l'CSulLa na extrc1na durc<'.3 possufda pcla 111artcnsita.
Nu realidadc, urn
~to1no
clc carbono cm soluc;ao intersticial no ferro alfa.
transfom13 o reticulad<> nu sua viUnh;1nc;a imcdiata. cm reticulado tetra.gonal. cm VC"L
de ctibico. Admirc-se que cssa 1e1ra~onalidadc sc de"a ao falo de um
~tomo
de car-
bono posicionar-se na ;1rc~aa <lo c.:uho cn1re os t'i.tonlos de ferro localizados no v6rticc,
con10 111o~lra a
Figura 25:
Os pontos prclO' da figura rcprc.=tam p<isi~ quc podem ser ocupadas
pelos a1omos de carhono. Essa loc:1liz.a~ao seri:i devida ao foto c quc o cen1ro do
cdstal j:i cstfi ocupaclo por un1 Utor'no de ferro. 0 resuha<lo dcssa 1novinlcnc.a9ao
32
Tratnmcnto TCrmico das Ligas Met31icas
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MARTENSITA
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PORCEHTAGEM OECARBOHO
Fig. 25 - Tipo Oo 0$0'\tll.l'a da mattanslta em kl~
dO 'OO<de camonooo a;o
11nica e uni au1ncnto da disl5ncia encre OS atomos Ac B de rcrr(> c u1na di111inuifii-O
• espa<;o nas dire<;0es transversais a c b (partc inferior da figura): a varia9ao dos
;aarfunetros do rcticulad<> cU.bico transfonna-o Clll tetragonal; essa varia<;UO C acc ntual:I pelo aumento do ceor de carbono.
"'"lath n1ar1ensiul•
*ll1
'·ptarc n1oneJJsire..
De <1ualqucr 1nodo, as condi~Oes de form~u;ao da n1ancnsita sao responsavejs
pcla sua e levada durcza c aparcci1nento d e tensOes internas de gra ndc intcnsida<lc:
4 . Fatorcs que afeta111a p()sirlio tlas curvas e1n C -A posi~rio das c urvas em
- c afetada por:
- co1nposiyllo quf1n ica;
- ta manho de gri'io da a ustcnita c
- ho1nogeneidade dn austcnit-:1.
4. I ComposifiiO qufinica - O pr<lprio carhono, a incdiua quc aumcma. deslo·
... as curvas de inicio c de l1n1 <le translOnnai;~o da auste1lita para a direi1a. assim
.rmo rcbaixa as linhas Mi e Mf· As Figuras 27 c 28 nHA~lram curvas e1n C para a~o
'llO e hipereutet6ide. No prin1eiro caso. as curvas crn C cstao p0sicionada.-;: 1nuiLo a
nquerda, torna ndo pratica1n enlc i1npossfvcl o bte r-se. por resfria1nento e.xtren1amcnlc rdpido a Jnancnsita, o quc C, alias. esperado, pois con1 pouco ou ncnhum car"°'10. nlio podcra ocorrcr a movimcn1a<;ao atomica do carbono quc produz a cstrututfpica da nlartensita.
33
Trauimon10 T611'Tlioo clas Ligas Mel<ilicas
Na primei~ no£a-se uma nova curva de lrJnsforrn~ao dcsignada por Fi. Essa
curva corrcspondc a form~ de ferriia. a qual ocorTC an1cs que comece a se formar
perlira.
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1rnrumo rmor.ow11.
Fig. 26 - Rep<OSOn"'C<\O 0$quom<llieo di 00
relic:utaelo tewaoonatcaractotls-lioo da martionslla. 03 rx>nbS
p-etOs represent.am c>0$1c;doS QUO OOClam tor ocupadas pc6o$
4bmos de ('Nt)OnO no reclculedo dO letto.
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Fig. 27 - Curva em C pnri.'I nQO n~utc-ldilde
34
Tratamento T6rmlco das Ligas Metaticas
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Fig_ 28 - Curva em C para ac;o hipentU1el6ido
Do 1ncsmo n1odo. n Figura n1ostra a cul'va ("1corn.:spontlcnte a fo1·1na9ao de
a qunl acuntccc antcs da fom1f1~ao da perl1ta. nos tl~o~ hipereutet6ides.
·mcntit~1.
T;.1nto a fcrrita como a cementjta quc sc romuun untes da transform~iio
e16idc s5o denominadas forri1a c cemen1i1a pr6-eu1c16idci.. porquc se originam por
ccn:n6dio de um mec:tnismo difcrcntc Ja tr.insfonn~5o cutcl6idc.
A inOucncia dos OUIJ'Os clcmcnlos de liga ~ facilmcn1e compreendida pela
cncia de dis1ribui<;5o dos elememos de liga quando adiciorrndos nos ~ como
vcrilica pclo cxamc da Tabcla 3 j:\ moslrada.
As Figums 29. 30 e 31 rcpreseniam algumas curva.' cm C de a<;os ligados.
0 conhecimento dessas curvas pcr1ni1c rca li1.ar~se c)S 11« tt1nleliltos tCrrnicos
om muilo mais scgu1'lln90, pois depcndendo da sur1 pO.~i~5o 1cm-se as scguinlcs
lccrn~Hi v11s:
- obtcn~5o da rnartensita corn vclocidade~ de rcsrrian1cnto n5o cxccssiva-.cnle rdpidas (curvas dcslocadas para a dircila): cvila·s<:, assim. cxcesso de 1ens6cs
tcmas quc rx><lcm ocasionar empenarncntos inde.scj:lvcis~
35
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TrstamonlO T6rmioo das Ligas Metalicas
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Tratamonto Tttrmico das Li<JaS Metalicas
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de maior quantidadc de martcn;ita (cm profundidade - curvas
· para a direit3). e1n peyas de maiores
secyOc~ e
cm fun~5o do tratamcnto tcm1ico desejaclo, selc9ao mai< a1)1'o priada do tipo
.\Figura 32 aprcscma a influcncia de carbono e cromo sobrc a tcmpcrawra de
forma9no da martensita:
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37
Tratamento T6rmico das Ligas Metal<:as
Pode-se chcgar a tcores de ligas que rebaixom as linhas Mi e Mr• ponto desu
ultima situar-se a tempcraturas abaixo de zero, 0 quc signific• de rcsfriamcnto ate •
ten1peralura ambiente. poden1 resultar aJguma "aus1enita residual" ou "recida", fato
e.~sc quc dcvc ser lcvado cn1conla au lrntar tem1icun1entc tais :u;os.
4.2 Tcrma11Jro dt! groo da ausm1i1a - Os produtos de trnnsforma<;ao come<;am
a formar-se nos contornos dos graos de nustenita. Comparados. pois, dois tamnnhos
de graos, noLn~sc que. no grlio maior. a transforn1a~Ilo da austcn ica Cn1ais <l~1nora..
da (Figurn 33). o quc signific:t quc quarl!O maior o tamanho de gr5o da austenita
1an10 mais deslocadas para a direila c.uarao as curvas em C. Esse fato tcvaria a
prcferir-se os ·~de grnnul~o grosseira para facilitar a obten95o da manensita.
Contudo. n5o se procura, para essc objcth•o. aumcntar o tamanho de grao dos a9os,
pois os inconvcnientcs de granulaft50 grosscira
sno. como sc snbc,
n1aiores quc a
vantagcm llCima citada:
F.g. 33 - Ektito dO tQl"n:tnho de 91~0 sobrc area~ do
~ da auS1tnle&:: noca-se que o grkl menor
-r<a,depoisdeumde,,,_IOmQO, ~
completa, ao passoque noma<>r. CUJO int:iode _.,,
coincidiu c:omo do menor, a mesma n&> sa compietou
4.3 Homogcncidode da austCJ1ita - Carbonctos residuais n:Jo dissolvic!Q< ou
ilreas locali1.1das de austcnira rica cm carbono atuam no scn1ido de aprcssar a rea~ao
de transfonnar;fio da ::tustcnila. Dcssc 1nodo, qu::tnto rnais hcnno:;?C-nea a ausLenila,
1nais dcio;locnd~S j)at'J a dircirn as curvo.s Clll ('.
5. Endurecibilidode ou umperohilidade. Mt!todos para dcterminar n
endurecibrlidodt!111- 0 cndurecimcnto de uma pc~1 de a<;o por tmtarncnto tennico
significa obtcr a m~utensita, ou sejn. cvitar a 1ransforn1aiy-30 <.la uustenita noN consLituinLcs normitis. Por ou1ro ludo, prucura-se. nc.')sa opcrac;5o, obter-se um cndurccimcnto uniforme atrav6. de toda a scct;ilo da ~a.
Em Oulras palavra.~. cmbora o tr:uamento objctive produ7.ir uma supcrfrcie de
grande durcza, C importnruc. na n1aioria dU..'i vc1.cs, quc essa n1csma dureza superfi-
cial sc cstcnda de rnodo uniforme au·av~s de toda a
38
sc~ao
da ~a.
Tratamen10 T&rmoo das Ligas Metalicas
Enfim. o ac;o dcvc apresentar suficicnte "capacidade de cndurccimento" ou
aioquada "profundidadc de cndurecimento". Esses atribu1os sio definidos como
tnJurccibilidade" ou "temperabilidadc".
0 conhccimenro dessa propriedade dos a~
CDM<:cimen10 de suas curvas em C.
c, assim. tAo importanlc como o
Existem divcrsos processos P"ra a de1crmina9Ao da cndurccibilidade, os mais
cromuns sendo o mc1odo de Grossmann e o mctodo de Jominy.
5. 1 Meuxlo de Grossmann - Ncssc mc1odo. bnrms cilindricas de a90, de
Mnctros crcsccntes, s5o austcnitizadas e resfriad~1s rupidunlCnte, cnl condi~Oes condas de rcsfriunlCnlo, para lransformayUo da ~1ustcnira cn1 martcnsila.
Sect;Oc~ trnosvcr~ais da...; barras s.ao. a scguir, sub1nc1icJas ~ determina~ao de
cia, do ccntro ft supcrficic, de nuxlo a lCr-M: u1n;.a curvn de distribuict-5.o ao longo
todn n. scc~Uo transversal de cada bam.
Com esses dados, 1ra9a-se um gclfico. como o que est~ rcprcscntado na Figura
,.,, quc as abscissas sao lan<;adas as distancias do ccntro (cm polegadas) e em
.US os valorcs de dureza (em RC}.
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F19- 34 - C1,1t'V'8$ de dureu o~as pek> m4tod0
GROSSMANN. de um'~ SAE 1090, em Urn.l sdtlo dO
banas redondas; esfrianenlO em ~gua.
39
Trotamonto TOrmico das Ligas Metfilicas
Noca-sc, claramcntc. quc as barrns mais frnas sao as quc apresentatn umn dis1ribui9ilo de dureza mais unifonn., ao longo de toda a~. ou scja. para o a90 considcrado, nas condi~s de rcsfriamen1u adotadas, a mclh<>r endurecibilidade corrcsr>0nde ao 1ncnor difi1netro, o que e. prcvislvel.
Ocvido 11 dificuldadc de conscguir-se uma es1ru1ura mancnsita rotal cm toda
a ~. costuma-sc considcr.ir adequado a endurccibilidadc de um •<;<> quando o
seu centro aprcscntar 50% de mancnsita. Dcssa premissa, podc-i.c cxrrair a dclini9iio
de "di§mctro critico De" de um dctcrminado ai;o:
"dillmctro critic<>" correspondc ao difunctro de barra quc. csfriada da tcmperntura austenitica. mostr.lcl no centro 50% de 1n3J'tcnsita•.
Essc difln1eLtO podc ser detcnninndo grallcamentc. Bashi Lra~ar un1 novo gr<lfico (Figura 35), em quc ~s abscissa> corrcspondcm aos di5inctros das barras e its
orden3da.< As dul'C'La.• RC dos ccnmi. das barras.
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Fig. 35 - Curva representatlva da duroza dos cenb'os das
barras de a~ SAE 1090. Dados eldraldos da fig. 3 4.
40
Tratamento Termicodas Ligas
~1 ot31icas
e
0 di§me!rO da barra para a qua! SC verifica a mais bntsca queda de dureza 0
l"Ww-cro crltico". Para o exemplo da Figura. o df5mctro crftico situa·sc cntr-c I " a I
ou aproximadamcntc 1,05" .
S.2 MtFtodo lotniny - Tamb6m chamado de "cnsalo de rcsfriamcnto da
_ntldade". 0 dispositivo Jominy esta indicado na Figura 36:
cnaPI K 111\11 e<
+r·~·
F:ig. 36 - Oisposltivo .JOMINY wa mcdida da
endurecibllidadc
Um corpo de prova cilindrico de I" de difin1etro a 4" de con1primento e
tenitizado c lcvado. a scguir. ao dispositivo Jon1iny, ondc t5 sub1nctido ao cfcito
um jaLo de agua, na sua cxtrcmidadc, sob condi<;-Oes dctcrminadas de qua11tidadc.
fRSSiio e temperatura (da agua). Ap6s o csf1iamcn10, o corpo de prova e rclifi~1do
'tudinalmente a valores de dureza. e distfincias de 1116" sao detenninadas.
Com esses dados. constr6i-se um grafico, como o indicado na Figura 37:
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Fig, 37 - Curva da endureOibifi(l:'.ldC JOMllNY
41
Tratamento Tt?rmioo das Ligas Metalicas
Para diamctros de barras de a90 de difimetros mCn()rC-~ quc I", pode-se utilizar
corpos de prova de 314" ou 1/4" de diamctro. Para isso, necess<lrio modificar o
dHi:metro do oriffcio de ~gua e a distfincia do <>rificio a cxLrcn1idadc resfriada do
corpo de prova, de acordo corn os dados abaixo apresentados:
e
corpo de prova de 314" de d iametro:
- d il\metro do orificio - 112"
- distancia i\ extremidadc - 1/2";
corpo de prova de 112" de difimetro :
- di§mctr0 do oriffcio - 1/4"
- distUncia a Cxlremidadc - 3/8" c
col'po de prova de 1/4" de d iametro:
-di§melro do o riffci<>- 1/8"
- dis!Uncia
aextremidade -1/4".
Contudo, nrio ~e poc.Jc co1nparar os vaJores obtidos de dure:z.a corn O:\ ohLidos
parn o corpo de prova padroni7.•ado <l I" de d i5metr<>, dcvido !1 1naior vcJocidade de
rcsrrian1cnto nos d i51netros mcnorcs. sobrcrudo abaixo e 3/4".
Con10 no m£.Lodo Gross1nano. a pos i~ao correspondente a queda mais brusca
de<lurcza. ou seja a posic;ao quc scpara a zona en1que predon1ina a estrutura marten..
sfcica (50% 011 mais) da zona em que predomina a cstrutura pcrifc1ica, c utilizada
p ara medir a endurecib ilidadc do a~o. Essa posi~ao corresponde cbamada "d ist5n·
cia crftica", a q ua I podc ser com1>arada do diftmetro c rf1ico do mctodo de Grossmann,
c1nOor.a nao correspo nda exatamente a essc difin1ctro ('r(tico. Contudo. podc-sc dizcr
que cada posi<;ao ao longo clo corp<> de prova Jo1niny corrcsponde a u1n determinado di5.n1ctro de harras rcdondas utiliz.adas no metodo Grossm~1nn.
a
A dist5.ncia crftica
~
ta1nbe1n conhccida como "dist5ncia Jominy" c C, gcral-
1nente-. representada por J1). A durcza correspondence e chan1ada de ''d ure1..a crfLica".
5.3 Scveridade de resfrian1e1110 ou de 1Cr11pera. Di/in1et1'0 ideal - 0 difin1ctro
crftico de um ai;o depende do mcio de rcMriamc nto. Quan10 maior a velocidade de
resfriamcnto do rncio, 1naior a sua "severidade". Essc caracterfstico costuma ser indicado pela letra "H" ea Tabela 4 rnostra valores tfpicos de ·'ff' para os tres meios de
resfri~1m cnlo 1nais e1npregados. cm v~lrios cstados de agi 1~u;ao.
A scveridade varia durantc o cic1o de resfriamenlo, sob1·etudo en1 n1eios llqiiia~o vai aring indo a temperatura do rncio c <lcvido ~
rorrn a~ao inicial <Jc vapor.
dos. din1inuindo a medida que o
42
TratamonlO T6rmic0 da$ llgas Mel<\lieas
TASELANf4
V•lofts tlpieos ctc H
E.l:Utdo do agit~Ao
6teo
.4.gua
0,25a0,30
0.30• 0,35
0,35. 0,4()
1,0
2,2
Pouca
1.00 • 1. to
1.20• 1,30
2.0•2.2
8 oa
O..OaD.50
1,.-)a 1,50
Fooe
0.50•0.80
O,llOa 1, 10
1,60a2.0
-m de re~friamento
-
N..,hl.ll'na
Vll>lant!
Saknoura
•.O
s.o
Por isso, lCn1·SC procurado cxprin'lir a eodu1·ecibilidadc de um modo mais pre·
• dcfinindo um mcio de rcsfriamento "ideal", o qual eorrcsponde ao "meio no
3: superficie da J>C'ia atingc instnnuineamente a tempera.turn do rncio".
0 difunetro crftico com:spondente ao resfriamento do meio iclcal c dcoomi-
'° "diametro ideal".
Como existc uma corrcla~"lo entre a condi9iio de resfriamento nonnal e a
-...di9ao de rcsfriamento ideal, 6 possfvel utilizm·sc a tcmpcrnbilidade de um a90 c111
os de d i§metro ideal, para prcdizer o dilimccro de uma bami rcdonda que endure<i ern qualquer n1eio. cuja scvcridadc scja cc;>n hccida~ ou, do nicsnto modo. sc sc
-.ihccc o <lifl.niclru de un1a ho11Ta <JUC cndurece no cenlro nu1n ntcio de rcs:frianlento
.droniwdo, tal di5metro pode ser convcrtido no valor do di5metro idea.I para
"'•mir a temperabilidadc.
O gr.ifico da Figurn 38 pcnnitc. conhccida a sc>'Cridadc de resfriamento do
(Tobcla 4). transformar os vnlores de temperabilidadc cm termos de diametro
'tico em valores de 1emperabalidadc cm termos de di5mcrro ideal.
.:10
Por cxcrnp1o: para un1 a~o coin di31netro crftico De= 1,2". c~friado num meio
le rcsfriamcnto de severidadc 11= 0.4, :i hori,il ntal corrcspondcnte a D, = 1,2 cnconra a curva co rrcspondcntc a 11= 0.40 no ponto con-cspondcntc no d i5mctro ideal 0 1
•beissas) de 2.6".
Do mcsmo modo. c possfvcl dctenninar o diamctro de b.;rras cilindrieas quc
'lOdcm ser endurecidas sob dircrcnics condi~ees de resfriamentn enm a temperabili.idc quc ocasionou o d1fimctro ideal de 2.6". Suponha-se resfriarnento em agua scm
~git~1o. corn H = I: ncssc coso pode-sc obter o endurecimcnto cm harm de cerca de
, •7" de difime!ro. Para resfriamcnto ao ar, cuja SC\•cridade equivalc a H = 0,02, c possfvel o endurecimento so111cn1c cm barras de cerca de 1/4" de d i5metro.
43
Tra1amento T4rmlco <:!as Ligas Moralicas
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di4mc1To ideal 0 1 e severida<l<> de eslriomento H
5.4 Fa11:ires quc afetmn" rempcrabilidadc- Podcm ser ;igrupados da ~cguinle
maneira<•2>:
- diminucm a lcmperabilidadc:
- gr.1nula9ao lina da austcnila
- inclusiics n:lo dissolvid:is (carbonelo<. nitrctos. inclus<ks n5o-mc1:\licas) c
- aumentan1 a lcn1pcrabilidadc:
- elemeotos de liga (corn cxccyao do col>allo)
-
granula~ao grosseria
da ;ius1cni1a
homogcncidndc da austenitu
0 mais importanle fator e 0 rcp<c<;entado pclos elementos de liga dis.wlvidos
na aus1cni1a. A f'igura 39 aprescnw curv:is de dislribuiyao de dureza. cm bam1s de I
518" de diamctro de a~o-<:arbono cornum com 0.74% C. de a~o com mesmo tcor de
C e m:tls 1.0% de
44
Tral:lm<>nlo nrml<:o d8S Ugas Metaficas
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o oioito dos etementos de liga Ct & NI sobte a 1BmOOmbWid3de,
em ~ ccmum ~-<:atbono
c:orrun.
e de a~ com 0,74% C. 1,0% Cr a mais 3.0% de Ni. F.s.'<: uhimo ac;o. dcde cromo a nfquel. pela temper.tbilid:>de adquirida. poclc.
_ aus1cniz.'ldo, scr inclusive re.,fri:ido em 61eo. com os mcsmos rcsullados
.cn~a simultiinea
·1dos com rcsfriamento cm agua. pclo• an1criorc.~.
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F't1iuls dt· 1cn1perabi/idade - Os 3\0..\ para construc;Jo n1cc5nica cstiio
..ccificados cm func;fio de su:1 1cmpcrabilid:1dc. Ncssc caso, o a90 e acom~ le1rn 11 (de /Jarde11abi/ity).
~cifica ..se a tc1npcrah ilidadc de 1nodo
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01d1ni1ir..sc vulores mtixi1nos n tnl-
"ariayao permiss(vcl da co1 nposi ~iio q uirnica do a~o. Essa.-;
"li1nitcs de cnd urccihilidadc" s:lo 1ra~adas pcla an~l isc de dados oblidos de
clc corridas ou cargas de cada Lipo do a~o.
xa.\ de tcmpcrabilid.ade de alguns a<ros cstao repn:senu1das nas Figuras
2c43:
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Trll.tllmento T6rmico das Ligas Metalicas
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6. Restuuo - O conhccimcnto das curvas cnl Cc dos caracterfsticos de tcmpcrnhilidade dos .a~os C fundan1cntal para quc o~ trat~uucntos LC1·n1ico$: scjan) rcaJiza·
do~ c1n condi~Oc~ que pctnlitam alcan~-ar us objc1ivo... visa.do~. F..in fun95<> desse conhccirncnto. pode1n ser feitas as scguin1c.~ considerrw;{>es:
46
Tralamoo1D Termoco das Ligas Metalcas
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- 0 carbono 0 elcrncnlo cs<cncial <ob 0 ponto de vista de tronsfonn~3o da
::a em marrensi1a c. portan10. sob o ponto c vista de endun.-cimcnto do~:
- outros elemen1os de liga quc nilo o carbono c com cx~fio do cobalto facili• aansfom1a,ao da aus1cni1n cm maricnsita, sob condi~(ics 11dequadas de rcsfri- os elemcntos de liga au1ncnta1n iguahnenrc a "ca1x1cidadc de cndurecin1cna "tcmpcrabilid.'l<le" dos a~os:
- a prcscn<;a de inclus<ic> n5o dissolvidas na austcni1a. diminuem a capaci-
Jc cndurecimen10 do a,o:
- o uimanho de g.r;.1o da austcni1" nao deve. nonnalmcn1e, scr ucilizado como
de aun1cnrar a ten1pcritbilidadc. pois as vantagcns de granultiy;.1o grosscir.t no
tdo de nu1nentaJ' a tcrnpcrahi1ic1adc s~o 1nenorcs quc as dcsvantngcns, sob o ponto
~ ''en de
propricdaclcs 1ncc5nicas linais:
- a tempcrabilidadc ou e11durecimcn10 pode ser cmprcg•da como meio a
·lo dos aQos, como o excrnplo u scguir esclarccc:
- ao sclccionar um
"dcrados:
~o
para uma de1em1inada po;a. tres fotorcs devern scr
- o primciro rcl:iciona·SC com a ncccssidadc ou n5o da rnesn,3 ser lcmperada.
func;ao das condi ~Oes de scr·vic;o;
o segundo fato1'. caso a ncccssid:ide ::lcin1a seja con1provndn, di1. rcspelto ti
Oldurccibilidade do a90 cm csiudo, ou melhor i\ 1'Cla9ao cn1rc a sua cndurccibilidadc
.. scc~~o critica da pcc;a a scr 1m1uda, isso eas...~iio du pcc;a Qndc as cargas c as ten 1Jcs de servi~o scjam mai~ crltic:is c. cm consequencia, ondc sc exigc a.~ mclhorcs
opricdaclcs mcc!inicas:
- finalmen1c. o tercciro fa1or corrclnciona as velocidades tic re..,Jriamcnto nos
ic; meio:. de re..~friamen10 rnais us.:Jd~ - ag.u.1 e Oloo- c quatro loca1i1.at;0es em bat"" rcdondas ate 4" de diametro. adrniundo-sc uma vcl<icidade de resfrfamcnto c 60
rWminuLo
l!ssa correlac;ao esui 1110$1rnda na f-igura 44(13),
Suponhn-sc. agora, quc nunln dctcl'lninada rnUquina sc neccssitn de un1 eixo
de I 3/4" de diiimetro. Pelo proj cto c condic;Ocs de scrvic;o. as exig€ncias de 1orc;ao
1ndican1 uma carga m<ixin1a de 17,S kgf/mn12 ( 175 MPa) c as tens6cs de fadiga um
m5ximo de 56.0 kgf/mm2 (550 MPa).
Nn indUstria ondc o cixo mcncionado e necessario. cmprcga-sc comumentc o
(0,37/0.44 C. 0.6511.10 Mn, 0,15/0,30 Si, 0,75/1 ,20 Cr e 0. 15/0.25
Mo) para outros tipos de pc.;as. Dessc modo. procurar-sc-~ vcrificar sc cssc mesmo
:it;o podcd scrvir para confcccion:1r t1 eixo de I 3/4".
~SAE 4140H
47
Tratamento Termico das LigM Meo!licas
Como a tensao de cisalhamento por 10~0 ~ inferior ~ tensllo cm dobramen·
to. adota-sc essa uluma para :is eonsidera<;Oes preliminnrcs.
Como se s:ibe. no dobl':unento as tcnsOcs sc :ivi1.inh:un de z.cro no eixo neu·
tro; ponanto. ~1 ten)pera do :t~o n!'io prccjsc.1 necessarian1cntc ntingir toda a profundi·
dade do eixo ate scu ccntro. G.11:sc fa10 rcprcsenta um :i.spcc10 positivo no trala1ncnto
t6mlico do elxo. porc1uc <l distribui<;iio de tensOci, uriginuda~ no rcsfriainento da tCm ..
pcnl <lirninuira o ris.co <le cn1pcnan1cnto ou tissu1-a9iio. /\ l61n disso, ap6s o rcvcnido,
n sec~lo exterior da pct;:.i c.i;1:irn sujeita a len.sOcs de co1"llpressao. o que e imponantc
sob o ponto de vista de rcsic;1Cncla ?l fadig:.i.
A Figura 45< 141oblida cm cnsaios de labornt6rio mostra que par• resistir a uma
carga de fadiga de ordcrn de 56 kgf/mm2 (550 MPa) cm dobramcnto, c nccc.<;S.'irio
quc o :u;o aprcscntc uma durez:i minima em torno de 35 RC.
Podc-sc admi1ir quc esse \'alor de durcw p00er:I scr conscguido mediantc o
rcvenido de uma estruturJ 1cmpcrada quc apresente pclo mcnos 80% de martcnsita.
A experi€ncia corn pcyas semelhantc.~ indica quc c'sc tipo de cstruturn cstrt
presente ate um" prorumlidndc corrcspondente a posi~ilo de 3/4"' de rnio do cixo.
As curvas da Hgurn 46 rcsolvem o problcma.
Como o ~o 4140H quc vai ser utilizado na aplic~ilo cogitada tern um tcor
de earbono mfnimo de 0.37%. a primcira opcr.is:ao ncss.~ fii:urn ~ ..encontrar a dureza
qu.:. no cslado tempcrndo, COrTCSponda a 80% de manensita. par• um~ de 0.37 C"'.
/\ pane superior do Figur:i 46 mostra quc cssa durcza e 45 RC.
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TJOtamento TOrmioo das Lig.os Motatica$
A pcrgunta agom a scr feita c a seguintc: "o ac;o 4140H irn produzir a durcza
cxigida de 45 RC no e.\lodO lcmpemdo a um rnio de 3/4" no cixo de I 3/4" de
difi1netro'!".
A rcsposta c dada emrondo-sc na par1c media da Figura 45 (idcn1ica ~ pane
inferior da F-igurn 43 (lilmpcra em 61co) no nivcl de diametro I 3/4" c mcdian1e ao
t~do de uma horironrnl :ue a curva cquivalcn1c no raio de 314", vcrifica-se quc a
intcrscc(i'io ohtida corrcsponde a "'"" localiza,ao cquivalcntc h posi,ao 6 112" do
corpo de prova.
A tcrccira a uloma opc~ao consiste em ir~r-se uma venical ate a pane
inferior da figum quc intcrcepte a curva de cndurccibilidade minima do ac;o 4140H.
Verilica-.c quc cssa intersc~no ocorrc ii durcza 48 RC. Como ;1 durcza cxigidu c de
45 RC, conclui-sc que o a~o 4 140H poded scr u1ilizado na conrec,iio do eixo, corn
nlguma sobra de 1empcmbilidooe.
7. Conclusi)es /)(Jrciais - 0 conteUdo
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capi1o1o de1nons1ra que as
pcsquis.us de Davenport c Bain repn~:scnt<i1n tun grancle avan~o nn prtllica do tratarncnto tennico. porque ~ trnnsrormacrrio isotCrmica resultantc de:.sas pesquisas pcrmitiu uma mclhor comprccnsao das trnnsforrnat;Oc' que ocorrcm dum.ntc o rcsfriamento da austcnita, al~n1 de criar novos n1Ctodos de 1rat~tn1ento tCnnico. Venfica-~e.
t:unb61n , n in"lf)Ort3ncin do teor de carh·ono c da prcscnc;a de cJcmcntos de liga nos
rcsultados a scrcm obtido~ utravCs do 1rat::unento isottnnico.
50
III
RECOZIMENTO E NORMALIZAyAO DOS AyOS
I. /11rr(}duflin - 0 especialista en1 trata1nentos tCrn1icos deve ter en1 1nente
dllas considcrai;Ocs Ohvias. ante:-; <le rcalizar a opcru~1o de Lrata1nento termico:
- quais os objetivos d o 1rata1nento tCnnico: au1nen10 da dureZ41 e da resist~ncia
mccaiiica, dirninui~ao da durcza a aun1ento da ductili<.Jad!.!, 1nclhora da capacidadc <le
i,,'Orte-, aumcntQ da rcsh·aCncia an dcsgas1c, aun1ento dr1 rc~i.: 18nci,1 a co1TosUo etc. e
- qua is <lS 1nodi I 1ca~Oes cstruturais ncccss,irias pa1-n atingir os objetivos dcsc-
iados.
Cnl
l'un~ao dcssc conhoci1ncnto.
outros fatos dcvcrn scr analisados:
-cquiparncnto, lcrnuncrHas a disposilivos d isponfvcis;- tipo de l iga quc CSHI.
~nclo uti lii.ndc1:
- fonna a climensoes das ~as a serem tratadas;
- condi<;OCs de
aquccin1cnlo~
- condiyOcs de rcsfrian1cnro;
- prcvisfio <le cxistCncia de tensOes internas de natureza 1en11ica ou cstrutural
HJ
de arnbos os tipos c
- llt::l·Cssic.JadC <le usin:igc1n OU n5o, <1p<h~ U u·;.Ualltl:lllO CtC
F-:.ssc~ conhc.cin1cnaos propician1 n ado~ao de v(lrios nrti ficios de nnn1rcza
1)11ltica, tais corno:
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111odilic~\t;.:10
<la fbnna <las pc<;as;
- al1cr::u;ao du co1nposi<.«lo dn liga e
- escolha de outro 1neio de resfria1nento etc.
Corn cssas p1·ccau<;Ocs, hascadas nos
prohlcn1as podcn1 s.c.r an1ccipados. v;\ri;1s
l~Ho s
n1c<.lid~1s
pn.;vian1c111c Jcvantados, 111uilos
prc·vcntivas pode1n ser adotadas a
-podcn1o ser evilados os dissaborcs de nlio sc conscgu ir as propriedades desejad:is e
de niio clin1inar as probabilidades de etnpena1ne1nu ucasionadas pclo al:U1nulo de
•..!nsOcs inlcntas.
51
Tratamen10 TCrmico dos Ligas. Metaltcas
2. Rer<>:it11e111a. 0/1j<'ti,·a,\' £? <'.fUigio.\ 1/0 rerr>Unu111fo Para cornprccndcl' Ille
l hor o 1nccani, n10 <lo "rcc.:ozin1cnto'·. scrdo tccidots al;?umas con..,itlcra~Ocs sobrc O"
fcn6menos de c.-ncru:inlcn10 e rcscn~tal iza<;rio dos nlet~1is.
Qu:uw:lo um 111ctal C deforn1ado plrtsticamentc a rrto. t, 1: sofrc a a~ao do
"encruan1c1llo". ocorrc unHl <lc:forrn~u;Uo ciistalina. tanto 1naior quanto 111.tior a inten
:i.idadc de defom1a\:10 pltislica. 0 rcsuhado C un1 aumcnto da rc..~i~1 \;11ci:.1 1ncc:i11ica c
da clurczn, o :1urncnto dcstc Ulli1no Colractcristico senclo n1ais r.lpi<lo no inicio dt
pmcesso. cum" qucda da duculidadc.
O cncru::inlento exl~ u1n:i a\5.o 1ntcn1'oa sob1-c ;I'~ in1pcrrcic;Ocs cri~ 1al in a'
( lacunas, discordfincias ctc).
A dcfon na\:ao pldstic;1rcpresc111a u1n 1rab~1l ho rcaliz..u.lo no 1natcd:tl. o qu.al t
consumido na forma de calor. ocasionando um au1nen10 Jc 1~1npc1"3tura no nl:Hcrial.
sob o c lCilo d:1 <lcforn1;,1<;:1o. Co1lludo. u111a pal'lc t.lcssc c.::ilor. ccrca de IOGk-·. t
annot7.cn.'k.la no rnctal na fonna de cncr.~ia; ~socia·sc cssa cncrgia annazcn:1da tH
g-randc nUn1cro de i1npcrlCi<fOc.'S cristal in:\S. COlll O discordinc;ias. quc ~ pro<luz.id;i.
no nletal J'("l::i dcfonnac;fiot ~J.
F..'"' encrg1a arrnaa:n:.da ;uua co1nu fun;a ca1>~v. de pn.>v0t.~1r lHll~1 voltt.1 tlo s1~
tc1na ?ts i;onclictOes 1101111:\is, co111 estrufura niio dc forrn acl:i. dcWc quc sc crien
e<>ndi~~ cinCtic..'lS C:lJXrl.C~ de inverter o proccs,o.
A barreir:t encrgCtica quc i1upcde CS..'i:.1 voha ~ cond~5<l n5o dcfom1ada C uhn.
passa<la pclo uquccin1ento do n1c1al. u u11u1 ce1·1t1 lcn1pcra1ura. tl ur~1ntc. u111 tc1np
detcrmin:.l.do.
tissc proccs.\o de aqut.'"Ci1ncnlo C charnado "rcco1jmcn10'"
um rcar1·:'lnjo u elin1i na<;:i o das co11figur~1\'.~'> p1·odu7idc.L<.;. pcJos clc rcit
c1is1ulino.....
ha co1no quc
0 rca•ranjo c cl11nina<;fio das rnencionad:L~ configu~Uc:-. dcpcndcrn
nfvcis de 1ernpcr:'ltur.1 en1 prcg~1do~.
Ern func;:\o <lc<<..i.o; l«o:n1pcr.uur:.to;; :'I dt·r>endcnuo dos rcsullaov~ .tlcan<;;1dos lan
na cs1rutura crislali na con10 nas propricd.1des do n1c(;u cncruado. •l reco1,imen10 co
precndc ires c,1agios principais:
- crcsci1nen10 de l?l"lo.
2. I. He,·upero,'<it>- Essc pri1nciro C.."-t:igio do recoz.iincnto C vcritic3dO a i:e
pcmturas baixas. Ncle ocorre unt rc•irranjo das discordancias, de n1odo a adqw
co nfigur:t<(Ocs 1nais cst3vcis. e1nbora ni'lo h.aja. pelo n1cnos ap.1ren1cnlcnte. 111\Jd.i.
52
Tratamento Termico das Ligas Meta!icas
nlid;ldc de tlercilo-i prcscntcs. /\ nao ser e~•. n:io h~ sensfvcl modilic~o
I do matcrinl. Contudo. jS tensOes - 111acro c 1111cro - in1roduzidas durantc o
.1fnento. soto di111inuida...;, cn1 virtude do rearrnnjo da... dbcordJ.ncias.
Con"·C1n lcmhr:ir que as Ot.;-.CrotcnsOc.s. <Jc nalurc1..a clJ..,1ic.:1~ o.1ao cm cquicnl scc~OC.~ C'<tcnsa.o,; do rnclal~ sc cs..-.c C u.~in:ulo. o equilib1io C rompi<lo c
\; u111a rcdi!ootrihuifiilo dl:•S tensOes. ocasionando o c1npcn:.lmcn10 Jo nl<Uerial.
As nlicrotensl>es de pcqucna intcnsidadc c loc::i.li1;,ld:ls n:io prc,cfu1.crn C$SC
a111cnto. na usinn~crn,
{) c.st:igio <le rccupcr;,1~ao C tan1bC111 chan1:ulo de " 1·cco1.in'\cn10 p:ir:i a11vio <ll'
Nrlt'> h(t ncuhurn cfci to scnslvcl sohrc :ts proprkxl:h.lcs do 111ctal.
J\.'\",
2.2 N<·cri\·tali:.artln Ncs.sc c-.si::ig10. in1ediat;.1nH!nlc apds a rccupcrac;no. c pora tcn•pcntturas n'lais elcvadas. vcrifica -sc ,grandc ;.trca<;:io da 1ni~roc:;trulura <lo
. <:Otll .sinlul1£inca vcd:u;ao nas propricd~lf.lt.:..... 1ncc5.nic~1 ...
1\ n.-crist:11iz~1o consistc no :;.'Ur:g:irncnlo de nuvo, c diminutos cris1ais. de
c CSlrutura idC.ntica"i a~ grao. . orit?.in.1i' nlO-dcfonnado~. S5o griios
\ions poligonui..;.. que :1parecem ern prin1ciru lugar n.:i._.,. p:inc.;, da est.rutura nlai:.amente deform:td:t.<.
:J~5o
1\ rcc-ri)IJli1.:u;.50 C: un1 fcncl1ncno de ··noel~\fd.(f'
Ap6:.. unl dctcnni nado te rn po ~1 1c111pcratur..1. o f'cnthncno fic;1 prarica1nentc
1lit:.1do.
Cnn<udo. n:io t! 1nui10 f;i cil deterininal' u fi11 1 c.la rccris1 nli1.a~5o, ou scj a o
1cn10 crn quc C\S~l fica co111plctac.la. Por isso. co~tun1a..sc dcfinir "1c1npo de
stUJil~c;ilo", co1no o ren1po ncccss&J'iv p;.u·a. por cxc1nplo, ocorrcr 95% de
"1al 1ta~num>.
Con10 a nxri:•a:1li1~~;1o 1'l0de ser conlplclada a u1n:1 tc1npcraturn infi.!rior. sc o
po de perrn:inCnci:t 3 tcrnpcr.uura for aun1entado. podc-...c <lcfinir "1cn1pcratora de
:ristaliz~~tn... con\O ;s ten1pcr:ttur..t ncct"~:iria pi.lr:.1. no tempo de I hor.1. ocorrcr
de n.~ri,1ali1.a<;-5o.
1\ Tab.:l;1 5 11 ~, indica as tC'n1pc1c11ur.t...; de R"C'ri~1aliL't('3o c de fu,10 de algun'
2.3 Crrs<"i11u•1110 d<· p,rtlo -A tt.~1111>1;ra1un1 1nais clcv:1da, os gr~o:, rccli sLali7.a~
rrcndc1n a crcsccr. rncdiHnlc un1 mccanis1110 quc consislc na :lh..;.or~:i~) pol' pa1·1c <le
"' grnos dos gr;ios circunvizinhos. A ro~1 propuJ:-;ora do crcscin1c1110 de gn.lo C
rgi:. sup<:rficial dos contorno.s de grfio do:-; gl'ilos rccri~tuli 1.ados.
('01110 os contornos de g.riio$ r<:prcsc;nta111 <lc.:scont inu id:u.lc.s que irnpcdcrn o
1amc1110 ou o n\ovi1nc11ro eh:: d isco rd5nci:1, quanHl 1nenor o nti1ncro de conlornos
53
Tratamento T6rrric0 das Ugas Metaficas
TA.BEL.\ NO S
Aele~lo tnt,.. tiwnpi6r11Uras de recristaill•~lo e de tu.a.to
.....,
Tetnpet•IW• de
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de graos. menor :i rcsis1nnci11 t1 cs;;c n1ovin1cn10, ou seja. "granula<;iio finH ft\vorece
resistCncia n1ecilnica" l.i "~r:1nur.1~:'in gros.scira din1inui u rcsistCncia 1nccc'inica c
dureza c mclhora :1 plnsticidude do metal".
A Figura 47 rcpn.::-;cnta csqucn·i;_
11ic.:1n1cn1c o Cicio cnc111an1cntoin;cri-'l;1lilac;;indicando os ctCi to-t M>h1-c ;1 n1icrocs1rutura c a.c; propric<.lades meciinicas do rnc~;1l.
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Fig. 47 - AepteS<>n~ csquom.itica do ciclo enauamonio - recnsta~:lo
54
Tratamento Termoco <Sas Ligas Metaicas
Nos est~gios de
f:i.<cs.
rccupc~ao
a rccristaliza"1<J niio ocorrc qualquer modifi-
C3~a<> de
Quando a 1emperaturJ tlo proccsso for de 1al orden1que CSSt'I~
de fll$C SC vcrifica1n . lCn 1-sc O "rcC07.iOlCOlO plcno", OU "!Olal".
1rnnsfom1a~Oe~
2.4 l·l11011!s que rlft•tc11n n tl'l'o -:.i111e1110 - E1nbor:i a tc1npcrntura c o tcn1po <le
n.:crisu1lt1..u<;iio e tk: f'C(.;o~uncnto de nlctnf cnc1"Uado possa1r1 scr Jc1cnninad<0s con1
,ulicicmc pi.-ci>iio, t.livcoos fotor~' inllucm na sua cscolha:
- cncruruncnto prCvio:
- ramanho de grJo pre"io c
- pure.ta do rnc1~1f.
A recristalizac;ao C inicind:l :1 u1n<.1 tc111pcra1ura n1:1is hnix:1 :\ co1nplc1ad.a nu1n:l
aixa 1nais cstrcila de tc1nperatun1, <1u:1ndo:
- o cncruarnento prCvio ti\fcr :,ido n1ais intenso:
- o lamanho de grfto origin:al for rncnor;
- o n1etal for n1ais pun; c
- o lcn1po <le recoz.i1ncnto l(u· rnnis Jonf!O.
Por outro hltlo. o l~\11 l:.1nho de grilo do rnctal rcciistt•l iz~\do '\Cr:1" n1cn01· quandn:
- 1nenor a ternpcralun1:
- mais curto <> tempo :t tcmpcr.uura:
- menor o tempo de aquet.:inicnto atC a 1empcratura:
- 1n3is 1n1cnso o cncrua1ncn10 pr6vio c
- rnnior a quan1idadc prcscntc tic parriculas in~olUveis ou 111:1is fina1ne111c dis: as clns cstivcre1n.
3. Opertu/1.io 1.le recozi11u•11u> tin.<; or,>s - Urn:\ Uas pri ncipnis finalidadcs da
de rc<:o.tin1cnto do5 :1~os j:l foi \ i:-.1:1: climinar o cfcilO do ..:nc ru~uncnto.
r!l~!'lo
0 conhccimcn10 dn..' curva~ cru C pcm1i1e a represcntuc;~o grafi~.t do ·recozi10 (l'igurJ 48).
Co1no sc vC~ os microcon~litu1n1c.~ que resultam s5o pcrli1:i ou ('erli1a n\.ais fer·
ou pcrlita n1ais cen1cntita. noi p:.r1c ~upenor do diagran1:1, o quc C'<igc u111 rc.-.frin10 lento. sobre1udo no.s nvos <Jc c<.11 bono 1nais cJcv(tdo e nos a<;o~~liga .
55
Tratrunonto Tt'.trmico das Ligas Mc talicas
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Fig. 48 - ~~iogtJl;b<!O roc:oz'rnenlOpll)nodos, &coe
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AICol de clin1inar o cJCilo do cncruanlcnto, c> rccoiin1enro urn trata1neoto
quc rcgu lariza a tcxtura hrot;.1 de fus~i.o, n1cl hon1 a ductilidade ea usinahilidadc, clin1inando, cn1 rc-~<>u1no, o cicito de quaisquer lrata1nen1os tCrrn icos ou nu;cfi.nicos a qu1;
o ar;o tcnha sido prcvia1ncntc subn1ctido.
A Figura 49c 16> rcprcscn1a csqucn1ntica1ucntc· o d iagra1na t'.:'c~C na raixa
corrcspondcnte aos ac;:os. n1ostrando as faixas <le tcmperaturas parn rccozin1cnto
totnl, norn1ali1,..1<;flo. conforn1<u;:ao 1nec5nica e ho111ogcncjzaryao.
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03r" rooo.t~IOlal. nonnar~w;Go. eotl~:K>me~iea:c ~ne~aii;~
r ig. 49 -
56
Tratamemo Termoo das Ligas MeliOJicas
0 que sc nota. cc importantc prcswr a1enyfiO ao fa10. e quc. cnquunlo nos a9os
hir>ocute16idcs (baixo c 1n6cl io-carbono). a lcn1pcrarura de o.queci1ucnto ~tinge :1 raixa
de :iuscenitiza~~o con1plc1tl nos a~os hipcrculct6idt.:s (alLO-Ctlrhono), o aqueci1nento
1
a1 ingc a fai xa correspondcnlc ~1 du~l"'i frl~cs: aus1cni1;1 e cen1entit~1. Sc ttli~ nc;os: forem
aquccid~ aci111a <l:.1 li nha Acm· forn1ar-sc-ia. no rc.o.;fri amcnto lento posterior. cc1Hcn1i1a pr6-eutct6idc no.s comomos de grao d;1 ;111s1cni1a. 0 rendilhado de carbonc10
rc<uhantc da lugar a uma lrilha de fratura. 1omamlo o a<;o fr-.igil. 1:1nto em servi90
corno c111 cvcn1ua.i1,, opcr:u,.,,;.e~ de confom1:n;:-10 n1ec:inic-a.
/\ <lpcrn9Uo de '1hornogcnci1,:1<;5o" incluida na figura rcfcrc-sc :1 un1 cipo de
rCCOzirnenlO Cinprcg udO gc1·nlnlCOlC nas l';1SCN inici;liS de prOCCSS~llllCll lO clO 3({0 , anics
de ~ua lan1ina<;5.o OU fo1jun1cnto a q ucnlc . n."i.sns opcra90es de confonnor,;Uo sao real11;Klas na 1ncs1na faix:1 de ternperaturas <la ho1nogeneizac;ao.
A opcr-...,ao de nom13li.<ai;ao scci dclinid:I mais adiantc.
A Figura 500 7> n1ostra. o cfcito do roco1.i1ncn10 sohre as propl'icdade..~ n1cc.ani. 3S
dos n,os:
A queda do alongu1ncnl o acima cl~' tc1npcrnrurn crltica clcvc-sc a u1n accncua.n crcscimcnto do tarnunho de griio.
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meclnlcas de ..,, 119" oom o.•0%C. 1ge1r.amente onauado
57
T(atamento Termico das Ligas Metalicas
0 recozimento pleno podc scr substilufdo, c1n pcx;:.a...;; de pcquenas <limcn
pelo "rL-cOzhncnto isotCrrnico ou cfclico", representado esque1natican1ente na Figura ~
CUIV& t( Rtlfllt.MOOD
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TIMPD EM m1u lllblRllbll[l
Fig. 51 - Aepresentacao gn!ficadO recozimento isot~rmico
ou ciclK:o
Esse processo din1inui o 1cn1po de 1.r atan1ento e produz 1.JJna cstrutura rna:i
unil{>nnc~ contudo, n~(o C aconsclh~ivcl p.ara
pc..--s:as <le gran<lcs <lilncnsOcs, pois.
vclocidade de res frian1ento no ccntro dcs:1::.\s pc<;as pode ser trio b:iixa a ponl o
tornar i1n possivcl o sc11 r~lpido rcsrriarncntu alC a tc1npcratur.i de transfonnnyao.
~. I
Ali11io (/(' re11,,·1i('.'i -
/\ Fi).!.ura
52 indicn as tc1nperalunl$ r<..."<:0111cndadas pru
:lllvio de tcnsOcs: rcsiduais:
Ess<1s lcnsOcs. o rigin.-idas nos proccssos n1ccfinicos c tCnnicos de fabric.a(fi
<le peiyas me~\licas. podem lcvar a ~rios defeitos. como cmpcnamcnto c fissurn<;il
que inutili7.a1n as p~as. Na opcn1<.eilo de Lratamento t6nnico, as tcnsOc..:; 1-csidu:ll.
po<le1n aparCCCJ' durante 0 rcsl'ria1l\ClllO de grandc..:; SCC(f0Cs ap(>S a ;n1Slcni l iza~!i
po rque. 1ncsn10 no rcsfdamcnto <10 ar1 <l supcrrlcic de un1a scic<;ao de grandcs dilneo
sOcs) 1xxlc u·ansfonnar-sc c1n ferriu1 c cenlcntita 1nuilo antes quc o scu ccn1roC I 6
Qu<1ndo a rcgi5o central con1ci;a a sc transl( >nnar. a cxpansao vohnnCtrica que ocom
dcvidO ft fornla~50 da fcti•ita fica l'epri1nida pela Superficic rnais rri(I, ja l.ransfonnu
da. f{esu lfa nssin1 urn;1 p~~l coin o ccnlro soh con1prc.'Sflo ea superficie sob tens;;l.n
A n1esn1a coisa oco1Tc na
fonna~io
da n1a11ensita pelo rcsfrian1cnto drastic
co111 conscqliCnchls n1ais scvcras Clll rcla~ao Us lcnst>cs rcsiduais. nlcsmo cm scc<;Oo
de n1c.norc.s cli n1cn:-c1cs. c sohrctudo quancln ilS pcc;~1s s5o de fonna C01llplex:t.
58
Tra1amen10 Tonrooo das Ligas Metilic:as
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Dlll:3 dt ~ pwa afttoQC lrenSOe$
No caso de tratamcn10 <JUC lcvi\ ?l forn1a1.tffo <Jc 1na1·tcnsi1n (a t~1npcr~1), as tenrcsiduais sfio eli1n inadas, conlo ~c \'crft. pcla opcray5o de revcnido.
Oull'a orige1n de tcnsOcs rcsiduai.s c <I u:-;ina~Cl)l, no 1ncsn10 1nodo. 0 trahalho
.,. Fin:iln1cnlc. as opcr:.c;&!s de ~oldagen1 cons1 itul!111 outr;.' fo n1c de tcnSOes.
ic:: a n1edida quc a rcg.i.:io solc.lad;:1 contrai. a1'6s a fus;io, cs.'a contra~ao fica
1ida pela rcgiao adjacentc Z1 ~olda.
Par-.i climioar C."'-~a."i tensOcs r..:sidu:1i:-.. rcali7.a-'\.C. o tmt:uncn10 de •alfvio de tenCo1no as tempcraturas c111pl'Ci!adas se situan1 ::ibaixo <la 1.ona crltil'.<l (figurn
vcrific:.uu ntt1dan.;:1~ Cl'-l rutur;.1is 110 a~o.. ncn1 nuxli licac:;:Ocs n:1s suas p ro-
10 ~c
.J..:.s 111t:cflnicas.
Tank> o ~lquecin1cn10 con10 o l'C!-.fri~uncnlo na t11">Cm<;:!io de alrvio tic tensOcs
ser lcva<los a cfcito lcnt:lnlcnl\!. !--obrctudo cn1 pc~as de graud1..• ......ecc&.s <'U
~ conjuntos
~jan1
solrlado:;,, p.1r:t i1n1"'-dir-sc que novas ten-...·>e~ re:-i.ic.Juais de n~ltt.1re1.a
originadas
1-\ pr.itica n1ostr.1 quc. enltx1n1 a upcrj\fio de alivio de rcno;;l>es SCJa rcaliz"'1da a
~cn1p;raturas~
cs.sas !.-1.:io 11u1i.:, clcvHda~. sobrctudo quando
~
tratu de
ayo~
Ii-
59
Tratamento iermico <las Ligas Mettilicas
A Tabela 6< 1:s> serve como guia para alguns tratamcnros tipicos de alivio de
tcnsOcs, para di versos lipos de a~os.
TA8El.A N'.16
.._.
...-.
T1poadt~
Npcl0,35, oommenosde 3'<4"
............
T em-p41n1tvra
.
Tempo, hora.s por
•c
AJlv.lo do ton$6es 9-all"nenl&
desoeces'S&OO
I
Atp et o,3S%C, oom 'J/4" ou meb
5950/fi7SO
N;o oommols qu.0,35%C,oom
n'IOl'IO$ de 1/r de &eo;:Ao
altvk> de tel'IS6cs gorahionlo dersneoos:s.drlo
A(lO oomm&4quio0,3S%C, can
112" oo rnaiS de sec::c;4o
S~/675°
,
N;o C-Mo, commenosque 0.20%C
S!Y.1'1675"
2
h;o c ...Moccm 0.20 a 0,35%.C
(quatquef espeSS1Jra)
67s0176rP
2a3
NpCr~oom2%CroO,S'%Mo
nrPms"
2
73<i'116lf>
3
/\Q:)Cr-Mo tom 9%Cr e 1% Mo
(quatquec espessura)
14so1nso
3
A(x:>$ ln()ld0;.\v01$ 410• ~
ns01FJf)(fJ
2
fS7r:I'
2
1
(qu~ese>eSSUl'8.)
{quaiquOc"esptmUta)
k/.)Ct4.10oom2,25%Cr, 1%Mo
e 5% C<, O,S% Mo
c. ..-.......,,.»
(qoatquaf espessura)
N;;o"S lno:dd4velS 309e310
(~0 $Up. ... 314"}
3.2 Con\·idt•t'(tfties sobre o rt'L'.f1;,i111eu10 - Pelo cxa1nc da ·Figura 49. nota-se
que. para os ayos hipoculet6idcs, ate! 0,75o/o de carhono nprox i1nad;nnente, a tempe·
rntura de recozi1nento ultrapassa a linha A~. Na pr3Lica, '' temperatura final nrio dcvc
supcrar dc111ais a linha A3 (ccrca de 50 °C ), pois lC1npcraluras 1nais clcvadas podcm
causar c>;ccssivo crcsciinento de gr:to. Desse n1odo. as te1npera turas roco1ncndadaJ.
para csscs ac;:os silua1n.-se na fnixn de 900 °C a 800 cc. din1inuindo paulatinan1ente .&
n1cdida quc aun1cnla o tcor de curbono.
As razOcs para quc. no caso do~ aqos hipercu1ct6idcs, as tempcraturas dt:
recozimcnto n:ao ullrapasse1n a Iinha Ac:m ja forant expostas. Para ar;ar
hipcrcutct6iclcs co•n carbono cnlrc 0,80% a 1.00% <1proxi1nadan1cntc. a tc1npcnuu
recomcndada na pr.'itica silua..se cnlrc 790 °C c 8 15 °C.
Em rclayfio a 1cn1pcr~uura de austcn:itiza~5o no rccozimcnlQ devc-se levar CP1
conta o seguinte fa toCJ9): qu~lnlo n1ais clcvada ess3 tcrnpcratura, n1nior a tcndCncia
cstrulurn do acto recozido aprcsentar-se en1 fonna l11melar. ao passo que quanto mtr
pr6x i111a cstivcr a tCnlpC.ra.lura de austcnitiuu;ao da lcmpcralura crflica inferior, vcn
fica-sc u1na 1naior tenclencia para n cstrutura tornar·se esferoidal.
60
Traramento Tcrmlco das L.Jgas Mel<\6cas
c
Nil 1ecnica de rccoz.1mcn10, n c<>1Kli~ao mais mole do ac;o C>blida ausicni1ise a un1a tcn1peratura gerahnentc inferior a 55 °C acin1a da critica e transfor
o-se a un1a tcmpcratura logo i.lh;.ux.n d<.l c1·Jtica (por cxcmplo. n1cnor que 15 °C).
UCO produto da transfornuu;itO ~Cn1 gcralrnente constilu i<lo <h.: c;u honcl oS csfeis relativ;.ln1<;nlc gn)$Scirc,s ot1clc pcrl ita lanlclai- grosscira, dcpcn<lcndo da conlKtao do uS?O c da tcn1perntur:1 de uuslcnili:1...ac:;;10 cn1p1·eg:idn.
Con10 o tcn1po para a trnnsforrna~Jo <.l 1c1npcralul'as logo :tbnixo da critica C
lnlcntc longo. rccorncnda-i;c dci-.:ar que a n1aior pa.rte d:.\ tr:tnsfonn39ao sc reaa tcn1pera1ura n1ais aha (qu.lnd<> r(.!Sulta unl produto n1olc) c tcnninar a lrJ.Os:for.J() n 1cmpcra1ur.i n1ais haixa. rorquc o 1c1npo para a transfomu~lo C mcnor.
0 nspecto das curvas: cru C 1nostr01 cla1un1ente quc nada de intport;\ntc ocorrt.::.
:lcto 1cr s icio aus1cni1i1.oulo. no rcsl'iia1ncnto cntn..:" tc1npcratura d..: austcni ~
·Jo c a de tn.1nsfonn;i~iio. de n1odo quc sc podc deix.:11· o :u;o l"csfriar 1n:1is rapi ·
1uc dn tc1nperatul'a de au~1cnili1.:1yllo :uC. a de tn1nsl0 11nt.1<;fio. parri enc11rtar o
po 10 1a l da opcray5o de 1'CCOzilucnto.
i~ do
Nurn fomo intennitenH'' comu1n, a pr:itic:1 C. <lcsligar o forno. Nurn forno con• IX>de-sc lcvar as ~:.t." d:1 1.ona cJc austcnitiz...1.~ao p3r:i 3 1ona de tr.u1sfo11n39ao.
-\C igualn1ente en1pregar urn fomo de h:anho de sal. manti<lo .t 1cn1pcrJlurJ de
nsfom1ac;5.o.
Dcpois quc o prod1110 de irnnsforma~no 1cnha sitlo 101nhncn1c obtido. n rn;o
xJc ~er resfriado rapid:in1cntc no :ll'. ou 1ncsn10 cn1 ag:ua, porquc n:.u.la n1ais ocorrc
quc di1. 1·csrciro ~1 1ransfonnn<;ocs cslruturai~. Encu11;\-SC :1\sin1 o ciclo de rceozi·nhl.
Ess.a pnitica podc !-.CT c1nprcgada n1csnlo crn a~os atla1nc1nc l i~atlos. cnl quc
icmpcrmur.1 de u-ansform,,_iio podc si1uar-sc cntre 760 Cc 790 •c.
llin anexo. e aprescn13da urna 1abcla in<.licando as h!1npcracurns e os cicios de
1po n..-corncndado.s para rcco1.i1ncnto de a<;os ligados.
Quando a porccntagc1n de clc111entos de liga C-clcvacla, co1110 cn1 aJgun.s a.yos
para fcrran1cnt;L'i, as 1cn1pcraturu.,,
>' clc1ncnlos de liga.
U!.! au~tcnitiz..1yi:io siio 1nais ulLas.
p~U'a clissolos:5o
4. 1Vo111u1fiza~·iro{l'>J - A nor11lnlia1~~0. reprcscnuidn grafic;:uncnte nn Fig:un1
1cn1 por ohjc1ivo rcfinar :t hOlllOJ;.cnei7..ar a e~arutur,a do :1~0. confc1·incJo-lhc 1nclM'CS pJ'()priedades quc as ohtid:b. no l\X:Ot.11nento. 0 resfria1ncnto. :tpos a austcnili·
.K>. C ~crJlnlCntc::. ao ar.
Al~m
1nclh<lra ~lS c.arac1cristica.~ Uc u.s,;na~em. nlOdifica
rcfina CSlruturas dcndri'licas rund1das c confere ao n<;<> n1clhvrc' c:oodi'Oe~ para
disso. a
norm3li1,.~ao
lli'mpcrn poslcrior.
61
1ratomento TVnnico das Ligas Mel81jcas
CUIYA II( U \ fl lUmlTD
l'lmU!Do llUJTl f l l1 ( 111 IUUTl M.111 IUlllA
11U IULITl W.11 UMIMTlr&)
nlllPV. l \t.LO&.
Fog. 53 • Oiagrama esquemat>CQ roptesenUl~'JO da ~ Cfe
normal%~
Os a~'" de baixo-carbono (0,20 7< a OJ0% J. dcpois de norm~lizados. nil'
sofrcnl qualqucr lr..Uarncnlo 16rn1ico P<l"tcrior, ao p:.t:)SO que os Uc carbono rnais cle
vado, p<ldcnl cvcnfuah1)en{e ser lCrnpcrados.
/\s 1cn1pcraLur~s usu:•is clc 11or1nali1.:1<;:io pnra o;;. ac;os-cnrbonos sao ru
SCf!uinLcs:
SAi ' 1015:i 1020 ...... . . . . .. . ... . .. . .. RS0 °C;i910 °C
.SAE J035 . . .. .. . . . . .. ..... ......... ..sso •c a
sso ·c
SAE 1040.1().15 c I050.. . .... . . . . . . . • . ..825 °C a 850 "C
SAE 1060 ... ........... ....•.•........800 •c a 825 •c
SAE ICl'JO .. . . . .. .. . .. .. .. . . .. . . .. . .
.SOO "Ca 825 •c
Na nunnalizac;fio, os ac;:os hipercut6idc.~ poclc1n ndrnitir tcn1pcraturas de 3que
cimcn10 quc ultrapasse111 a linha 1\;;m• l'Orquc. no n.·,rrian1cnto 30 a.r posterior. 11
tcndl!nci:.t de fon11nr-sc u1n inv61ucro friigil de c~1rbo11c1os (co1no ocorrc ria no rc$rri
a1ncnto lento do rc.:co?,in1cn10) C nluito di1Hi1111id:1.
Os ;.i<_;os.. lig•1 sfio gcralrncnte nonn:il iz:1dos an1cs da 1C11•pcra c as ternpcraturn
cnlp1t:1~:1d:is situan1-sc 55 °C acin1:1 d;lS linh:.is ~upcriorc\ de ll'3nsforn1:u;ao A-;. ou
A, 111 , dcpcndendo do tcor de carhono.
62
TraiamenlO T6nrico dos Ligas Metalica$
A Tahcla 7CO>comparn :IS propricdades de a.;os-carl>ono' no ~ado nonnao (como o ob1ido por lamina~:io a qucnte) e recozido.
Ocpcndendo da fonna c po'i~Jo das curvas em C, po<lc-sc obtcr o const i tuintc
1ta.. nn nonnalizat;i'io. conlo cst:l indic ndo na Figura 54:
lnbal.l n°7
PropriOdadcs mcct\n.cas do a~rbOno flOS cstados reoo1ldo c normatl.t.100
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NOAMAUZAOO
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Limi2cdc
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>gJ>tNlTA
Fig. 54 - OL!lgrll'N dO lron$fQmU~ moGtr3ndO •
~llid&dc CO ObWtni;:IO 4a ba.-iit:I -pCb. noo'N!!llac;tio
63
Trnrnmenro T6rmico das Ligas Metalicas
5. Co11c/11.t/Ns /Htrtiais - 0 expos10 n1o~trJ quc o recozimcnto c nonna.Ji,..a~i
sfK> opcrnc;c'\es M~icas p:ira a aplic~ dos~~. visto quc produ7..cn1 cstrutums norma1s. 11nponantcs para o uso imcdiato do> "'"" climinando as tensres que podem
pn:judic:ir o 'Cl' cmpn:go. oo mesmo tempo que os prt.'1'-1r.1m adequodamentc pan:
oulru cvcntu:ti~
oper~Ocs
16m1ic.:a'\.
IV
TEl\'IPERA E REVENIDO DOS A<;:OS
I. lt11ro1Jn('lio - A tC111{X':ra c o revenido (ou rcvcnuncnto) do :u;o s:lo opca.;Ocs de trntcuncnto l~nnico :lplicndas pri ncipahncntc nn~ ligas fcrrosns e te1n por
~cti vo procluzir unul csll1Jtura <1uc 1>ern1ilc ao n1atcrial suh1lll..!lido a cssas o per~t<;C>cs
llqu irir propricd~tdc.~ de dureza c rcsistCncia n1cc:i nic11 co1npa1fvcls con1 as
mdi~\'Ses de s ua utili1~1c;flo.
2. 1~11111er(1- Essc Co 1ra1a111cn10 1C.r1n ico 111:\is i n1po11antc, porque C. por i n1cr·
tdio dele, m:omp;mhado pelo revcnido, quc sc obt~m ns cwutums c as proicdadcs quc pcnnite1n o en1prcgo do ac;o ern ~a~ de maior res,ponsabilidade e ein
:""llica~Oes mah~ crltica.\. con\O as que se encontr.in1 na indUstria nlCCfinica. na ind:Us'"' de 1r:1nq>orte e em ouaros scgmcntos industriais.
A n~1o de t~mpcr;1 visa a oht~-.0 do l.'<>n.\liluintc .. nlartensita•.
Jd SC cstudou no C.apil ulo 11. o mecanismo de fornH•'i(iiO da n1artens ita, sua.
IOrma cristalin~\ a sua!-i propl'icdades.
A Figunl 55 corrcspondc ao diagrama csquc1nt\1ico do tn11n1ncnto de tC1npcra
~v~nido:
A.,
QllVl OI -\\ fllll>\11110
--------------------- -----
TtM~D.
m. LOL.
Fig. SS - Dlagrama esquoodlia> repr...nta!M> du
""°"'~ "° '°'"""" orovonldo
65
Tmiamento Temlico das Ligas Metalicas
A opcrai;Uo consh!>tC cnt rcsfrian1cnlo r:'ipido, a partir dn LcrnpcrJlurJ
austcn 11iznqiio. cn1 1ncio di! grandc ca1x 1cid:i.dc <le rcsfria111..:n10, coo10 ~
salmoura. Olco c-. eveotuallncntc, ar.
A vclocicladc de re,..'\fria1nento devc ~r tal 4uc a curva de rc..<fri::unent<> t"t:
111cnos Langcncic o COl0\1Clo ou joelho da curva clc inrcio de trJnsfonn~5o da aac;ti.:
1a (de rnoclo n cvilar que cssn sc tr..tnsfOnnc nos consti 1uintes no11nais) e atinja a.s
has horizontais co11·cs1x>ndcn1cs ~ for1nar;ao de nt:l11cnsiLa.
11,;'a velocid3dc de
rc~friamcnto
dcpcndcr:I da
posi~ao
da.' curvas em C
scja do tipo de a90 e da ronna c dimen.OC,. da.< ~as.
'L'
De acordo corn dimensiles <.la.' rx.'ias, pode-sc obter estrutur:c< mistas. I"
C possfvcl que 0 nUclco das pc~as nfio 1·esfric ccun veloci<.la<lc :-uficienlc de n1od1
evitar a l()nnaC:;rio <le nlgt1111:i pcrli1a.
Microfotogratia.s da tn:\rtensita. coin gr~1nde.i;; aun1cn10~ (~upcriorcs a I
\'t'7.e.') d:10 ;\ imprc:ss.;..,.so <1uc o..;. cri~tais. individuai~ ~ao de fonnJ ut;i\,.'ulru-. f\a re
dadc. a impressfto C cnganador.1~ pois a nticrnfotografia corTCSpc>nde a uma sea,.
bidin1cnsional de unt ohjeto de trGs dimensQcs. De fato, .-,cos cri:-.t3i!\ de 1nai1cn
fossc1n aciculnrc~. alguns dclcs <levcriant aparccer enl s~Oc~ lr~1n~vcr~ai ~. co
i ormH aproxirnnda1ncntc circul:t1'. Co1110 is.,q') nl'lo sc vcrffica, podc-sc concluir quc
cristais <le n1artensit..;'\ dcvc111 possuir a tOnna de plaw"'ts. as 4u;1iN st'io alongada."'
longo de uni cixo c sc apresentam tnais. espcssas no ccntro do quc n:is exttcrnitlad&.;
A n1ancnsita transfcrc su:i ele,fada durc1a c grandc frnj?ilid~ ao ac;<> tc:"r:
pcrado, cuja resistC.ncin ?i lnu~!io ta1nhCJn a111nc.1Ha consideravchncnlc.
A Fi!tuni 56 n1osll'a o aspccLo 1nicrog1·tHico da nlancn:-;i1n:
Fig. $6 - AS09CfO mk:rogr.1noo dO ~ tomporo.do, mostrando o 00Mht11ll'IW>
rrw10l'llitl. Ai..iquc: niial. Aml)~lo: 1OOO vezes.
66
Tratlmen10 TOrmioo Ml: Ligas Me\fllieas
~urn
A dureni da manensira aumen1a corn o aurncnlo t.lo lcor de carbono. como a
57 indica.
Na compoo;ic;iio cutct6idc, a d11re,,1 da mancnsita cde ccrca de 65 Rockwell C.
A tcntlCncia de aumcn10 da durez..1 da. ro..'lrtcnsi1a con1 o :iumcnro rlo tcor de car"'"o ~ conlprcenSi\el. JX"la innuCncia que o carl'Ono C''(CJ"CC s<>brc a cstrutura do rcrro.
' mcsnlo cfcito C cxercido ror inlil'ncros i!IC1ncn1os de liga, dcvido n rormn~ao de C;"l.rmetos complcxos.
Ao 1ncs1no h; 1npo quc as propriedadcs nicctiuicas sofrc1n grnnde ahe1·ac;-ao
la tCn1pcra. origi n:.n)-Sc, ntL'i. poc;.as tcn1pcrad:is, ti.:nsOcs de gr:.1ndc vu Ito, qucr de
aturcza t6rn1icn, devido no 1·csfrian1cnto <l1.Sslico. qucr clc n:Hurc1.a estrutural. dcvi
kl br11sca mu~an~a de rascs.
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Fig. 57 -~ dO le<ltd9 (;#l;IOnOIOCft. OUN:.a
f ...(l\3.4; 1cns6c.:> dcvcn1 scr. imcdia1amcn1c ap6' a rCmpera. aliviadas ou climi-
nada.,, f>at"'J dcvolvcr ao atyo o equilfbrio nccess.irio. Ao rn~mo tcrnpo dcve-sc corri'!11 (),!) cxccssos co1nc1idos pcla tCmpcrn sohre a~ rnurricdatlcs 1111.."Canic.a s, sohrcludo
cm rcla<;ao Uduclilid:ide. quc pratica1ncn1c sc anul:1.
P.~r-;nc: corrcvocs. :.1IC1n do allvio OU cli 1ninai;5o di; lcnsOcs, s?io conscguidaS">
mc<lianlc. a aplic:t<;<lo no a~o te1nperado da opcr..1<;~lo de rcvcnido, n scr l'!studa<la 111ais
~di:mtc.
2. 1 Cn11sidcr<1rOes sobre a 1C111pera - Sen.Jo a tC111pcru u1n 1rn1a 1ncnlo tCrn1 ico quc ex 1ge ger:iln1cn1c un1 resfrian1enlo rtlpi<lo. a vclocitl11dc de re:o:fri;101ento cons..
ritui u1n c.lo~ fatorcs mais i1nportantcs para o Cxi10 da oper.1~50.
67
Tratnmento T~nnioo <Sas Ligas Me1ali<:as
0 mccani•"fTlO de resfriamenlo e apmcntemcnlc simples, sobrerodo no caso de
de sec<;OO regular. ondc as velocidadcs de ~riamcnto. nas divcr.;as profundi
dadcs. podcm scr previstas corn cx:na prccisao.
~is
Contudo, nao e bem assim. porquc v~rios fn1orcs entram e jogo no mcx:ani
1no de resfrianlenco. l:tis cornoCl•J:
- forma da pe9a. que afeta o suprimcnto de calor do nuclco ii superffcie;
-
condi9oc.~ cxtcrna.~.
incluindo n pr6prin supcrffcie da pe<;a;
- potcncial de cx1rac;ao do calor do 1neio de rc..~rri:nnento. enl condiyOcs
1ll:liS, ou :,cja sent agita~ao c tc1npcratur.i e prcss.Oe.s norntais;
"°'
- mod i fica~ao do potencial de cxLra9;;0 de calor do meio de resfriamcnu
quando as condi90cs dcixam de scr normais. ou seja a 1empcratura. a pressao ea ag
ia~ao do mcio se modificam.
A Figura 58<2tl mostra os gmdicnlc.< de 1cniper:uura c 0111ros fatores que al.
tarn o rcsfriamcnto. num meio lfqilido scn1
agit~.
de uma engrenagem.
Noia-SC 0 Ouxo de calor a panir do nuclco qucnlc da ~ ate • superfl
ondc. nas raizcs dos denies, sc fomm um• c.1m3da de vapor, dcvido ao grande su
memo de vapor c1uc ocorrc acima d• 1empcra1ura de cbuli~ao do llqUido e a i
Fig. 58 - Gradienb> do IOmporawras e ou1Jos falO<CS
afotando o resfr1amonl0 de uma ongrenagem
68
p:aadts " . .
,._._.,,_ Cl"'lttmlO ""1 -.OS
esuig10
podem fonnar·°"' mtlmera' bolha,.
D d.t li£Ul".I).
Sc a cngren3i:em li\'esse sido :iquccida por chama ou indut;flO. 1er-sc-ia uma
a::>;ldo ~ucc1d:a fin:i e unifom1C~ confonn;ada de aeon.lo coin o con1omo da engre• :'\"~~ caw. O ~upri1nento de calor a :I.re.a )Upcrficial seri:\ mais C01l.c:is1cntc c
rianlCnto rmgrcdiria n1ais rJ.pic.Jan1cntc.
A agirn~5n do lfc1iiido moditica as c:irac1erfs1ic:1• de 1ransfcrencia de calor do
J de rc!o.1ri:uncnto, oca.~ionanclo u1na quebr.1 n1ec!lnic;1 d:l C•lnl:lda de v<1por for·
a iniciahncntc c proc.luz.i n<lo bolhas lie vapOI' lllCnores C lll:liS faciln1cntc
uc:.ivcis.
NfCSUIO OUIH liql1it.IO Se1n agi(t1~50. o('Ofl'C' l lll'I ITIOVinl COlO in._:viHlvcl quando
ncrgulha a f>C<i3 qucntc no rneio.
Outros fatorcs quc poclcn1 afctar o n1ccanis1110 <.le rc~rriarncnto siio:
- M\lidos quc podem se dcposi1ar na >upcrficic da. pc<;as quando resfriadas
lco. satmouras etc.;
- gCi!\ quc podcnl sc fonna.r na interface liqilidolgi.( d3 camada de vapor cm
rool polivonn oco ou certas solu90es ~cl:uinosas c
- ouiros dcp6si1os quc podcm se fonm1r ou mo<lifico~iic< quc podcm ocorrcr
pr<lprio lit1liiJo <le rcsfrhuncnto.
A ;1~i1:.1yuo do mcio 1ambcm rompc ou dcsloca os r,cis n s61idos, melhorando
l..'onclii;Oc.\ de rt,rrianltnto.
A te1npcralurn do n1eio de resfri an1cnto a l'c1a sua <.:upacidadc c.lc cxtra~ao de
tor: <1uanto n1nis nltn n tcn1peratura do 1ncio 1 111cnor u vclocidadc de tr~1nsfcrCncia
calor.
A comprccn.liitio do mecanisrno de rc.~frhanlCnlO C f:tcilitada pclo desenvolvi-nlo das cham~..; ·curva..; de re.'\rriarncnto", cstudadas p..-ir:i cad.a tipo cspccffico
rncio de rcsfri:1n1ento.
Pal"'J o trac;ado dcssa... curvas. utiliz.a-sc un1a :uno~lr:.l c.Jo :le;<> cn1 cstudo c unu
'lstrn dn liqliido de resfriamento. U111 ou 1nais pares tcm1oclCuicoS- sao cmprcgapara dc1crn1ina r tL'\ tcn1pcr:uuras. Jncdiantc un1 rcgi!'>trador de aha vclocidadc. Os
.:los o htidos sno l:ul<;ados nurn gr.Jfico "1c1npo-Lc nlpcr:uura", con10 o quc csul rc-cscnLudo n:t l;igura 59(21). Ncssc ~r~\li<:o 1cn1-sc unHl indiCufi!lO das caractcristicas
tr~nsfcrCnci:i de calor do s61ido 4ucntc p ;.11·;.1 o li~Ui<lo Irio:
69
Tratamcnto T~rmlco das Ligas Metali"'1S
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Ag. 59-Clovas tlpicasdo
e dO
oento. lndic;ando OS~ do hnslerOnda de e:>lor de
um scllldo QIJOOtc a um llquldO frio
O csuigio A'. rclacionaclo coin a supcrfic ic cl3 pcc;:a. ~ pouco imponante. po
cminima (ccn:a de 0. J -.egundo).
>U:I dura~io
No c....t:iJ?,io A ch:unaclo '\' ...l:tgio de rc-sfrian1cnlo d:t Cilnl~u.Ju de vapor
u1u:1 c~unada cl..: vapor inin1crrupla cnvolvcndo i i ;.1n1us1ra. B.;;sc cs.Liigio c
ruc1cri7.a-sc por ser <le rcsfri:tnlento lento. pon.1ue a c.:uua<la de! \'apor c'.(cn.:c uma ac;.a.
isol:tnte e u resfrianlenlO ~ vcrifica por l':ldi.a<;•~10 :ltravC~ <.l•t canlad~ cJc \•apor.
t'onn~l-sc
QuandO 0 lllCiO de rc..,.rrinnlC!llO ror solu~;.\O :l(jUOSil de SOlutos 1150 vol6lC1
co111 5% Uc conccnlr:u;no (clorclo de pol<issio~ hidr6~ido de s6dio c outros) noo
ocon-c o c..\t<:igio A e ~ cun.-as de rc.,rri:uncnto co1ne<_;an1 inlCdiatamcn1c no es.tjgio P.
Ncssc cst:lgio 13. cha1nado "csi.lgio de cri1nspor1c de calor", vcrifican1...s.c o.
1naiores vclocidades de l r:tnsfcrCncia de calor. flle ten1 ini~io no n1omcnto en\ quc
tcn1per.11urn Ja ::..upcrficic do 1netal fie.a leve1ni.:n1c n."duzida e a pclit.:l•la continua cl .
v:lpor qucbr~1; ocorr-.;~ en1lo, cbulif1fiO violcnlH (10 liqUu.Jo de resfrianu.:nto c o calor dt
1nctal C rcn1ovido a alta vclocicladc. con10 as curvas indico1u.
O ~l~gio final C C dcnorninac.lo ..esliigio do resfna111cn10 liqUido' . Te1n 1nici
quando a 1cnl('>Cr::tluru d:i superficii: da <.1n1ostr.1 111ct<ilica C rcdu£ida li 1e1npcr<.1lurn ck
chuli<.:iio do llqliicfo de rcsfria11lc1110. /\baixo dcss.a le1npc1"!Hur:l, . _, ..:hulic;ao cc's~
ocorrcntlo. logo a seguir. rcsfrian1cnto lento por condu(jii.O c conve<:<jdO.
As curvas de ~fri:imen10 consritucm un"I 1nC1odo de avalia~ao c..1a capacidadc
clc. rcsfrianll!:nlo dos 1ncios d.; rc.srrinn1ento.
70
Tr{llamcnto TQrmlco das Ligas M otfllicas
2.2 Meios tie 1?sjrian1e1110 da 1en1pera - 1\ e&:Olha do rneio de rcs(riainento
pmt :t opcra~ao de rcmpera depcndc 1n1cialmcnlc de.
- <.lurcza linal dcscjada~
- c:tpacidadc de cndurcci1ncnt<1 do a<;o.
Ent princi'pio. quanto rnaior for a cap:tcidadc de rcsfritunento tlo n11.:io, n1aior
durcza final. Con1udo, "clocidadcs muito dr;hlicas. proporcionadas por mciO> de
f"'"de C3pac1dade de ~frian1ento, podCtl1 ser prejudiciai<;; Cll1 run~iiO dns <Ji men~
ronnas d:ls pt..-<;as. Dcvc.sc. cntrio. lcvar cn1 cont.a a capacicl~1dc de cndurccin1cnco
' a.<;o. r:u'a que
SC
ohll.!llha 0 COIUJ)romis.so CUii\: a d1arc1.a linal C a.;
post!l..'\ J)Cla fonna c diincn.Wcs <las
~ v;irios mcio~
l"CSlfi<((>Cs
~as.
de rcsfri•uncnto aprcscntan1 vchx:itltdcs de
~friamcnto
A Tahcla 8<!1l n1ostra. cn1 a1no!-'tras de ln;" c.Ji!i1nelros <.lifcrentcs, a vclc.lCid:u1c
·~31iva de rcsfrian1cnto de di\'C"o" 1ncios. confcrindo--sc ~l ~il!ua sctu a.~irac;ao.
pam
:nnostra <le I" <le diiin1ctro. o Ind ice I:
TABELAH't
V~dotel61h•
de ~nlO ct. d~• Melo$
YOlocldtde rtiatlva de ro1tr1amento para
<Umotrot Ot:
,..
...
3"
0 1'1'1311 drlistioo (!Xldfioo)
1,23
0,30
0,1'
Agua om og-
1,00
0,27
O,t3
0.093
MMo de tafrlaimento
Ooooom~
0.4l>
0, 18
CooonlO. .,,.
0.032
0,0157
0.011~·
Al tnl~uilO
0,0152
0,007!'i
0,0048
A l"abcla ~J. n1cdiantc 1Ccnic;1 difercntc. in<lica ~\:-, vclocidade-<: de rcsfriato c1u \·;"irios ml·io.. A ~1,gu<1 '' IR "C. sent agit•u;<-lO, con l c1i u-:-.1..• o indicc I:
:l 1'abcla J()C?I • n1ostr.1 o cfci ro da agita<;rio do rncio I.le rcsf1iasobrc .;• vclocic.ladc de resfri:nnento. A •it!u" a 10 (I.e. scn1 ncnhu1na ot!!ila~5o.
Finahncnrc,
tcriu·SC o indice I.
a
A cnpacidadc clc rcsfria111c11to de Ulll n1cio. OU ~cja capacidndc I.lo rneio
r calol' de unla pc~;.t quente, r><>d1.: ~er cxprcss.;1 crn tcnno.. de "scvcrit.lac.lc de rcs
71
TratJmOnto nnnco das Ligas Mo!Alieas
TA.BfLA~t
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6CS.~•1.-C:na~o.
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/\ 11~00 do t11•~"*' pero n Ag\lla e tO'C 6 181Of POf' !l&g!Undo nir,1i\'d$ <la,_,. cl& 1~1111..ma.
1'2Qll/5500C o • .!W)OC oor .soglWIOO a 20C)c:(;,
~~~~~~~~~~~~~~~-'
TABELA~ 1 0
.....,,_,.,,..,
flelto de !pll!e!o do ITIO&o de rutnarn.n&o ~a ~de
E.i.oo dO mclo oe resfrlwnento
61eo. GOoC
.4.gu.• 2l)OC
Nenhuma cir(:ulai;:So dO U'quiOO
ouao~ci.a~
0,2
1,0
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1,.
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Cltevll'C'o foc1e
O.•
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1,0
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...
2,0
1,8
s.o
fri.a1ucnto H". Os valorcs de I l dos v~i.rios 1ncios de rcsfrian1cnto cstllo inc.licat.lo~'
Tabcla 4 (p4g. 41) ja vista.
Conhcciclo o vt1lor de fl. podc-se construir um grafico rcla<:ionanclo H
difimeiro de barras c cndun::cihilidadc do ac;o. A Figura 60 mo>lra um gralico
tipo, tl.s vczc!. cham3dO "grn.fico Gms...,,1nann"'t21).
A
utili~o do
j!r.lfico c dada pclo sci:uintc c•cmplo:
- suponha-sc uma bari·a de I" de di5mctro 1cmpcr:1da cm 61co com "boa
""ja "scvcridadc de rcsrriamento H - 0,50". Lcvando a hori1.ontal c.
spondentc ._, I"' a1C a linh~1 correspouJcnrc <-1 tl = 0,50 oblC1n·sc, alrnvC.s da \.'Cl'
atC as ahci!')!S<IS. o valnr da db:t:1nci:• d•l cxtrcn1idadc rcsfriada equivalcnlc. a 5/1
quc ...ignilica que o ccnlro da barra aprescn1ara a mc.'ma. durc7..,.1 quc 3C111ela q
obL<!rn na disulncia de 5/16.. de un1a nnlOStra suhn1etidn ao en~uio Jominy.
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72
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Tratamento TermPco das Ligas Metalicas
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Ag. 60- Gr.!lco Gr=inoM ro1aci0<1MdO a so""'1dade da
10$\•tal•IOI*> H eom o di~ da barra ea endurecibilldade
dO~
As solu-;Oes aquosasconstituen1 os n1eios 1nais drasticos de rcsfrian1cnto c sao
iguahncntc os de n1enor custo. A.ssi1n, s!io os mcios preferidos. desde <1ue as per;as
apresentam f<>rmas quc nao provo4uc1n cxccssi vo c1npcnamcnto ou mesrno fissura..
~i!o durante a t~mpera.
A agua principaln1enlC ICl1l Seu USO 1in1itaclo a _pe<;HS- sin1plcs c :;;imCtricas c
para a tC1npcra de a~os de baixa capacidade de endureci1ncnto (a~os..caJ'bonos ou de
OOixo tcor cn1 liga), os ttuais cxigcn1 1naiotes velocidade de resfrian1enro.
As condi~Ocs de rcsfri<:uncrno dc..~sc 1ncio n1clhoran1 se ii ten1per..itora for man·
1ida encre 13 •cc 24 •c aproximadi1mcn1c. A Tabcl a 9 indica corno o podcr de 1·cs1frian1entc>da ~lgua dccrcscc rapidamcntc con1 o aunlento da te1nperatun1, o que cambem esta comprovado pcla Figura 6 1<21).
A agitar;ao da 3gua auff1enta igoahncnlc a vclocidadc de rcsfriamcnto, pcla
sperslio das Jx)lhas de vapor vizinhas ll supel"ffcie das pe~as. o que permi tc um
_:ontato 1nais lnti1no da <lgua f1·ia conl cssa superficie. As Tabe1as 8 e I 0 cc.nnpro-
am essc fato.
A agitac;ao da ~tgu•t ou de qoalqucr outro n1cio lfq iiido de rcsfriaincnto C
·enlizada por n1eio de propulsores 1nccflnicos:, bo1nhas: de recirculac;ao e oucros dis""'Ositi vos.
Dcvc-sc procurar C\litar a prcsc119a de substUnclas co1no sabOes. algas que
...;ipturnm ;l c~un:1da de v:lrx:>r, in1pcdindo quc a agua cntrc cni contalo rapido coin as
.,.,.,as, o que t'eduz a velocidade de resfriamenco.
73
Tralamenlo T4rmlco das Ligas MelAficas
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Fig. &I - CutV&S de rest\amenlO no ro<W<> de amosns oo
8QO lnolddllvol 1S-6, ,,..,....ndo o elello da IOmpenllU<a
,.. caoaddade de res111omenio do agua cornum e saJmoura
A.< salmoum~ <ao solu~&s aquosas de clorcto de slidio ou r<>tri"io. fri
tcmcntc corn aditi\'Os tiuc. cnlrc outnlS cfcilos.. inibcm a cor~10.
Con'tO :I..'- t3hc1n.' antcriore:s mo~ram. a velocidadc de rcsfriamen10
solu~ C m:1ior <1uc a da agua para o m~lO grJu de agira~ao. o q•~ signilica
parJ urna <.lctcnninad~1 \'Clocid:idc de resfrianlento. podc-~ cn1prcg;lr 1ncnor in1
dade de a~ita~ao.
Os tc111pos ncccs.,(trio\ para rcsfriar o centro e a supcrficic de anlostr:.
din1cnsOcs idCnlicas do 1nc,1no :u;o, a p:111irde 874 °C a1C 299 "C. e:u1 fun\50 da
pcr.nur:J d~1 solu\·li.o. slio n1ostrndos nn Figur~t 62<21J:
1\s saln1(H1l'a1'o aprc~c11tn 1n o inconvcnicn1c de scr de nruurc1.a co1Tosi v,
lllo<lo quc sc rcco111cnclu <1uc o cquipnn'lcnto para o scu rnanuscio (tnnqucs, born
transportadores etc.) scj:t rcvcstido corn c::unadns rrotetora... contra a corro,;Jo ou
manufaturado de li~olS re.~1stcntcs r\ c01Tosao. Do rncsrno modo • ..:on1 o fi111 de F"
gcr o cquip.~11ncnto circunvizinho, rccomcnda-sc a ado<;o1o de coitas p.nrn cape..
fuma<tas corn>Siva"' dos h."lnhos de: saln1oura.
En• rcla~:.o a~ 61cos, c'.'<is1cm muitas variedad~. c.l<..~lc: o' convcncionais
dUT.ido pcla dcstil~5o de Olco~ crus c 1ni.sturados de nuxlo a aprcsent:tr dctcrmi1
visco~it.laJ~. atC tr., cJc r.ipic.lo rcsfrian1cnto quc constitue1n 111i,1ur.1~ de \'1S.C:Cb1
inferior a dos 6h.."C1' con\lencionals. c:o111 adi1ivos cspcciais parJ
dade de rcsfriamcnlo.
74
aun1cn1ar •l
Traiamenlo nrmlco das Ligas Met!licas
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Fig. 62 - EfGito da temperatura na tOO>pera em salmoura
0:-; tllcos convcnc.:ion;:iis sao u1n n1cio de. rcsfri::in1cn10 1nais b~ndo quc a rlgua
ln1oun1; nclc.... :t I ran:..i<;:io do csl:lgio de l11Jns.po1·1c de; vapor ao cs1:\gio de rcs-
memo do llqo'iido e menos acemuada. de onde o choquc 1ermico no rcsfriamento
11enor. n prohnhilidadc de e1npenan1ento dintinui co 111cio sc rccon1cnda sc1nprc
~ cndurccibilidadc do a~o o pcnnila.
Os 61cos de rcsfria1ncnlo nlpido
pos~ucn1
unut vc1ocidatlc de rcsfrian1ento
'imo t.la vclocidadc inicial de rcsfrian1cnto d.a :igu;.1. porquc a tlurJ<;fio tio c..<.;t5gio
-,,,,.,,,,,a de vapor"' e mcnor. comas vantal!ens de possuircm o' ou1ros c.1rac1erisricos
dos 61eo~ convcncionais.
A l·-1i;tur:t 63 corupar.i <L'\ curvas de rcsfri~uncnlo~ no ccntro de atnO!l;tr-..h de a<;o
iUd.'lvcl aus1enilico. de olco convencional ou oico 61co> r:lpi<lo> (faixa escuraf-!1•.
De 4ualt1ucr 111odo, a cscolha de un1 Lipo de <)lc.·o corno nlcio de rc.'ifria1ncnto
..Jc scr basca<.lre ou na cxpcriCncia do or>cr~Ldo1 ou. quantlo c~nn nrio ex isle. na reaw;ao de 11nu11,,,Cl'ic clc cnsnios quc pc::nnitcn1cst:ihcJcccro 1i1'0 de c>Jco <1uc prociuz<l
a vclocu.lade de <..' \frirunento cal quc po~s a ptoporc1onr11· :\s pe<;:is a cstrutura e
trcza descjada~. scn1 c1npenii-las e ao custo 1n:iis haixo:
~
c
Ou1ro mcio llquido de resfrimnen10 cons1i111ido ror s0lu\ik~ diluidas de
·ool polivinilico c1n :.lgu~1. f.ssas soluc;Ocs :.1prcscnt ~uH u1na capacidatl~ <le rcsfria.ento n1aior quc o:-. Olcos 1n;lis nlpidos ma." 1ncnor c1uc ;' ~!~U<l ou s;1lnloura.
75
Tratamento Termico das Ligas Motalicas
'rul'D, \ -
Fig. 63 - Cutvas centrais para ac;o austenltico resfriado em
v.1rios tipos de 61eo. A temperatura do 6leo era de s1oe.
Amostras de 112" x 2· 112"
Ilanhos lie sal sao cmprcgados por um mcio lfqOido de resfriamcn10 e aumCJ>
10s 1crmicos espccfficos, 0(>010 au>1cmpcra. de ren1a9ao, 1empcm de a9os rapido:
quais scr5o abordndos n1ais adianlc.
N:'l tCmper... emprc:ga-sc aind:i co1no meio de re.sfriamenlo o arc. cvcntu
menrc, gases, dcsdc quc " 1cmpe1"1hilidade dos :u;os pcrmita.
Os gases constituem um compromisso cnlTc o ar tranqUilo, cuja vclocidadc
rcsfriamcn10 nem sempre e suficicnlc co 61co. cuja velocidadc de rcsfriamento pock
hs vezes. provocar iocon vcnicnlcs. A tS1npcra enl at1nos:fCra S~S.Osa lClll sido usn
em grandcs fotjados. p:tra diminuir as possihilidades de tissur.11;ao(11),
No processo de rcsfrian1cnto. cm ~lllllOSfc:ra r:.sosa, as pe~'lS austeniti.L.a
sao colocadas dircuuncutc nun1a cfhnara. cn1 que sc produz unu1correnlc <le g~$.
gases usu.1lmcntc cmprcrados sao cquivalcntcs as aunosrcras con1rolad:is. as q""
alC.m de produ1.irc1n o rc.,fri:uncnto nccc.~-.:\rio. servcn'\ de prutc~iio aox iday.10. rcl\.1
i:mdo 11111a supcrricie bril hanlc.
Ou1ro rm!todo de rcsfriamen10 u1ili1.:1 "ncvoa" obrida por uma corrcnle de
que sc nlovc rapidan1entc, con1cndo goras de iiguaC2•).
finalnlCntc. estau cm cres«ntc u1ili1.a~5o os n1cios de n:sfrian1enlo a base
polfmcro< ou .olu~iics de polfmcros, entre os quais podem scr chamado'
scguintcs<2..'9:
76
Tralamemo Terrrico das Ugas Mel8locas
- ,ncool puli vinnico l'VA;
- glic6is pol ia lcnliuos PAG;
- polivinilpirrolidone PVP c
- poliacrilato>.
Esses meios vcm "'ndo considcrados boos suhs1i1utos de 61eos. porcm cxigem
utcnc;5.o e controlc rit:i:oros.os par.a oh1er-!>C os rcsul1ados desejados.
/\lguns dclcs. os glic6is, sfio n1ais sev..:ros quc cllco. pore1n rncno..:; quc a agua.
Quundo diss.olvidos nn ;lgua. a baixu conccnlra~Oes. clcs ofcrcccrn gr.indc
1ilidadc; ou scja. modilicando-sc a conccn1ra<;fio do polfmcro, mooifica-se a
ncidade <le ~friamcnto. Qu.anto n'lai' clc,·Jd..t
"'pa M." o calor do a~o•"~ '.
..i
concen1rae;ao. 1na.1' lcntamente
Considcra-sc quc ~olu <;Ocs clc R~, a IS'Jfi Jc 1x>li1ncros fornccc1n vcloci<ladcs
resfri:uncnto con111:11ilvcis coin os 61cos de 1·csfrianlcnlo r;.'ipido<2•n. Dc~o.;c rnodo.
:Do rccomcndados para aplicac;Oes de baixa capncid:1dc de. cndurecin1cn10 a ondc sc
dcscjnm '" mclhor" propriedadcs mcciinica,. Solu<;Ues de 15'K a 30% permi1cm
t:lOCidadcs de rcsfrian1cn10 adcquadas par:.• urn grande nU:n1ero de ou;os corn m3.."<icapacidadc de cndurecimento c a~os para ccmen1a.;,io<2-0.
3. Revf!nido
Esse 1rnt;_in1cnto con:,istc no rcaqucci1nento das 1x:c;.as 1cn1per-
ada.~. a ten1pern1uras si tuatla~ a haixo dn linhn inrcrior de lr:.1nslOnna~!io A ,. do a<;o,
COil\() a Figura 55 111os1ra.
Ocpcndendo da 1cn1pcra1ura. pequenas ou f"!l':tndcs
tran.sfor111:.•~·~Jcs
na cstrucu-
m:1r1cnsilica rcsultan1
~~c;:as modilica.c;Oc\ c...1ruturais ap~nt.un a ...~guintc scqU€nciJ'2.i~
-Cnlrc I()() °C C '200 °C- n5o h:1 lll<Xlific"~('ie~ C."-truturais scns{vcis. /\s CSll"Uurns, quando atac;.1du.\, •lp rcscnt~un aspc..."'Cto n1ais claro. iclCntico ao Un 1n:11"1cnsi1a
original (rnartcnsila hr:UIC:-1), 3 lcntperatura Ul{liS baixa OU, a lcmpCl'i.lllll':lS Jl1:t.iS CJC...
\o;ld3s. aspecto 1nais cscuro. Essa lilll1ua cstrulura C<:on1t1111enle cha111uda "n1ar1ensiU: rcvcnida••. Num a~o de co1nposi~.fio prO'(i1na do cutet6ide. a durczn cni ll:'lr..t RC 60.
1'essa faixa clc 1cmpcm1ur.1. podc ocorrcr wmh<:m a prccipita.;ao de um carhoncto de
k:rro di: transi~5o ch:tn1ado Cpsilon. ~\..-; tcttWc~ co111t..ya1n a scr aliviada'~
- cntro 200 °C c 260 °C - ne-ssa faix", o :11,·o comc<;-a a pcrdt.:r
1n~1is
durcz.a.
e1nbora nao se vcririquc ncnhunl~111Hxlific:1<;:io cstrulu1·a1 not~'vcl:
- cntrc 260 °C c 360 uc - inicia..!'c un1:i prccipit.'l<r1o de curhoni.:tos 11nos. a
qu3l origin:i un10 cstruturu cont a ap:.rC:ncia <le un1 n~rc~ado cscuro ondc nindn sc
nt'>Ca a origcrn martcnsflic:\_ Es~ t."Slrutura c. as \CIC~. cha1nada "l~tita" A durcza
«>ntinua caindo. chcgando a 'alores cm 1omo de 50 RC:
77
- c:ntrc 360 °C a 730 °C - ncs<>a faixa ocorrcm "' maiore> tmnsfo~
1urais c mccfinicas. Quanto lll::tis c1cvada a temperatura de rcvcnido. mais
1oman1 as particulas de ccn11.:11ti1a prccipitada~ as quais fic:.un pcrfe11aincntc .
nunln n1atriz fCrrica. As cstruturns sfio no1n1nhnenlc cha1nadas "sorhi1a" c ad
a RC 30. Nas proximidadc~ da 1..:n1rcra1ura correspondcnlc a/\ 1(720 °C por ex
:\S pnniculas de ccn1cn1it~1 prccipilada assu1ncm urna forrna csfcroida1. donde C'
<la cstrutum "csfcroidi1:1". /\ <1111·c1:1 cai a valon:s da ordem de S RC" R RC, a·
d:lde toma-sc muito h<xi co tipo<lc l~stru tura cnnstitulda de particulit;;dc cal'boncri.
fumk> de fcrrita CQnfcrc ao a~o as mclhorcs C'1racterlstic;c; <le usinihilidade.
0 con1ponamento J~ :u;o aha1ncntc ligado no rcvcniJo l\Ofrc aher
1><>f\IU~. co1no sc vcr.:'i cn1 outro c;.11>itulo. 3\0:.-. con1endo tit5.nio. cmmo, moJi
\'an~dio, ni6bio ou tungstCn10 poJcrn :iprcsentar, na fa.ixa de 1empcra1uros cnu""
ec.
"'(" a 6()()
0 fen61ncno de "cndureci1llClllO st.-cund;irio"; OU scja. aumen
durctt\, <.lcv(<.Jo .) prccipil<-1~fi.o c.IC CitfhOJ\elOS c.J<.• liga C. C\'Clltunhncnl~. lrclnsfo
c1n rnarrensi1a da aus1cni1a rc1idn.
A Figura (~(2(i) 1nO!-.lra a ('>Of'CCntagcn1 de I ransforlll\l<yrio de au~aenit.a rc:t
para un1 ayo· liga co111 1.22 C. c1n func;clo de trC..~ 1cn1rcrnlur;'s de rcvenido.
As l·lgur~1s 65 c 66 rcprc~cn1an1. rcspcclivamcnlc, os \t,pcctos n1icrog:r7
de unl:\ cstrutur.t mista 1roos111....1nartcnsita a de uma cstrutur;.l !\orhllica. ambas c
tJa, no rcvenido de a<;o<. tenlpc.-ado~.
~a rc.alidade~ e~istcn1 du..ts fai~a~ de tcmpem:tur.:t> fa\·orjvci~ p.ira. o revcoido
'"''"'· no i.cntido de melhorar 'ua tcnacid3clc: 150 °C d :!flO
n:i qu.11 resulla ape
urn li!'.!Ciro acrCsci1110 da 1cn;:1cidadc c :lci1na de -125 °C. na c.1ual ~ ohtCrn unl:-1 nlCU
corl'~idcravel tla lCnacidadc, coin pn-_jui1.o. por~n1~ da rc!-.i:-fl'ocia 1111.:cfinic:i c da <lure
··c.
A l'aixa 111ais hui:xa tic H"1npc-1·acur:t C rc<-·on1endnda para apl ic;u;Oc...:o que cxig
altas rcsistCnci~L~ 1nccfinit;a c 1'l radiga. c111 :i\=os <le 1n\~dio c•lrhono c on<.fc as ca~
,50 priucipahncntc de con1p1\•!"ls:'io. co1no cn1 111a1H.:ais c cngrcn:i>!CllS de allo-carho
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78
Tratamcnto T6rmlco <bs Ligas Metilicas
rie, a.s-AspeQO~daCST!Jln~ ~-,,......_~
nbi.~ aJ0"9lel
no. 66-~~Cll
esa\An Sll!ll'tlilaotlfdapelO~de aiQO
l8l'l'l()OradO. ~uo: nML~aQIO:. 1000l"IVOI
M:O
O rcvcnido i1cirnu clc -1.25 °C Cc1nprcg~1do en1 pec;:1s cujo principal caracLcrisdcv::t ser '111:'1 tcnncidadc c ondc. cn1 conscqU'111ci~1. a rcsis1encia 1ncc{inica c n
urc1..a s:lo curu1crfs1 icos secund\'irios.
A f i1turn 67(2t-) rcprescnta a Lcnacidadc soh choquc cn1 fun\lio d:~ rcn1pcrntudc rcvcnido de :u;os tcmpcr:idos, de n1Cdio-carbono a h.;1ixo h!or crn liga.
79
Tral8~10 T6mico das Ugas Metalicas
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Nclo verifica-sc que. mais ou menos n:i faix:i de 260
a '.l70 •e, ocorrc um.
quodo de 1cnncidade. Esse fcnomeno conhecodo corn <> nome de "fragilidade <I>
maJ"lcnsita rcvcnidn''. a~'\:unto esse quc scra 1rulado 1nais adiantc, simultaneamcntt
c
com o fcn6mcno de "fragilidade de rcvcnido".
a~o
A Figura 68 1nos1ra o cfeito da 1empcraturn de rcvenido sobrc a dureza de urr
1045 1cmpcraclo. alem do efci t<>sohrc a rcsistencin no choque.
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Fig. n• 68 - Eleit> da temperatura de revenldo sobre a
resist&cia ao choque e a dureu de 390 tef'nl)e<ado
60
Tra1amenlo T~rmico das Ligas Metalicas
Finalmence. al&n da tcmpcr:>tura.
0
tempo
a tempcratur:> c importanlc na
lo de revenido, como cst.1 indicado na Figur.t 69:
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Pig. 69 - lnlu4ncla do ~ na clureza obtida polo rovenido
de aoo de allo cart>ono realizado a qualro temperaturas dilorontos
3.1 Fra.r:ilidade pelo reveni<lo - Como jd se n1encionou, durnnLc a operac;ao
rcvcni<lo. ha uma foixa de 1empcr:11ura (260 °C a 370 °C) quc provoca uma qucda
tenacid:ide. Esse fenomcno t denominndo "fragilidadc do martcnsita rcvcnirla" ou
agilidadc a 350 °C".
Outro tipo de fragiliza~ ocorrc na faixa cntrc 375 °C c 575 •c, durantc o
nido ncssa faixa de tcmpcraturn< ou quando o a~o c rcsfriado lcntamentc atraves
~ mcsnla faixa.
Esse fenomcno e conhccido com o nomc de "fmgilidadc de rcvenido".
Nrto h{t ainda explic~iJOCs convinccntcs para cxpl ica r os fcn61ncnos.
0 pri1neiro. "fragiliclaclc da n1r1rtcnsita revenid~t" pode, ou nUo, cstar associaco1n scgregac;Ocs de :'i1on1os impuros nos conLornos de gr5o da nus1cnita 1 antcs da
1pcrnC26).
Por seu lado. a "fragilidadc de rcvcnida" seriacausada pcla prcsen~a de decern3das inlpurc1...as nos aft<)s. As in1pure.1.as considcrada~ n1ais mah.~licas ncssc senti·
..ao o antimonio, o f6sforo. o cstanho e o arsenio. cm teurcs de 0.0 I% ou menos.
, mc.~mo 1nodo. o silicio e o n1:1nganCs. cnl teorcs clcvack1s. parccern ser prcjudici ~
Os a~os-<:arhono comuns. dcsdc quc o manganes seja mantido abaixo de 0.5%,
o sUo 1nuito sujcitos ~lo fen61ncnot26). Os ac;os n1ais suscctfvcis slio a~os-liga :ao
81
Traram<>nto Termico das Ligas Motllocas
cromo.
30
cromo-manganCs, ao niquet c ao cromo-niqucl. 0 molibdt!nio. ao con-
tr:lrio. rcduz a rendencia ~ frJgilid:lde de rcvenido.
De quaJquer nto<lo, par:'.1 cviu1r os rcnOn1cnos nos ~os su~1lvcis aos mcsn1os.
procurar evital' 0 a4UCCiHlCOIO fls lC1llper.:ttur.ts prcjudiciai:-; OU (>l"OCUrart pclo
111cnO!. inicial111cnl!.!. aun1cnt~1r a vclocidadc de resfrianlcnto, ;1p6s o aquecimento para
o rcvcnido, para encurtar ;.1pcrn1anCnc:ia dos a<;os naquclcs intcrvulos de 1cn1pcralura.
dCVC .SC
0 efeiro da fragilid:idc de rcvcni<lo sobre a resistCncia no choquc do ac;o ~e
1r:1du1. pclo aumento da 1cmpcm1urn de transi9ao fr.itum ductil: fratura fragil. A
Figum 70 mosua como o rc>friamento rapid<> ap6s o ""' cnido 11 1cmper:1tur.i crftica
mclhom a rcfcrida rcmpcr.uura de tr.m<i,:io.
A nyo cn.-aiado e du trpo SAR 514(\(0.40 Cc 0 .70 C r a 1.10 ('r) co rcvcnido
foi real izado a 620 •c dumntc 2 horn>I!
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Fig. 70 - Valores do roslstOncla ao choque do n~ SAE
514-0 para duas oondi90os de reslrlamento ap6s o
rovonido
e
4. Esferoidi:.tl~Yio OU <:<J<llt•.H:i111r111a - Esse Ulll tr:Ualll ClllO quc visa produ1.1
un1a microcstruturn esfcroic.hll. con,titui<la tie pcqucnas 1wticulu~ aprox.imadamen
c,fcrica< de carbonc10 morn fundo ou matriz de ferrita (Fizura 71 ).
Ess:o cstruturn c ol:>tida cm ;i<;o< de fomo c alto-c:orbono c caractcriza·se
~r
dUl.'.-lil c ao Tile'lllO tcrnpo de aha usi11abilid<1de. de n1odo quc <I 111csnla C n 1u
l~tvor..1vcJ para as opcra~l>e-> tic u-,inari.:n1 a <1ue s3o subrnel1da' llet;:1~ de ac;:o de al
tcor de carhono antcs de sua 1Cn1pcr:t
82
Tmtamento TQrrnioo das Ligas Metaficas
e
/\ csfcroiclita C 111na CSU"l.ltura 1nuilo C5tclvcl, porquc a fc rrlt~ geral1net1le Iivrc
.;,c tcnsOcs c as partfcula..o;: a rrcc.Jondad:ls <le carhoncto de ferro aprescn1a1n u1n n1fnj..
~de {LrCa i1ncrfacial por unidadc de volu1Hc de partfcuJaC27>.
Ha v<!rias tCcnic<1s, no trat;:irncnto de csreroidi'l.<1c;ao. <1uc pennitc1n obler a
.estrutura esfcroidal.
Pa11indo..se, por exen1plo, de unu1 cstJ'utura csscnciahncntc pcrlitica. aqucci-
Ja nas proxin1idadcs da linha infe rior de lYansfonnayilo A 1, (e1n LOrno de 700 °C ou
o&baixo). obtCn1-se ~1 esferojdita. Contudo. esse trat:1111ento exige. ;:"ts vcze.'>, ccntcnas
Je horas<27 >.
0 proccsso C1nais rapido cn1 cstruluras bainfli<.:1.1..<>, porquc nclas os carbonccos
estao na fonna de parlfculas isoladas.
A~ rnclhorcs cond i<;Oes para ohter a 1nicroestnilura esteroidal <.:011·espondc111 a
un1a 1llicroeslrutura ini<.:ial n1artcnsiti<.:a rcaquccicla logo abaixo <la Jinha inferior de
ttansforn1a~5o.
U1na das l&::niQlS nlais crnprcgadas, c 1an1hC1n n'ipida, consislc cn1 cfctu~lr
un1a austcnitizat;.;io p~irci:l l ou to1al c. cn1 scguida. 1nantcr o a<;o logo abaixo da linha
A I• OU 1-esfria1· 1nuilO lcntan1c11tC ll~' raixa <.:.orrcs1x >ndcnlc a A 1• OU n1cdiilntc aqueci.
n1cnlo altcrnac.lo logo acilun c logo ahaixo da linha /\ 1.
A Figura 48<17>. jri 1nostracla. 1·eprcsCnla csquen)i1lican1cnlc as raixas clc tcin~
pcnttura para csfcroidiz.a<;tio, a!Cn1 de rccozinh!.lllO para recrislaliznyao c alivio de
tensOes.
83
Ttatomento TCrmioo das Ugns Met81icas
5. Conclusiies porcia1.t -
Co1110 M: viu. a tempera co rcvcnido conferem :tc
de C.."\rbono c, c,·cnluahncnre~ corn ou1ros cle1nc111os de lig:i. f)f"
pricdadcs pnn1 npfica~Oes i.:n1 quc se cxigc1n <lurc7.a c rcsistencia 1-nccfinica elcvadu
0 rcvcnido corrige as dis1or~t1cs quc :.1 tC111pcnl podc produzir no a~o a quc J>OK'i.a
:.t~~~ conl tcnr
con1promctcr sua aplic:u;flo. Por essas ralt">cs. cssas opcrac;Oes
mai• imponan1c< para a u1iliza<;ao dos ~o,_
84
sao considcrada$ ~
v
Tl~TAMENTOS ISOTERl\'IICOS
I. lmmduf/10 - Esses 1ratamcn1os sao bnseados nas o·ansforma,iles isolcnnicas
s no Cnprtulo IV
(lUtor dcvc t:onfcrir. SC l5 isso 111csn1o!I. OU scj a, no comento das curv:L~ c 1u C. Sao dois tntt,uncnto!' h:1~icos: 1nurtCn11"JC1'a c austCn1pcn1.
ro
2. Mt1rt€n1pcra - Visa a obtcn<;UO da 1nartensit:1. pol'tn1 cn1 condiltOcS dlfcdn tSn1pcn.1 nonn31. pois. con10 se vC pclo cxa1nc dn Figura 72, o rc..'S fiiamcn~pido al~ logo acima da linha M, de inlcio de formm;fio da martcnsita. Desse
:u~ quc scja uhmp:i.<S"da a linha M1. diminui~'c a vclocidadc de resfriamento
>Clo a 1cr->e unifunni.<:1,iio da 1empera1ura cm toda a scc,~o d:i.< pc<;as c tr.tns..-;5o mnis lcnta da :lUSlenita cm ruartcnsita. A SCJZuir ~rria-~ ao :ir:
Tturo
Tt MJO
Ag. 12- ~b::lll5rri:as~ os • ••• ­
dO~ m1oa:wJotAf•m•••....,.tnOOllQdt
Con10 a pcrmanCncia do a~o na faixa M1 - ~t, C rnai~ longa. a transfonn~ao
supcrficic c no ccntro das ~as se l'eali7.a pr.uicarnentc de nlodO ...ul1uh3neo, o
rcduz as 1cns6cs in1ern:1.< e • probabilidade de empcnamcnlo.
A "mai·1empcra modilicada" difcrc da marlcrnpera convcncional pclo foll> da
rmpcr.;.llurn do honho de rc.sfriamento situa1·-sc logo ah:1ixo da linha M1 (c1n torno de
I() ~c), ondc. o nyo pcrn1:inece para unirormiz.ac;tto d.a t1.:1np..:r~1tur:1. t1-ansfonna<;-ffo da
uc;1cni ta c1n 1nartcnsi1a, seguindo-sc rcsfria1ncnto ao :1r.
Na 1narcC1npcra 111<x.liCic~tda, a velocidade de rcsfrin1ncnto 6 1naior e, como a
empcrotura do b:1nho de rcsfrio1n1cnto C 1ncnor que n:i n1ar1Cn11')Cra con \•cncional.
---OOc-se utili1.ur un1 1ncio 1nais silnplcs <.le rcsfriurncnlo. con10 o 61co.
85
Tratamento Termico das Ligas Metalicas
Na nlartCrnpcra convc ncional: crnprcga ..sc. como 1ncio de resfria1nento, banhos de sal.
Na n1artCn1pcr;,1 n1odificada. contudo. ha n1aiorcs tiscos de cmpcnamcnLo cn1
pe<;as dclic.adasi o quc cxigc uma a dtx1uada prcvistio para e xcesso de n1atcrial nas
~as. con1 vistas rctificnc;5o posterior.
a
An1hos os proccssos nfto substitucrn a LC111pcr.:i co1nun1 a os n~os. depois de
n1arten1pcrados. dcvcn1 scr sub1nctidos ao rcvcnido.
A IC1n de din1inui1· u en1pena1nento e ns lensOcs inLc rna::;. a 111arcen1pera n1elhora as propricdades d e resistCncia ao c hoque. con10 sc vcrilica pcJo cx::unc da
Tahcla 11, rclaciva a um a~o I095C2SJ:
Proericdades me-c!nk::8$ de e90SAE 1MS submctido ~
tlrnJ?!!a e i ~n&Tipc-ra
Du t~Uli
Ttatamento
Amostra
Afffst6n ci.1
1Jochoque
ASong~nto
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ll.t.
kgf.m
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Yemperaoo Gm ~9U<t Q
revenldo
5:1,0
t.6
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Temperaoo om ~.. o
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'.9
18.6
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53,0
3.8
37,3
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S2,8
3,3
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0
M~raooe
rever.oo
'
M<inompe~o
revenido
A marrempera aplica-sc a grandc varic<fade de a~·OS a pc9as c tcm-sc moscrado um tratarnento n1uito eficiente ern pe'9as ce1ncnLadas, tais con10 engrenagens.
canies c cixos csca lcl ~1dos.
Os a~os mnis connnncntc us.ados c que per1nite1n cndureci1nento tot~J pertencem as c lasses I 070. I 090. 4 I 40. 4 150. 4 340, 4 MO, 5 140. 6 150. 8 630, 8
640, 8 740, 8 745 cos I ipos para ceme111a~lio 3 312. 4 620, 5 120, 8 620 e 9 130.
A 1'abcla J2C2S) aprcscnta a-" tc1npernturas tlpicas de austenitiza<;ITo c n1anen1pc.ra de a lguns a~Q$ .
.4. n1HrlCmpera
interronlpida".
i u1na open19ao ta1nbe1n conhcci<la pelo 001nc de "tC1npera
2. 1 .Meins de resfrian1e1110 da 111ar1€111pera -Tanlo OICQs e<)n10 banhos de sal
siio utili2''ldos .. Os pri1ncirus atC tc1npcratura de 200 °C ou 230 °C c os scgundos
cnLre 200 °C a 400 °C: os hanhos de sa l sao e1npregados p rincipaln1e1He n::t marlCn~­
pera con vencional.
86
Tratamento T6rmlco das Ugas Metalicas
Os 61cos s:lO do 1ipo mineral parafinico e devcm. cm gcral, aprc'<Cnlar maiorcs
idadcs de re~friamcnto no primeiro est:igio do procc:t..~. llOr isso sofrem urn
especial. Em rel~"lo aos banhos de sal. os 61eos aprcsen1am as 'an1agcns de
lU1"3 de Ulili1..:u;:lO inferior, mais f:kil OlanU'"-CiO 3 IC11liX:r31Uta antbicnh;.
ir pcrda c a.• dcsvantagens de limi~ao da 1cmpcrJ1ur-J de cmprcg<>, dcleri~ao
"\le o uso, riscos de incCndio etc.
Os lmnhos de sal ma is comuns S<io cons1i1uidos de 50% a 60% de ni1ra10 de pot3s'7% :1 50% de ni1rc10 de s6dio e 0% a 10% de nimllo de <Odin. Esses sais fundcm a
.. de 130 •cc poclcm scr u1ilizados na faixa de 1cm[lCl·atu"' de 163 •c a 53S •c.
_ -......
...
TA.BELA "'912
~·
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102•
1010
010
10S
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........
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434().4S50
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$2100
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••>0
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178•2•6
ma774
maz14
232111274
170. 100
o - Oklml)()tmdloo vanad•• 41 a>rrJn. oepenoenood~ ~
b - A ~ru.ira de ~radepoode® tom'l<)A dilnooa(let<SP ~ IOfnflftMllt\\ttntll$
• 10vndM eAo~ piw sea;;:Oe6!Tlai$ ~ o ~ h'l8.if.oomP'ollU.
E1n co1nparo~Uo co1n us 61eos. os sai!-. aprcscnta1n as vnnt~lgcns seguintesC2Sl:
- rnnior fHixa de tcmperatura de oper.i<;iio:
- pcqucna n1udan'ia <le viscosidadc nu1na lar1~a fni~a de tcmpcraturas;
cstabilidadc quimica. de modo que o banho niio prccis.1 "'' rcnovado. mas
ntc compcn<:ido das pcrdas;
- 1naior fx:ilidadc de t:\v:tg:em cL-is pc~as. ap6s o ~friarncnto e
a unifonni1:\t;iiO da Lcntperarura C mais r.Jpida 4unndo ac; pe<;a.s sao 1nerguJa> 110
,.1.
As dcsvantagcns ~ refcrcnl principnlmcnlc aos nst.'O~ de cxplosITo 4uando as
~s a !-iCfC11l 111anc1·nperadas tenhant sido cc1ncntudas ou austcniti:t.rld:.lS cir1 hanhos de
Je ci;H1ctos, vi~H) quc C.'\~es sais nao s.1o contpalivcis con1 os sais de n1artCmpcra.
No (.;ll~O. pois. de austeniti1....1<.;tlo tcr siclo rcnli1.atla cn1 hanho de sal de cianc. a n1artCn1pcr~' clcvc scr precedida e1n 61co ou cn15o dcvc-sc cmprcgar un1 dos
"'procedimcn1os seguinies:
87
Tratamcnto Termico das Ligas Motllicas
- resfriaincnto ao ar a p.1rtir do OOnho de ccmen1ac;ao~ lavagcm; austenitiu·
banho de clorcto a mantmpcm ou
~Ao em
- rcsfriamcn10 a partir do banho de austenitit.ou;no de ciane[o num banho di.:
lav;tgen1 de C(Ol'ClO nCUll'O lll~Ultido h lClllpcraturn de t'\UStcnitiza<(iio; CJl'l scguid
mnriernpera.
Para au1ncntat a scvcridadc de resfriamcnto dos
sai~
de n1ar1Cn1pera. ten1-sc
utiliz.ado o artiffcio de adicion:l.r :igua, dirigindo-se u1H;.l con·cnte de 5gua de um tut>i
cle 1/4" ao turbilhao do ""' cm redor do cixo da homha ou misturador.
c
A quantidadc de 4gua ad1ciontlda pcqucna. at~ o miximo de 2'X a varia co
a tcmpcrJrura do banho de sal. a maior quantidade p:ir.1 as tempcraturn.s mais ck
vada.::..
3. A11stfn1perr~'29) 1:1sse tr:u;:uncnlO vis.a Obtcr :l CStrutura bainita 110 3~
cs1n1tul'a es..~a q uc niio ~ tno durn quanto a martensita. por6n1 C nlais tcna.z. Assi1n.
hainita substitui a 1narh.:nNil;-t rcvcnida e o lra1an1en10 de nuscCmpcra dispensa
rcvcnicJo posterior.
,\ Figura 73
n1o~lra. n1cdinnte
o diagrarna de
1ransfonn~iio
isotennica.
ope~ao da austempera
\,)
•
PtotilfllJ: &A.Ullll
TtMPO csc.LoG.
Fig. 73 - Repraso~ esquema1iea do diagrama de
transtorm~:io para a ustempera_
e
0 a<;O resfriado rapidamcnte. em banho de sal OU a Chumbo derretido. I
tidos :1 tcmpcraturns cntrc 260
-1()()
de modo a cvit:ir-..e a tran<formai;lio
•cc
•c.
au.s1cnit.a em scus produ1zy.. nonnais. As ~a.~ s3o rnanticJa,, n;iquela faixa de tc
r.uuru par.i. quc ocorra a 1r::i.nsfom1ayiio isoti,;m1ica da nu,lenita c1n hainita. 0 a9~
cn'I \Cguida. J'esfriado ao :ir r11C
66
<l
tcn1pcraturJ ~n1bicnte.
Tratamonto T6rmioo das Ligas Motalicas
O aspcc10 micrognlfico da b:linita. ponan10 do a<;o 1emperado est:! represenFigura 74.
A Tabela 13m> mos1ra as propriedades obtida< cm :v;o SAE 1095 pelo
de lrCs tOC!odos de lr.llfilncnto 1cnnico:
Fig. n11 74 -Aspoc10 mic(ogt3fico de D.~o aust0-mporado. mostmnCSO a cstrutura
bainita. Atoquo: nital. Ampliayiio: 1 ooo vez.es. A form~~o oclduSor &vden1e oorrospondo a balnita obtida as tcmporaturas mais balxas.
Os agos ind icados para a opcra9<10 de aus1~mpcra dcvcm possuir clcvndo teor
carbono juntnmcntc con1 dc1c rn1inados clcmcn10:-: de I igu quc dcsloqucrn as cur·
cm C
p~ra
:\ dircita o su licien1e para evita1· a curv:• de resfl'itunento corce a corva
aniclo de transforn1:it;3o da austenita.
A~os de
aho-earbono como o I OSO adap1a111-sc bem h aus1c111pcm. exigindo.
rcsfrinmcn1n muito r.ipido abaixo do cotuvclo d~ curvas cm C. Dcssc
, ial a~ 6 somcn1c ondicado para a ausiempera quando as ~as corresponaprescnmm ~ no m:iximo de 5 mm.
J~
o a<;O SAE 5140 (0.40% a 1,80% a 2.20% Cr) c scmclhan1cs podem scr
pc<;a~ de maiorcs s<..xx;Ocs.
mpcrados cn1
Outms a9os, como o 9261 (0.60% C c I ,RO'X a 2,20% Si), cmbora aprcscnmuiL<> favorfivcl quanto ~ vclocida<lc de rc.'\friamcnto
sUria 1').artl ating:ir a regiiio de transfor1na<;flo au~tcnita·bainHn. nfio sao aconseeis _f>Ol'quc n re1\CfilO de t1·ansforn1a~ao ci1acla, na faixa 260 °C - 400 °C C 1nuito
:i (cerca de 24 horas no a~o 9261 ).
p0si~llo das curva..;; cm C
De un1 nioclo ACrnJ, pocle-se e.5pecificar quc a 1n:ixin1u scc~ao de pc((:tS
>mcnd~vcl
* 25 nun
c
para o 1rma111cn10 de aus1cmpcr-.1 de 5 111111 para a~os de allo-carbono
p~1r:1 n~o~-liga.
89
Tratamonto Toimooo daS Ligas MetalieaS
Pt&I ' dtt . . . . . . .112!10tl ......... t ... wpoe
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3 I A1cins de resfri(JJ11e11ro da 1111.rte111pero - 0 1n:iis generaliz.ado C hanho de
:;al cons1i1uldo de nilrato de s6dio (45'.f a 55%) c nitrato de po1:is.~io (rcstan1e). con:
1cmpcratura de fusao de 221 "C apruxim:1<famcn1c a foha de trabalho de 260 •c
593 'C.
1\s vc.tcs. se aumcnta a vclocidnde de rcsfri:unento desscs sais adicionando-se
rtgua quc produz um <:cr10 teor de umidadc 110 banho.
0 chumbo dcrrc1ido
e outro
mciu <le rcsfriamc1110 ado1ado na ausc6mpcra.
cnibor:t c1n n1cnor i ntcnsidnde devi<lo scu al10 custt> inicial a porquc deve ser prolc-
giclo eontn' oxida~ao.
R;ira1ncntc se uli liza 61co.
3.2 Aus1c111pua madiflcada - 0 "putcmc.101cn10". opem<;iio cmpregada n.
indUscrin de rios. C uma fonna. de aus:t8mpera nlodilicada.
Nc'"-.-.c 1nCtodo. as barras ou us fios ~5o au!<.rcniri1.ados e. crn opc~ao con1i ..
rcsfriados num banho mantido cn1rc 510 ·c a 538 "C durantc IO SC!!Undo'
"""· '"°
( p;w.1 fios de pcqucn3 ~ao) a 90 scgund<» (parn barras).
Os resullados sao unla combin:u;.50 de rcsistC:ncia mec5nica. o quc confere 3Ch
fios c•cclcntcs condi~0es parn cstiramenco sub;eqUcnlc.
A Figurn 75 moscrd a diferen~a. pam a~o 1080. cntre <1ustcmpcra mo<lificada
ou ptilcntcan1cnlo.
4. CouclusOes ptur:iais - Pelo visto. os truttunc.nlos de 1na11e1npcra c 3Ust6nl·
rcra ~no hascados no conheci111cn10 d:'ls curvas c111 ('", lalo cs.."i.c 4ue hnroduz na prilti ..
C::\ do' trata1ncnlos u.:nnico!. Jl0\1i.IS possihilid:u.lc:-. de atingir-~c as propricdadec;
ncccsst1.rias para o adequado use dos ac,;os. Contudo. C ncccss:1rlo ter e1n n1cn1c que
90
Tratamento T4mico das Ligas Meta!icas
871
7'0
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MODIPltAD
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10
fig. 75 - ~TIT p:wa at;O 1080molll'Mdo a
dll~etn~a~l tauA(lmpOrl
mod6Cada. Ooando aPbOa • liets. ,. modi~
eoue:spo11de' .-o"'pa~'".
ianto a dimensao das pc~'\s, como o teol' de carbono n de clcmcn1os de liga devem
1er considerados, de 1nodo a tcr~sc un"I posicionumcnlo adequado das corva.~ col C
p:ira que as opera~lles alinjam os rcsultados descj ados.
91
VJ
TRATAMENTOS DE ENDURECJME!'.'TO POR
PRECIPITA(,":AO
I. lntrodu(;{i.Q - C:crt~l'- ligas 1liicrrcn·os~1s. Clll p:trticulrir O "dur:1lumfnio" 1 liga
imponanlc do aJurni'nio. se carac1eri1..am por tcr suas proprie<l3dc$. 1necinica..\
um artillcio de solw;ilci a prccipiia<;no de fa=. resulwndu no. em con'IC(jucncia.
annento de sua rcsistCncia mecfinica.
Con10 sc veni. con1 1nais profundidadc. no capiculo currespondcr11c ao tratato 1Cnnico de mcl:lis: n5o-ferrosos c suas ligas, o u·ata1nento de cndurecimcnto
precipi13<jao consistc num nurna solubili1.a~o em <1uc sc produ~ por aquecito, un1a M>lu~ao super~s.1turada. aqucci1ncnto essc scguido de un1 rc-,friruu~nto
o. de modo a retcr o soluLo cm solu~ilo.
Nes~as condiyOes, ns li~a.s sfio dUc1eis a podcrn scr facil n1entc confonn:1das.
confom1a9ao. con1udo. dcvc scr exccutada logo :tp6> u rcsfrinmcnlu. porque
ligas aprcsentnrn a tcndencia de ~ndurccer a tcmper:uurn ambicnlc. cm tempo
ativamcntc cuno.
Algunlas ligas fcrro~a<\ podenl scr ::iuh1nccidas n lnlla1nen1os idCnticos. 'nlis
nentos sao chan1ados <le t1usforn1i11g c 111araging.
2. A11.ifom1i11g - Alguns autorcs<lOW•I cndossam" teoria quc, """"" pruccsso,
-am-se no n.:.liculado do 1nntcrial inUmer..l\ faixas dcsordcnadas quc acelernn1 a prcipita~5o <le carbonclC>S. l>or cssc nlotivo. n opera9ao tic ~•usforo1ing csLU inc luida
CS:)C Ctlpitulo, ctnbora as causas do cndurecisncnto n:io C'\tcjam clara1ncnte relaa>nada< corn a precipi1~ de compo<10•.
Ccrtos "1<;os de haixo ou n1c!dio-carhono t.t con1 elcn1cntos de Jiga cm pequcnas
quantidadcs p(xJcnl tcr su:l n:sistCncia 1necfinica a durc:1.a grnnden1entc 1nt.!lhor.1das, sc
wa aus1enitn da regiao mctuc.,tilvcl. ou sejn na faix.a 600 °(" u 650 °C, for suh1nctida. a
uma defomi~iio mecfulic3. geralmcntc de 30% a 50% de imensidadc. As rcsistencias
resultantc.< "1o oomumen1c 4Cl'.i> a (,()% supcriorcs as do CStado martcnsi1ico.
0 rroccsso cst~l rcpn:scntado csqucn1at1ca1ncn1t:: nu Pigu1a 76,
tncdi;inlc o di:lgra111a TTI, n scqliCncia de 01x.:.ray(JC.<- de fftt.\for1ui11g.
:i
qu;tl lnOslra.
Vcrifica-sc quc para quc a opcrn~lio de ausfam1i11g possa scr· r·cali7.ada c
'.llCCCSS<irio quc os ~ aprcsentcm curva." 1TI onde cxis1n um grandc ,.a.1.10 c.ntre as
93
TratamonlO T4rmN:o Clas Ligas Meta11cas
•Reslriamenlo
r-::::
mremmaoo~
Auslontta
Metaostt\vGI
Martensi!a
Frg. 76
TEMPO
Diagrarna rsotliRlllCO mostrando a scqWncia de
oper.i.;6es em •auslole<ming
"'perli1a" e ..b:tini(a• . Do rnesnlo 1nodo. os cotovclos d:as cu1'V~ dc,-cn1 cs1ar
muito dcslocados para a direita, para que nao ocorrJ ncnhun1a 1rnnsforma¥00 isotCrmica durnntc a dcfonna~ao.
re~10es
A cstrucura ohLida confcrc aos ac;os su~ctfveis :-i essc Lr~1amcnto resiscencias
a tra~ao cln o rcle1n de 3 15 kgOn1m2 cont ti111 i1cs o u Jin,itcs de c.scoamcnto nas vizinhan~as de 245 kgf/mm2 c alongmncntos de ccrca de 1()%, valorcs csscs superiores
ao~ oht ido~ por 1~n1pera e reveniclo c onvcncion~1 is.
13ntre as teorins que tenta.m cxplicar o fen61ncno, nl~1H Uaja n1cncionada. um3
dclas admire que os resultados obtidos scjanl dcvido!'i no ra10 da austenita, durante e
logo ap6s a dcfonna~ao, dcscnvolvcr grfios 111uito finos quc 0 :tderen1 a martcosiu..
nu1ior rc.~i~1Cnc:i~.
3. Morogi11g - Esse 1rn1amen10 e aplicado no' n~o< do mesmo nome. os quais
sc carnc1cri~m por serem pr:nicamcnlc iscntos de cnrbono (0.03%) corn alguns 100res de niqucl (17'1- a 26%) e mais 1i15.n10 c aluminio. Muilo< dcles apresen1am aind..
COOOllO. moJibdenio OU ni6bio.
A cstrutura b~sica desses ai;os podc ser oon~idcrnda co-n10 rnartcnsita alta·
1nentc ligadn e de bnixo carbono, elen1ento este quc, de ccno modo nesses tipos de
a~o"·
<! considerado con10 u1n~ i1npurc1..a.
A F'igura 77<'31> corresponde ao cquilfbrio ntctncsrnvel do sistcn1a Fc..Ni t
1nos11'a u 11·nnsfo1·n1a~~o austenita-111nrtcnsi1a nclo resrritunc1110 c a rcvcrsao m<lrten
si ta-:lustcnitfl pclo aquccimento. /\ trnnsfor n1ar;a.o da ~1u~tcnil.a independe d.a vcloc1
dade de rcsfri~mcnto. mesmo sc outros cl cmcnto~ de I iga csliverem presences. Outrot
94
Tratamento iE!rmioo das Ligas Mcta.licas
tos de liga tende111 a rebaixar a faixa de transformiu;ao <la austcnita enl
iia. A cxc~o c o cobal to, de modo q ue, para compensar essa tend8ncia do
ID, maiores quantidndes de outros clcn1cnlos de lign sao adicionadas.
Fig. 77 • Rclai;OO$ de equllibrio metaestavol de
fases no sistcma Fe - Ni
Geralmente, a tcmperatura de infcio de formac;a<) da martcnsita (Jinha M;)
aria clc 200 •c a 300 *C para os teores de nfqucl aci rna de 18%. os quais corrc·
'1f'K>Ode1n as co111posi~Oc.~ mais c rnprcgadas. Esses a<;os, a Len1peratura ambicnlC sao.
lll.anto, inleira1nente 1nartenslticos.
Devido a ausCncia d e carbono. essa. n1artcnsi1~1 C rclati varncntc 1nole (aproxi....Wamentc 30 RC), ductil e usin;ivel.
O cndurccirncnlO por envclheci 1nenlo con1preende as duas ctapas segulnte.s:
- <-lUSlenitiza<;5o durantc I hora cada 25 llllll de sec~ao. seguida de rcsfria-aento aLC a Lcmperatura anlbiente se1n d1:1r-sc muita i1uporl5ncia ~L vclocidade de res"riarr1colo, a qual nao afeta de ncnhun1 rnodo a cslJ'Utura do 1natcrial, c
- cnvclheci1nento e1n rorno de 480 °C, par~1 certas aplicayOes corno n1:u1i1..c."
cm matriz, c1n torno de 530 °C. 0 ten1po de enveJhecimcnto varia de
""ill'S funcii~l'io
• a 6 horns.
0 eodureci1nento por envcl hcci mcn10 dcs.ses a~os i; iguahnente au·ibuldo a
!*"CCipitayiio de compostos inter-1netAlicos. 0 LnolibdCnio Cconsidcrado co1no o prin95
Trararnerno Termioo das LigaS Mota!IC8S
cip;il elemenco endurecedor. po;, fom1a uma fase Fc-N1-Mo corn a c<crucura F~Mo.
Na presen<;a de cicaoio c alumi1110. as particulas prccipicadas seriam de Ni;11 ou (Fe.
Nil.\ (Ti, A i)OJl.
Esses a~os, dcpoil'.i de 1rataclos, podc1n ati ngir valorcs de li 1n i re de cscoan1c1110 vol'iando de l05 kgl11n1nl n 245 kg r/n1n12 • Sao considcrados n~os uhrn-rcsistcnti;!'>
c :1plicndos na i ndtfsrria acron:'iutica, c1n n1is..'\.Cis, rno la~ espcciais. cixos de transn1i!o'-
slio. pun't'Oes. 1nalri:tcs et<:.
4. Co11c/11s0es part"iai.< Pein exposco. u ..cndurccimcn1n por precipicac;au" 011
''envelhecimento'" pot.le. ~r con'.\idcrado un1 no"o tipo de tr:u:11ncn10 tt?.nnico d~
~'· coin hons rc..-sullackl!I> :-.oh o ('»Onto de vista de 1nclhorar :ts su:i..;; propricdad~
mecanicas.
Contudo,_a con1posiy::io quin1ica dos a~os suhnH.:tidos n cssc..~ Lnllamenlos 1Cr·
1nicos 6 tun coff1poncnlc ho.l~ico pnra conscguil'-se os resu lu1do~ dcsejados
96
vu
TAMENTOS DE ENDURECIMEl'ITO SUPERFICIAL
I. lntrodu~<io - Os a~os. qu:indo temperndos. aprcscntam unta cstrutura
nsflica que sc cstcndc da supcrffcic para o nUcleo das pcr;ns, LanLo 1nnis procntc qu:into maior a sua tcn1perabilidade.
A dure"£n, do mel>-mO modo distribui-sc, da superricie ao ccntro das pec;:is. conquanlidadc de n1artcnl'>ita prescn1c.
~1
A tCnlpera, :10 aun1cnt3.r a durcz.""t. clcva si1nulcancainentc a rcsistCncia ao descarnct~risuco c mu110 import.1nce para inumcras aplica~iics
Jo:; "'o< o csse
Nern sempre. porem. ~ necess:irio que sc obtenha uma clcvada durcz.:i a maxiprofundidadc possfvel; ou scja. para muitAS aplico~aes a pr:ilica tern dcmonscraque uma durcz~ superficial adequa<l:l. abrangcndo ca1nada.~ superficiais rclativa-
lC lin:is, ~ mnis do que su licicntc.
A1ia-sc a c::-,~ fator. a constat~3o quc alguns dos tratan1cntos que cndureccm
a;o apenas supcrliciahncn1c. como os mCtodos de 1Cn1pcra superficial. sao rnais
t\micos. sohrctudo soh o ponto de vista energctico.
Por tudo isso. os tratamcntos de cndurecimcnto superfici:aJ s.io grnndcmentc
-cados - nos a<;os, com rcsuhados excclcntes sob vUrios aspcctos.
Sob o ponto de vista me1a1Urgico. os tr.itanlcntos de cndurccimento supcrfi-
cMI podcm ser div1d1dos em dois grupos:
- tempera superficial:
- tratamentos tennoquin1icos. como cemcn1ar;ao. nitrc130!io e1c.
Neste cap(tulo sern CSlu<lado 0 prilnciro grupo.
2. T€n1pem s11peljicit1/ - Ncs.sc 111Ctodo, o proccdinlento consis1c crn aque·
cer-sc a superlTcic do ~o r:ipidamentc, de modo quc sua tcmpcr:uura a1inja a zo1w
austcnitica, ate uma c.crta profundidadc, scguinc.Jo--sc rcsfriruncnto nlpido. Desse
modo, so1nen1c urna camacla superficial, de espcssurJ lJue podc scr preclclcnninada
corn alguma segur:in~. licarn 1cmpcrada e adquirir:I a cstrutura martensftica. Abaixo
dessa camada, o ~o permanece na sua condi~o original de cstrutura recozida ou,
evenluulmente. nonnalizadn, como urna ?.ona de trnnsi<;5.o.
97
Tratamento Termlco das Ligas MetMieaS
Algumas das vantagcns do cndurecimento supel"ficial sobrc o endurccimento
total j~ foram cxpos1as no inlcio deste capitulo. Outras vantagens con'Cspondcm a:
endurecimento somcntc de dctcnn inadas sec90es das pc9a~ ondc ii durcw e propriedade critic<> (dcntcs de grundes cngrcnagcns. guia.~ de m~quinns operatrizcs etc.;
menores riscos de crnpcnamcnto c lissura<;<'lo durante o resfriarnc1uo: ut iliza~uo de
~os de mcnor <.:usto, co1no os ayos-c.;'\rbonos; menor invcstimento en\ cquipa1ncnt<>
do quc na temper:> convcncional.
Alem disso. a tempera superficial conferc aos a9os boa resistcncia
por d-Obramento e boo capac:idade de rcsistir cargas de contato.
a fadiga
Para tcr-se maior seguran<;a cm rc1"9W aos riscos de cmpcnomemo ou fissu~- deve-se evitar carnadas muito profundas; corn ess;i preca~ prcvinc-se ainda
o desenvolvimento de tens6cs elcvadas abaixo d'1 camada cndurecida.
Os a9os ma is comumcntc cmprcgados na tempem superficial s5o 39os-carbonos
corn carbono acima de 0,35% ou a9os-liga corn elcmcntos de liga em bnixos tcorcs.
A tcmpcrfl superficial pode ser exccutada pelos dois proces.~os principais
seguintes:
- tempera por cham:t c
- temper. por indu~5o.
2.1 Tempera /KJr chama - Essc proccsso e o mais antigo. Ncle utiliia·se uma
chama de oxiacctilcno e um jato de :lgua na forma de borrifo. 0 proce.<~ csui
esquematizado na Figura 78:
oxig6M>
I
\___]
Acetifono
;-8
~
~,
lo;,~
do E'ndureclmonto
1
F"og. 78 • T<lmpom superficial po< chama llpo "progressivo rclativo-
98
Tratamento T6rmico das Ligas Meiaticas
0 prOCC-<SO pre-•ta-se bcm para p~aS grnndes C delgadas OU planas.
A ccn1penuura de aqucc:imento para atingir a. 1.ona austensflic.a dcpendc prin·
tc do tcor de carbono. Quanto mais baix.o o carbono, maior a tem(lCr"dlllrn •
.rnrin tie 850 •c a 875 •c Jlilra ~os corn 0,60% c a 900 •c a 975 •c p:>ra ru;os
,3()% C. 0 meio de rc.'friamcnto 6 dgua C. evcnlualmcntc ar OU olco.
A Figura 79f)..ll ntostrcl o gradicntc da clurez.a da superffcic para o nt1cleo da
em a~o com 70 kgf/mm2 (690 MJ>a) de resistencia ~ tra~. submctido ~ tern·
;-«chama:
..,.
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1
Fig. 79 - Gradionte$ do o.iro2a obtidos por temp<>ra suporficial por
cnamaom<>90oom 70 kgfhnm2(690 MPa) do resioteneia ~ trac;tlo).
A primeira curva ~ esqucrda da figura rcprcsenta o tempo mais curto de apli rcsultnndo c:1n ma1or dureza superlici~I c rncnor penerrac;:lo.
~-'\o.d a cha m~.
fasas curvas dcmonstram tambt!m quc quanto mais longo o tempo de :ique1mcn10 mais su:,ve o gradicntc de du1 cz.:1 da supc.rfrcic pan.1 o ccntro. De qualqucr
mod<>. se se dcSCJar ohtcr rnaior dureza superficial e urua nflida fl"Ontcira enlrC a zon:i
~urccida co nUclco dns. peyas, o tcn1po dcvc ~r n1uilo cu110. Assin1, no1111altnen1c,
tempo de poucos scgundos. no m:Jximo 10 11 12.
c
A profundidade de cndurccimcnto nao ultral"'"-.sa 10 mm. scndo geralmcn1c
men or.
A Figurn S(J(J•l mostra a formo c n espc:;,,ura de enclurccimcnto dos dentes de
uma cngrcnagcm endurccida por chanK•:
99
Tratamento T6rmlco das Ligas Metalicas
Ti M11u munmt
1 Ullll PlllllN
TlMPIU lll'Uflll ll
! Wll1 UU.nYA
Fig. 80 • Espossura do endurccimonto dos dentcs de
uma engrenogom por tempera superficial por chama.
No procc.•so de endurecimcnto superlicial por chama, o sistcma mais simplcs
i\ ode um dispositivo semelhantc a um tomo onde pc~as de sec~ circular unifonnc
scriam col<lC'>das cnrre as pont:IS do me.smo, gir:indo a uma velocidodc periferica
detcnninada. corn a tocha de oxiacc1ileno e o bocal de agua colocados no carro. A
tocha dcvc :,.er dimensionada de ncordo con1 a tirca a scr aquccida de uma s6 vez.. A
chan1a aquccc succssivnn1entc a pc~a cm
fria1nento pcla ~gun.
rotn~~o.
sc{!u incio-se in1cdi:.ilun1ente o rcs-
Nc.\SC dispositivos mais si1nplcs.• para cvitar-sc faixas
mai~
nloles. deve-se
ndotar uma toc:ha de chama mullipla a fonna anular. Es-<a fonna dcve ser adotada
igualmcntc no bocal de resfriamcn10.
A Figurn 81 m<>stra, csqucn1ruicamcnte, os 1rCs 1nCtodos usuais cn1pregados
na tempera superficial por chama.
0 m~todo progressivo (a) - 1ambem esquem:Ui7.ado na Figura 78 - e emprcgado no ea.so de grnndes scc~iics e o cquip.~mcnto com:sponden1c cum tomo ou uma
mesa gir:it6ria.
Os cabc~o1c.~ de chanta dcvc1n ser di1nensionados de acordo C-On' as ncccssi·
dndes. A velocidaclc de percur~o da chan1a vai dcpcndcr. por outro lado, da capaci·
dadc de aqU<'Cimcnro do cal.x:~<"c c da profumJi<faJe de cndurccimcnto desejada.
Vclocidadc tfprca.~ variam oo ~ cm a 30 cm ror mi nu 1o<">. A agua c! o meio corn um
de resfriamento. Para menor velocidade de resfriamento, o ar 6 o mcio indicado.
0 movimemo pode ser ou das ~as ou d<>$ cahe9otes de chama.
0 n16todo gira16rio (b) C utili'l..ado en1
pc~a.'\
de sec~ao circuh1r ou scmicircu ..
l;ir, tais como roclas. can1es e pcqucnus engrcnagcns. As pe9as giram e sao submeli·
das a~ de divcrsos cabe9otes como a figura 1ndica. Ap6s o aquccimcnto. durante
0 tempo quc for julgado nccessjrio, :I chama e CXlinla OU retirada C 0 resfriamenlo
daS ~3S e CXCCUIOdO por borrifo OU por imcrsaO.
A vclocidadc da
rota9~0
c rclativamentc
obtenha Ul'll aquccinlcnlo unilonuc.
100
pouco importante. dcsdc quc s<'
Tratamento TCrmico das. L~s. MetAlteaS
Nessc metodo. nlcm do acetileno. tcm-se usado g:ls natural (mctano), propano
fahricadoO"l.
0 tcrcciro metodo (c) - progrcssivo-girat6rio - e uma comhinn...io dos dois
pe~a c doiada de movimcntc> de rota~ao. ao mesmo tempo quc os
otcs de chama dc,locam-se de um:\ cxtremidaclc ~ oulra.
·ores, po is a
Um quarto mctodo corrcspondc :l<l mais simple< de todos. E o melodo escario cm que sc aquece localmentc ~rca. dct~nninada.' corn a torclM Locha de oxiti1cno~ seguindo-sc. i1ncJi;,uamcntc np6s. o rcsfria1ncnlo por borriro ou por imcr·
Cha ma
I POQA om RoOl~o I
CE"9'°""111"'1· por Eqmi*J)
Prcccsso Combinado
I
•f»rocos50 • GiratOrio'"
(C) ·--
Fig. St .
Repcesent~ esqvematica dos tr&s pcoces·
SOS pnncipais de t6mpora superfiCial por chama.
Zakhrov!3.Sl apR.'>Cnta as f6rmula.~ abaixo para calcular o consumo de oxigcnio
c acetileno. no metodo sirntorio-progressivo:
101
Tratamonto Te rmico das Ligas Metalicas
C0 = 0,70../p
l/cm2
ondc C0 c CA sfio os consumos de oxig€nio e acecileno rc..~pect.ivament.e ea
profundidade assunlida pant a can1ada cndurccida cm milimetros.
A vclocid::tdc de movimcnLar;5o da tocha C detenninada pela f6nnula:
v = 11 cm/min
r2
Segundo o ASM - Committee on Flame Hardening - da ASM<.1-1>, as quanti·
dades de oxigSnio-ga~ combustrvel para aquecer uma p<>lcgada quadrada de a9<> •
815 •c a uma prorundidade de 3,2 mm slio as que cstao indicada~ "a Tabcla 14:
Na tc$1npera superficial por chan1a de
pc~as
<le gr.tndc
reco1nen<la-!)e urn prcaquecimenlo pnra ohler-se melhor
sec~Uo
penetr.a<;~o
transversoi.
de <lureza.•
Figura 83 elucida a 1nat6ria:
TAB'ELA N9 14
Quantidade de @s cornbus.tfvel neoess8no para aqueG'er a s1soc uma
poJcoada quadrada de ~o a uma profundkf.ade de 3,2 mm
Gb
Acetilono
G4s na1ura1 (me4ano)
rropano
Propor~de
Tempod•
Con.sumo
Con sumo
oxlgfnio para
aquecimento
deglls
~scombustlve4
seg.
m~1po12
de oxlg<!nio
1, 1
1,15
4,0
10
20
20
0,007
0.014
o.ooe
0.014
o.~
m'Jpol'
0,0245
2.2 T§nlpera por indu~c1o - Ncssc proccsso. rcprcsentado esquc1naticamc:
na Fig·ura 83, o calor superficial 6 produzido por i ndu~ao eletrornagnCtica, medtt..
o cn1prcgo de bobinas c.Jc cohrc quc cnvo)vcn1 a pc.<;a. Un1a corrcn~c ahcrnada tl
panir do convcrsor atravCs do indutor ou bobina de ltaba1h<> c
n1ag11Ctico aJtan1cnte concentrad<>.
p~·cxiuz lllll
Ci:W'
Rcsulta, pelo campo n1agnetico estabelecido, u1n potcncial e letrico na ~
scr aquccida c cnvolvida. pela bobina e. corno a pcc;a rcprcsenta tun circuito fee
a voltagem induzida provoca -0 Oux-O de Corrente. () aquecimento e causado por
das I2R clevido it rcsistencia da PC\"' a(> fluxo da correme induzidai36>.
Corrcntes de aJta frcqUCncia s:1o uLilizacfas qu<1ndo se desej a camadas en
cidas finas e fl'eqfi€ncia.'\ inLcnntdi3ri:t..; ou baixas quando as c::unadas dcvcn1scr
cspcssas:.
102
Tratamcn10 T4rrric:o oas Ligas Metalicas
..,.
j-
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..... ,.
'""
""' \ ""' \
J
-
:::::
-
' ' ' • J.OOt UMtrTO
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111
iii:
IQ
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1(4·Ui
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~TAIOA lWIO ~
~
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SCPURcl' . -
Flg.82. El- dO ~menlC> no~ de wnua pera Po' Cham.a Oe uma erigtcnagicm de coroa.
~
,. 10m·
/IMOUrDR
,,,c
~..,LAMPQ
.............
,. _ _. . .
C'
\
CU
l
MAG.Ntt1ca
Fig. 83 • Exomplos de campos magn<iticos c c0<ren1es lnduzldas
produzidos por bobinas de lndu<;lio
A cSpCSSUl'a dn C:lmada endurecida dcpcudc da forma da hobina, do esp<1<;0
entrc :1 bobina do indu9~0 ea supcrffcie da ~a, da utxa de al imcn1a93o da I019a. da
freqiiCncia e do tempo de aquccimemo.
103
Tratamento Temioodas Ligas Mat6J""1S
Os equipamcntos quc >.'io cmpregados na tempera superficial por indu~o
incluem unidades de frequcncia cm linha. convcrsores esi.iucos de frequcncia.
rnotorcs-geradores. unidadcs de "intervalo de faisca" (".<pllrk-gllp u11i1s ..) c unidades
de tubo a vacuo.
A descri~fio dcsscs cquip;.ln1cntos escapa ao.." ohjctivos dcst3 obra.
A Tahela 15(.16) indic.1 as rrcqiicncias rccomcndadas. cm Jun~'io do equipa·
mcnco crnpregado, da sec~ao da ~· e da profundidade de cndurccimcnto dcsejada.
As cxpress<ies "A~io clici<:nte".
indicam o scguintc rcspccti\'Ollncnte:
"A~ao
raw.1,cl" c
"A~ao
inadcquada"
- melhor freqiicncia para 3<1ucccr o material ate a tcmpcratura de austenitiza'YfiO da maneir~) 1nais. elicien1c:
- fl'cqtiencia inferior ll 6tilna. rnas suficicntc p;lra nqucccr o 1nalcrial atC a
ternper.HlJra de auslcniti1..n~ao. para ohtcny5o <la profundidndc cspecificada e
- freqUC.ncia a ser evitnd:i. pois podc~l supc.raqueccr :. supe1ficie do material
TASElAN9 15
FraqOOocias reoornend<'ldaS om ~do oqu;parn..010 8f1'1><ogado. da saoc;OO da P"';" c da
profundldado do cndurecimento desejad8
FrcqUCs'lcia pata OS equ1pemeti1os seguinles:
Profunclidade
<lo endured·
mmllo 1nrn
SeocAo
mm
G.3S., 15.•
1,::!I a2,S4
n,1a15,9
15,9• 25,4
ae. 50,8
19a 50.,8
2.56•5.0S
SO.Sa 10t.I
ac. 101.6
-··90>"
13isea
.,_
........ ..
- -- -- -
1000 Cll:IOt
o.38 a 1,27
lt'ltorv.W. de
Motor geradOf'
........
2000
"'""
""°""'
10000
""''
20.,eoo
"
:ieh!a de
200kt
atieiftr'llC
ra.:o.!vol
o'ICier'llO:
911C:18fl~
ct11:ien1e
.........
Tuboi
v.dc;vo
_,..
.........
A Figura 84 mo.~tra csqucmatic<in1entc algumns fonnas de bohinas de induc;:
de al1a l'rcqiicncia.
Os lipos rcprcscnlados na ligura s..10 rel:ui vamcn1c sin1plc!';, constilui<los
tubos de cobre comerci;,I. no interior clos quais nui agua purJ o scu rcsfria1ncnto.
diilmctrus desses robos varinm de 1/8" para maquinas de potcncia muito baixa
3116" para unidades de 20 Kw a SO Kw.
Na tempera superficial por md~ao. o 1empo de oquccimento e muito curo
r:igura g51m indiC3 o.t riscos de lissurac;iio para tempos supcriorcs a 3 seguo
Ap(\s 4 >egundos de aquccimcnto. notou-se o aparccimento de fissur.is superfi,
cm scguida ao rcsfrhuncnto.
104
A cxpcriencia foi fci1a corn ~ 1045 em forma de b:lrra de 25 mm de
rro c a polencia nplicada foi 11.6 MWfm2 a 450 kHz.
Para produzir boa resistencia ao desgas1c cnvolvcndo cargas !eves a mode-
c suficien1e umn camada superficial endurccida por induc;ao de 0,254 mm a
mm de espcssura (0,010" a 0,060·'). P:ira c;irgas mais pesadas ou de impacto,
enda-se camadas de 1,52 mm a 6,35 mm c.le cspcssura (0,06" a 0.250") corn
ncias vari:lveis de I kc a 10 kc. Excmplos de JlC<;aS quc cxigem camada
cida dessa espessura: cngrenagcns, mancais pcsados de virabrequins. eixos de
do de v~lvulas, pisias de c.<>l'c.ms de rolamc111os c1c.
As camlldas cndureciclns por indu~ao de barras e eixos de cspessuras de 3, I 7
a 12,7 mm (118 a 112 pol.) aprescniam clcvada rcsis1encia fadign por tor<;ilo e
dobmmen10.
a
( •}
Fig. 84 • Formas tipocas do bollinas de i~ para alta
froqoenciti
105
Traiamonto T4rmico das Ligas Metalic:as
e
...•
..
,
..""....,. ...
u.....
.......,
...,... ...
.§
G:
•lf•MtO
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0
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)
4
T E MPO DE AOUECIMEHTO,
'
•
a
Fig. SS · Eleito do tempo de aquecirMnto M prollnlidado
oo endurecimento por tempera supe<flCial por ond~
Nao sc rccotllCtlda a tempera superficial por indu'30 de pc;as de forma irreg>;·
Jar, porquc. ncsses casos. e dificil obter-se uma camada fin;i de durcza w1iforme.
·=
2.3 0111ros mitodos de tEmpem s11peifrcial - lnclucm os "raio; /aset" a os
clctr6nicos". Esses raios podcm scr precisamentc frx:aliindos cm :!teas pequenas.
mCrodos cstacion:'irios que empregam outros si!-.tc1nas de aplicn~ao de energia.
Os fcixcs de raios podcm scr dcslocados de um pomo para outro.
0 nquccimcnto por feixes clctronicos cxigc, normnlmcntc. quc as pes:as sej
colocadas nu1na ca1narn a vacuo. 0 quc li1nita 0 cmprcgo <lo proccsso.
3. Rev~11ido orxJs a 1e1npcra superficial - Como na tCmpera convencionaJ
nccc~s:irio revenir as pccta~ submelidal:) atCn1pera supcrficiu1.
No caso da tempera por chama. <> rcvcnido 6 cxecutado utiliumdo-se o m
nt6lodo Jc
~1quecimento. corn
1naiores cuidados. con1udo. para cvilar·sc aquec ·
10 muito r.li>ido quc pode provocar fis.•ur~io da. P<l<i•tS e porquc o controlc da t
pcrnturn l! mais diffcil dcvido ao fato de ela n~o ser muito clcvada.
De qualqucr modo, as tcmpcr:atums de revcnido s...1o mais bai~a..., que as
111almcn1e cmprcgadas ap6s a tempcrn convcncional c o principal objctivo
rcvcnido 6, na rcalidndc. aliviar as lcnsOcs surgidns nn iCmpcra superficial.
Qu;tndo Ne lrtlla <le pe~as de grandcs di1ncnsOcs cndurecidas a profondj
111111 ou 1nais, o calor residual urx>s ~l tGrnpt!r:l superficial pode ser sufic
pnra cnusar u1n auto· rcvcnido que alivia ;is tcns<)cs.
de 6
1()
4. Af/JS µam tempera s11petficit1/ - Os ac;os rlcvcm possuir tcmpcrnbil
suficicn1c. Assi1n. u scu teor de carbono dcvc ser superior a 0.35%. A faixa de
106
Tratvnento TCrmico das Ligas ~ie ' as
mais utilizada <! de 0.35% a 0.60%. Esse.~ n~os p<Xlem scr c ndurccidos 3 prolldidadcs de 12,5 mm aproximndamente.
Un1a das vantagens dn tCmpcr.i superlicial ~ a de conscgujr-se bons rc.sultados
nns corn a'jos si1nplcsmcnte ao carbono.
Conrudo. sao utilii.1dos igualmente ~os-liga de baixo teor cm liga. sobrctuq uando SC deseja boo rcsistencia mecanica do nucleo das ~OU quando 3 forma
s pode provocar en1peni'ln1enro ou fissu~Jo durJntc o rcsfriamento ?I :igu:i.
Os a9os-lign recomcndados contem caJ'bono cntrc 0,35% a 0,42% c pequcnos
s de c romo e molibdcnio (tipos 4 135H, 41 4011) , de niquel, cromo c molibdcnio
II, 8642H).
Ferros fundidu' cin1cntos. ferros nodulorc< c ferro malcavcl do tipo pcrlitico
1gunlmcntc facilmente endurccidos por temper• <upcrficial por chama.
A Tabela J6136) indicn os rnatcriais ferrosos rccomendados para a tc mper:i
rricial por induyao. A lahcli' indica. ainda1 as ren1pcroLuras de aqueci1ncnto. os
)~ de rcsrriamcnto c ns durczas superficiais n.:sul tolnlcs.
TA8ElAHt 11
T!l!!C*llilur!!Z:.
~™™' rt""H~supet!ci!leorlftd!x!!e
...............
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0,30%
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170 - 900
"°
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900
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.....
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115 - &40
-..
870 - 925
870 - 925
900 - 9125
~lnod101j,,....
... 420
1090 - 1150
-~...,.
..
(-.!
......
......
..
Aeo ...ga
llOO - . . .
llOO
...._
..
....,
..
Tcmperaturn.• de aquec1mentu rccomendada' p-J ra tempera superficial por
.io c dure1.as superficiais resultantcs par:a varias liga.'\ ICrrosas
Os 31jOS de usin:igcn1 fdcil a os a<;os-liga conl os 1cores de carhono inclicados
obcla poclcm igualn1c111c scr subnl ctidos a tcn1per:uur a superficial por i n<lu'Y fiO. Se
~cn tos de Hga forcn1 fonnaclorcs de carbonctos, con10 o crorno. n molibdCnio.
~ io ou o tung~tCnio. ~t~ tcmperalur~\..', de :iquccirncnto dcvcn1 ~r SS °C a 110
-icriores da tabcla.
as
107
Tratamento TE!rmico das Ligas Metalicas
------
No caso do ferro rundido, o barbono co1nhinaclo devc situar~s:e entre 0 .40o/n a
0,50%.
Os a9os i nox id<ivcis das classes 410, 416 e 420 t«n1be1ll podc1n scr cndurcci ~
dos superticialnlente por induc;fio.
5. C<u1.clusiJes porciois - Pelo vislo. o cndurecirncnto superficial i ncl ui v~rios
processos de tratamento termico quc vis11n1 cndurecer a superffcic dos at;os ate un1a
certa profundidade, mantendo a pal'te central corn as propriedades originais das pc9as
de ac;o. E, na realidade, un1 processo econ6n1ic-0. con1 cx.cclcntcs rcsultados.
108
Vlll
TRATAMENTOSTERMOQUfMICOS
I. lnrroduflio - Esses tratamcnto~ vis:im iguahncnte o cndurccirncnto super·
ial dos a((os.
Neles. contudo. o cndurecirncnto d~ ~upcrffcie niio rc.sulla de u1n~ simple.._
fonn~
da aus1eni1n cm mancnsi1n. Na »Crdadc. cm r-.v.ao das condi.;Ues do
ienh: ondc os 1ratarncntos ~io cxccutoulos. ocorren1 rca~Qes quimica,_~ cnt.re ele·
ntos cont ido:; ncssc arobicntc c clen1cntos contidos nos a<;os.
Os mcios quc propiciam as rondi~<'les adct1uadas para que ocorram "' rca9i>Cs
imicas ciladas. na supcrf'icic dos ~s. podcm ser s61id'"· lfquidos ou g:l>OSOs.
Em fun9lo da naturc1.a dcsscs meios c das rea~-Oc' quc tcm Jug.r clurante a•
operayc:)cs, os t.rnt.amentos rcn11oqulmicos co1npreendc1n unl:l v aricd~ldc de processos
que serao cxpostos a scguir.
2. C~m~nlafii.O - Essc c 0 proce\\tl d:lssico. mais conhecido C aplicado.
pt')rque permitc o emprcgo clo~ tfts meios citados. de acordo corn a convcniCncia c
.s: carach~rfs1icos descjados.
Na ccmcnln'1io (ou ca1·buri1a~io). o clcmento fundamen1al 6 u carbono,
na.fonna de C-Jn•ao. monoxido de c:ubono ou contido cm b:lnhos de cianc1os. Os a905
a ~rem ccnlenlad0$ dcvcn1 ~uir carbono b.'lixo? de modo que. quando aqucciclo...; a
clcvadas ccmpcratu1'as (de uu:.tcn1Liz~Uo), na prcseny..1 de u111 1l1cio carboncta11te. o
c.irbono dcs.sc rneio reagc coin o ferro clo ac;o, <le ncordo con1 a reac;ao sirnplt.:s:
Dessc modo, a supcrffcie do a~o lica cnriquccida de carbono,
me pmfundi·
Jade que rxxtc scr perfci1nmcntc prcestahclccida. pennitindo. assinl. n sua tCrnperH
poslcrior, J)Htn :1u1nen10 ~uperfici;1I da durcza c da resis tCncia :.to dcsgastc.
Na rcalidadc. o a~cn1c carbone1nntc co ~:Is CO, pois
ra<;3o. vcrificam-sc as scgu1nl~ re~Ocs:
as 1cmper:uurru. da opc·
C+02->C02
C02 + C-> 2CO
3Fc + 2CO --> Fe)C + COi
109
Tro1t1mon10 Termico c1as Ligas Metllicas
Outros mcios. como se vent po<fcm scr utilizados como agcntes carbone-
tantes.
As tcmpcratura~ do processo variam de 850 °C a 950°C porque. nessa faixa.
o forTQ c~t~ na fonna alott6pica gama quc absorvc a dis><>lvc o cartxmo.
Os procc>SOS usuais de ccmentas<'io pcnnitem clcvar o teor de carbono da
supcrflcic do 3'0 a valores da ordcm de 0,8% a 1.0%.
A profundidadc de cementac;.'io depende dn tcmperotura e do tempo ~ tempc·
ratura, pois tanto
te1nperaturas inais
clcvadas
coin(> 1c1npos 1nais Jongos facil.itan1
a
clifusao do cnrbono part1 o inlcrior do ~l<;O.
A difustio ou ;1 pene1ra<;ao clo c.arbono C rUpidn n principio) decrescendo
dcpois, como H F igura 86 mosira:
,,
'
I
·~
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u
"
rog. 86 . lnlluenaa do tempo 9 da l8fl'4)GralUra na penetra\:00
superflClal de cart>ono
As curvas
fa"or:.iveis para a
dcnlonstrJ.rn~
ainda. quc as
te1nper.uur.1~
1n:ti s elcvadas sao ma·
pcnclrn~fio do carbono.
~SSC rnto lcvou h ::td093o de tc1nperatul"a., supcl'iorc~ a 950 °C, con1 :t vanl<1gcn'I :idicionnl de scr n1ais suave o gratlicncc <le c:u1,ono cntrc .r:l soperffcic c o ccnLro<38l, con10 a Figura 87 rcvcla, pclo f:Ho do carbono difundir-sc rnais r~1pidan1ente.
Oulra vnntagc1n C a possibilidade de obtcr-:sc ca1nad3s n1ni!> C..'tpcssas (superiores, po1
cxcmplo, u 1,25 mm).
110
Tratamento TQrmico das Ligas Metalicas
...
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ll!SUllll DA ~UPl;llfl(i{ . m~
Fig. 87 • Gradiente de carbooo obtido em <:oocentra.;::Jo
dumnte 4 horas, a 10500.C, em etilene
A ado9ao de Lcmpcraturas supcriorcs a I OOO •c
modernos. sobreludo no processo de cemcntn~ao a gfls.
c possivcl nos fornos roais
Por outro lado. o lnconveniente, que poderla surgir con1 temperaturas tao eJc-.
vadas de excessivo crescimcnto de grao, C alcnuado pcla adi<;ao no ac;o de cle1nentos
de liga inibidores do crescin1ento de grao. corno o alun1lnio, o lit!inio ou o ni6bio .
•.\len1 disso, maiorcs tcmper.uuras cncurtan1 <.) cicJo de cc1ncnlac;ao, co1no a Figura
86 jci indicou. o que constitui 1nais unl fator no sentido de evit~n que o grao cre-s~;i
..:Jem do desejavcl.
As profundidades de cementa~fio que podem ser obtidas com tcmpcraturus
supcdorcs a 900 °C c:)lilo i ndicadas na Figur.i 88:
. Nota-se que, para I hora de dur~oo do processo. a I 090 •e, obtem-se cspes.sura
d:i can1ada cemenrada equivalenre a que se ohlelia con1 o rnfninlO de 3 horns a 980 QC.
Outros fatores, alenl da te1npennura e do tenl(X), infl uen1 na velocidade de
::;upcrliciul de carbon<>:
enriqucci1ncnLo
- tcor inicial de carbono c.Jo
dade de c.arbonetaC(3o c
a~o~
o qual quanto 1ncnor. lanlo n1ajor a vcJoci-
- coeficiente de difus~o do carbono no a<;o. Esse coeficiente c um fator que
rclaciooa a quantidade de substancia que se nlovinlenra, nu1n deter1njnado te1npo.
ntr.1vCs de u1na unidadc <le area. A difusao. con10 s...: s~1bc c no ea.so piirlicular dos s61idos cristalinos. corrcspondc a 1nign19ao de <lton1os no interior do reticul::1do cristaliao. Essa movimcnla9-~0 de :ltomos d~-sc de rcgiocs de conccntt-a9ocs ma.is altas cm
direc;ao a regiOes de concentrac;no n1ais baixa. A velocidade de difusao do c.arbono no
11 1
Tratamen10 Termico das Lig<lS Mctalicas
2.SD
o.;o
'------'----..__--~
t
0
}
UMPll, h
Fig. 88 - ProfundJdade de cementagiio ob1ida nm a~o AJSI
4615, em fung~o da tAmpAratura
fcl'ro gan1a dependc do cocficicnce de difusao. o qual, pol' sua vez. depende da ten1pcr.:\lura c da conccnu·ac;.fio de carbono.
fasa vclocidade de difusiio e expressa pela equa9iioC'19}:
,, 2
= 4Dt
onde D = cocficicntc de difusUo.
t
= 1en1peratur:l
i\umcntando. por exemplo, a temperatura de cementa9i'io entre 925 •c e
lempo de cementa9iio de cerca de 4 ve1.es.
oso•c. tell\ sido possivel reduzir 0
- Nalurc1.a <lo agcnLC C<trbonclanlc. As duas rea<;Ocs fundarncn1ais na ccnlcn-
uu;ao sao express.as pclas scgu intcs cquac;Ocs:
2CO
= (C) + C0
2
CH• "' (C) + 2H2
(1)
(2)
porque os clois principais agentes carbonetantes siio o CO e o CH..
Nas equac;Oes acin1a (C) rcprcscnca o C..'lrbono quc sc dissolve no terro gama.
na supcrficic do a9o. 0 gas CO pode ser originado na cementa'9iio s61ida, como soo
vera 111ais adinntc.
N:1 pr:\tica, o poder carbonetante desses gases difere pouco c a ado9ao do
processo de cementa,ao derendc principalmcntc d"s wndi<;Oes de produ,iio, dC>
tipos a quantidadcs de pc<;as a scrc1n ci.::1ncntadas.
112
Tratamento Tcrmloo das Ligas Metalicas
Fin•lmente a velocidade de Ouxo de gas po<lc inOuir na velocida<le de rca9<)cs
soperficic e pode <>eastonar a form:iy:io de exccssiva quantidade decarbono livrc,
onna de fuligem, nn supcrffcie do a90. provocando perdn do eontro lc do pc>tcnde earbono, ccmcnt:u;fio pouco uniforn1c c out1·os inconvcnicntes.
Esse problema de dcp6sito de fuligem ocorrc sobretudo na cement~ o gas
escolhn da atmosfem de ccmento<;ilo e muilo importante nesse caso, de modo a
-sc adotar uma aha velocidadc de lluxo de g:ls, sem o risco de rnuito dcp6sito
fuligem.
A cc1nent~. a~sim con10 os outros proccsM>S de tnu.:u11cn1os 1ennoquJmiprodu1cm 1cns0es rc~icluais de compre,;siio na supcrffcic das J>O'<'IS, o que mea rcsist'3ncja a fudiga por dohrnmcnto c por contato.
A Figura 89140) mostr.1, para barms de 19 mm de difimetro de a90 8617, o
da espessura da camada cemcnlada nas tcns<ics residuais. As barn>.~. ap6s a
cnlat;3o, foram lempcradas dirctamenle cm 61eo e nao fomm revenidus:
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PRUfl/l~tDlbl AUIYO M mtlfl(it, ,.,..
(0
Fog.$9 • Elor.o cla p<ol.nlidadc cla camacla cemcnlada nas
lens6es residuals
ES..'\3S lcnsOcs rcsiduais s:io dcvidas ao nuo dn 1nartensita :lpresenlnr a1Lo-car?ono na ca1nada cenlcntada c ser mcnos dcnsa que a 1nartcnsi1a de baixo-carbono (011
"8inita OU pcrlita) do nuclco.
2.1 Rear;oes fwul"me11rais "" e<me11w~<1t> Em princrpio, css.~s rcn~0es j:\
foran1 indicadas. Considcrando dois dos nlais irHp<nlantes agcnLcs carboncu1ntc~ - o
CO e o CH, - . as rea90cs fundamcnJais da cemcrua9ao slio:
113
Tratamen10 Tcrmico das Liou Metilicas
2CO + 3Fe
=Fe3C + co,
CH, + 3Fe
"°
Fe,C + 2H,
As re.~iics s5o rcvcrsfveis. o quc quer dizcr que cxccsso de CO, e H
removcm carbono da supcrricic do a90, ou scja aiuam como descarbonetantes. no
con1r{lrio do descjado.
~5.o
Por isso, deve-se procurar sempre produzir mais CO c Cl 14 , para que ocorra •
carboOClantc. Para uma. cena tempe.ratum c para um determinWo teor de car·
bono na supcrricie do~ corn a qual os gases entrnm em concno. deve cxistir alguma rela~l!o definida par.i:
p.>ra a qual se equilibram as tendcncia carbonetantcs c dc<earbonctanles.
De ncordo com Schenk<">. as.eurvas p.ira equilibrio de mis1ur.is de CO e CO.
corn a9os de difcrcn1cs teorcs de carbono siio a.~ indicadas na Figura 9'0:
....
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1111
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Fig.90 .. Curvas represenlativas do oqUJlibrio do mts·
turas <I& CO c C02 com agos oo ~·fercntcs toor&s
de carbono
Nota-sc, por excinplo. que quanclo se concede tempo sufocientc parn eqw
librio. uma misturacontendo 90% de CO a I~ de CO,ccmentar:i a 815 °C um 39
de baixo-carbono ate 0.80% mas nao mais. A tcmperatum de 870"C, cssc gas car
honcrnr~ SOlllCnlc me 0.407'. Com uma tcmpera1U1'a de cemenwt;il<> de 925 •c, '"'"'
obier-'c uma camada ccmcntucln hi pcreutetoidc, a mismta devc contc• 97% de CO
ou 1nais c 3% de C02 ou
114
mcno..~.
Tratamcnto T6nni<:o das Ligas Met<\lieas
Seo gds carbonetantc ror CH 4 , as curvas de cquillbrio propostas por Sykest•l>
91) indicam quc, por cxemplo. um• mistura. a direita, de uma curva c carte para aquele ripo de 3(/0 c uma mistum, acsqucrda. c descarl>onctante:
t tlll
\
t 11'!11
."'.-
IOCIO
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....,
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...
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\
"'
\ \ " "'-
""' ""
'·"'"'c.
"-D.~
f: IO .
1:2'
llW1'C.
1:11111
1: 1'1
"10
~cu. ,y~
Fig. 91 • Efe<to das vanas roiaooos CHJH, om 6QO$ cse varios
teoros de carbono a diferentes to"l>Oroturas
2.2 AfOS para cemelllafao - 0 primeiro requisito c ba.ixo-carbono. porque a
princip.1lmcnte porquc nilclco de baixo-<:arbono
ifica ten:icidadc c resistcncia ao cboquc dos ~- Contuclo. em algumas apli·
usao do carbono e mais rapida c
• prefcre~se um nUclco de resistC.ncia 1nais elevada, correspondentc b. cstrutura
ensita rcvcnida. a qual podc scr oh1id:1 com carbono mois elcvado (cm tomo de
0%) e principalmentc corn os elementos de liga nfqucl (ate 3,75%). cromo (ate
'5%) e molibdcnio (ate 0.60%). Sob o ponto de vista de resistencia ao choquc,
,..,rere-sc a<;05 do tipo 9310. com carbono cm tomo de 0, 10%, nlqucl cntrc 3.00% a
.50%. cromo entre 1.00% a 1.40% e molibdcnio entre 0.08% c 0, I5%.
~1ais
udiante sel'ao
~1prcscntad os
os 1ipos n1ais coniuns corn os rcspectivos
.uamentos tCrn1icos ap6s a cerncnta~o.
Por outro J:ido, os a<;OS para a cementayllo dcvcm possuir prcfcrivelmente uma
,nnula<;ao fina, porque os 090s de granulayl't0 grosseim podcm, eventualmcnrc. exi-
nlaior nUrnero de etatnls no proccsso de cen1cntac;-Uo: a inicial, pan.1 ce1nenLar, o
quc aumcnra ainda mais o tamanho de grilo; uma scgunda, de rcsfriamcnto lento;
111na terceira. de aquccimento !\Cima de Ac>c A.:m para refinnr o gr5o do nUclco e
>locar o cxccsso de carboncto em solu~iio na austenita. scguida de rcsrrinmento
nipido; uma quana oper~ao de aquccimento acima de Ac para rcfinar a ca1nada de
115
Tratamento Termico das Ligas Mctalicas
alto-carbono, seguida de resfiiamcnto r:ipidoc, finaln1ente, urna Ultin1a para allvio de
lcnsOes.
Os ayos de g ranula~ao fina exigem normalrr1cn1c urna iinica opcra~ao de te1npcrn, a qual pode ser realizada dirctamcme cla temperatura de cementa9ao.
Por cssc motivo c pa1a facilitar a usinagcm prCvia das: pe~as (pois ap6s a
cen1enta~tio as ~as s6 podem scr retificadas) , cssas s.:=\o geralmenle nonnalizada.5.
sOlida ou e1n caixa - Essc 6 o prOCC.";SO 1nais si1nplcs~ cn1bonao proporciona o mclhor controle da carnada cen1cntnd<i dentro de to-lerancias rigorosast ncrn do lcor de carbono superficial ou do g:radienre de cal'bo110.
E, contudo. ainda muito cn1prcg.ado, por nao exigir eqoipa1nento sofisricado, nc1n
aunosfera c.onLrolada especial a por ser eficicntc a cconi31n ico para pcqucnos Jo1es de
pcyas ou para pe~as de g~lndes dirnensOes. Pelo fato de nao ser f~cil a rCn1pcra imcdiata. o resrriarncnto lento ap6s a cen1enta~.ao.. e vantajoso para ~as quc dcvcm ser
acabadas antcs da tempera.
2.3
(,,'enrenta~·lio
r.-1 aquelc quc
As pec;a.'\ a scrc1n cernentadas silo colocadas cn1 caixas mct:llicas de iiga
mct:ilica rc....:;islcnte ao calo r. nn. prcscn<;a das charnadas "1nisluras carbutizantes".
O agcntc cartx:>nctantc btisico e o carviio. mas a f'un(tilo <le carboncta9ao ~
exercida pclo mon6x ido de carbono que, a< 1cmpcraturas clevadas do processo, se
fo11na segundo as rca</ics:
c .. o, - co,
CO,+ C - 2CO
0 CO reage corn o lerro segundo a rea~oo
2CO + 3Fe - Fe3 C + co,
Nova rea9li0 ocorre entre o CO, e o C
CO, + C -
2CO
c 0 cick>SC rCpClC.
A 1·ea<;ao de c;U'bonc1a-:;5o C inlcnsificada pcla prcscn~a de suhstfincia.'\ cata-lisadoras ou ativadoras. co1no o carbonato de b:irio CaCO:l e o carbonato de s6d1l
Na2CO~, pois as n1esmas contribucrn para at111nentar a velocidade de suprimento de
CO. scgundo as rca~Ocs abaixo, as quais ocorrem a ele vadas teni per.:il uras:
Baco, - Bao + co,
co,+c - 2co
OU
BaC03 + C - BaO + 2CO
Bao +co,
116
~.
eaco.
Tratamen10 nrmioo das Ligas Met<\licas
As quais indica1n quc se podc tcr gases 1nais pohrcs e1n C02 ou 111ais rices cn1
CO, confonnc a.s necessicl.1des.
/\s ruisturas carburi 1.antes sao. pois, constitufdas de agente cnrbonctante carvao vcgc1al de aha dureza ou carvao coquc-aglomcrado corn ccrca de 5% a 10%
dos agenlc.• ativadores (o mais comum co carbona10 de Mrio) median1c <llco comum
""(\leo de linh.·~a. cm quantid.'lde quc variam de 5\l- a 10%. Ecomum misturar-sc
ao carvilo vcgctal carvilo coquc (ccr~a de 20%) quc mclhora as carac1crls1icas de
cransfcrCncia do calor. pcnnitindo ohtcr-sc tc1nperaturas n1ais uniforn1cs.
F,.,..xistcm igualmentc misturas carhuri1.antcs con1crciais preparadas 1nc<liante n
combustUo de subst!incia.s C>r£Snicas ta.is como ossos crus c qucimados e couro: css.as
WJbst5n-eias. alCm dcconstituircm uma fontc de carbonn. cont6n1 matcri:ti~ ativadorc.~
A faixa de tcmpc.rmuras na ccmcnta~iio s6lida
c. ger:ilmcntc. de 815 •c a
50 •c. embora. como j~ foi mcncionado. sc tcnha chcgado a temper:i1um de 1 OOO
"Ca
11oo•c.
E prcciso notar quc a gcra9ao de quantidadc.~ Hprcciavcis de C02 se dti ;1
eempcr.Hurns elevada", de rnodo quc sc dcvc evitar, ap6s n cen1cn1ac;ao. 1-csfrian1en·
rnais ou mcnos 650 •c. pois havcndo fo1111a<;ao de quan1idadc apr·e""iJ.'°el de C~. origina·SC un1a casca ntolc.
io mui10 lcn10 ate
A Pigura 92 mos1ra o diagranrn de c<1uilibrio cla rca9uo 2CO -+ COz + C, 11
prcssao de unta atmosfera:
•J.[0
'I.to,
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HO -tOz• C
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I
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l.00
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nw~1u'!ll~1
lllOO
1200
Fog. 92 • Oiagrama de equatloo para a re~
2CO ....co, a pressao de uma atmoSfcra
117
Tratomento T4rmioo das llg'1S
Met~r""'s
Na cenient~o cm caixa podc-sc obtcr camadas corn espessuras supcriores a
2 mm. Nao rocomend~vcl cspessuras inforiores a 0.635 mm (0.025"), clevido :I dificu ldadc de controle.
c
A s caixas uulizadns no processo dcvem scr proporcionodas em relayiio as
dimens6cs da> ~as. "" quais, por '"" vez, antcs de serem colocadas oa< caixas.
cnvohas pcla mistura carburi7.ante. devem scr submetidas a boa hmpeza. A vcda"3<>
das caixas dcvc ser n1ui10 bc1n fe.ita.
O processo em caixa cxigc Jncnor experiSncia do opcrador e utili1..a umn va..
nedade de fomos scm aun0:1fera control:ida.
As ~;is s5o nlcnos sujcitas
tum carburi1.antc s61ida.
~o
cmpcnamento, por se apoiarcm bcrn nn n1is·
Os eorpos de prova coloc:idos latcmlmentc nas caixas pennitcm ocomp:inhar
o processo.
Depoi~
de Lcnninadn a ope ra~no. as caixas silo retiradn$ dos fornos e rcsCri-
adas ao ar.
Essc resfriamcnto C suficienterncntc lento para permitir que as pcir;as scjam
cventualnlenlc uslnadas up6s a ce1 ncnta~ao c anlc~ da tCrnpcrn e suficlentcn1cnte
r:1pido panl cvilar. co1no sc viu, aumcnto da quantid:.ide de C01 na 1uistura gasosa.
que pode originar pontos moles.
A.'\ <lcsvantagcns do proccsso rclacionam-sc coin os fatos <.)(.: nao prop1c1~1r um
controlc rigoroso da cspcssurn da can1nda cen1cntnc.la. nao scr 1·ccornendtivcl pal'll
ob1enc;50 de camadas finas, n5o scl' :idequado para t~mpcr.1 dircta, exigir Lcmpo 1nais
longo de opcra<;ao (devido ao peso das caixas e da mistura carburi1.an1c que rcdu
as velocidadcs de aqucci1nento c resfriamcnto) c nno ser t.50 limpo quanto os out
rroccssos de ccmenta~ao.
2.4 Ce111entaftio a gd.f - Nesse proces.~o. os 3.l?Cntc.5 carbonetanres si'io 1no
• ido de carbono CO e os gases mctana CH,. etan:o Czl-4 e propana ~! deri v
de hidrocarbonctos.
A'i rco.yOes quc produzem c~lrbono para a cc1ncnta~ao 1Xl<lc1n set assini
mida.'\:
CO + H,
= (Cl + H,O
2CO ,.. (C) + C02
a;.
C2 H•
, 18
~
(CJ + 2H,
= (C) + xCH, + yH,
Tratamento T6rmlco dM Ugas Metllicas
ondc (C) rcprescnta o carbono quc sc dissolve no ferro gama.
A Tabcla 17. adaptada do M~1als Hwulbooli.<Ol mostra os principais gases uticomo fontes de carbono na ccmcn~'io a ga5:
TASELAH' 11
Conatltulntt
G'anatl.K81
(Ot dttennlnada
proced4neia)
g'•d•
. coquert.a
0,8
2,2
0,8
8,4
8, 1
.....
'6.5
but.Ina
comtrctal
proinina
eomerctal
6.3
:JZ1
8,7
3,5
o.s
93.0
1.0
0,63
0,4•
1.95
1.52
()s 111ais Ctllprcgados silo gas natur.tl. g~s rabric::.do c pr()pana. Essc Ulti1no
.iprescnta os 1nclhorcs caractcristicos quando dcrivado de g:t~ n:uural e nao de
rc:U'61co. porquc. ncssn Ultin1a procedenci:l, p<xlc conlc1· quunli<.hu.11.!s cxcessi\•as de
· leno. propilcno c outros hidrocarbonctos nao saturados quc sc dccomp<iem rapi..:..uncnte em coquc ou fuligcnt oloosa.
0 Ouxo de g:!s ~ rclativamcnlc pcqucno. purquc OS ~ases de hidrocarbonetos
roroduiem gmndc.< quanrid:ldes de carbono. Contudo. <! ~rio adotar-se circuao foryada. mcdiante \'entiladores localizados no interior do fomo, para que haja
perfeito eontato dos ga.•c:; c0111 a carga do fomo.
Un1a pr:.1rica comcrcial U.'iual Cuti1iz.::tr urn gils cndo11!rnliCO. contcndo ccrc..1 de
de N 2, 21% de CO c 39% de H2 enriqueciclo com um dos gnsc~ derivados de
llidrocamonctos.
-1()%
/\. rcla~~o do g:is cndol6n11ico pan.1o gas de hi<lrocarbonelo vario, nn pr6tica
"omcrcial. de 811 n 3011. clcpcndendo do tipo de gns 1mnsp-01·1:idor, do lipo de gas de
idrocarboneto. clas din1cns6es do IOrno1 da c..:ircul~tc,:ao internn e da superffcic du
l:arga.
119
Tra1amento Titrmico das Ligas Metillic;i:s
Eimporu\nte o conlro le do potencial de carbono do g.:ls carburizante e do 1eor
de car bono superficia l do ac;o sob ccn1cn1av5o.
Con10
sc viu, un1a das rca<;Oc" fundarnentais na CClllCntac;5o a gas C CH.a 4
(C) + 2H2.
0 CH4 C considcrado tun g<ls for1cmcn1c carburi1,a.nce e o 1-12 C uni g.:is fraca..
nl ente descarburiz.ante. A cerca de 925*C (a prc.ssao parcial de 0,4 atn1). nun1a 1nistura gasosa cn1 que CJ sonut de CH4 a de H 2 corresponde <l 40~; dn 1n is1ura lo lal.
so1ncntc 0.20% de CH.1c ncccss[u·io para ficar cm cquillbrio com 39.8% <le H~, de
nH>do a 1nan1cr u1na co1nposic;<1o sa1un:1da de uu~tenita na supcrHcic do a<;o. ls.s o sig·
nifica quc toclo o Cll, em excesso ao 0,20% csL{t disponivel para cal'llul'izar
Gcra ln1cnte, utiJiza ~.se tnn fluxo d e n1eLana ttcin1a dessc 1nlninH>, porquc a eficiC.ncia
de carboneta(iio nao I 00%.
c
A ouLra rca£5<> i mportanlc da cerncnl:u;fio C:
2CO -> (C) + C02
0 CO Cconsiderado tun gas fraca1ncn1c carlx>nctanle e o C02 u1n gUs forten1cntc dcsca rbonctantc.
~\ 925 °C.
por exen1plo. n un1a presS<lo parcial de 0,2 aim u1na niistura gasoS41
na qual 2090 corrcspon<lcn1~1 solna de CO n1nis C02• sao necess3rios 19,92% de CO
inlra o cquihbrio coin 0,08</:i de C02. de n1odo a n1antcr austenjcn saturada na super·
ficic do a90. o que signi lica quc quase nada de CO csta <lisponfvcl p~1rn adicionar car-
lxlno na snrerficie do a90·
A Figura 93<43) aprcscnlu a.'i. porcentagcn~ de C02 e CO cm cquilibrio para
v6rias conccntrac;Oes de carbono en1 a~o<arbono a scis diferentes tcnlpcnnuras.
Para uo1a opera9ao be1n conLro l::i<la, rccornendCJ-se e1nprt;.gO <le um gas trans-.
por1ador de composiyao que esteja aproxin1ada1nentc c111 equilibrio corn a conccntrac;iio desejada de carhono superficial na tcn1pcratura de ceinent.ay:_io.
Urn 1nodo pn1tico de dctcnni nar o potencial de carbono cte 001a at1nosfc.ra
c:irhonct<lnlc C por in1ennedio do ponto de orva lho.
A Figuru 94(43) indica v::ilorc..o.; <le fX.lnto de orvalho cn1 func;ao d:l quan1idade
<le agua, cm volunle.
J.\ obten<;ao de concc1nrac;Oc..:; superliciais de carhooo na faixa de 0,80% o
J.00% usando <> g::i~ transportador de n <ltUl"e7..a endotCnnica ex igc quc o porno de
orvnlho dessc gUs se situe co1nu1nentc cntrc + I 0 °F a +30 °F.
Valol'es inferiores a +lO "J'; podc1n cnusar forrnac;£il) acclcracla de fu1igcn1 <Joo
catalisador do gerador de gas. exigindo frcqiicntc..~ i ntcrn1p<;f>es da opera~~o doge·
rador.
120
Trat.amonto T•rmlco das Ligas MeUllicas
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M!lHrixJllO llf CllMllD CO,"/.
Fig. 93 • P<><eentagcns de
co e c~ em equ~;brio com varlM concoo-
~de carbonO em~ c:omum a seis 1~ra1u<as
0 polcncial de cnrbono de urn:i atrnosfera carburizante pode ser din1inufdo, sc
desejado, no intcrioi· da ciimara de ccmcnta9flo introduzindo-se J)C(Jucnas quanlidadcs de ar de modo 1l aumcntar o ponco de orvalho (porccntagcm de ~gua) e o teor
de C02, di; acordo conl as seguintes rea<;Ocs:
H2+ 1no 2 ~H20
co+ 1no2 ~cei
121
Esse artifrcio tern sido utilizado corn .:Xito para rcduzir o potencial de carbono
no zona final dos fomos contfnuos de cementa¥'1o, porque assim se obtem um periodo de difusiio.
I.I
...
1.4
I
~u
~ta
I
I
3u
.,:.
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-~ 0.4
/
D,1
a
-'41
I
-.11
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--
/
ll
Ill
Pnxtll Ill QIM.llll, •f
Fig. 94 • Ponto do orvalhO em lun~ao da porcentagem em
volume de 6gua
A Figura 95<•J> corresponde ~ rcpresen1a~5o csquem:!1ica da 1ubula~ao de
atmo•fera para o controle autom:ltico do pon10 de on•alho e do po<encial de carbooo
da aunosfera de um forno de ccmen1a~5o a gas de qua1ro 7.011as. ConccnLray<le.< Lipo
eas de carbono obtidas no ayo s~o:
0.89% a uma profundidadede0,127 mm;
0,85% a uma profundidade de 0.254 mm e
0.80% a uma profundid;ide de 0,381 mm
Esse sistcma constitui uma pr;'l1ica opcracional recomcnddvcl quando
cmprcga na ccmcnca~ao a gM fomos continuos, pois pennitc. embora corn um
lema de tubul~ rela1ivamcn1e complexo, um controle ma is rigoroso do ponto
orvatho por zonas.
lsso c necessiirio porque, para combinar-se o ciclo de smura9(io de carbono
o ciclo de difus5o num rorno con1inuo. deve-sc distribuir de modo mais adcqu
atmosfern no interior do fomo, produzindo-.c. assim, difcrentes potcnciais de
bono, de acordo corn a zona do fomo.
Conclumdo: o proccsso de cementa<?<> a gas c mai.• oneroso e exige con
ma is rigoroso que a cen1cnta<;ilo s61 id3, rnns aprescnta 1nais vantngens, s<*seguintes aspectos:
122
TralamenlO 1'rmico das Ligas Me!Micas
- pcrmite a ccmenta~ao de pc~as mais delic"das,
cspcssura da camada ccmentada mais unifonne;
al~ m
de tcor carbono c
- permi1c 1cmpern dircia:
apreseni.' mlior velocidadc de pcnctra~o de carnono e
- prcvine a
oxidu~Go
das pei;.,s, [XliS os gases cmp1·cgodos sao protetorcs.
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Ag.95 • Represen~ esquom:itica da ttbu·
~ do almo$le"1 para conltOle au!Or113tico do
ponto de O<Valho e poo>ncial de eatbOno num
fo<no de camcn~ao o gfls de quatro zonos
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&As l!AlUUI.
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e.u'I'!.
Q.Ma.lM
2.S Cen1e11ta{:tio liqiiida - Nessc proccsso, o 1ncio cnrhulizanle 6 t11n sal
base de cianclo.
Os sais urili7-'\dos e.'1iio indicados na Tabela J81""1:
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· Ocmlre fllS9" .aeh1t~ lrldUoetn-w diOl!ldl) • mfl'IQ:inll5, dodoo oe bol'O, nliQ!Mo <I• sddlo o c•
·
bone«! 0$ ~.
123
Tratamento TCrmico OOs Ligas Mctalicas
A tabela indica as tempermurns de cemenca~ao para os dois tipos de banhos,
em runc;ao cla cspcssurn da ca1nada.
Os hanhos pctra haixa lcrn pcratura pcrn1i lcm obtcr t~lM1adn s de 0,08 m1n a 0,8
1n1n de cspcssura.
As rea90es que ocorrcn1 ncsscs banhos, i1 tcmpcrarura de cen1enta<;ao. sao
<.:otnplcxas. fiot1na1n-se divcrsos produtos intern1editirios e f inais, tais c.:.ol'no cianato
N<1NCO. cianamidas Na'lCN2 ou BaCN2. nitrogC.nio N2 • c<.nbonatos. nlcalinos
Na1C03 ou K 2C03 • ~nidrido cal'b6nico C02 e fi 1Hllinente CO mais C quc pro1novem
a carbonetagao, de acordo corn as conhccida..<> ~'l\:OcS:
3Fc + 2CO ~ Fe:iC + C0 2
3Fe + C -> Fc3C
Os hanhos de alta tc1npcratura
sa.<>. de 0,50 n1n1 a 3
ordem de 6,35 mm.
n11n~ cn1
pcnnitcn1 a Oblcn~1o de carnadas mais cspcs·
;:l1guns C~lSO!', pode-se ob1e1· espessuras maiorcs. da
Como .sc vC pcl~l Tahcla 18, c.sscs h:tnhos possucn1 n1aiores quantidades de
b:lrio, al6m do ciancto de s6dio. Neles, a rea9iio fundamental consistc ii forma<;ao de
cianeto de btlrio Ba(CN)2• o qual, n~l prescnc;a do ferro rcagc corn o nie sn10. segun-
do a cqua\:ao seguintc:
Ba(CN)z + 3Fc -7 Fe:iC + BaCN2
(cianamida de h1i1io)
1\Figura 96<411) mostrn os gradientcs de c.nrbono obtidos na ce1neota~ao lfqi.iida de uma ban-a de I" de diftmc1rodc a90 J020a Lrcs tcmpcr.lluras difcrcn1cs, duramc
v{i1ios te1npos:
A cementa'\=5o lfqtiid a e levada a efeito e1n fornos de ban ho de saJ de di versos
tipos. cuja descri9ao pormcnorizada nao CSL~ dcn1ro dos objctivos dcsta obrn.
Contudo, no1 p<nic corrcspondente ~ pr:irie-a dos tratatncntos tCm1icos, serao.
tccidas algumas considera9oos a rcspeito dos mcsmos.
A ccir1cnta~ao Ifqi.iida aprcscnta as 1ncsnn1s vanl<lgcns da cen1enta\:ao a gds.
sob os pontos de vista de controle da quantidade superficial de carhono, da espessur:>
da camada cerncnu1d'1, de prote<;ao contra a corrosao, de possibilidadc de tGmperL
dircta etc.
Outras vantagens se relaciona1n coin n1eoores possibjJidades de e1npena1nen·
to devido a tC.Cnica <le suporte das pe.<;.as no interior do ~1.nho. mediantc ganchos 0t.i.
ccstas cspcciais. maior facilidade de produzir-sc cemcnta<;ao 1ocalizada, maior faci·
lidadc de pr<.><Ju\:ao continua, maior rapiclcz de opera~ao (em te1npos relativamentc
124
Tratttmento Termieo das Ligos Mctalicas
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Fig. 96 Gradientos de carbono obtidos na comenta~ao Uqui·
da do uma barra do 1" de dl~metro do •QO 1020 a
peratura$ diferente$
It~•
tom-
curios - I ha 2 h - obtem-sc profundidndcs de cercn de 0,5 mm, com carbono superficial de 0.70% a 1.00% e cc1'C:1 de 0,2% de nitrogcnio} etc.
Dcvido ao fato do ciancto ser um sal vencnoso. M necc...sidade de cobcrtura
e exnustao nos fornos de hanho de sal.
Ap6s a ccn1cn1airao liquida. devc-sc cvilar rec:frian1en10 <.lire.co ao ar. porquc 3
pelicula de sal ndcrcntc as pc<;as nao a< protege suficicntcmentc. correndo-se o risco
.k oxidac;5o nu dcscarbonc 1a~Uo.
Assim dcvc·se pl'eferir a lCmpcrJ dire.ta, nun11nc:io co1no salmoura ou 61eo. 0
primciro facilita o desprcndimcnto da c:1mada de s.11 adercntc. facilitando a lavagcm
poster ior das pc<;as.
125
Trotamento T6rrri<X> das Ugos Moulllcas
2.6 Processo carbomaag - Essc processo utiliza o mctanol com a substllncia
"condutora" ou •veiculo" e o acctato de etila ou acc1ona, na forma liqiiida, como subs·
t5ncias carburizantes c nitrctantes shnultancamente. em substitu~ ~ :nmosfern ca_r..
butiza111c tmdicional. 0 proccsso cchamado uunbCm "metanol-acetato de ctila"<•ll.
O processo foi aparcntcrncnte descnvolvirlo para C(;Onomi~.ar glls natural.
Os <lois lfqiiidos s3o introdu>.idos no forno ao mesmo tempo, por6m atrav6s
de entradas pr6ptias.
0 mctanol desintegra-se a temperalura da Opera(fiio. formando gas c limpan·
do o forno. Esse fato tambCm propicia a oblcn~ao de pressao positiva, durante o ciclo
de
carboncta~ao.
A dcsintcgrayfio da acctona ou do acetato de etila produz o g'1s
nccesslltio para a ccmen~.
Com adi~ de am6nia, o proccsso podc substituir a carbonitreta.;.~o .
0 ciclo de cemen1ar;ao
Figura 97:
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•
i
:
:
:...
....
•
c igualmcnte diminufdo, como sc pode observar na
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_ _ _ Processo Mc1anol · Accca10 do E IJI
--- P.-..c>Gas~nNCO
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9Smin
9% do ooonomia
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In'
Fig. 97 • Oiminuiydo do clclo do cernentac;:.O.o pelo prooosso
melanol·acelalo de etda
Os dudos da figura rcfercm-sc ao cornportamenLo, nn cemcnlJl~ao a gas.
proce~so cl~ssico con1
gas endotCrrnico c pelo novo pre>cesso. tic lHH arro con_1 0.
de carbono. 350% de niqucl e 0, 75% de cmmo. A tcmperatura de cement~
9'.lO •c c o teor de carhono superficial foi de I, 15%.
2.7 Cen1rnzaft,10 ltlttit•o - E. comun1. em deLC'rmi~ ~ rcalizs
-..- «
~~ E .....
mprn;ip:m,
ccmcrii..;;
soaocz:te-
=
A pro1e9ao comum das partcs que nao devcm soi· cementados consta de uma
a de cobrc aplicada por clctrodcposiqao, a qua!. depois da ecmcn1a~iio, c racilremovida mcdianlc, por exemplo, um l>anho de ~cido cromico.
Essa camada pode ser igualmenle rc1irada na ope~oo de usinngcm posterior.
ela possui hoa usinabilid.idc c "superficic protcgida nao foi ccmcntada.
Tem-se e1nprcgado igualmcnlc revc.->timenros ccril111icos. na forma de pintura.
quais sao f'acihnente aplicados nus supertTcie..~ n scren1 protcgida.(O (c que devcm
cuidadosamentc limpas). Devcm, contudo. aderir bem ~< supcrflcies.
en1e. duns apliea,.OCS siio fci1as.
2.8 Tratt1nrt1110 rirnrico tie
pc~·"s
cenrentadas - Depois <h1 cc1ncntaiyao, as
sao tcn1pcrnc.l:t!'. con10 ~ 6bvio.
0 me1odo mais simplcs c a 1ampera dircta, dcsde quc scja pos.~fvcl. como na
ou liqilida e que a granula<;iio dos ~s o pcrmiia
nta~o a glls
As pcffas ccn1cntadc"\S a g:t~ ~50. na grandc maioria. tempcrad!lS diretamentc.
da pr6pria 1empcrntura de ccmcntnv5o, aproximadamcntc de 925 •c, ou de uma
pcratura inferior. cerca de 845 •c. Esse rebaixamento d<t 1cmpcrmura de 925 °C
5 °C podc scr feito medianre o rch:iixamento du 1cmpcra1ura do forno de ccmen' ou c-0locan<.10-sc as pe<f:a.~ cn1 outra zon:l do fonlO n1antida ?! tempcrotura ma.is
a (Figura 95) ou ainda rcmovcndo a.~ pe<;as p;im ou1ro fomo.
Por outro l3do. em fon~ilo do tamanho de grao do a~o. da forma e dimcndas pcyas, cla porcentagcm de clcmcntos de liga prcscntcs e do pr6prio proccsde ccmenraqno (s6licla). comum rcsfriar-sc as rcyus ap6s a cemcn tn~ao (ger.ilntc ao ar) e p1·oceder-sc, crn scguidn. ao rcaquccinlcnto para o u·:u:uncnlo de
c
Por exemplo, ac;os p.va ccmen1ac;ao de nho 1cor de clementos de liga podem
cntar grandc quantidade de nustcnita retida. quando temperJdos d1retamcntc de
°C. Ncsse cnso, rcco1ncnda-se resfriun1ento lento c rcnqucci1ncnto r')nru u tCrnpern.
Uma ~a cemcnta<la constu de duas scc~Oes: nl'iclco, rclativanlcn1c mole e
~
; c a superffcic. dura.
Na ccmen1:><;iio. sobre1udo i\.• 1cmperaturas mais clevadas. mcsmo quc o ac;o
sente inici3l111cntc granuhw;ao 11na. ocorrc crcsci 1ncnto de gr5o.
Assirn. nn rcalidadc, clcvcria huvcr duas tcrnpcra1uras de tC1npcra:
- urna, mnis elevada. acint:.i de Ac.., par.t, p<>r :\.l\~im di:t..cr, apcnns refin:ir o
!co (visto quc no resfriamcn10 posterior nao ocorrc :.cu endurecimcnto) e
- uma outr:.1. cm wmo de 800
•c. para cndureccr a supe1ffcie (cujo tcordc car-
>no se situa cn1 torno ou acilna do cutct6idc).
127
Tratamento T6fmicO das Ligas Me~licas
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
A Figura 98C46l apresenta alguns ciclos de tralarncnLo de 1.Cmpera ap6s a
cc111cntac;ao.
A 1)ihela 19 fornecc un1a oricnt,;u;:lo quanto a prcfcrCncia de cada un1 dos
tratamcntos _
i ndicados na Figura 98. em relayfio a estrutura inicial dos ayos e as ea·
racterfsticas finais da ca1nada endurecida do nlicleo.
Finalrncnte a Tabela 2Q<47) indica os trJt.amen1os de ten1pera e reveoido tlpi·
cos para a9os-ca1·booos e ac;os-1iga para c.cn1cntac;ao.
Co1uo se ve, o revenido, <1uando neccssiirio, C feito a haixas temperaturas...
para aliviar as tensOcs residuals provocadas pcla tCmpcra nu a umcnLar a rcsistCncia a
fissura9flo dul'ante a retiticac;:ao posterior das pey:1s cementadas.
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tratamentos possfveis de tempera ap6s ~ cemen1ai;;~o
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Tratamento T6rmlco das Ligas Metilicas
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MOTAS - Temperatin0tc»iii9i '(.l'x900~~~~·.,,oeoranu~ln1L
• t'IOft'l\l_naeao a~• menos igoat ade~ aogutOa d• rosMatn11t111>ao a.r.
N
nonnalizavto o revoni6o enhl 600 e ~
recozl'nor'*) dclloo ou soja auS'teniz~ ~ ~b.lra tQU"11.len" a dli ~. te$tnamen10
c • 1;5Qd)
f\a laixl 3SSICS7S•c. ~nessa taix.:adu~ vm1 t trOs hQraJ 11oslriameoto ao at.
'*' •
O reslri:WnOMO
*· '°"
Nin1o aP6s a came~(~ 8720..
8822 9 9310) 6 eml)tOOliOQ
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d0$)01S da omwn13..
noot$S4rlous.W\ar ou se nlo houvefpo:.$ibilidade ffsica de l(lmpora d~
3. Nitrcfl,(:<io - Ncssc lrata1nent.o tcrn1oquf1nico. o cn<lun.:cinu; nlo superficial
promovido pelo ni1rogCnio, o qual, nas condic;Oes pr6p1fas da opcra~a'" sc d ifunde
a part.ir da supcrficie dns pet;as p;ira o scu intctior. reagindo coin clc1nen tos c.ontidos
DOS ac;o• c rormando nitrctos de elevadas durc-t.a a rcsistencia ao dcsgastc.
O mcio cndurccedor devc. pois. conter nitrogCnio.
No process<> chlssico, esse meio consiste em g:I.' nitrogcnoso, geralmentc
provenicntc da amOnia.
0 primciro carac1eris1ico do processo e que a opera~ e rcalizada abaixo da
tempcratura inferior de 1mnsfom\a9ii0 corrcspondcn1e ~ linha A1. Por isso as~'
sao menos suscetfvcis oo empenamcnto.
Qual11ucr quc scja 0 mctodo Ulil izado na nilrel:l<;iiO, OS i>CUS ObjctiVOS S:iO OS
scguin1es:
- produ1.ir supcrlTcie de altas durczas, rcsislCncin uo dcsg:::t))tC c resist'3ncia ?l
escoriac;iio~
- mclhornr n rcsistSncia a fadiga:
129
Tra!M>Cnto Tenrioo da$ Ligas Moc3licas
- n1elhorar a rcsisrCncia :, corros.1o e
- rnelhorM a rcsi&tCncia ao calor ate tcmpcraturas equivalcntes ada nitretayao.
0 1ratan1cnto de nitrc1ay:io n5o l'equer tCmpera posterior, pois o endul'ecitnento ohtido nno cnvolve it ronn39no de manensita. mas sc dcvc 11 fol'lm~~o de nitretos
{lbnixo da supcrficic. geralinc.!1lll! de alu1nfnio ou cronlo, J.!....scs n1ctais ~ao os print:ip~1is clen1entos fonnadorc:-. de nitrctos.
A nitrcw<;<io rrodu1 11crolmeme uma c-Jmada superficial inici;tl muito fina c
quc. em ensaio microgr:lfico. "' rcvcla •branca". Sua C-'l"'-'SUro e muito pequena. frcqucntcmcntc inferior a 25 microns (0.025 mm). Essa camada n3o possui alta durcza.
n1as 3prcsenla boa rcsis1Cncin 30 cngripamcnto c acorros:,\o.
Ahaixo dcla. ;1 camada ..escura" ronnada correspondc ft de aha durei.a e Ccon~
:-.1 icuida de nitreto de ferro, nicrc1os dos clcn1cnLos de lig:.1 prcsentcs c de compostos
de Fc-C.N.
A espessuro da camnda nitrc1ada c sua dureza dcpendc do tipo de a90 a dos
clcmentos de Iiga prcscnlcs.
A raao do aumcnlo do limite de fadiga nos ai;os n11rct;t<kh ~-s1:l rclacionada
con1 a intrudu~ de tcnsOe-s de con1pressao. juntamen1c .:01n a maior resistCncia da.
can1ada nilrct..1da. na ~uperficic tlo a~o.
A Figura 99C48) revcla quc OS 3(,fOS que contC.rH clc111cntO'- ronnadorcs de nitre·
10s co1no alunlinio, cron10 c rnolihdCn io, c1n lCorcs rcla1iva1nen1c elcvados (co1110 o
1i1XJ Ni1ralloy 135M), fonm1m cirnrndas linas mas rnui10 duras (ate 70 RC), ao passo
quc os a9os cujos clcmen1os de liga cstiio cm mcnor quantidadc, como o 4340. for1nnn1 camada<i mais profunda~. por~nt 1ncnos dura~.
A Figura HXY4 •> moscro o efc110 sobrc a rcsistencia ~ fodiga de um a<;<> DIN
14 CrMoV69 conteodo 0.14 C. l,.S Cr. 0,90 Mo a 0.25 V.
As curvas A e C corTC>pondcm a amosrras tempcmd;is a rcvcnidas c as curva.
B c D a amostras nitrctad:t.\. 0- en<.1i0<; nos corpos de prova Cc D foram reali>.ado
corn os nlc.,,;;n1os cn1alh:1dos.
Existcm dois proccssos p1incirais de nitreta<;ao:
a~~' c
lfqilida:
~. I 1Vi11·e ta{·fio" git., - 0 111cio nitrctanle nesS(; pl'<x:.csso (! nnlOnia anidra quc,
ll tcn1pcratura de nilreta<;ao - 500 °C a 570°C - se t.lcco111p<>c origi nando o nitroginio,
mcdiance n seguincc rca9ilo de dissocia<;ao:
2N113 ~ 2N + 3H,
A difusao do nitroj!ilnio, na nitreta~o a gas. c muito lent~. de modo quc o
processo e muito demorado. podcndo SC estender ate 90 horas. 0 tempo varia gcrnlmentc de 48 a 72 horas.
130
Tratamento T6nnieo dos Ugas Metalicas
7D
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Q.'1'
O.!iO
f.00
~RDFUNOIDAJ>[ A8AIXD DA SUPERFitlE, "'"'
Ag. 99 • lnftu6nCia dOS etemenros de liga 811.mnio, cromo o molibOOrio
(~ Nitraloy 135M) na espessura e d.reza de camada nilralada
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Nt OE CICLOS
Fig. 100 • Efcito da nitre~o sobre a resis1 ~nc:ia a fodigo: curves B • D
rcfcrcntos a acos nitrotados: curvas A e C a~os temperados o rovcstidos
131
TratamonlO Termico das Ugas Metllicas
A Figura 101<"1>moscra o cfcito do tempo de nicreta<,:tK> a gas sobre a cspc:;sura da camada nicretada.
Mesmo com tempos muito longos.
mcnte uhrapassa 0.8 mm.
3
espcs.<ura da camada nitrctada dificil-
Para reduzir a camada "branea• da supcrffcic. a qual 6 em geral considerada
pode-se aplicar. na nicreta~ao a l}is. o processo de escagio dupJoC•9>.
indesej~vel,
No primeiro esu\gio, o proccsso e cxaia1nentc identico ao convcncional de
est:\gio unico. A tempcratura silua-se na foixu de 500 •c a 525 •c, quando a velocidadc de dissocia~iio da a1n6nia C rclalivan1en1c pcqucn~•.
No segundo csl.3gio, a temperritura C a n1csma ou pode ser a.umcntada para z
faixa 555 •c a 565°C. mas, qualqucr quc seja :i foixa de temperatura adornda. a
velocidadc de dissocia<;ao da amonia c muito mais elevada.
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('2';"[).llJIAS
rog. 101 · Elcito do tempo de 1111re~ a gas SOb<e a cspessura da
cam3da r.trotada
Um dos incom·cnientcs do tempo de dura9ilo de opcra9i10 de nitreta<;ao a g
est:\ relacionado corn o crcscimento do material. Contudo, cm fun~3o do tipo de ac;>
podc-se a\•aliar esse crescimcnto e descont~-lo na usinagem previo a que asp~
subn\Clidas: rintes da nitreta9'ao. Evcntunlmcn1c, essc crcscirnento potlc ser removi
pela 1·e1 ific~~iio do material depois de nitrctudo.
3.2 Nitreta{:iio l/qiiida - Nessc proccsso. o 1ncio nitrctantc.6 u1na 1nisturJ. de sa
Os outros fatores - tentpcratura e tempo g:t<. cmbora o tempo scja frequentcmcntc mcnor.
132
~rlo
ictCnticos aos da
nitreta.~o
Tratamento T•rmco dns Ligas Meta!i<:as
A n1trc1~ lfqOida - iambem conbecida como "ni1rc13'301cna1· - possibiliou1ro lado. a ni1rc1a~f10 de qualqucr 1ipo de ~o. inclu;ivc ~s-crubonos de
de c:arbono. como o 1015 e ~os r.ipidos. Con1udo. ela nilo produ7. camadas llio
quan10 na ni1rc1ai;iio a ga5, de modo que C.'1.'\3 c prcforida quando sc dcscja
penelr-J~lo superficial.
Como n~• ni1rc1at;ao a gas. ohtCm-sc iguahncnlc, pcla nitrcLa~5o lfqUida,
...das tic boa resistCnciu ~ fadiga e corn 1nenores tendCncias :to cngiip:u1lento.
U1n ln1nho contcrcial de sais para nitrctayllo llqliid;.1 consistc de uma n1istura
~eguinlcs snis('°);
- sais de >6dio (nn propo~o de 60% a 75% cm rc<o da mis1un1):
96,591• N:tCN;
2,5% Nri1C01 e
0.5% NaCNO
- sais de poi:lssio (na propon;iio de 30<:l a 40'X em
peso de mismra):
96.0% KCN;
0.6'* K2CO~;
0.75%KCN0e
0.5% KCI.
Essu 1nisturn de snis possui uma tc1npcrattiru de.
opcr~1<;!'10 corrc.~pondcntc
a
565 •c.
Urn !)!.tl cmprcgado na nitrcttt~1o c a<;os para fcrranH.::ntas :.prcscnta a seguinte
composi~iio:
NaCN - 30% m3X.; Na2C03 ou K2C03 - 25.0% max.;
oull'OS in8red1en1e.~ ativos - 4.0% m3X.; wnidadc - 2.0'X- ma.•.;
KCI - rcswn1c.
A 1cmpera1Ura de
ni1re1a9ao. carbono e ni1rogenio sfio libercados: porem.
son1enLc ~sc Ultinlo C nlais a'ivo a essa tcmperaturu. difundindo-sc no ferro c for·
man<lo, conl o jti foi 1nencionado 1 niLrctos Clll rn~1ior quantkhu.lc quc carhonctos.
Esses nilrctos c FCJC IOnnam inicittlln cn tc a j(i citoda "c~unada ou Caixa bran ...
ea" de cspc ...:-:urn d iminuta. 0 nitroge.nio penelra nu•is p1·ofun<lamente, forn1ando "
"l'aixa de dil"us~o". Ne;sa foixa de di fusao. no caoo do a9os-carbonos. limna-sc ni1rcto de ferro c no ea.so de a<;<>s-liga, formam-se nitretos cspcciois('~I.: 32),
133
Tmlamonto Termlco das Llgos Met.Micas
PROfUNDIOADE D~ NITHU~AO, m'"
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§i:
;;:
Fig. 102 • Profundidll<fe de nitrctai;:ao obtldas em 4lguns a~os
submelldos a nitraro~ao liQUlc!a a 570'C
Pelo exanle das curvas. vcrifica-se que qu~tllO nlaior o teor de cnrbono. 1ncnur
a profundidadc de pcnc1ra9~0.
As Fi gums 103 c 1()4(S• c " ' indicam o cfcito dl nitrc1:.;oo liqiiidl sobre as PI"
pricdndts de n:~istenci:t au dc-.sg~i...,tc (Figur:'l I 03) c de resistCnciu a fadif!a (Figura I ()4
CUtl\iG OG OilbAITI , UGRll
Fig. 103. Eleilode nitte~ liQ<Jida n11 rcsistencla aodesgaste de
390 oom 0 , 15%C r1ire!ad0, em compa~ corn 090 nao n1tratado
134
T ratamenio Termico das Lf9as Metalicas
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N' DI fmOtl •UUMAb!<I ·
nitro~ lfquida nc> lmito de fadiga do
Fig. 104 • Efeito da
~como.1s%C
Ncssa Ultima figura. a curva base rcrcre-se a ac;o nUo nitretado. o qual su~
mctido a uma carga de 25 kgl'lrnm2 rompcu ap<>s 10 milhOcs de llex<'!es ahcrnadas; a
curva (I) correspondc ao ar;o nitretado a 600
<lurnntc 30 minur.os c rcsfriado em
salmoura; 11 curva {2), a a~o nitrcta<lo a 570 •c <lur~ntc 90 minutos c resfriado cm
banho de >31; a curva (3). a ~o nitrctado a 570 •c dumntc 90 minutos e resfr1ado ao
ar: a curva (4). a a<;o nitretodo a 570 •c durantc 90 minuto' c rcsfrindo cm salmoura.
•c.
Os dados obtidos l'cvclarn que unia 16cnica de rcsfriurncnlo ma is r::i.pido, corno
crn sal1nourn. ap6s a ni1rctt19Uo. podc nprcscnlar resultaclos posllivos .
.A. Figura 105(51 c .Sl>. por su;• ''et. indica. comp:.trJLiva1nen1c. o~ cfeitos da
ni1re1ai;3o l(quida e da nitret;l\ao a gas sohre o limi1e de f:tdiga:
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TtMXJ;HDit~S
F'og. 105 ·
de
Curv:l$ -rativas do lirrile de fod.ga
nitreta~Oc>,
pelos proccssos de noire~ a
om rclac;OO ac> l<lmpo
gas e nitre~ liqyoda
135
Tra1amen10 T6rmico das Ligas Motlllicas
As curvas oblidas. rcvclnn1 que, pelo 1ncnos nas prirnciras scis horas. a nitre
lfqUida mais cficicntc. soh o ponto de visw de resist~nciu h fodiga final. do
que a nitreta~.;\o a gas.
e
ta~ao
Dois pmcessos palcntcados de nitrct~ lfqilida siio os scguintcs<$01:
- nitreta~ao sob press5o, cn1 quc sc in1mduz am8nia anidrn sob prcss3o nur:
banho de cianeto-cianalo. ntantido vcc.lado. Ncssc processo, o ciclo n1Cdio de ni1re-t<1~iio de 24 horas, poden<lo, conludo, variar de 4 a 72 horas e
c
- nitrcta'>'K> cm banho arejado. cm quc quantidades dctcnninadas de ar
bombcadas oirnves do banho de sal. Com isso. pmduz-sc agita<;ilo do banho e
cstimula a atividade qulmicn. 0 processo produ1. uma camada difusa de nitrogen
de 0,30 mm de espessurn em a~o-carbono corn um ou de baixo tcor de Iiga, nmn ci
<le niLn:l•lctfio de I
hoi·a e 1ncin.
3.3 ltmitretOftlo - l!.!.sc processo
"'nilrCt~lo
c tamhCm conhecido corn os
incandcscente.. ou •nitrc~ao a plasn1a".
Trnta·sc de un1 proccsso de endurccin1cn10 supcrfici:il da narurcza. qufmii.
no quaJ o nitrogCni(> co1nhina cotr1 o fem> c outros cJc1ncn1os de liga c.Jos a yo~
processo provoca um impacto de ~tomos de nitroganio na supcrf(cie do a<;o, o q
gera calor e a lC1npcrJ.turJ dos co1nponentcs a seren1 tr..u.ados se cleva.
Eneccss&io distinguircssc processo de um processo scmclhante denominado.
"implanta<;ilo ionica". de gr•ndc futuro, embora ainda niio intcir•mentc consolidad.
implantncrtio i6nica C u1n ntciodo de natureza e ncle ions de nitrugCnio sflo dirigidoo.,
dire~5o ?l supcrricic mcldlicil c pcrnlanecem no scu reticulado co1no ii1ornos distint();!,.
Nn ionitreta<;ao, as pcc;as s.50 colocadas no interior de un1 rc-cipiente a v
sobre um supone isolado do corpo do recipiente. de modo a quc cla.< riquem isol
eletricamentc das paredes dc:>.\C rccipientc (Figura I 06). Ao supone ligada uma
rente elc1rica continua, suprida por um gerndor opcrando entrc 215 Ve 600 Ve
n1A/n1Z.Pa'2. A carga torna·~c o ci11odo do sislCllHl (ncgativo) co rccipiente o
Esse recipicntc c ligado ao solo. 0 v'icuo produzido e de ccrca 13Pa, Assim
recipiente e~t iver evacuado c cnchido com uma mis1ura de nitrog
hidrogcnioC53l.
c
c
Ao <e nplicar a corrente eletrica. o g:h cxcitado c ionitat.lo, resultando
hrilho ou incandesc.Cncia que cobrc totalmcnte :1 carga. Para fxili1ar o inic
processo. n prcssfio e n1 ~ntkla baixa iniciahncn1e; a seguir 6 clcvada rapida.
entrc 265 ~ 665 Pa.
0 bombardeamcnto de Ions elcva" tcrnpcrmura das ~as (n cerca de 3
c ocorre uma rca.,a<> qufmic:i cntre o ~o c
fons de nitrogcnio.
°"
A prcsen~a de hidrogcnio c recomendada para assegurar-sc uma superf";.;
pe'1as i11tcira1ncnte desoxidadn, de n1odo n tcr..sc uma rapida difus!io do nitrog
superflch; do 1nclal.
136
Traiamen10 Tlirmlco das Ligas Mel8licas
Os rcsultados Slio 'upcrficics mmto duras, corn pouca ou ncnhuma cam:ida
branca. corn ocahamento mais fosco':n>. Al~m disso, as ~as aprcscntam muito menor
cmpcnamcnto que as nirretadas a g~s. devido l\ haixa tcmpcratura do processo.
Outrns vantageos da ioni1rc1a9no sobre o pro=so cl ~ssico silo: o equipamcn10 C auto1ntitico cQ p~> C co1npctilivo~ o te1npo de lra.lnn1en10 6 mais curlo c as pro-
pl'iedndcs mcc5nicas sao mclhores.
A Figura I07<54l mostra a inOuencia da nitrcta9'10 i6nic.1. cm compara91io corn
outros proccsso de nitrcta<;lo. sobre a cspcssura (e velocidade) de camada nitreta.da
(c de forrn~'io da camada nitretada):
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+,___
......
--
l __
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Mll_ __. __
,
--..,, , ....
Fog. 106 . Repr-~ csqucmatica de um dpo de
cqtipamenlo empiegado em iool1re~
3.4 Sulfonitreca~iio - Rcccntcmente foi desenvolvido na. curopa. um novo
proccsso de nitrctac;iio ou n1:.is proprhuncntc de carbonitreta<;Uo. quc consiste crn
11
i nlroduzir~se enxofrc, a1C1n do carhono. 0 processo C. chan1ndo de sulfocarhon itrc..
1.1~ilo gt~<osa" ou "processo SCN"C55> c podcra substituir eve111uahncntc a nitreta9iio
gasosa OU em oonho de sal.
Alcga-se que o proce.l\so .:iprcserHa vantageni:: no que sc refere a conferir me-
lhor rcsistcncia ao engripamcnto ao a~o. enquanto"' ouims propricdadcs sao identicas :Is obtidas na nirreta<;iio convencional.
honl~.
As tcmperaturas situam-sc nu faiAJ de 550 °C a 575 °C c. com tempo de 2
consegue-se rnzoavcl profundidacle de penetrac;ao.
137
Tratamcnto Termioo das Ligas Metalicas
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TEMPO DE OP£RAc;io, h
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Fig.107 • Resultados oomparotivos da nitrctalfiio i6ntca corn
ootros processes de nitretaca,o
A can1ada Jnais superficial - de "compos1os" - contCrn e;nxofrc, sulfeto de
ferro c carhonclo; a ca1nadn logo .a baixo - <le "difusao" - con161n nitrogenio em
solu~ao s61ida no ferro all"a, quarido o rcsfrian1ento e rapido ou nitreLo, em fonna de
agulhas, quando 0 resfriamento e lento.
Outro proccsso de sulfonitretac;5o roi dcscnvolvido pclo Centre Stcphanois de
Recherchcs Mecauiques(l4l da Fran9a. Trata-se de um proccsso considcrado nao
poluente, cm quc a nitrcta<;ao realizada num banho de sal acclcrado corn adi<;ao de
cnxofre.
e
A tcmperatura da opera9ao c de 565 •c. Segundo scus a.utorcs, o potencial de
do banho e 1nuiLo allo, produziodo unla can1ada de ahas resistencias ao
desgas1e? a fadtga, ao cngripan1ento e ~' corrosffo.
nilrcta~ao
Aha dureza superficial c obtida cm tempos muito cu ttos, de modo que o
processo torna ..sc vantajoso. tanto tecnica como ccono1nica1nentc. como altcrnativa
para outros processos termoqufmicos de endurecjn1ento supe1ficial. con10 citlnc;..
tai;:ao, carbonitrctaft5.0 ~ nilratac;fio c cernenta~o.
A con1posi~ao do banho inc;lui, alC1n de clanetos e carbooatos, sais de lftio c
con1postos de cnxofre. Iia tres sais csscnciais:
- um sal b~s ico que consiste de cianctos e carhonatos alcalinos de liLio, de
s(><lio c potassio;
138
Tratamento i(!rmico das Ligas Metalicas
- un1 sal rcgcncrador quc consistc de un1 produlo orgftnico utilizado p~\ra manier urn potcncial de nitreta9ao constanle no banho c
- un1 sulfeto de potflssio (t.ipo cornercial K2S) que C adici<>nado rcgula.nncntc
para 1nanter canst.ante as propriedade.~ quimicas do banho e as propricdadcs
metaJUrgica~ das pcc;as u-atada.'>.
Essc sulfeto de p<>t{L'isio C aclicionado crn quaotidades lUUi to peq uenas e, jun"'1llente com ar soprado atraves do banho, fonn:i enxorrc alivo c conipostos de 6xido
Jc cnxofre como sulfatos e sulfeLos, quc influcm nas rea9oes qulmicas do banho.
Os sulfetos em particular removem continuamcntc por oxida9ao os cra9os de
cianeto q uc C produzido durantc a opcra~ao asscgurando a natureza nfio poluente do
nroce.~so.
A conccntra9!£o de cnxofrc ativo no banho influi na c.st..rulura c cspessura da
.1..on:i de co1npostos" da ca1nada superficial, tornando~a nlais co1npacta e mais dul(l (o
'!'le c favorccido pelo carbono rnais clcvado e presen~a deelementos de liga no O\;O).
3.5 Tr11ta111e11tos tfinuicos e O{:CJS pt,ra nitretafii.o-Os nyos a ser eln nitretados
de vein, gerahnente, ser previanlentc 1cn1pcrados. c rcvcnidos. A tc1npcralu1(1 de
revenido e superior a de nitrcta9ao (ccrca de 30 'C). porque e convenient.e produzir
uma c.'itrulura sorbftica bc1n caractcrizada, para fncilitar a usinagcm das
p~as
anles
da operas;ao de ni1 rc1a~ao .
A Tabela 2l(S7) indica os ~pos de "90S rccomcndados c os n:spcct.ivos tratamcnlos tenn icos prel iminare.~ a nilrcta<;3o:
TABELA N" 21
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kl1noct'.
Composi~ c tratamcntos termicos
a~s para n.itrota~o
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139
Tratamanto Termico das Ligas Metfl.lk:as
4. Cianerar,iio - Essc proccsso <! tambcm chamado de carbonitrcta9iio cm
banho de saL E realizado entre as temperaturas de 760 •c a 870 •c e nele se verifica a abson;ao pelo ayo de carbono c niLrogCnio sin1ulLancamcnlc. As ~as sao mcrgulhadas num banho conrendo cianetos e cianatos alcalinos. 0 resfriamento subseqliente € realizado cm 61CO, <)feos 3 haSC de paralina, 3.gua OU Sahnoura.
Prefere-se o cianeto de s6dio como constituintc principal do t>anho de sal, no
lugar do ciane.ro de pot3ssio, pclc><:usto mcnor c pcla maior cficiencia.
As reayOes que ocorren1 no processo sffo as seguintes:
2NaCN + ~ ~ 2NaNCO
ou scj a o ciancto <le s6dio fundido dccompoc-sc, na prcscn9a do ar na supcrficic do banho, de modo a produzir cianato de s6dio, o qual, por sua vez. se decompOe, seguindo-se, assim. as seguintes reayOe-sC5S):
4NaNCO ~ Na2C03 + 2NaCN + CO+ 2N
2co~co2+c
NaCN + C01 ~ NaNCO + CO
Ve..sc, poiS, quc c)S agcnLCS principais da 1-ca9iio de cianctay3o s5o 0 nicrogC.niO
c 0 oxido de ca1·bono.
As mistura.~ possivcis do banho de cianeta9ao escao indicadas na Tabela 22css):
TABELA N'22
Cl8"e'> oo s6d lo
Carl>OnalO cle s6dlo
CIOreto d$ sddio
1
2
3
97
2,3
75
~.3
..
~
Ponto de tus40, °C
560
3.5
21,S
590
37,0
17,7
570
•
30,0
40,0
30,0
525
c
A mistura (4) geralmente a prefe1ida. Tanco essa miscura, como as outras
indicadas na tabcla podem scr cn1pregadas con10 adiy5o no banho. de u1odo a n1antcr a dcsejada concentra~ao de cianeto.
As tc1npcraturas: 1nais clcvadas no proccsso sao c1nprcgadas quando se visa
tuna penetrar;ao mais r~pida do nitrogCnio c do c.arbono ou, quando, dependendo do
teor de liga do a90, sc dcseja obter u1n nliclco n1ais duro, ~tp<)s a cen1pera .
.J.\s Lcmpcraturas mais baixas s3o prcfcridas toda vez que 6 oecessD_rio
diminuir a probabilidade de empenamento durance o resfriamcnio da tcmpcrn.
As canladas cicnatadas aprcscnta1n cspcssuras vari3veis de O, I O mn1 a 0.30
140
Traiamon10 T6rmico das Ligas Mc1>1licas
mm. Normalmcntc, o tempo de opera~ varia de meia a I hora. Com tempos mais
longos. 3 horas por exemplo. obcem-se camadas de 0.30 mm a 0.50 mm, dcpcndendo do 1ipo de ~- ou ate mesmo maiores cspessuros. cm a~os-liga de baixo teor.
Os bonhos corn 30% de cianeto dcvem ser procegidos corn uma cobertura de
grnfi1a cm nocos ou em p6 (corn 1cor de cinzas inferior n I %), de modo a reduzir a
'uma~1 e a pcrda de calor.
A Tabc1a 23U~> mostra, co1np<.uativan1cnte. a composi<;Uo de ca1nadas cianc·
tadas c cemcntadas.
Notnase, co1no era de sc csperar. quc a e-amada supcrlicial apresenta mais
nilrogenio ao contrai'io do que ocorre na cemcn1a~cro l(qilid:..
TABELAN•H
Compoa~o~c.amadas c:il.netad" •
c_...l'Md••
......
p,-..~
...
...c
0,00
...."'"
0.2
c.s1
1),3
D.32
0.19
0,05
0,4
0,5
0,0
0 ,1
0,26
a.02
0.19
0,01
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0.73
0.73
0.00
o.as
0.02
o.~s
0.01
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Q.35
0,25
0.12
0,01
0,01
5. Ct1rbo11i11'CUt{:li<J - Consiste cs..o;;c trat:nncntc) nunlll fonnn modificada de
u gds. porque se introduz amonia na a1mosfcru gasosa c:u'burizante. de
modo a adicionar nitn1gcnio na camada cemen1ada, 11 mcdida que essa vai "'formando.
cemcnla~5o
A dissocia~ao da am0nia no fomo produz nitrOj!cnio n:iscente na superffcic do
.-;o. ocorrendo diru.-rao simultanea do nitrogcnio c do carbono. Normalmcntc. a
.:abonitrc~ao t
lcvada a efeito a uma tcmpcratura infcri0< c cm tempos mais cunos
ue a cemen13'1iO a gtis. rcsuhando uma camad.1 mai.< fina quc na ccmen1a~6<ll_
Seu cfci10 t scmclhantc ao da cianet3'il<> lfqUida. prcfcrindo-se freqilcntcmcn1e a carbonitrc~3o 1t c1ane1a~ao lfqUida, porquc nessa c! frequcntcmcnte diffcil
u~por~:-.oc convcnienterncntc dos rcsfd\IO~ dos s:.h. contcndo ciancto:s.
A
c~pcssura
das camadas carbonitrctadas. duras c rcsistcnlcs ao desgaste,
':lria de 0.075 1nn1 a 0,75 tnrn<60>. A ca1n41da carhonitrctadn 1cnl endurecibilidadc
Mclhor quc a Cctncntada devido a prcscn~~t do nilrogCnio, o quul aun1cnttl a capacia
dadc do Clldurccimento do m,:<).
0 nitrogcnio t igualmenlc um estabilizador du :1u<lcni1a, de rnodo que resulta
mna cerla qunn1idadc de aus1eni1a retida ap6s a 1cmpcra. sobrctudo cm "9QS ligados.
141
Tratamento T6rmoco das Ligas MetalieaS
A~os
comumente carboni1ra1ados inclucm os scguinles tipos: 1()()(), 1100,
1200. 1300, 1500,4000, 4100. 4600, 5100, 6100, 8600e 8700com tcorcsdccatbono
01~ ccrea de 0.25%.
Mui1os ac;os dcssas series corn teor de carbono cnLre 0.35% a 0.50% podcm
scr carbonitrelados a uma pmfundidadc al~ cerea de 0.30 mm, combinando-sc um
nUclco rotoavcln1cntc tenaz e urno ca1nada dur-.t c lcna1.. A1gu1nas ~3S de mais carbono suhn1ctidas a carbonitretaytio sao cixos e cngrcnagcns de transmiss5o.
A 1cmpcr.llur.1 de carboni1re1m;;io situ:i-sc nn faixa de 705 •c a 900 °C<60>.
A lcmpcrnlura dcpc.ndc da composi9ilo do a~o. do conrrolc dimensional, das
propricdades dcscjadas de fadlg<-1, d~' rc.-:is1l!nci:. ao c.lcsga.\t~. c.la durcza. dos consti-
tui ntcs n1icrocsLrUturais, do custo c do cqui p:uncnlo disponlvcl.
Bmhora 1cmpcraturas mais elevadas
pcm1i~1111
o emprego de maiores por·
ccn1ngcns de am()nia. o 1cor de an10nia dcvc scr ditninuldo ta 1ncdida quc aumenta o
tcor de elementos de liga no ac;o~ para min irni1.ar a rclcn~ da austenita.
Por outm lado. o emprego das tcmpcratur.is rna1s haixas apreseuta riscos de
cxplosao c rcsuha em camaclas superliciais frngcb. de aho tcor de nitrogenio c baixa
duret.a do ntlclco. o quc niio c convenien1e J"lffi a muioria das aplica~Oes.
Por isso, procura·sc rcalizar o lratamcnto n tcn1pcraturas de 790 °C ou mais.
Qualqucr forno convcnicntc para ci;mcntn~ao a !\M podc ser adaptado para a
carbon itrcla~ao. pois basta introduzir·sc a1116nin cni propor(iOcs adcquadas para ter·
sc :l difui;Uo !'iinultfinca de nitrogenio c carhon(>. Sc :ls c~1·g~1s fol'en1 densas, sugcresc o cn1prC,EtO de \lln vcntilad<>r para <.arculn~i'io dn ;u111ot.;f1.:ra.
A reten,r.o cJa aus1cnita poclc scr cvitada por 1mw111en10 >Ubzero (-40 °C a 100 °C). antcs Uc rcvenido. Esse tmlnn"lcn10 ~ caro c pcxlc causar n1icrofis.suJ'as na
carnada superficial, de modo quc cJcvc scr evi1ado.
A rcdu9ao da austenita rerida poclc scr fcila medianlc:
- o aumcnto da 1cmperatura do fomo. o que rcdut o lcor de nilrOgCnio das panes
m:li~ e•ICmas da camada supcnicial. E prefcrivd. con1o<lo. n:duzir o fluxo de amc)nia e
- procumr urn polencial de carbono c uma conccntrac;iio superficial de carbono de 0,70% a 0,85%.
/\ 1cmpcralur.1 de l'cvenido dependc do 1ipo de aplica9cro. Por exemplo, a
maioria das engrcnagcns carbonitrcrndas c revcnidn cnire I90 °C e 205 °C. Pc9a.~ de
baixo-c:u·bono sao rcvenidas entrc I:is •c c I75 •c.
Mniorcs tc1npcraturas de revenido silo usada;; quando sc dcscja rnaior
rcsi<1cncia ao choque cm pe~as sujeita.• a csse de tens0cs. Nesse caso. as 1empern'' 'r.t'\ de rcvcnido podcm sc siLuar c1n lOnto de 425 °C ou 111ais.
Tratamento Tormioo das Ligas Metalicas
Finalmcntc, h~ casos cm quc nao se pratica o rcvcnido.
ApliC3AjOes 1fpica.< bem succdidas de carboni1re1a~ao incluem bloc:os de man·
~is. buchas. eixo~. engrenagens. pon:as, mandris. garfos de 1rJnsmisslio. engrenans hclicoidais e mui1os outros de po;as.
Os gradicntcs de carbono e nirrogenio c de dureia em ai;os 1018 e 8620 sao
'fl<Oximadamen1e os indicados na Tabcla 24 (experiencias realiiadas). resfriados cm
leo :1 54 °061>:
TABE1.A2.4
-·
Dlt"ndll •bllllo
d••u~mm
durez•AC
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1011
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0 , t27
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1011
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58
A F igura IORC611 mosc.m os efeitos da conccn1ra9ao de nmonia c do ponco de
orvalho nos grJdicn1c.~ de C e N num ayo carbonitreiado a 845 °C durMtc4 horas. 0
g:is \:Ontinha iguahncn1e S% de 1nc1ana~ o rcsto era g~s endo16rn1ico c amOnia (nas
propor<;O<:• tin ligura).
Mui1os 1ipos de nyos-ca1·bon<><, de mcdio c baixo-carbono (0.10\lf- a 0.40%) e
a
~os~1iga de baixo teor cn1 clcmcncos de liga poclc1n scr suhnictidoi; cnrhonitrct.::1~30. Contudo. as apl ica~Ocs do process<> s.i10 n1ais resLriUI\ quc no caso da cen1en~5o, principalmcn1c dcvido a cspcssura da canrnda endurccidn.
Uma aplic3Ajllo importantc da carbonitreta~5o consistc no cndurecimento
superficial de fem> sintcrizado (de elevado densidadc. mais ou mcnos 7,1. gfcml).
6. Ni1rocorbo11erll(ilo ferritico - Esse tratamcnto dbtmguc-~ da carbonilrC·
ta~o pclo foto da introduyiio simultiinea de niirogcnio e carbono. na su pcrficic do
ayo. scr lcvndn a efcito totalmcntc no campo fcrrltico; ou seja. a temperaturJ de
tratamcnto CSI~ abaixo de 675 •c. 0 tempo de trJtamento ~. cm media, t.lc 3 horas.
0 trnl~n1cn10 1nelhorn os caracterfstjcos de rc-sis1Cncia ao r~ounento, por criar.
nn supcrflcil.!, un1<.1 c:nnada cun1posta de ho~1 rcsistCnci~ ao dcsgusll.! c U fric~o<62l,
As caractcl'(slicas de rc..'iistCncia a fadiga s5o iguahnente niclhomdas, principalmentc quanclo o nitrogcnio tica rctido cm solu<;5o s61ida na w nn de d ifusao,
abaixo da camada composta. Essa reten<;ao c conscguida normnlmcnte pelo rcs frinmcnto c1n :igua ou 61co. a panir da tcmperatura de tr:uamcnlo.
143
Tratamcnto TCmico dos Ligas Motl&eos
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Flg.1 08- EleilO da conoontra~ de am6nia e do ponto do O<Valho sobre os
grad•entes de car1>0no o nitrogOnio cm a90 SAE 1020 car1>0nitretado a 84S•c,
durantc quatro horas
/\ resistencia
acorros5o tt11nbC1n c 1nclhorada.
A nitrocarbonelra~iio ferritica aplica-sc em JlC'i'" de a~o-corbono, a<;o-liga.
a<;O inoxidavcl c rcrro fondid<>. A• mclhores propricdadc> siio ohtidas corn OS a9os·
carl>ono< c as;os de haixo teor cm liga.
e
0 process<> levado a efeito gcrdlmente em annosfero ga<;osa, a qua I consiste
de am6nia d iluida corn um l?~S 1ransponador, por cxcmplo. quantidadc.~ iguais de
omonia c gi\s cndot~rn1ico ou 35% de am6nia e 65% de gas cxo1en11ico<62l,
Um proccsso pntcntcndo* prcvC. ap6s as pcyas tcrc.nl sido subrnctidas: a nilr<>·
cnrbonccra,iio entrc as tcrnpcrmur:1s de 550 °C c 750
sun 1rnnsferencin numa
n1n1ostCra oxidante. onde s::io 1non1cntanca1ncntc rnanLidas antcs d3 LCmperJ. ObtCn1~
sc un1a carnada con1posta de nitre.to de ren·o. sob a. qual sc localiza uma zona rica c1n
ni1rogenio, A primeiro cam:ida. juntarncntc corn a aplicac;iio de um impenneabili1.Mtc org5nico, confcrc propricdades especiais de rcsi>tcncia ~ corrosiio. enquanto
• 1.onn de difusao do rtill'Ogcnio conrcrc propricdadcs de resistencia mccanica e de
ra<Jiga.
•c. "
144
Tratamenro T6rmico das L.gas Mot31icas
7. Boreta~·,10 - Nc~se proccsso, o clc1nenlo endu1'Ccedor C o boro que. por
Jifusao. fonna um boreto de fcl1'0 corn dun:za Vickers de I 700 kfg/mm' a 2 OOO
l<Jglmml e que proporciona 11> pe<;as excclente resistcncia ao dcsgasre.
0 mcio que produz o bo1·0 c um s61ido gr.inulado con•litufdo de carboncto de
boro
a.c c de um ativador -
fun~ilo de
nuorcl<) duplo de boro e potdssio. E.~sc ullimo tern a
acclcrar a fom1a<;ilo de camada durn superficial c gamntir sua uniformidadc.
c rea•c a I 050 •c. A tcmperntu·
As ligas fermsas. cm gem!. podcm :.er tratadas pclo processo, o qual
Ji,.ado "cm caixa·. a uma rcmpcrntura quc varia de 800
m mais comum de 900 ° C.
c
Admitc-sc que. para um a90 1045, a 900 •c. cm 4 hor.1$. a camada borctada
aprcsenra uma cspcssura pouco superior a 100 micron,, clevando-sc para 150
n1icrons em 8 horas e atingindo praticamente 2 OOO: micron' cn1 12 horas.
0 comp<1'to quese forma na supcrficic do u~o c boretode fc1To de lonnula FezB.
Recomcnda-se que. ap6s a borctac;iio. as pei;as devam ser tcmpcr.idas e
rcvcnidi'\S.
8. Con,·lusfJes parciai.f Este cap(1ulo dc1nonsu·ou a in1port<.1.ncia do~ 1ratan1cntos 1ennoquimicos, <lcvido sua varicdndc e seus ohjc1ivo~. pri ncipal1ncntc noquc
sc rcfcre a um endurecimento supcrlidal. sem quc o niiclco do material se moditique.
o quc signilica que as tr.1nsfom1~ cstrutur:ii> dos ac;os >ubmetidos a csscs tratamcntos ocorrcm npcnas num3 detenninada. e..;pc..,.sur.a superficial. mantcndo, cm con·
scqi.i€ncia, a es1rutura na1uraJ ub;;uxo das supcrflcies das pc<;as a scrcn1 tratodas. En1
n1uiHls aplie-a~Ocs. csses 1rntnn1entos s~io OS mais inlpor1:u11cs. Cclnv61n ainda
ressahar que essc lipo de tr.H:uncnto teodc a :-.c dcscnvolver cada vez n1ai~.
145
IX
TRATAME1'110 A .FRIO E TRATAMENTO
CRIOGENICO DO A(:O
I. lntrodl4fii-O - 0 trata1nento a ti·io co traLamcnLo criogCnico dos a~os ainda
est5.o complctamcntc con linnados con10 trata1nentos positivos e in1portante...,,
do ccrtos objctjvos. tais corno alivio de tensOes de pey:_Ls fundidas c usinadas e
lhora de outrns propriccladcs. Contudo, cm divcrsos casos. os rcsultados obtidos
positlvos, o que significa que essas
t~cnic.as
possam scr aplicaclas co1no aJtc-
livas de traramentos t6rmicos.
2. Trt1tan1ento sen11icv a .frifl.6'J.) - A t6cnica consiste cn1 cxpor o n1aterial a
Rmperatur:is ahaixo de zero - por cxc1nplo - 84 °C - que considerada a n1ais
cunurn na pr:ilica desse c.rata1ne-nto.
e
Os resultados obtitlos s;io os scguintes: aurnento da rcsistC.ncia mccfinica, rnaior
cstabilidadc dimensional ou microestrutural. melhor resistcncia ao dcsgastc e alfvio de
nS(JCS residuais. Geraln1entc1 o ten1po ncccss.ario, ao cx(X>r cssa.c; p<!y<1.S a ten1peraturas
.ubzero, e de I hora para cacla polegacla {2,54 cm) da SCCl,(aO lrnnsvcrsal.
Aparenleme nte, o tr.ttamcnto! a frio. do ai;o pron1ove uma n16xima transforn1a.rtensita. Deve-se, contudo. cvitar a possibili dade de ap:we -
ma~ao da austcnita eln
...-eren1 fissur::ts nas pc<;as. Assi1n . 6 essencial que os tipos de a~os a scrcrn usados e
sua fonna nao sejarn prcjudic.ados pclo aparc<.:in1cnto de fissums.
0 tracamento a frio C igualn1cntc positivo sob o ponto de vista de 1nclhon.l de
Y&ias propriedades, tais con10 a rc.~istCncia ao desgaste de a~-0s parn ferramcn1.as c
de <l<;<'>S i noxid<lvcis 1na1'tcnsfti...:os de el evado teor de carbono.
Em rcsu1no, alguns dos principais caracteristicos desse u·ata1ncntt> s:lo os
seguinlcs<63):
- transfonna<;Ao de todas as canHldas do ac;o licnm co1nplctas quando o 1natcrial atinge a temperatura de -84 °C;
- o aun1cnlo do volu1ne de nu1rtensita extcrna C, de certo n1odo, neutralizado
pela contr.u;5o inicial <lcvido a<> rcsfria1ncnto;
- o tempo de rca.quccimcnlo C1nais facilnlcotc controlado do que o tempu de
resfrianlcnto;
147
Tralllmento T6rmico oas Ligas Mellllocas
- 3 dilata~ilo
do nucleo intemo. devido
equilibradn pcln dilata9Ao da camada cxtcma:
a unn,form:19ao. c. de ccrto modo.
- a supcrficie nao c afctada por h:iixas tcmpermuras;
- ~$de ~o quc possucm clerncntos de liga c que aprescnuun v3rias din\Cn-
sOcs e pesos podem scr c0quilhadas simultancamcntc c
- enquanto o material est~ <endo coquilh:ido, a ·84° C. a
co1npleta: coquilha1ncnto acJicional
n~o
caus:lri1
tr:rnsform~lio
ficar:I
revcr~~·lo.
O cquipamcnto pant o "trotamento a frio" . de modo a tr.msformar :i austcni·
ucil i1ar. por cxemplo.
gclo seco colocado em ci1na das pa;a..,. nun1 recipientc fcchado. A tcn1pcnuura super...
ficial do gclo scco c -78 •cc a tcmpcrutura d:i c5mara c em tomo de ..QO 0 C<6JJ.
ta c1n 1na1·ccnsita. pode scrum siinplcs 1'crrigcrador. Podc-sc
3. Tra1a111e1110 criogenic(!.6Jl - F.sse tipo de trntamento u!rmico. :iparentc·
mentc. nao cstti. tolahnen1c aprovado. Contudo. ele 1c1n siclc> usado c1n nlguns casos.
Um trntamcnto criogCnico tipico Co seguinte:
- rcsfriamento lento - 2.5 °C/minuto - da tcmpcratura ambientc at6 a tcm·
pcratura de nitrogCnio llqU1do.
Quando o material :uingir aproximadamcnte a tcmpcrn1.ura de -315 °F, - clc
C cncharcado duronlcccrcu de 24 hor~s. A scgu1r o material~ rcmovido do nitrogenio
liqlii<lo e C Jcixado aqucccr-sc no ar ::unbicnte. atC a 1cn1pcr:llura a1nhientc.
V:irias teorias fora1n criadas no sentido de cxplicar os cfcitos do tratamcnto
tcrmico criogenico. Uma delas cnvolvc a tmnsforma<;iio da auslcnita rctida cm
martcnsita. Outra tcoria e bascada no rcfo~ do material, atraves da precipit~ao de
carbonctos submicrosc6picos.
Na realidaclc, na ralta de um cntendimcnto clam do mecanismo dessa opctipo de tratamcnto nilo e accito por v~rio• 111c1alurgisras, cmbora se ten ha
~ilo. essc
vcrificado. em alguns ca~os, o Cxito dcs.sa opcrJ~O. Por cxemplo. a resistCncin ao
desgaste b abrasao foi positiva cnl divcrsos tipos de fl~os para Jferra1ncntas.
4. Co11c/11s?ks pcm:iais - Pode-sc afirmar quc os 1ratam cntos termicos rclnta·
dos nestc eapitulo significam novos m~1odos de 1ratamento que podcm ser aplicados
corn rcsultudos posi1ivos. Contudo. c ncces~rio quc o esmdo desscs mctodos seja
anlpliado pa.ra tcr·se em definitivo, un1:'1 rcspOsta positivH ~obre o scu t!:xito.
148
x
PRATICA DOS TRATAMENTOS TERMICOS
I. lnrrodu9iilJ - A t6cnica de tratan1ento tCrnlico. sobrerudo na produy~o cm
• ven1 tlprc~cnlando nos UILi1nos anost tuna g.randc cvolu<;Bo. c1n runcao de dois
res princip3is: rcdu~no dos custos c cconoinia de cncrgiu.
E.~~ cvohx;ao vein !.<le vcrificando nao son1cn1c no~ proccsl\OS Uc opcrnc;Uo pro-
cnlc diios. c:o1no igunlmen1e e, talvez principalmenle. n06 nll!1odos de con1mlc.
A.< mcdid<ls quc vcm senclo ndotadas nesse senlido podem ser assim resumi6"1. 6S. 66e61)..
- utili~ crcsccn1e de microprocessadorc.' par:> conl!Vlc das varias foses de
rat;ao:
- utiliza<;ao crescen1c d.1 tecnica de lcito Ouidiz.1do em opera~s de 1rn1anco tennoqufmie-o. tCmpcr.i con1uJn etc .~
-emprcgo de l(qUidos de rcsfriamcn10. '' base de polimcl'Os, cm substituic;iio
61eo;
- emprego de recuperadorc:-< de calor:
- Utiliza<;30 de isolanles a base de fibra ceramica. SObfCllldO em fornos intCr•
mi.ten1c.,. visando redu~1io do consumo de energio:
- crcsccntc intcrcssc no cmprcgo de aonosferas pro1c1oras baseadas em
81lrogCnio ( nitrogCnio-mctanol c nitrogCnio-g~s natural):
- opli°'1<;aO crcsccnie da 16cnica de 1empera supcrlici:i.I
(indu~ao.
raios laser
ou fcixe clc1r6nic:o) e
- clcv:11;llo. dcntro dos limiles de segurom;a, das temperaiur:i.~ de cra1amenio,
para redu~5o do tempo o1cmpcra1ura.
Nas pcquenas indUsrrias ou oficinas. con1udo. qui; cJh•pOcrn c.Jc cquipaJncntos
mais sinlples 1nu·u cvcntuais tratamcntos t~nnicos ou pan' proch1tyi'lo cm mcnor c..'>cala
ndustrial. nUo ~ justificando, pois a necessidade de grandcs invcsLi1nenLos eo1
cquipamcnl<'>s nHtis sofi..;1icados, o clc1ncnto hun1ano rcprcscn1a ainda un1 papel
mportante ea sua cxpcriCncia constitui un1 fa1or pri11uJ1'dial paru a cxccu~i'io corrcla
Jas opera<;<lcs de 1rainmcn10 16rmico.
149
Tratamento Tetrnico das Ligas Metiilic:.as
- a dilala'1.ao do nUclco intcrno, dcvido ~l tronslbnnac;ao, C, de ccrto modo.
ec1uilibrada pclH dilat ~u;ao da c~1n1ad a cxternn~
- a supcrfieic nrto C alCtada por haixas
1 cmpcratu1Js~
- ~as de a~o que possuen1 elen1entos de liga e que apl'e.senca1n varias d in1ensOes e pesos p<><len1 ser C<>quilhadas sin1ultancan1cntc c
- cnquanto o rn alcrial cstii sendo coquilhado. a -844 C. a trnnsfonna<;ao licarl.
co1nplcta~ eoqu ilhan1cnlo adicionat nao causar5 rcvcrsao.
0 equip:in1ento i~tr~t o "1nuan1en10 c1 frio" , de ntodo a transforn1(1r a austeni
ta em n1arLensita, podc scr urn siinples refrigcrador. Podc~sc utilizar, por excn1pl<:i..
gclo scco colocado ern ci1n a das ~as. nun1 recipiente fechado. A tc1npcratura super
ricial do gelo SCCC) C "78 °C C a tClllpCratur::t da c§111ara C Cnl tom() de ·60 °CC6~).
3. Tra1011zen10 criogCnicd-U3) - Essc tipo de 1ratan1ento tCnnico. aparente1ncntc, nao csta totalmenlc aprovado. Contudo. ele te1n sido usado cm alguns casos
U1n tratan1ento criog6nico tipico e o seguinte:
- resfria111ento le~lto - 2,5 °Cllninuto - da te1nperatura ambientc atC a tempc ratura de nilrogCnio JlqGido.
Quando o 1na1crial atingir nproxint<H.hunentc a tcn1peratu1·a de -315 4F, -efo
6 encharcado dura nte cerca de 24 horas. A scguir o material e ren1ovido do nitrog8nii
lfqi.iido c C clcixado aqueccr-se no ar antbiente, nte a temperatura a1nhicntc.
varias 1corias lbran1 criadas no sentido de explicar os cfeitos do tr.uamenl
tenn ico criogCnico. Uma dclas cnvolvc a Lr.tnsfom1avao da austenita retida er
e
rnartensita. Oucra teoria baseada no refo~o do 1nater:ial. a travCs da precipita~o 1k
carboneto.-; suhmicrosc6 picos.
Na rec'llida de. na falta de u1n entendi1nento claro do mccan isrn<.) dcssa opc
ra<;iio, C!:isC lipo de trat.amcnlo nao 6 accito por varios n1ctalurgistas. e ntbom se ten~
verificado. em alguns C<lsos, o Cx-i10 dcss.1
opera~ao.
Pol' exen1plo, a rcsistCncia ijj,
dcsgastc a abrasao foi positiva cm divcrsos tipos de ac;os para ferranlenlas.
4 . Conclu,o;Oes parciais - Pode-se afirmar que os trataLnentos tCnnicos rclat..
dos neste capftulo significam novos metodos de Lraiamento quc podcm ser oplicadf
corn rcsuhados posi1i vos. Contudo, c ncccs-'<trio que o cstudo desses mecodos Set
ampliado para ter-se e1n definitivo. tuna resposta positiva sohrc o seu exito.
148
x
PRATICA DOS TRATAMENTOS TERMICOS
l. /nJrodu~ti.o -A tCcnica <le tratamento tCrrnico. sobrc1udo na produ~5o c1n
, vcm aprescnt:lndo nos ultirnos anos. urna grandc cvolu<;iio. cm funyao de dois
princip..1is:
redu~iio dos custos c
R~~a evol~
ceonomia de cncrgia.
vein M: verificando nao M>rnenlc oos proccssos de operai;:ao rwo~
n1e ditos. como igualmcnte c, 1ahtt principalmcntc. nos inCtodos de commie.
M 1nectidas que vi:rn sencJo adotadas nessc scrnido pode1n scr assin1 rc.su1ni..., 6'. 66. 61);
- utiliza<;M cresccnte de rnicroprocessadores parn controle das v~ri"~ fases de
no:
- utiliza~o crcscentc da tccnica de lcito tluidi,.ado em opera<;1":s de lmlato 1crmoqui'1nico. te1npcl'a comurn etc.;
- emprego de lfqilidos de re.,friamen10, a base de polimcros, em substitui~ao
61eo:
- emprego de reeupcradore< de calor:
- utiliza~5o de isolanlcS a htl'C de hhl'll ceramiCa. sobrctudo em fornos intcrvisando n:dt1<;3o do consumo de cnergia;
IClllCS,
- crcscenlc inte1·cssc no cn1prcgo de ato10.srcr<lS protctoms bascadns cnl
cnio (nitrogenio-metanol c niirogenio-g~s natuml);
-
aplic~H;Uo cresccntc
dn cCcnica de tCn1pera supert'lciul (induytlo, raios laser
feixe clccrOnico) c
- elcva~5o, dentro dos li mucs de segumm;a. d;:is temperatur.t> de 1ratamen10.
rcdu9ao do lconpo b lcmperaturn.
Nas pequcn:.' indilstri:is ou oficinas. contudo. quc disp6em de e<1uipamcntos
-s silnplcs p~ru eventuais uuuuncntos lCnnicos ou para pro<lu9ao em nlenor cscala
rial. 00.0 SC justificando. i)OiS a nCCCS."-icladc de gr.lndcs invcstirnentOS CITI
pamcntos mais sofi•ticados, o elemenlo humano represenla ainda um papel
nnnte c a sun cx.pcri.:!ncia con:-.1i1ui uni frllor pri niortlial para ~t ex.ecur,tllo corrcta
opera~
de traiamcnto tennico.
149
Tratamoo10 Tennic:o das Ligas Mcuifieas
f. con1unl , por excn1plo. u111 operador cxpe:ricnte •\valiar a faixa de tcmpcratura do ~o, dur.mte o scu aquccimcnto, ::tpenas pcla co l~ao quc adquirc h medid;1 quc
a tempenuura sc clcva.
Para cssn nv:ili~llo. a cscala gcralmentc adotada c a seguinte:
T<mpcratura, •m
520 - 580
580 - 650
650 - 750
750- 780
780- 800
KOO - 830
830-880
880- I 050
I 050 - I 150
1150-1250
I 250- I 350
•c
rnarro1n-escuro
marrom-avcnnelhado
roxo-escuro
r6~0 cerej:1-escuro
f'OXC>-<:CJ"Cj3
roxo cercja-claro
roxo-claro
roxo-amarclado
anle'\rclo-c..,,..:uro
am:1rclo<laro
branco
E claro <1uc ha muila imprccisao ncssa avalia,ao. a qua l ainda dcpcndc da
claridadc do ambiente, dns condi'(lcs do tempo e de outros fatore.•.
Do rnesmo modo. pois. quc n av<llia~iio do 1cor de carbono do a~o pclo Leste
de fa[.cn 6 rclativamentc prcclrio, a avali~ao da tcmper:uura do ai;o pcla sua colornc;ao son1cnte podc servir co1no ur11 alerta rarn a cvcntualidadc dos instru1ncntos de
con1mlc de tempcratura cstarcm c1n n1tls condiyOcs.
A nusenci!\ de a1111osferas con1·roladas podc lev;.lr :t
u til i-za~;"io
de n'cios rnaU.
simples para protci;cr o n~o. sobrctu<.lo de allo-carbonu. conim a oxida9ao ea descar
bonem~ao.
Entre es..iiCS 1neios podc-sc citar os scguintcs<68>:
crnpaco1ar as pc<;ns corn carvao vcgctal M:co a triturado: para 1cmpcratura.
supcriores n 800 •c. prcfcrc-sc coquc qucimndu c Lriturndo:
- outro mcio consislc no cn1prego <le lima1hn de ferro fundido seca a iscnta
cascade 6xido c
- cm rornos intennitcntcs que p<>Sstun ~er fcchados hcn:nelicamcntc, ao co~
cnr as pcc;.as no scu interior para uquccirncnto. podc-sc
substiincias rcdutorns tais como C3rv5o vcgctal granulado.
Outro mcio de protc9ao consislc na aplicayilo de cama<lns protctoras n
ns quais n~o devem liquefnnr-sc ~~ tempcr-Jluras d<: tratamcnto. ncm evap
rar-se de modo a produ7.ir bolh"'.
J)CGaS.
150
Tro1amento TOrmico Clas Ligao Met<ili<:as
En1re os produtos cmprcg::tdos para cssc fim podem ,,.,.. mencion:idos os
ntes:
- solu9ao saturada de cl<>reto de l>ario em ~gua, para pc9as pequcnas de a<;o
trnbalho a qucnte ou de ~ rapido:
- pasta espcssa de talco, para pc~as pcquenas de a9os 1cmpc.-aveis ao ar ou em
• coin tempo de aqucciinento n:io superior a 10 1ninutos c
- .X:ido b6rico calcinado c pulvcrizado esp:ilhado sobrc ru. ~. para todos
w;os cuja lClllpcratura tic 1~1npcri1 seja
inferior~
900 °C.
A preven~ao aoxida95o e, ainda, possivel 110S fomos aqoecidos n 61eo. medi·
"' um eontrolc :>dequ:>do da chama c do ciclo de :iquccimento.
Mc...:;:mo n:ls i nstala~5cs de trat:uncntos tCnnicos mais 1nodcrnas, as operadores
·.•em dispor de u1na sCric de ferr.unentas c oulros dis:p0sitivos n1anuais quc
'!item a coloc~'io c a retirnda da.~ ~as dos fornos. Tr.un-sc de tcnazcs. ganchos,
nias etc. as qunis dcvem scr construldas de modo a:
- produzir o comato apcnas suficicntc para manuseio das p09as;
- permitir eficientc movimenta~Jo das pa;a~ no interior dos rornos. no~ ba-
nhos de sal ou nos 1ncios de rcsfrk11ncn10 c
- pcnnitir um suportc adequado <fas pei;as nos fomos de t>anh<> de s.11 c assim
por diantc.
2. Aquecin1e11u1 - 0 aqueci1nento das pc~as n scrcn1 tratadas cx.igc cuidadoso
.-on1Tolc da velocidade de oquccimento. para evitar choque tcnnico e para permitir,
quando ror o ea.so, total nus1enili7~0. evitande>-se ao rn~n10 1c1npo e. sempre que
possfvcl, exccssivo crescin1cnlo de grilo.
Na fase do aquccimento, o ope1·ador C u1na pc((a inlportantc. pois suas qualidadc:. essenciai> dcvem scr a controla~ao da vclocidadc de aquccimcnto, a distribui~fio <la 1c1nperatura nn carga c, cn1 scguid:t, o tcn1po e permane!ncia a tcn1pc·
r'SIUl'::t,
0 desconhccimento da distrihui~ao da tempcratura, na carga. podc ocasionar
problcmas nns Opera<;OcS de lratamentO t{irmico.
Quando se 11-ala de car.gas pcquenas c fomos 1ncnorcs, o probletna niio chcg::i 3
scr erl1ico. Mas, cm crugas sopcriores a 200 L que exigcm grandc fomos de aquccimcnto, Cnt..'lis diffcil oblcr-se condi~Oes de tcmpcratur..i unitOnnc atravCs de toda 3 carga.
A Figurn 1()1.)(6'>) clucid::i 1nelhor a rnatCria: u figor:.\ rcprescnta o compor1nmcn10 da tcmperatura numa 11randc car~a de at;<> de baixo<arbono bobrnada para
chap.._l.'\. Os pare~ tcnnoelCtrico!io indicam a tcrnper:uur.i do cs~o acima. cn1 baixo ou
do huJo da ~trg\t Essa ten1pemtura podc ~er 25 °C OU n1ais superior h tcntperatura do
151
Trotarnonto Tonnico das Ligas Mat:llieas
tu;.o. cOnlO :' figura 1nostr:l~ cssa difercn~n C canto mais notllvcl, quando o fomo for
do tipo caixa ou quando b:lmts ou Liras de a«<> Siio amonloaclas dcnsamcnte no inlc·
rior do forno, num ambicnte de almosrcra tranquila. Nessas condi"Oes recomcnda-o;c
a utiliza<;.ao de varios pares 1em1ocMtricos no meio das baml.•. forjados Ou bobinas,
de modo a poder-se controlar mclhor a distribuii,;ii.o da tcmpcratum atravt!s de wdn "
carga, clurante os ciclos de aquccimcnto c resfriamcnto do a(fo.
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Ftg 109- Comportamento da tempero.tura numa grand& carga do aQO de baixo carbono
bobinada paro Cllapas
0 tempo de aquecimen10 dcpendc muiLo do Lipo de""" e da forma c dimcns&s das pcs:as. A~os-liga, sohretuclu os al!amcnte ligadci., exigem tcmros mais longos que os <t<;OS comuns.
cm principio. admitc·-.e quc seja necess:lrio pelo menos l minulo pot
mi limctro de espc.~sura para ob1cr-sc u1\ iformiza~iio de tcmpemtura cm pc<;as de
scc9ilo uniformc. Essc tem1>0 dcve scr ampliado em l'u~5o da forma da 1""'1 c quando o u~o for ligado.
No caso de <l9os para fcrmmcnrns tipo r:ipidos, devido as alta.' temperarum'
de austeniti1.at;iio envolvidas. rcconlcnda-sc a uXnica de preaquccin1cnto, si1npJcs (">u
duplOS. con10 SC vcn.1 1nais adiantC.
Do 1nesr110 modo. no revcnido C. ~~ vezcs. convcnienrc o cmprego de
n:venidos muhiplos. depcndendo do lipo de ar;o.
2. 1 For11os de aqul'cin1e1110 - Nilo. scrao disculidos. em pormcnorcs. os forn<rcmpregados nn.< opcra9Clc:. de muarnento terrnico. Contudo. scroo apresco1ados
alguns dados de car'11er mais gcral. (; muito grandc a varicdadc de fornos cmprega
dos ncssas opcm~oc>.
Em princfpio. eles podem scr clas.•ificados cm doi' grand~• gruros:
- in1crmi1enres. em que a carga C peri6dica c
- continuos. cm quc a c::u-ga C conlinua.
152
Tratamen10 T6rmico da• Lisas Mctalicas
Esses dltimos sao os mais comuns nas grandes inMal~s industriais. muitos
deles scndo ainda dotados de controle autom~tico programado.
tcrnpcrntura..~ de opera~ dos
M
dcsdc 400
fomos de tr.lt.amcnto tCnnico variam muito,
•c ou mcnos ate tcmpcraturas acima de I 200 ·c: a< mais comuns situ·
am-sc na faoxa de 400 •c a 950 •c - I OOO •c.
As princip.1is fontes de calor s.1o 61co. gas c clcu icidadc, 11otando-sc uma
1endencia crcsccnte il ado<;1io de fornos eletricos. por moti vos de economia de g:is
nntural c Ucrivtidos do pc1r6leo e porque se U1ll3 de unl~l fon1c 1liiO pol ucnLe c quc pel'miLc tun controlc n1ais rigoroso das tetn peraturas. Os clcnlen1os de. aquecinlenlo tipo
resistCncia ou silo crnbcbidos no rcvcstimcnto rcfrat:1rio do forno ou silo suspensos
por ganchos de rnoterinl resistente ao calor e itiadia1n C(llor t'l carga. 0 aquccimcnto
el~trico poclc rnmt>Cm ser feito por induiyao ou por um sistenin especial de cletrodos
banho' de N:ll).
No~ forno' a ga... , o aquccirncnto podc scr dircto. ou :-;cja os produlos de combust5o circulam cm torno da carga a scr aquccida. ou indircto. crn quc os produtos de
combusliio nliO cn1ram na cfunara tie aquecintento. a c.tual co~i:.te nu111a 1nufla no
lllterior da qua! as ~as s.lo colocadas.
Tubo~ radiantcs constituem ourro sisrema de aquecintcnto. Nesse caso. os
!Omos sao geralmcnte do tipo "solcira fixa" co forno propriamcnte dito, tipo "cobertur..l" coin tubos 11\di:'lntes distribuidos no scu interior, se clcva p:1r.i c:1rrcgamcnto da
•soleira" cc at>aixado para realiza9ao da opera9ao.
Os principais tipos de fomos intcnnitentcs sfio:
- fo rnos de coixa, conl ou sent llluOa;
- lbmos de fundo m6vel;
- fornos tipo "sino":
- fornos-po.;os e
- fornos de banho de sal ou banho de chumoo.
Os fomos coniinuos compreendem os scgu1ntes lipos:
fomos corn correia tran~portadora;
- fomos munidos de empurradores;
- fornos con1 vigas
movcdi~as;
- fornos de solc ira rn6vcl sobrc rolctcs;
- fornos de solcira girat6ria c
- fornos-tuncl.
153
Tratamento T~rmioo das Ligas Metalicas
As figuras que se sequem corresponden1 a desenhos csquenl:iliCOs de aJguns
lipos de forn.os inccnnitentcs c lCfft car<itcr apcnas ilustrativo.
A Figura 110 reprcscnta urn IOrno-caixa corn mufla aquecido cletricamcnte.
coin as resistCncias e.nvolvendo a mufla:
Fig. 110. RepresentaQao esquematica de forno
intemVtcntc corn mufla, aquectdo eietficamente
A Figura 111 rcprcsenta unt forno-pcx;o aquccido clctricamente, coin
tarn~
isolantc 01uoida de disposilivo rnanual de abcrLu111.
A Figura. 112 reprcscnta un1 forno de banho <le sal corn aqueci1nenlo cxtcrno
dotado de um pOlC quc rcccbc O sa( e as per;as, fei to de a~o-carbono
ou de liga Fc.-Ni·Cr corn fonna retangular ou redonda.
OU seja 0 fomo
e
Nesse forno. 0 calor e aplicado pol' quei1nadorcs, a gas OU 6Jco. cm nUn1err
de dois ou rnais. Esses quci madorcs sffo au1o-csfri 3vcis c aquece1n tangenciahncnh:
e.ntre a parede do pole e a superffc.ie n1ais externa do 1-evcsLimcnto reli:"atririo do forna
As ~as sao introduzidas no pote suspensas cm ganchos ou no itllerior ck
cestas especiais <le liga mctalica.
154
Tratamento Tl\rmioo oas Ligas Metilicas
VDmLAtol JlU O&.t1\l'll
"mnmu
~··
.. __ ........, , ....
F'ig. 1t1 - Ropresen~ esquematic:a do lomo bpo ~·.
aqueoido clctricamente
IAquecimcnto E.xtemo l
Par TemlO 06lrlco
Os gases qucntcs sao dirigidos ao exterior aLrav6s de uma chaminc.
A partc dircica <la ligura 1·epresenLa o 1nesn1<.> 1'011lO de banho
ror rc~istCncias elCtricas, tocalizadas col volta do pote.
:l
sal aqucci<lo
A vida dcsscs poles depcndc das tempcratur~s de opcra~llo c sua cstimativa c
• scguintc:
155
Tra1am0n10 Tormico <la$ Ligas Mc!dficas
840 •c - 9 a 12 meses:
870 •c - 6 a 8
mcsc.~:
900 °C-3a6m= e
925
•c - l a 3 mcscs.
A Figura 113 l'eprcscnta um foroo de banho de sal de aquccimento interno,
corn eletrodos imcrsos:
Fog. 113 · Fomo do banhO de $31 aqueaOo elelricamonte por
meio de o101rodos
Os cletrodos sao alimcntados p<>r corrcntc alteroada quc p;issa atravC.~ do
gerando c.1lor no proprio >al.
A Figura 114 rcprcscnta esquematicamente duas linhas de prod~li<
auto1nlltica c scm i-auton1~tic:' - para cerncnta~fio-TfqOida, cun' indicac;1io de todm
opcruftOcs, ou seja, ccmen1a~no 1 rcaquccin1enlo, revcnido c lavagcm.
Os fomos de tratamcnto tcrmico dcvcm ser submctidos periodic.1men
servi<;os de manutem;ao. ().. perfodos variam de acordo corn os disp<>sitivos a
in.~pec1onados, dcsdc in~~ao di:iria par;.1. por cxcmplo. os instrumcntos de t
ratura. dispo,icivos de scgurnn~3 etc.. atC scmnnal, mcnsal ou semi-anual para
brage1n dos pares tennocl6tricos, lubrilic,;_u;Uo, inspe~ao c limpeza dos contat
eJCtricos. chavcs de motorcs, concerto de refnu:irio cLc.
156
Tratamen10 T6rmi<::o das Ugos Metllicas
,-
(.GICltTA f'Atl
o at lW.l"lt
t
tlml005.U~
,.,..,,OU
Mlllli"'9'(1M,,trl , . , . • •
~
•IGnU.
...m
~
~ 04iu.w.lo1M
""""
•
tnrw..urt
Ul1ll K Wl" llcio Tlllllllm lUTOMinu
UNAA ll m.mtlltlo IWl-1Ul0111'11Ct.
Fig 114 - linhas do p~ para comen~ liquda lnloiramente
automatica e soml·automatica
Un1a conce~o modCl'Oa de ro111e>s de aquecin1cnto
c a do "lei to n uid izado".
Esses fornoo; con.~is1em num leito de p.1nlc1il:L' incrtes m6vcis, geralmcnted~ 6xido de
~ <fa comhustao de um3 misturn ar/~r.b Ouindo para cima. cssas
particula.-; ficam em suspensno c sc co1npon:in1 como un1 liqUido. Dcssc modo as peir;a~
a scren1 nquccidas sao in1cr~a:) no leito nuiditndo, o qual atua coino un1ri atn1osfC.ra
alwninio. Pela
ncutra. podendo o sistcrna scr emprcgado cm lugar dos banhos <.le sais ncutros.
Entrc as vanragcn.s que pode.m scr 1ncncion!Kla!. no en1prcgo do ..lcilo Ouidi1.ado", po<fcm ser citadas as seguin1cs: vcloci©de de transfereocia do cruor 10
vczes maiorcs do que a quc ocorre nos fornos convencion:ii~ de aqucci1ncnto dircto;
cxcclcnte capaci<ladc clc nquct;irnento c unilOnnidadc de co1nportnn1cnto no1na
a111pla faixn de tempcratur.c.. Tenl-sc assi1n un1 banho de 1e1npcnt1ur3 constan1c,
cssencial p.irn as melhores condi<;Ocs de aquccimento.
Outrus vantagens dit.e1n respcito a nao haver pcrdn de particulas no processo
sendo, e1n conscqUCncia, cvilada a neccssidadc de rcabn.i;;tccimento, ao contriirio do
que acontcce corn os sais nos rornos a banho de sa.L
Por outro lado. a~ p:uticul3S de leito fluidizado niio aderem as~. de modo
que niio h:I ncccssidade de >ua limpcla.
157
TralamenlO T6rmloo das LJoa$ Me!Micas
c muntido numa c5nrnrn metalica ou de refrntario c su..
c iniciada pelo aquecimcnto da misium de combusiuo no 1opo.
O lei10 fluid izado
opera9ao
Ha dois tipos de lciios Ouidizados. como a Figura 115 mosiral69>. A p.'lrte (a
da figura rcrcrc-se ao lcito intcmamcnte aquecido. Nessc tipo, o gas e o ar silo mi«·
turados em propo~ aproximadamcntc cs1cquiomt!tricas c a mis1urn passada
atrav~s de un'n placa ccr-drnica porosa, em cirna dn qua! as paJtfculas sao Ouidi1..,."ldn.
na con·entc de gas. Esses 1ipos de lei10 lluidizaclo silo emprcgados para 1emperoturo..<
clcvadas, us quais variam de 760 •c a I 215 •c.
e
A pane (b) da Figura 115 corrcspondc no sistema de lcilo Ouidizado aqucx:i
do cxtcmamcnte~ nessc caw. um queimador corn excesso dear aqucce uma cimara
de distribui~o. sobrc a qual o lei10 fluidizado c suportado por uma placa mctalica
porosa. 0 lci10 e fluidizado pclos produtos de comhusliio, a partir da dmara de distribui9llo. Lcitos tluidizados aquccidos cx1crnnmcn1e sao emprcgados cm aquccimentos a tcrnpcraturas mai~ baixas, da ordcm de 760 °C ou mcnos:
"'
. ,.,
Fig. 115 ~ Aeprcscnlo-rfto esquematica do dols !Jpos de fornos de leito fluidizado
~er adaptados a praticamente codas a<
de tratamento tbmico. como tempera (inclusive de •fiOS ropidos). nonnarecozimcnto, :ilivio de tcnsOcs, rcvcnidn e1c.
Os fornos corn lcito nuidizado podem
~Ocs
liza~.
2.2 Atmosfcras co11troltufas - 0 objc1ivo de conu-olar os a1mosferas dos
fornos do tratnnicnto 1Cnnico C n1anter nfveis consistcntes dos vt1rios constituintcs
158
Trata.mcnto T6rmoco das L193s Met>llicas
quc produ1,ern a atmosfera pro1c1ora e mudar. sc nccessdrio, C$SCS nfveis de modo que
os resultados dcscjados na pro1~ao das ~~s colocada< no interior dos fornos sejam
positivoo;. Essc controle e ncccssruio em varias opera~ de lratamenco 1ennico, nilo
$6 peloo; tipos de a~ sob 1ratamen10, como 1ambem pclo rato de serem cmpregadas
atmosferas difcrentes. quer quando se determine o Lipo de mmosfcra a ser colocada
nos fomos, quer quando csta dcntro do forno.
As ligas fcrro-<:arbono. quando nquccida• a 1empcraturas clcvadas eslio
JUjeitas aos fcn6menoo; de oxid~ e descorbonc~ao. ambas prejudiciais porque,
tnquanto o primciro forrnn uma ca,;ca de 6xido superficial. o setiundo rctir3 carbono
Ja superficie, produzindo pontos rnais moles. sobtetudo no ca.~o di.! ac;os de carbono
mais elevado.
Esses rcn0mcnos s!o dcvidos a ~ de oxigenio. anidrido carbOnico e umidade. segundo as seguinlCS rca~0cs simplificadas:
2Fe + 0 2= 2Fc0
Fe+ C02 = FcO +CO
Fe+H20=FeO+H2
rodas clas de oxida,ilo c
2C+02 =2CO
C+C~=2CO
Fc,c + H~O = co + H2 + 3F-e
ou evcntualmente
C + 21~ = CH4 , todas clas de descarboneta~.ao.
As reay6cs de oxida<;iio a altas tcnlpcraluras direlHO'lcntc pclo oxigCnio
irreversiveis c n5o podcm scr control:idas.
sao
Alcm de~ 2Fc + ~ = 2F-e0, outras n.~ im:vcrsfvcis de oxid:w;ao siio:
4Fc + 301 = 2FepJ
OU
3F-e + 2~ = Fe;O,
Ao contrMio, as rca~ocs de oxid:u;iio com o vapor <l'~gua c anidrido carMnico sao reversrvcis e podem scr controladas:
Fe + H20 "'
Fe + C02
"'
FeO + H2
FcO + CO
159
TralamenlO Terrri<:O <laS Ligas Mcl8licas
N~sas ~'" o v:tpor d"figua e o anidrido carb6nico solo agcntes oxidane&;
co hidrog8nio e o moncSxido de carbono s5o agenles redutorcs.
Em ultima an~lisc. conronnca predominancia de gases rcdutorcs O U oxidontc
formndos. uns poden1 ::inulnr 0 crcno dos o utros.
E pos~fvcl mcdianlc um con1rolccfclivo dessas rca90cs, produl.ir·sc aqao ncu
n·u. rcdutora ou oxidnnte.
Par:l eviLar csscs fcn01ncnos de oxida~ao c dcscurhonctar;ao n<>s tr ata1nent<""
termicos dos a~os. s<'io emprcgad't~ as c hamad<t' ·•:itmosrcr:is protetoras·· ou "aunofcras: controladas'", pnxlutidn~ anit1cialmente. nas quai~ sc procura mnnter sob cor
1role os elernen1os que produ1.cm uma. outrJ ou ambas nquclas rca~iles.
~ alJn~fcrJ..'
!\i1n ohtida.-s, na 111aioria dos casos. por cornhustao 101al
r:ircial de carvao. 61eo n
g~s.
Ncssas condiyOCs.
cla~
oostu1n::un apresenta1· um
Tabola 2S. Reac6os dovida.s as vttrtas atmosferas utililada$ MG tro:tt.imontos 1t1rmiCO$ dOs aiyos.
Componentes I POfccnto- 1Porconta·
do A1moste1a
I
neJcQoo
Tipo de
ObseivatOoa
fOa~:to
gom
yom dose·
usual ll.ilS
l:ada pJ
ovi1:1r
atmos
<IHCGI·
IJOnilO~OO
-·"'°"'°'
oco•~pora
1oa 34
~ J):X"
lortomome
AnidriOO
corbOoici>
ate 15
cnn10
Old0iU'l«6
COz + Fe-.FeO ..- CO
I~ oooom
$911' <:Cll'TICl'I
pi.-!;, prC:lunQll
coomo1~
~3'CIO!I
lortomente Ceitafmetlhl deYO W I n'\loi"
l'Odu1or&
11do beillo sirda q.ie ~
descttrt>one· .iaYd em~ ~ie:IQ?I.
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do•c•11t>onc1aNo
160
*' acl(::t._
oecoe~~·
°"
Para6¥ilal~ •
oescat'.Xw:caieoiO.
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manta
0
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elimina.cb dll
atmOSli!C'at Clos b'nos
Trntamcnto T~rmico das Ligas Metalieas
grandc variedade de cnmponcntcs, tais comn monoxido de carbono CO, anidrido car·
bOnico. 1\ 2 c oxigCnio 0 2•
A Tabcla 25rn> rcproduz a n~fio dcs.<cs componcntcs no que diz respeito tt
descarhonetayao ou uxida~ao, !lSSiln como as rorcenLagens usualmentc prc))cntcs.
A American Gas Association£71) cl::L~sifica as atmosfcrns control3das 1nais
impor1an1cs sob o ponto de vislll comcrcial e quc prccnchcm u maiorfa das condi~Oe.<
nccess.6.rias para cvitar oxid.a9ao c <lcscarbonctat;iio nos !\cguintes grupos:
- cxotcnnica, prnduz.id.1 mcdiantc comhusliio parcial <>u total de uma mistum
de
gas car:
- cn<lot6nnicn. prcxluL.idn pur re-ac;.5o parci;.tl de u1n;.1 rnistura de gas coin ~
bust Ivel a nr. corn o auxOio de u1na subslfinch\ catalizadora ~\quecic.Ja cx1ern::nncntc;
- g:is de gnsogcnio. procht1ido pela comhustao de carvao de modcira;
- nltrogCniv prcpar.1do, oh1ido a parti r d:l aonosfera cxotCl'n1ica, con1 ren1()\:iio
do C02 , c do vapor d':lgua;
- exotCnnica..cndotCnnic:t. produzida pcla combu..~ao total de unia mistura de
gas comhustivel n :tr, com rcm0<;ito do varx>r d'~gua c rcproduzindo C01 c CO mcdiante u1na rcaq5o coin gas co1nbus1fvcJ coin auxnio de uma subslfincia catoliz.adora
exteman1cnLe a.quccida c
- amOnia. dis.~ociada ou an10nia crua.
As Tabcla.4) 26 c 27 indic:nn rcspectivmnl.!nlc as co1nposi90Cs no1ninais das
principais aunosferas cont1'0lada' c suas aplic;-i~Oes usuail\.
En1bora a atmosfera rcsult:uuc do ga<\ogCnio, a carvfio vegetal. SeJ:t muito atJc..
quada. poi:-; nao aprcscnta C01 e n1ui10 pouco hidrogtnio, cssc cquipamcnto nao tcn1
sid(l 1nuito Cfftprcgado. ~l n5o sc1· por pequcnos fabricantc,, quc vCc1n ncsscs ge~
radorcs u1n invcslirncnto de baixo custo.
A~
atn1osferas cndotennica.-. siio as mais emprcgad~. pois :-;iio relativamcntc
con1posi~ao razoavclnlentc csttivcl. n1cdiantc. gcradores de
ba.ixo custo de nlnnuLcnyfro.
raceis de produzir coin
A a1mosfera ma is simples ea de gis de gasogCnio. ohlida num n:cipiente ondc
sc qucinla o carv?i.o vcgetal.
O cquiJl'-lll1CnLo csla esquc1natican1cn1c rcp1'esen1ado na Figura 116.
As atmosferos endotcm1ica!> sao obtidas mcdiantc total ou p,1rcial ~o de
misturas ricas de gd~ hidrocarboncto e nr nu1n gerador aquecido cxtcrnn.mentc, nn
prcscn~n de um cmuli1'tdor de nfquel. 0 g~s natural (com 90% a 95% de mctana) c
o principal gas utili1.ado.
161
TratamenlO TOnnico das Ugas Metalica.s
TABELAN'28
Com~lo ncmtnal
'It em worumo
Tipo
E
t11b
e.:: f iib. rice.
.....
-lo.......NIW<>g~lo ...,,..,_
...
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co
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1,2
12.S
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CH4
-
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13,2
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0.3
0,8
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21.0
75,0
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34,0
38,7
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20.0
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2.6
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-
- 10
7,5
-so
7,2
.
3,7
.
1,9
·o pon90 do orvalho ' ~ de 1rPF- adma oa ttn\?efaturs da •ou• de restriatntnio: ood• ser roduzido a
+ .or: Pof' ro~ ou a-50F em totre ~et*> de deslcb&aCAo.
TAllEUN'27
TIPo•
E
' mAea pobre
EJ<ol6nnlca rioa
Ni>oV6nlo propar•OO Pobre
Nllrog8'1'0 ll'Ot>>rOOO rtoo
Endo<dnrkaPol><•
A-do-
EJ-"""'""'
Ex04dlmlca·-Pobre
E11016mile<'I~~ B::a
Re 1asii1iermde &cklo oe -co
-bni.- btaZag«nde OOl>r« ~
TT-
Aq~newo
AtoozlmeOO> e bnu• pl)m do ~s inoxid•vols
C4r1Nm' ;to .. p
C4tno<'CaOIO. ~
Cem~lgAJ
Aquedmonlo ,.,._
AmOnlaquem.dapotn
-~rice
_ , , _ ... p<'ls . . OQOlnolddivel
Com<> a Tabcln 26 indica. M dois 1ipos de a1111osfcrns endou!1111icas: a "rica
c a ''po hl'c". corn teorc.~ vari3veis de hidrogCnio, nitrog€nio c rnon6xido de carb<>no.
A atmosfern. cxo11!:rmica C n1ai~ rica cm nitrogCnio c aprescnta mcnores teore
deCOc H2 .
162
Tratamento T6<mico das Ligas MelAllcas
1
PARI> 0 fOMO
Dl taAUMLKtO.
\
-MUllOO~
~""~
liMbai DJ
tOMllU11All
l'OAU l't.U UMPUA
Cl
( l llU.~.
Fig. 116 • Oiagrama esquematico de um gasogenio
Sua produ~ao foz-se pcla qucima de uma mislUra ar/hidrocarboncLo
querosene, gds natural. propana c bu1an:1).
Caractcri7.A'l-SC, con10 a cndotennicn, por aprescntar duas variedadcs: "rica c
pobrc", sendo a primeirn mais rcdutora. pois seu teor de gds ~ maior (con1em maior
qu.1n1idade de CO).
Essas Sao atmosfcras de baixo cusLo. por isso muiLo emprcgadas. A ampla
faixa de rel~ ar/gds corn quc podcm scr produ7idas pcnni1c purgar inieialmenle
o rorno coin o tipo "pobrc", scguindo-sc o trata1ncnto tCm1ico corn o tipo "rico'".
Contudo. aprcscntam um po1cncial descnrbonc1antc elevado. com<i por exemplo, o
equivalenle 3 0,02% de eart>ono. a uma eombust3o de 65%, tcmpcratura do fomo
de 870 •Cf1D>.
a
As mmosferas cndoicrmicas-exo1crmicas sno. denrrc todas, as menos cmprcgadas. porquc sua produ9ao de custo clevado c porque clas exigcm equipamcntos
mais complexos para sua obten9ao. Alcm disso sao rnenos rcdutoras quc as mmos-
c
feras cndocermicas convcncionais.
Sao
produzidas a panir da eornbustiio de uma mi~1ura de ar e gds. numa
cfimarn de cornbust5o revestidn de refr.H!1rio. A rcac;fio quc se origina produz o calor
ex1emo necess6rio para manter ;l Lcmpcr:uura da rcayffo no cst.agio endotCrmico.
As atmosfcr~\.'i: b base de nitrogCnio siio cxot~rmica~, corn rcm~ao de mon6xido de carbono a vnpor d'cigun. Carac1crizan1-se iguahncntc ror sere.an "ricas". As
163
Tra13mervo Temlico das Ligas MctMlcas
pobres sao constituidas quasc cxclu<ivamente de nitrogenio (79%), ao passo que as
ricas con1cm tambem mon6xido de carhono (11%) e hidrogcnio (13%), sendo pois
de nalureza redutora.
Essas aunosfcras a1lrcscntan1un1 pon10 de orvalho ln1ixo c nusCncia quasc quc
total de CO,. de modo q ue 1130 pos.~ucm ns efeitos dcsoxidantc c descarburizan tc d as
atrnosfcras cxotermicas. Assi1n scndo, s.50 aplicaveis enl n1uilas opcn:u;Ocs de lr•.uamcnto tcrmico de a~os de qunisqucr tcores de carbono. dc.~dc que n3o sc cxija
cond~iies altameme rcdutor:is.
As atmo>feras controladas 11 b3se de amonia sao de 3 tipo<:
e
- amiinia dissociad:i, con1endo 75% de hidrogenio e 25% de nitrogenio;
ob1ido pclo aquccimcnto da :un(lnin anidra liqiiida na presen90 de um cawlizador de
rcrro OU ni'quel. Seu CUSlO 6 c lcvado quHndo co111parado a~ ou1rns 3ln1osferas COLllJ'Ulndn:.. de n1oclo quc scu uso C lin1i 1~1clo no ea.so de 1ratan1enco t6rinico, a ope.1-as:-Oes en1
quc sc dcscja un1 substiluto p:•ra hidrogC11io puro, como rccozimcnto visando
rcdu~3o de 6xidos supcrficiais c
- a base de amOnia qucim:i.da ..rie:t"\ corn 80% de nitrogCnio e 20% de
hidrogcnio c a base de am(inia '"pobrc'" corn 99% de nitrogcnio c I% de hidrogenio.
c
0 seu uso igualmcn1c limitado. devido seu custo elevado, a opera.,OO de
1ra1amcnto temi ico de rcco1imen10 brilhamc de ligas rerrosas c n5o-ferrosas.
0 hidrogenio constilui oulro tipo de atrnosfera pro1ctorn. ~ o gtls de n1aior
podcr de rcclu9°UO. desdc quc sua t11nidadc seja 1n fnhna. 0 hidrogCnio scco t Uliliz.adO no rccozimen.to de as:o.s inoxidiivcis. Hi;os para fins c16tricos c de va1ios met..1.is e
ligas n5crfcrros.as ou fcrrosas.
Metais nao-ferrosos rc:uivo~. COlll litinio. zircOnio. ni6hin. t3ntalo c varias de
~'to gcr.thncntc trotado' no vacua. E.~"3 tCcnica pre.vine contamin~.
limp.1 a superffcie das ~· c M desgasilica progrcssivamcnte.
~ua.~
liJ,?:as
Existe boje uma tcndencia crcscente em aplicar-sc atmosfcras
a base de
ni 1rogCnio, dcvcndo ser salicn1ado o desenvolvirncnlo dns 31rnosreras nitrogCnio..
/~lcool. lnicialn1ente essc dcscnvolvi1ncnto teve como ponto de 1)1111ida a necessidadc
de rcduzir o consun10 clc dcriv~dos do f>Ctr61co. Postcriormcntc, verificou-sc quc
havin muita.s vantagcns lCc.nicas c ccon01nicas. de 1nodo quc sc podc afirmar quc sua.
ulili7.at;5o ja csta inteiramcntc c<>nsolidada.
A adi~o de metanol no nitrog~nio para substituir um:i atmosfcra endotCrmica ~ urna pr..itica comum em alguns paise.~.
A atmosfera sinlClica ni1rogt1nio/tilcool consislc nunla 1nis1ura de nitrogC-nio c
~lcool (ctanol hidr:uado) em tais propor~oes que pcnnitam obter a seguinte com-
pos iyifoC71 >:
164
Tratamento Ttnnico das Ligas Mot~ricas
C0- 18%320%
H1-32% a40%
N1 - 36%a49%
CH, - I% a 4% e:
Essns aLn1osferas prcs~1m-se aos tnuamcntos de recor.imcnto. lempcra c os
mc.ntos tc1'1noquinllcos de ccn1cnt:u;.ao e carhonltr~t~u;ao.
Admitc-sc quc a sua u1ili<a<;ao resull:a crn maior focilidadc de operat;ilo. rnaior
nlenor 1nvestimcnto e 1nenorc~ cu~tos de nl:tnutc~o. aJCm de constirem um mcio indcpendente dos dcrivadoo do petr61eo.
utany.,~
Outros tipos possivcis de atrnosfenls protctoras inclucm:c72>
- argonio. g:is neuoro. freque01emcn1c cmprcgado no 1r:namen10 l~nnieo de
os inoxid~veis. para impedir a possibilidade de qualquer rc""30 g3sosa ou abso~'io
gas. Seu cu~10 c elev<ldo. de modo que -;cu uso dcvc >er limi13do a equipamcnto
tr:lt::1.1nen10 t~nni<.:o onde .i::c cxigc unl nl 1nimo voluine de gd.s <1uc nuultcnh:1 a prcs-
convenicntc no proccsso c
- bClio. eomo o argonio, c igualmen1e um g-J.s inenc. Eprincipalmentc cmprcJ;K!o como a1mo•fora protctora na opc~ao de solclagcm com cletroclo de arco cobcr\ de ~os i noxid~vcis.
2.3 Controle do teor 1/e <Y1rbo11n. Ponto de onral/u1 - As re.1~"> de oxida<;<io c
quc cxige1n, par.1 SCJ'Cm evitadas~ o cn1prego de aunosferas
pro<ctoras, mostrarn quc a 4gua ou umi<ladc dcsempenham um papel fundamental.
descarbonct~!\o j<.i visla"> c
~as
A1Cm dns rea<;Ocs rnencionadas. podc ocon·er, as 1cn11>craturas clcvndas tfpidos t.rat::unentos tCnnicos. u1na reac;ao cnlrc gases da pr6pria aLn1ostCn1:
T0<fa< cs.<as
rea~Oes
s.1o rcvcrsiveis. de modo quc sc p0<lc fovorecer "
rca~iio
IXlr.l a direira OU par..\ a C.\qucrda. mcdi~nte 0 Controlc. tla qunntidadc dos difercntcs
gases prcscntcs 0:1 atrnosfcra. Con10 sc viu. p~1ra prcvcnir oxida9ao dcvc~sc ter ahos
ieorcs de CO c ll2. corn baixos tco1·es de H,O c C02.
A~ acima mo<lrnda c fonemente ca1alizada pclo ~o a aha 1emperatura
c mcsmo quc se tenha eliminado a umidaclc da aunosfcra, a prcscn<;a de C01 e ll2
podcn1 causnr n forina~ao de ruais H20.
Por isoo. c! necess.1rio quc scja n11:1ntida uma atmosfcr.i cm equihbrio con1 o
m;o, de dctcnninado tcor de carbono, desde 0.1 % ate aus1cni1a saturada. para qualquer temperatura cspecifica de 1ra13men10 lcnnico.
165
Tratamento Termioo das Ligas MolilJI08s
0 modo de evi1ar-sc essas ~ nocivas e cfetuar-sc 0 controle dos componentes da atmosforn, corn o quc se man1cn1 constantc o teor de carbono do ~o: ou
scja. o "potencial de carbono da aLmosfcra". 0 controle dcssc (iltim(l fator nao
somcnte cvita aquelas rca90es, como objctiva garantir a disponibilidade de carbono
necess6rio nas ~ sob tralamento. Esse controlc e fciro mcdiante a detcrminac;ao
do "ponro de orvalho" dos gases que esrao cm conlalo corn o n~o no interior da
cli.mara d~ aquecimcnto.
Como o porencial de carbono de urna atmosfcra corresponde ~ sua capacidade, cm funyao da qualidadc de carhono ncla contido, de manter um certo tcor de
carbono no a90, elc dcpcnde do tcor de carhono do ;u;o, do rempo c da tempcratura.
0 "ponto de orvalho" c dcfinido como a tempcratura cxata. a uma detcnninada press.~o. na qua I uma mistura de gases comc9a a prccipitar sua quantidade de umidadc.
A dctcrmina~ do ponio de orvalho de uma mistura de ar c gases :1quccida.
de modo quc as rc.~s quimicas result.~ntcs atinjam o equilibrio. ira espelharo equilibrio qufmico dos v~rios componcntes, inch1indo os produtos da rca9ao.
A Figura 117 indica a variayao do ponto de orvalho corn o tcor de umidade:
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Flg.117 - A~s cnlre o ponto de O<Valho e toor de
6gua (umidade) de gasos
A dctcrminac;5o do ponto de orvalho t!, ponanto, imponan1e porquc o tcor de
umidade da atmosfcra pode scr ajustado. rcduzindo-sc os riscos de oxidat;ao ou
dcscarboneta~ao do n90 c garanti ndo um !)Otcncial de cnrbono cons1an1e.
A Figura I I 8 mostra a variat;ao da composii;;'lo de uma aunosfcra cndo1~rmi­
base de gas natural ou de propana. corn varias pro~Oes arfgas e os correspondentc.~ pon1os de orvalho(73l.
ca.
~
166
Tratamento Termlco <las Ligas MotalicaS
Pelo simplcs ajuste da rcl~ arlg:ls pode-sc produzir uma aanosfor.i conporcentagcns muito pcquenas de COi e H 20.
A Figura 119(73) indica o ponto de orvalho que dcve ser mantido nu ma atmoscndottrmica, de modo a ha,•cr equilibrio entrc cla e o ~o de determinado tcor
cMbono, entre 1emperaroras de 815 °C c I 150 °C. Para uma dada 1empcr.i1ura,
to n1enor o ponto de orvalho. 1naior a tcnd!ncia de carbonc.ta~ao da atmosfera:
ID
D
z
GA~
!DO gru
R~LA~AD AR / GAS
'
'
4
10
12
' 14
1000 &TU
PROPANA
Fig. 118 • Antdlse aproximada de Olis de geradOC' endot0rmico, quando
proruzlcjo com v.irias rela900s ar/i>As
a<;<>S
A 'fabela 23 mostra os pontos de orvalho, em foixas. para a tempera de alguns
para ferramentas. nurna atmosfcra end0tcrmica.
l)xistem muitos aparclhos para dc1crmina9ii<> do ponto de orvalho. A Figura
120 mosrra um aparclho simplcs quc pode scr utilizndo para cssc lim.
0 aparelho consiste num vaso de vidro tr.1nspan:n1c, dotado de uma rampa de
borracha. atravcs da qual est.i inserido um cilindro com fundo. cuja superffcie 6 ahamcnle polida. No interior dessc cilindro podc.-sc vaporiutr anldrico carMnico. Ainda
nessc cilindro c colocaclo um lCrmomcLro de lcitura rnpida, em gmus FutcnheiL
Atraves do vaso de vidro passam rubos de cnrt:lda e safda do gas cujo pooto de orvalho sc quer dctcrrninar. Ogas 6 queimado no ar pelo tubo de saida.
167
Tratamento TEinnioo das Llgrus Motilicas
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Flg.119 - Pooo> oo o<V<llhO de aunosle<a ..-Crmlco em
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tOOf de C3rt>Dno do ac;:o. As c:urv:.s de equll.ibrio mosttadas incfcam a re1ayao en1to o porno de Qf'V&lho e o toor de C<ltbono em aQO·c-arbono cntre tcmperaturas de 815oC o 11609C.
TABIELA ... 28
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Ai;o allo Ct• . ,
3"°(F2)
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'1 3(07)
Arp •lllO
c. tndutoc. ., I t
c. ba!xo w. endurec:. 6lto
....
Ponto de orvatto. 9f:
..,."C "'*'
«>
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.."°
40
20
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46,S
54
45
so
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60
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--
70
45
1010
20
-
70
843
23
27
30.S
50
31.S
60
36
815
45
843
25
232(l6)
/lir.;oCr-'6- ~
115
50
GlO(Tl)
N;Otepdo 18- 4-1
1288
0
ll;)O (M t)
AQo*1icb t.S-9-4·1 C- w-0-..Mo
1232
5
B.5
12
55
65
10
15
Pnrn mcdir o pon<o de orvalho, enche-sc <le gns o inccrior do vaso de vi<lro
uma vez chcio 0 vaso, inicia-sc a vapori1..a~ilo do
no interior do cilindro polidc
ate que a"" superficie comcce a sc emba~ar por dcposi~iio de orvalho. Nc.<;.<e ponlo
co:?
ruz-se :t lcitura do lCm1QnlelrO e corta.. sc (l p::issagcn1 do CO'l: A scguir. obscrva-se
lCOlperalUr:t COl quC desapareccm da Superrfcje dO IUOO pofidO OS uftimos VCStigiO
de emba~amcnto. A mMin das du:is ccmpcratur:is dara o p0n10 de orvalho do gas.
168
l
Tratamento TGrmico das Ligas Metaltcas
EIUNOR!l [){
(01
L}--11---
l\J60 POUOO
Fig, 120 • Apare!h<> rudlmentar para daterminai;ao do ponto de
orvalho
3. TcnsOes in1e11u1s. en1penan1ento e ou1ros defeitos - As opcra90cs usuais de
tratamcnto tCnnico e as opcrayOes de tratan1cnto lcnnoqufn1ico poden1 ocasionar
dcfcitos 1HtS pc~as. dcviclo::. a u1na sC.ric de fcnUn1cnos de natureza ffsica c quf1nica
tJUe ocorrcrn durance o seu aquecin1ento ou no scu rcsfriameolo. sobreludo quando
ttS 1ncios de resfriatnento s5.o muito scvcros.
Sabc-sc. por exen1plo, con10 controlar, convcnicnte1nente.• os fenOmenos de
c dcscarbonc1ac;ao pclo uso de ambientes apropriados de aquccimento.
oxida~ao
Contudo, as vczcst 4uando sc cxpOe u1na pe<;a de al to-carb<>no ou ce1nentada,
ap6s o aquecln1ento, durante um tempo superior ao neccsS<irio ao fl)eio atnbiente,
antes de sua tCmpcra, pode ocorrer u1na descarbonctac;ao superficial a qual, cvcn-
lualmcntc, alingc 50 n1icrons a 75 n1icrons. No caso de pc~as ce1nencadas. u1n<l nova
ec1nenta9ao r<lpida climin<l cssc inconvcnicntc.
Falhas de equipamento. como um mau funcionamcn10 dos pares tcrmoeletri-
cos, c dos registros de ten1per.1lura, podc1n ocasionar ten1peratur:;ls de aquecimento
exagcrJdas ou aba.ixo do dcsejado, ocasionando ou excessi vo crcscimento de g.clo
ou, na cen1cnta~ao. can1adas mais cspcSS..'l.s quc as nccesstirias, ou quando a.') tempcratura..<.; tOrcnl inlerio1-es as especific.ttdas, austcnitiza95o inco1np lcta c estl'uluras
finais diferentes das previstas o u, ainda no caso da cesnentayao. can1adas 1nais finas
quc as nonnais.
O
1empo~
a tcmpcratur.i, C. outro fator quc dcvc ser nluito ben1 controlado,
pelas mcsmas razOes aciina expostas.
Um fenf>menC) muitO
COmUIH C indesej~vel
dimensionais no a4ucci1ncnlo c resfrian1ento das
C a ocorrencia de mod<lnyas
pe~as durante o
seu trata1ncnLo tCr169
Tratamento Temioo das Ligas Meulllcas
mico. Essas mudan~ dimensionais que lcvam ao cmpcnamcnto c, evcntualmentc, a
fissu~o superficial. sao Cllusadas principalmente pclas tcns<'lcs internas quc se
originam no processo.
As tensOcs intcrnas sri:o tic duas n~llurc7,..1s:
- tensOes de origenl t~nnicn. por<1uc as zona.~ :supcrficiais das J')C91S rcsfriarn
c contracm mais rapidamentc que o seu.nUclco; cs.sc ric.a cont suas dinlensOes n1ais
rcduzidas para contcr o mct"I mais quente e de volume nrnior. Enquanto o metal est4
corn plasticidade sulicicnte e tuj• igualmente tempo sulicicntc, as tcns0cs devidas lls
vari~ de fonna e dimcnMies das pec;a' ficam equilibrad3s. Po.Cm, no momento
cm que a regiao superficial tornar-se rfgida pelo rcsfri•mento, cla ira opor-se a ulterior contra~ao do nl'icleo c :>urg1ri'io 1cnsOes intcrnas uprccidveis e
- tcnsOes provcnicntcs das transfo1m~Oes de fascs cm n1uilas ligas mettili~'l.S,
particularmcntc nas terrosas. Essns transfonna~Oes de f~l.\CS pi-oduzcm, como se sabe~
varia~Ocs de volurnc tanto rnais scnslvcis quanto mais dn\stici\s as condi)'-Oes de res~
friamento e mais complexas ns formas das pcx;as.
As tcnsiics intcmas, paro um a~o de 0,50% C. sao cstimadas cm:
S kgf/mm2 para resfriamento ao forno;
I 0 kgf/mml paro rc., friamcnlO ao ar;
25 kgf/mml para resfriamento em 61eo c
40 kgf/mml para resfriamento em agua.
Ern Ultimu ru-ullisc, U!) 1nudnn<;:.ts: dimcnsionais resulrantcs c.las rensOes internas
de ambas as naturczas pode. quando seu valor uhrapassar o limitc cl:!stico do material. levar ao empenamento As pcc;as c atC mcsmo a sua tissu~3o, nessc Ultimo caso
se o valor das tcnsiics ultrnpassar o limite de resistcncia mec5niea do material.
Pelos dados acirna, vc-se quc para evitar um ni»cl clcvado de tens0es. seriz
necessario resfriar as JlCy3S 3 baixo vclocidadcs, 0 que nem Sempre e possivel, pois.
na pratica, o principa1 lrat~nlen10 tCnn ico das Jigas fe1Tosas
ta tCmpcra quc cxige
vclocid,\des de resfriamento elevndas quase sempre.
Nessas opcra9ocs de tempera, ns mudan9as dimensionais sao muito afctadas
pcln fom>ay.'io da martensit.1. cujo rcticulado cristalino 6 gmndcmcnte dcformado c
CSSll defonnayiio lanto maior quanto mais elcvado O leor de carbono do •sx>·
e
e
Podcr-se-ia concluir alinnando que evitar defonnac;0cs nilo f:lcil. sobrctuoo
Cm ~ CUjO tral3mCOlO tCrmiCO OU tcrmoquimico CXl~C um resfriamentO rapido.
A ell:periencia do trauidor t~nnico C n1uito importante no scn1ido de evitar~sc;
cmpcnamcntos pronunciadoi; c ou1ros possiveis acidcntc.\.
170
Traiamen1o T6rn-ooo d4s Ligas Mel<llicas
Em cngrcnagens. por excmplo. o empeoamento csta qua;e sempre prescnte de
mais ou menos salicnre.
Ncssc tipo de pety:as. como crn outrns de conform n~Uo rchuivamcntc comn. pl'ocura-se udotar mcdidas que permitam controlar as dcfonna<;Vc.s a nlveis
1taveis.
As cens0es incemas quc sc originam no processo de fabrica9ao de u ma p<.~a silo.
sc viu. uma das causas do empenamento. Uma das fontcs quc podcm originar
sl cm~ como engrenngcns. cst4 relacionada corn a n1ic'l"(X!strutura do~ ini. Por excmplo, numa n1icroestnnurn que n5o sc conseguiu es1abilizar. eonvcnientetc. mcdiante um recozimcnto ou normali~ao~ as tensOcs que sc originnm no rornco preliminar e na usinagem subscqUc:ntc siio. posteriormentc. aliviadas durance
aquecimcnto para a tempera. A pc9a tcmperada aprcscntnra. cntilo. cmpennmento em
·os degrnus, ao contrario do quc se podcria cspcrar.
Essas tensOes sao nH,is criticas c1n c ngrenagens cmprcgndas e1n aplica~Ocs de
ior 1·csponsabi1idadc como na indU.s1ria acron5u1icaO.l>, Rcco1nc nda -~c, nesse caso,
a~ pc~as
scjan) subn)etidas, cn1rc as opera~Ocs de usinagcn1. a urn allvio de ten-
' entre as tcmpcratura.' de 425 • a 480 • C, alcm dn operayao de nx:ozimcnto ou
rmali•~ a que as 1>C9a.< >ii<> <ubmctidas antes de scr inici:ldo o eiclo de usiOutra eausa comum de empcnnmento co projeto inadequado da.s ~as. Ess.•
uma rcalidadc presente em pmticamcntc codas os proccssos metnlUrgicos, n qual,
conludo. 6 n10tis crftica nos prOCCS..l)OS de 1raramcnto tennico, po1·quc os n1csn1os con1itue1n cm gcral a Ulti1na etapa de f:1brica<;ao.
Dcve-se. i:x>rtanto, procumr, no projclo, um baJanceomcnco upropriado entre
as v~rias scc9'JCS das J)C9as. com quc sc consegue eliminar. ou rcdu1.ir. o
numero de
d1spositivos. lls vezcs comp!cxos. quc >Jo empregados para fixar as pc<;as por ocasiao
da tempera.
A fonna de carregar a.' ~:as nos fomo~ C outr.t causa de cmpcnamcnto. As
pcc;ru, 1nai!' l'inas. por exc1nplo, dcvcrn M:r carregad<b corn as scc~Ocs n1ais finas sus·
pensas ou dispostas vcrtic:aln1cn1e. As ~as de grande sec~5o 1rnnsvcr.sal dcvcn) scr
disposca..lii horizontalmente. NilS pc~as linas, ao seren1 as 1ncsnHlS 1ncrgulh;id:u; nos
banhos de tCn1pera. suas cxtrcrnidades penccram no 1ncio llqliido. c1n prin1ciro Jugal'.
o quc rcduz a possibilidadc de cmpcnamc11to.
Essc 1ipo de carrcga1ncnto dcvc ser aplicado c1n eixos e pc~as similarcs. para
que as mcsmas penecrem no b.1nh<> vcrticalmcnlc.
Tens0es inrema' quc ainda podem causar cmpcnamento s.'lo igunlmcntc resultado de mcios dr.lsticos de resfriamcnt0: Um modo de diminuir C."-iC cfeito. se o 61eo
for o mcio de resrriamcnto cmprcg::ido. c:S n1anter o 6Jeo a tempcrntum~ mais clcvadas,
por excmplo. cntrc 150
e 200
cm vcz de 50
n 65
o quc o normal.
•c
•c(73>,
•c
•c.
e
171
Tratamento TGrmico das Ligas Mctalicas
Essa tCcnica, conludo, s6 6 vtilida, se se pernliti r u1na perda de alguns pontos de
durcza no nUcleo das 1~as.
Os mcios rnuilo drtisticos d e resfrian1en10 poden1 ai nda provocar. al Cn1 de
fissuras superficiais. Os rncios n1ais suscctivcis d e provocar esses
defeitos siio 61cos s<>l livci s de haixa conccntra<;ao ou p0Jf1ncros en1 solui;Oes
CJnpcnanu~nto.
aq uosasC74 ).
Para oontornar esse problcn1a, sugerc~sc aun1enrar. ligeiramente. a te1nperatura do banho, conlo no caso do cinpenamento ou aun1entar a concenrra~ao dos 61eos
solUveis ou os polfrneros.
Ja foi n1encionado quc projeto inadequado das pec;as pode provoca1· e1npenn1nen10. As tcns0c.') quc sc 01·iginan1 devido ;l projeto n1al feito pode ainda levar ao
aparocin1enco dessas fissuras supcrficiais~ cantos 1nuilo vivos, furos 111uito pr6xiinos
do~ pctf1ne1ros das pe<;as, scc(iOCS c..~pcssas adjacentes a sec~Oes finas conscituenl
fa1o res e conccnlray<1c..'> de tcnsOcs durante a cenlpera. Desse 1nodo, deve-se procurar
arrcdondar os cantos. dotando-os de ainplos rait)s <le curvalura, al'astar c.>S furos das
<\reas que ir5o ser endurccidas. superficiahnente. e proc.urar u1nn liga<;klo harn16nica
cnlrc sc~Ocs adjaccnlcs de difcrentes espessuras.
No caso partict1lar do cndurecimcnto superficial, por ccrncnta~fio, quc cxige
tc111peraturas elevadas c rcsfrian1cnto e1n 1neios de t6111pera severos.
mas. que n5o apcnas Cnlpcna1ncnto, podcrn surgir.
ou~ros
proble-
A n1aioria dclcs sc rclaciona conl a 1nicrocslrutun\ cla canl~da <.:c1ncntada. len1perada e rcvcnidaml.
A n1icmestrutura ideal de un1a ca1nada ce1nentada consiste en\ 1nartensita
rcvcnida, contcndo nao 1nais que 5% de austenita re1 ida.
Contudo, devido a causus rclaciona<las <.:Olll a aUllOsfcm carhuriza ntc, coin 3
densidade da carga no interior do fonto. coin a exposiyao pl'olongada das pe~as <lp6s
a ccmenta~ao na atmosfcra :.unbiente (oxidante) etc .• essa n1icroestrutura ideal pode
sofrer alcera~oos.
Os dados a scguir rncncionados elucidan1 01elhor a n1::u~riat14>: un.. a atnlosfera
carburizanLC apropriada deve a present.ar u1n potcncial de carbono na zona de carbu1'i7.a):UO do fo rno (corn Lcmpcratura Clfl torno <le 925 °C) CnlrC 1.25'*· c I ,30<fi1C na
sua zona de difusi\O (COlll te1npe1'a0.11'a enl tOl'OO de 845 aC), Clltl'C 0,75~J e 0,85o/(1'.
A conseqiiC:ncia principal de potcnciais de carbono supcriorcs aos valo~
c itados cum excc;;so de austcnita 1c1ida (40% a 45%). o que rcsulta em baixa dureza
superficial. Alenl disso. a n1icroc~trutura podc aprcscnlar u1n rcndilhado <le carhoneto no contorno do gr5o c areas n1aciyas <le carboneto na. supcrficic. Essc dclbito podt
se r illenuado por urn longo rcaquccin1cnto oa faixa auscenilica, c1nbora sc corra
risco de supercen1enrar o a<;o a nfveis
172
in descj~lveis.
Tratamonto T6rmk:o das Ligas Metailcas
Mantidos os potenciais de carbono no.~ valorcs ac1ma mcncionados. a qunnti·
dade de austcnita rctidn e menor e. para a maioria dos a~0»-carbonos ou de bnixo teor
cm liga emprcg:ido< cm ccmcnta~io. resulca um carbono mcdio superficial cntrc 0.85
c 0.95. o quc c sulicicn1e p:irn assegurar boo durcza superficinl.
Outrn tecnica que pode ser empregada para cvitar grnnde quantidade de
aus Lcnita rc.tid:i
e n~o
reali7.ar tCmpcra a partir de tcmpcnuuras muito clcvadas.
Assim, recomcndn-se niio aqueccr muito al6m de cerca de 28
rmura crCtica superior.
•c a 30 °C da tcmpe-
A austc nitn rctida po<lc scr climinada po r u1n rcsfria1ncnto suhzcro (-85(1C) ,
scguido inlediatan1cntc de reve nido. 0 rc..~fi:iamento ~ul'lzcro dcvc scr 111na continutl<;:io do proccsso de rcsfrinme nto. E1n out.ra.o; palavras. deve ~er 1cvado a cfci10 o 1nais
rapidamente pos~lvcl np6s o resfriamento dircl<>ou normal.
Dcpoi!oJ do rcsfri301ento s ubzero. o ~t<;o <lcvc: scr i1nedin1:11ncn1~ lcvado !t lctnpcr.s.Lum an1b1cn1c c. n scguir. revenido atC a dcsejada durcz.'1 da camnda supcrlicial.
A lr~nsronnrn;ao da austenita retidn pelo trntamcnto subtero pode cheg;ir, para a
maioria doo. a<;os para ccmcnta~ao. a 97% ou 98% de martensito.
Convem. tcr cm mente, quc o =mento subzero torn•·<e inutil sc o ac;o ja
tiver sido rc\·enidu. 1>0is esta openu;ao estabiliz.a a austcnita re1ida.
Con\O sc viu, o. princ1pa1 conseqii£.ncia de gronde qu3n1idadc de aus.icnita rclida
e a durc7'l superficial mais haixa. Outra causa de durcw superficial inferior ao descjacfo
csla relacionadn com <> tnmanho de gr5o inicial do ai;o. Prcrc1,,·se sempre granula900
fina, contudo un1n grnnul:~fio n1ui10 fina c.tiininui a capncidadc de cndurccimcnto do ac;o
c~ no 1en1pcru. n n1icrocslrutura resultante podc )';er c,;onstilu lda de hnini ta. fe1Tita li vrc c
pcrlita lina, o <1uc con11ibui pnra cli1ninuir a durcza )';upc1·1icial. A sshn. cle ve-sc pre{Crir
uma foixa de i.unanho de grao entre 5 ASTM c RASTM (para a~os-liga).
A durcza superficitll pode variar
C fll
run~ao do 1nodo de c;\rregamcnlO das
pec;as nos fornos. Cnrgas extremamcntc dcnsas, sobl'ctudo de pcc;as de pcqucnas
din1ensOcs amontoadas nu1na ces1a pod.cm originar CSSJ.\ varia~Ocs da dure7.a s uper-
ficial. O problcma esm mais rclacionado corn o resfriamento da 1ampern. do que corn
0 aquec1mcntO no interior do fomo. De fatO, ilO scr a cc>ta 111C'l!Ulhada 110 banho de
tempera, o Ouxo do mcio de resfriamento para o ccntru da caqia lien prcjudicado e
apena. as pec;.1s locali1.:1da.• no pcrime!rO da cesra atingcm a dure1;i superficial total.
Uma agit~ao insuficien1c do mcio de resfrianlento podc igualmcn1c causar varia~Ocs
da durc7.a supcrt.cial.
0 pl'oblcrn:l npnrccc igunlntente cm rcvcnido de c;ugns mui10 dcns::ls . Por isso
devc-sc garantir uni tcnlpo n1inin10 de revcnido. pol' cxe1nplo 2 horas, de modo a
ler-sc urn aqucci 111cnto uniforn1c de toda a carga .
4. Ct>r1t:bls<je,\' f)<ul:iais - Foram apontadas ~1ci1n:l os principais <lcfcilos quc
pode1n ocorrcr nas o pc rJ<;Ocs Uc ttaLa1nenlo lennico, s uu.' c~1usas c rncios de evit6-los.
atcnu~-los
ou corrigi-los.
173
TratamenlO T~rmieo daS Ligas MoWlca$
No caso espedfico de empcnamento,
alguma.~
outrJS simples mcdidas, para
Ji111inuir o defcito. podcrn scr citad:l.~: cvi1ar fomos corn solcir'J..'\ irrcrulares. apoiar
udcquadamcnte as pc<;as nas solcirns dos fomos. utiliwr, para o manuscio das pc9as.
ferr.unentas rfgidas c bcm proporcionadas, mergulhar as pc~a.~ nos rncios de resfrianicnto cont cuidado, introdu1indo as scc~Ocs lllttis finas cm prin,ciro lugar c assirn
cm scguida.
Pode.r·sc·ia ainda ;admi1ir, no ea.so de produ~~o cm stric. experiCncias prCvin~
fcic.as para detenninar o grnu de dcfonnac;ao a que as pcc;a:. csl5o sujci1as, criand<'
assim condic;iies para que al1tumas mcdidas prcvcnlivas scjam 1omadas. de modo "
minimizar os riscos de dcfonnac;Jo.
H:I, finalmcntc. mcio; pcrfcirnmcn1c adequados par• rcduzir ou eliminar <>efeitos de oxida9ao. descarbonc1a9iio, fissurac;ao superficial. de 1mxlo a podcr-sc
rc:1li1.t1r o tralamcnto tCnnico. nas condi~Oes 1nais favor6vcis de scguranc;a.
De qualquer n1odo, nos lrn1n1\l Clltos tCrnl icos indu~trinis. onde grande c1uantidadc de pc~as S[lO tratadas. os avan<;os lccno16gicos do sctor. o c1nprego de infornlt1tica c oulr.is tccnologias, cst:io proporcionando rcsultados cnormcs. corn rcla<;io
~ eeonomia de energia. ao tempo de 1ra1amen10 e oulros fotorcs, nas mo<lemas instr
l:it;Ocs de 1ratamen10 termieo.
As infonna~ aprc.o;cnlod>.< ncs1c capitulo tem apena< o ohjetivo de confu
mar a imponlincia da pra11ca do 1r:11amcn10 1Cmiico e dcmons1rnr quc apcnas o oc
nhecimcnco das varias o~s de tr:ua1nento temlico nao s.5o suficicntcs para obteros mclhores resulrndos na pr:ilica.
174
XI
TRATAMENTO TERMICO DOS FERROS FUNDlDOS
I. l111rodt1f&J - 0 au1or des1a obra considerou a impon!incia de dar aos
leitorcs alguns exemplos de 1ra1amcntos 1ermicos de detcnninadas Ugas mei:lli=, de
modo a moslr:lr praticamen1e os rcsultados que po<lcm ser ob1idos, quando o tratamcnto aplicado apropriadamcn1c. Por csse motivo c para rcssaltar csses fatos,
cscolhcu algumas Iigas imporcantcs no uso d i5rio. Serilo considcrudos, ncste capfrulo, os fen·os fundidos cinzcn1os, os forros fu ndidos hrancos c os fenos fu ndidos
nodularcs.<74>
c
2. Ferrosfw1didos ci11ze111os. "Alfvio de tensOes" -01r:11a1ncnto 1Crmico ma.is
gencrali1.ado co "alivio de 1ens&:s", aplicado em 1'C"'5 fundidas as qunis. duran1e o
rcsfrfamento desde a solidili~3o no interior dos moldcs are a tempern1ur.i ambiente,
cst.'lo sujcita.s a con.stanles muda~o.~ de volume, como a Figum 12111s1 indica:
"'
....
1 %00
....<
....•
...
...
2
.
• v·
"
::>
c
•
6"0
"·\
\
400
"\
-
OCC.ltt'attM O 0£ VOL.0-.£
V Alltl AC;l O 0 £ VOLUME
"'
Fig. 121 • Ae11<esen1at;ao esquematica da mancha do$
fcn6mcnos que ocorrem no (&Sfriamente do forro fundido
175
Ttatamento TCrmico das Ligas Mct.alicas
0 significado dos trcchos assinalados co scguintc:
AB - contrayao no c.stado lfqtiido~
BC - contrn9ao na mudan,a do cstado lfquido para o s6lido;
CD - contrayfio pela n1udan9a da austenita en) ledeburita;
DE - expansao pcla grafi1i7~19fio;
EF - contra,iio pcla qucda de temperalura:
FG - expansao pefa n1udanr;a da steadita tcrnruia
afonna binaria~
GH - con1ra9iio comfnua pela qucda da tcmpcraturn:
H1 - cxpansffo pela transforma<;.fio d~1 fase ganl(\ a alfa e da aostenila cm pcrlita e
IJ - conlra9ao concinuada pelo resfria1nen10 atC a tcmpcratura arnbiente.
0 cxposto constilui apcnas u1na das causas das tensOes internas a que estfio
sujcilas as pe9as fundidas c que podcn1 lcvar ao scu c1npcnan1cn10, princ.ipaJn1ente
duran1c sua usinagc1n, quando algunKLS dcssas lensOcs sao ali viadas ou eli1ninadas.
Por ou1ro lado, as divcrs-t> scc9ocs das pc<;as estao sujeitas a vclocidadcs de
rcsfri:Hncnto difcrcnlC$. de 1nodo quc as rnuc.Jan<;;1s de volun1e nnencionadas aconte-
ccm cm tempos difercntes.
A IOrma das pe<;~lS tambenl pode cons1 i1uir un1 fator favor<ivel ao acU1nulo de
lensOes intel'nas, nao sornenle pelas p1'6prias causas j~ cit<1das con10 igualmente pelo
sistema adotado para sua fundi<;ffo. 0 n1ateri al e1npregado na confccc;ii.o <lo rnolde
pode ser de taJ nanireza a ponto de restringir a conlrac;ao tCrrnica norm;1J do metal n::i
solidifica~o c rcsfriamcnlo posterior.
A Figura 122<76>, corrcspondcnlc a u1nel pe~a enl fonna de 1, clucida n1el hor
essa afirrna9ao:
A pc9a. ao solidificar, contrai na SC091io vertical: essa concra9ao c impcdida.
se o molde for rfgido, peJas secc;Oes horizontais superior c i nrerior, confonne esta
in<licado na figura, c.ausan<lo o aparcci1ncnlo de tcnsOes de tra~ao clcvadas na Seclffio
vertical.
Ha. pois, necessidade de aliviar·s c ou clin1inar-se todos esscs cipos de tcnsOes
inte.rnas residuais. necessidade essa L<-1.0lO 1naio1· quando 1nais cx1ensa a oper.ayfto de
usinagc1n a quc forcrn sub1nctidas as pc<;as rundidas.
Na rcalid:t<lc, a pr6pria opcr.t<;fto de usinagem serve de indica<;ao da presenc;a de
tensOes residua is. porque se essas niio tiverern sido climinadas, diticilrne1ne se conse-guc
n'Ktnter as dimcnsOes dentro das tolerJncias especificadas, quan<lo as pc'!(as s5.o usinada..-...
O "alfvio de tensoes" ou "envelhecimcmo" das p~1s de ferro fundido foi
<lurantc 1nuito tcn1r)'(), cxccuta<lo de 111cxlo na1ur,al, ou seja. as ~as fundidas cram
176
Tratamen10 TOrmico das Ligas Me!ali<:as
Sec<;llo quo
t6'tf'"91 I
connQlo da
sec~~ v1tt1cal
~­
tt'Sltingt a
coru~da
seot;6o weBC.al
F"og.122 • E>tem!)lode uma das causas quo 0<l91nrun tens6es
reSiduais em fundidos
deixndas ao rclcnto durante meses~ para depois scrcn1 usinada.\ c poslas crn serviyo.
Acrcditnvn..sc. coin isso, que as tensOcs intcrnas era1n elin'linadas. Contudo, c.~tutlos
mosmu·nm quc upcna.o; 10% das tcnsOes cran1 nlivindns por "cnvclhccimcnto natural"
e os riscos clc e1npenn1ncnto, ap6s as p~-as rnontada.-. nos rcspcctivos equipa1nentos.
continuavnm.
A l6cnica 1noderna consiste enl aplicar o processo de "envelhecimcnto artifi·
cial" quc co vcrdadciro troi:uncnto tennico de alivio de tcns<'lcs: 3$ pc~as sao aquecidas a tcmperaturas elevadas. porem abaixo da tcmpcratura <le transform~o (para
evitar mudanc;as cslruturais). durantc tempo detenninado.
A rnnior plas1icid.-.de que o melal adquire 1ls 1crnpera1ums mai< elevada• ou
seja a maior "Ouencia" co fa1or cssencial para que a< 1cns0cs .cjam aliviadas.
A Figura 123m1 rnosltil o efcito da tempernlUm sobrc o total das tcns6cs aliviadas:
A Figum 124ml combina os cfcitos da tempcr'llturn c do 1empo sobrc a quan·
tidade de tcns{lcs aliviadas.
Amb:os as Ii gums mos1ram quc a tempcmtura ide:JI si1u:1-sc en ire 550 °C c 650 •c.
As 1crnpcraturn~ n1ais clevadas. basta mantcr-sc as pc~ns durnntc I hora para 1er-sc
cerca de 80% das tcns<>es aliviadas, sc1n quc ocorrn qunlqucr trnnsfonna~5o cslrutural. Para quase total eliminac;ao das tcnsOcs intcrnns, Lcntpo" bcn1 1nais 1ongos
podem scr ncccss~rios. variando de 10 a 48 horns. 0.. fcn·os fundidos ligados, com
Tratimcnto TCrmico clas L19M Mel<llk:as
--"
0
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Fig. 123 • Efeito da temperatura sobrc o total de 1onsoes
aliviadas em ferro fundldo
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nMPl:RATUIUVC
Fig. 124 • Efelto do tempo e da temporarura sobro o total do
tenSOes aliviadas em fc-rro fundido
TAe:EUN9 29
FMu de !!mpt!!!!tU NCOMendada• para alMo de ..na6n de M at de
ilfni fundido dnzento
--·Igo
llpo 6t fetro fundldo
"' babco .,, .-n liga
Oo · -..,.1ga
178
Tempuatura ~ dvtoele t1H1'6e-t
510-SM"C
565 - 59S"C
595-Md'c
Tratamento Termico das Ligas Me,~licas
baixo lCOr e.nl ligas (Cr. Mo. Ni e V) exigcm Lcn1pcraturas n1ais ahas. pois esses e lcmentos tendem a aurncntar a rcs:istCncia OuCncia dos fen·os fundidos.
a
Na opera~'io de alivio de tcnsO<--s de pc~as de ferro rundido alguns cuidados
deven1 ser ton1ados:
- a ten1pe ra tura do fo rno, ao scrcnt a...:; pc...~as c an·egadas, nao deve ser supcri ..
or a 200 •c. de modo a evirnr-sc choque termico;
- as p°'as dcvcm scr bem apoiadas na soleira do forno; deve-se evitar de
apoiar pc9as em camada de pe9as j a existcntcs;
- deve-se procurar a mclhor distribuic;ao posslve-1 da ten1pcratura no interior
do forno;
-dcvc-sc evitar quc as chan1as (cm fo1·nos a Oleo) e os
jan1 diretamenLe as per;as e
ga~es de
escape a lin-
- cmbora as te1nperaturas enlprcgadas nao sejam rnuilo clcvadas. C
rccomendtlve1 que o resfriamenlo posterior. no aquecilnento, sej;i n1uilo lcnlO (no
interior do pr6prio forno, por exemplo), ate ccrca de 300
ou. se as pe9aS forcm de
form a complcxa, ate ccrca de I 00 °C, quando, entao, elas podertio scr resfriadas
livremcntc ao ar. Coin isso. evita-se o surgimenlo de novas 1cns6cs,oc asionadas por
u1n resfriamento mais r3pido.
•c
2 . 1 Recozi111ento e uor11raliu19fio - O recozin1cn£0 objetiva 1nelhorar a usinabilidade do ferro funrlido cinzcnt<>.
Esses rnateriais se caracterizan1 pcla sua boa usinabil idadc; ainda assiln, o
rccozirncnto 1nelhora essa propric<la<lc c, as vezes. "t6 lnesmo neccss:irio para cli·
1ni nnr ou a1nolc<.:cr 7.0nas coquilhadas que poden1 tcr surgido durct1\le a solidific<tyiio,
nas secyOcs 111ais fina~ das pc<;as fundidas.
e
A ope.ra~.ao de recozimento C lcvada a cfcito a 1cn1peratura~ acin1a da Jinha
inferior de transforma,ao. quando ja ocorre altcra~ao cs1ru1ural. Essa al tcra9iio estrutural j;_\ C acentuadn quando a ten1perJLura alingc 760 °C~ pOUCO acl1na, port.a nLO, ()U
e1n tomo da linha inferior <le lransforn1ar;iio (para ferros fundidos oomuns ou de
baixo teor em elementos de liga).
O recozimcnlo complCLO ou pleno ten1 lugar na faixa de tcmpcratura de 780
°C a 900 •cc clc recomendado quando o ferro l'undido apresenta os elementos de
liga e1n teores niais c Jcvados. TambCnt ncssc caso: o rcsfria1nento subseqtiente devc
ser n1uito lento, aLraves da faixa de transfonna<;flo; ou scja: cntrc 790 ° C a 680 °C .
c
0 recozin1cnto a tcmpcraturas rnais baixas - entre 700 °C a 760 °C - Ccha111adc> "rccozhncnto de fcrrltizar;Uo'', ou seja, nele se visa a transronna~?io dos carbonetos pet'lfticos en1 ferrita c gral11;1 1 de rncxlo a rnclhorar a usinabilidade. ApLica-se ~fer­
ros fundidos c()rrluns ou coin baixo teor en1 e le1nentos de liga. O tempo de per179
Traiamento Termico""" Ugas Motaricas
mancncia, a tcmpcralura, dcpcnde da quan1idadc de grafit i~ dcscjada, scndo
gernlmente relativamcnte curio.
O recozimento "grafttizante" c aplicado toda vez que os Cerros fundidos aprescntam carbonctos nlaci<;os. o quc cxige tcmpcralura de trn.lan1cnto de no mfnin10
870 •c. Na pr.ltica, recomenda-se a faixa de 1cmpcra111ra de 900 •c a 950 •c.
Ocvc-sc notar, contudo. quc sc o fcn·o fundido possui O, I()% ou mais de f6sforo. o
eutctico de t0stc10 podc dcrrc1cr ~quelas temperaturas.
0 tempo. a tcmpcr•tura. varia de poucos minutos a y:irj:i., hora.s, dependeod<
da quantidadc de grafila dc.<ejad>. Recomenda-sc. contudo. o tempo mais curto
sivel para evitar cxcc.<siva form:.;ao de cascade 6xido, a nao ser que se utilize auno•·
rcra controlada no trala1ncnto.
I''""
A Figura 125(77) mostra os ciclos de recozimento para fc1Tos fu nd idos (curvaJ
S, 8 1 e C), em compara~iio com o tratamcnto de alfvio de tens15cs (curva A):
0 rccozimento B. a tcmpcraturn mais baixa - 700 °C a 760 •c - co de "fer
ritiz..~~o" e aplica-sc a fcrros fundidos comuns.
0 recozirnento B 1 corresponde ao rcco7jmcn10 m«lio OU plcno, corn temp<
rJturas de aquccimcnto cntrc &00 •c a 900 °C e aplica-se a (erros fundidos ligado
OU cm ferrOS fundidos nao ligadOS, para climina~o de pcqucnas quantidadcs de=
bone1os bem dispcrsos.
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Fig. 125 - Ciclos de recoZimento recomcndados
para rerro fundido
180
Tratimento Temlico das Ligas Metalicas
O rccozimcnto Cc o rccozimento grafitizai11e rcali zado a ahas tcmpcraturas
Xl •c a 950 •c - e aplica-se principalmente em ~de ferro fondido br:inco ou
ado. para climinay:1o de carbonctos. maci9os.
A Tabcla 3006> indica as prnticas rccomendadas paro recozimento de~ de
fundido, com pormcnores sobre o!- tempos ~s cempcmturas c vclocidadcs de
A mclhom da usinabilidade do material pclo recotimeoto implica na quedn
suas propriedades rclacionadns corn a resistCncia 111ccGnica.
A •norm:ili1.ny3:0"' dos ferros rundidos visa obLcr unu1 matriz. hornogCnea. corn
mina<;ilo de carbonctos n1aci~os 1 tot3hncn1c pcl'lfLi!ca. de granular;ao Jina e procd;dcs correspondente,.,, :i uma maior resistenctn mccll.nica. ali:xL'\ a boa 1enaci·
. O cfcito dn normaliza9ao
c mais not~vel no cnso de fcrros fundidos ligados.
0 lratamcnlO. na Clapa de aquecimcnlo. C i<J.Cntico n<> reco1imenlO, OU SCj3. a
pcmlum
e superior~ de El':ll1Sfonnn95o - cntrc 870 °C c 950 °C -
e o tempo de
TABCLAN9 30
prjbs recomtndadaa ~r• Atcoz.lmento do ees-as
de fcrrOru.ndicfo
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Tipo de re-co-UtMntO
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resfriarnento
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a temperalUl'I .,,..
No fomo al6 31b'°C.
No ar tranQCito de
315°Cda ~..
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abatxo de 480"c.
POOi> exlQir ul»rior
olMod0...-0
181
Tralllmento Termioo das Ligas MeU!licas
pennanencia, a temperntura, devc scr no minimo de 24 m1nutos por centfmetro de
~no da pcc;a, seguindo-se resfriamento ao ar.
A velocidade de resfriamcnto devc ser tal que evite o infcio da ferritiliza<;.'io
cm 1omo dos vcios de brr'Jfiln. nuls n1'o deve ser lOO rllpida quc pos:sibiJite a fonna~ao
de hainita ou martensita.
Como regra empirica, rccomenda-se que sc dcvc csfriar de 770 •c a 700 •c.
no cspa<;o de tempo de l a S minu1os(77).
Em rel~ ao estado fundido, M uma melhor.l da resist~ncia ii trar.,ao da
ordcm de 20%.
A Figura 126176} aprcscnta, de fonna esquen1:itica, os difercntes ciclos de
nquccimcnto e resfriamenro emprcgados para os tratamentos de alivio de 1ens0es.
rccozimcnto e nonnaliza9fio de ferro fundido.
2.2 TB111pera e revenillo - A cs1rutura do ferro fundido cin1..Cnl<> C muito sen1elhantc a dos a<;os. a nao ser pela pre.'icnt;a de carbono livrc nu forma de veios alongndos. que quebra a conlinuidadc da matriz c confcrc ao material fragilidade e propricdades mccanicas geralmentc infcriorcs a dos ai;os.
0 foto da matriz es1ru1ural sa- semclhantc a dos 09os conferc, ninda. aos fcrros fundidos caracteristicos de cndurccimcnto por tempera.
Contudo, nos ferros fundidos, sobretudo os cinz.entos, os tcores de silicio s5c>
clevados. alem do alto-carbono; por isso, as 1empera1uras de aus1eni1iza9ilo para tempera devenl ser nlais ch.:vadns c os tempos
as tempcr<.tturas cm
gcrul mais longos,
para quc hnjn dissolu9ao nil lluslcnitn da quantidadc prcsente de cnrhono.
""'°
F19. t 26 - Reprnsen1ae;llo esquomlltica dos ciclos <le aJivio de tons6os. recozimcnto c
normalizeyAo dos ferros fund;cios
182
Tratamento Termico das Ligas Metalicas
Algumas obscrvac;Oes podem ser feitas nesse sentido<76l:
- fcrros fundidos de estrutura inteiramente pel'lftica rcagcm mclhor a tempera
do que os corn estrutura ferritica; neles, e rn te1npo 1nais curco a uma. ccrta tcmpc..
rntura de aquocin1ento. conseguc-sc ulna cstrulura austcniLica, a qu~ll , ao se.r resfriada en1 tigua, por exe1nplo, rcsulta cn1 cstrutura linal <le maiC)r du rcz;l~
- o ferro f undido corn n1atriz fcrritica. para hoa rcac;5o atl!mpert1, exige tenlpo
mais longo temperatura, para pcnn itir a dissolu<;50 do cnrhon() livre (ou grafita) na
austcnita:
a
- na prDtica, as pe~as de fern) fundido, a scrcm tcmperadas. deven1 ser a ustenitiz.adas a temperatul'as 25 °C a 65 °C acima da ternperatura superio1· de translbrma9ao, durante 8 a 24 minutos por ccn1fme1ro de espessurn da SC09iio, dependendo
da sua co1nposic;ao c microcsliutur:l inicial;
- o aquecimenco dcvc scr gradual (eerca de 100 °C/h), atraves da faixa mais
baixa de temperatura. de 1nodo a minin1i7..ar as tensOes 1ennicas e a possibilidade de
lissura9iio; acima de 600 °C, o aqueeimen10 pode ser acelemdo;
- sc o aqucci1ncnto, cn1 fun<;ilo do tipo de n1ateriaJ a do tipo de pe<;a, Liver quc
ser prolongado ou quando as superflcics j :i usinadas Liverem q ue ser protegidas de
oxida,ao e descarboncta~5o, reeomenda-se o cmprcgo de banhos de sal ou fomos
coin atmostera conlrolada~
- o rcsfria1ncnto na tCn1perJ e, em genll. ern 61eo ou ar; essc Ullimo mcio C
empregado quando os ferros fundidos forcm allamente ligados; nao se recomcnda a
:igua como mcio de rcsfrian1ento. porque ela C considerada um mcio muito dnistico
para os ferros fundidos, podcndo causar en1penan1enlo ou fissurayao. Conrudo 1 o
choquc tCrmico, ncssc meio, pode ser atenuado colocando-sc uma can1ada de Oleo na
sua superffoie e
- o 1neio dcvc scr ben1 agitado e. ap6s o rcsfriaincnto, a.I) pcc;as dcvcm scr
rcvcnido~ prefere-se leva-las ao revenido
~1ntcs quc tcnham rcsfri~1do abaixo de 150 <>c.
in1ediatamence sub1netidas a opcra~ao de
A Figura 127 mostra a cutva e1n C de uni ferro fundido cinzento contcodo
3.75 C,. 2.90 Si, 0,55 Mn, 0,40 P e 0,065 S. N a ligum, a linha chcia corrcspondc a
1naterial corn tamanho de grao lino c a linha lracejad;1 a 1;1m~1nho de grao grossciro.
En1 resumo, o objctivo da cCn1pc.rn C aun1entar a dureza ea resiscCncia mcci'ani·
ea c, cm conscqi.iCncia, a resist6ncia ao desgastc. Admitc..se que a tenlpcra au111enla
a resistenc ia ao desgastc do tCrro fundido cinzenlo en1 valo1· atC cinco vc7.cs maior
quc l\ do ferro fundido cinzento pcrlftico.
e
0 "rcvcnido" Jevado n efcjlo a tcn1pcraturas de acordo corn a dureza final dese-
jada, duran1e ten1pos, os quais. por ~11.t'>cs pr31ic<'s, sao mantidos os mats curtos pos..
slvcis(76>, Contudo, ~as de fonnas co1nplexas. corn grandc.~ diferenr;as de espcssura
183
Tratameoto T6rmico das Ligas Metalicas
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Fig.12:7 - CUrva e Cpara ferro fuOOido cinzcnto contcndo :3.75 Ct c 2.90 Si.
Linha cheia: gra-o fino; linha 1roceJada: gdio g(osseifo.
nas v:irias ~Oes n5o podcm scr aquccidas 1n uito rapida1ne1'll~ de 1nodo que. nesse.
casos. recomcnda sc mantC-l as durnnle te1npos n1ais longos a ten1peraturas n1ais b..'\ixas.
9
O resfrian1ento, ap6s o rc vcnido. dcvc scr
l ento~
sob1·e1udo quando se empre
1~cnica d iminui as L
cnsOQ
ga no aquccimcnto as Letnperaturas n1nis elcvadas. Essa
rcsic.luais etn
p~as
de fonna co mplcxa.
A faixn de cemperaturas varia de 120 •c a 600 °C(76)_
Excmplos tfpicos de ciclos de 1en1pera e revenido para ferros fundidos cin'l..eii
tos estflo indicados na Tabcla 3 1:
TABELAN931
Qeloa Upleoa de t&mpera o rcvcnldo para
Jerros 1undkios dn:zontos
T empen.tura e
Ot>}ettvo
tempo de
Retll1a~nlo
Cicio de rovenldo
auatenltiza?o
M~lma dureza
Oeima re~n­
ci3 e tenaddade
184
Pro·aq:t.tOCil'nenlO a ssoOC:
aquecimo~ • 87cl'C: 24
min. pot<:m 00 seo;Ao
~ 120°c
agitado
Pr4•aquoc;in'lenio a 6S0oC:
aqoocimenlO 3 87o0C: 2<4
rrin. por O'l'l do soo;.Ao
At6 12QOC
agilado
em <iieo
zosoc, uma hOra; resfriamento em ar tran-
qOilo
em 61eo
40CJOC, unu hora; rosrriamento em ar tranqOllo
Tratamonto T6rmioo das Ligas Met<llieas
A Figura 128C7S) mos1ru a lcndcncia de qucda da d ureza e o co mporcamemo
.la resistcncia a trac;ao c ao c hoque cm func;5o da 1cmperut ura de rcvenido.
As curvas forum trac;adas a panir de dados lcvantados cm nmos1tas de ferro
undido cinzento de baixo-sil!cio. 1empcrado a 870 •c cm 61eo.
Como sc ve. o revenido mclhor:.1 a rcM>lcncin ~ 1~ao c a tenacidade na faixa
ile tcmperatura entre 200 ' C e 400 °C c 450 •c. As propricdades de fadiga nao
,ofrcm apreci:ivcl melhora.
2.3 Tem~ra sup~ificial - Como no C.150 dos ~os. M mui1as aplica~iics de
JlC'Y<IS de ferro fundido ein1.cnto cm quc nitO h:I neccs.,id:ide de uma 1empcra total. Sc,
contudo. for desejavcl um cndurccimcn10 superficial para cooferir a resistcocia ao
Jesgaste c ~ abras.'io, sem visar·sc uma mclhora geral d:i resistencia meclinica do
material, aplica-se a tcmpcru superficial, por cham• ou indu~.
Os metodos para aplicar-sc a 1cmpcra superficial siio conhccidos c ja foram
estudados. Os resultados linais. no caso dos ferros fundidos. depcndem da composi~5o do material. sohrctudo dos tcorcs de carbono combinado c de siHcio.
Os fcrrus fundidos niio ligados rcagem bcm a 1cmpcra superficial. No caso
dos ferros fundidos ligados corn alw cnpacidude de cnclurocimenlo, a tempera superficial nao 6 1nuito recon1cndada<76>.
0 tcor de sillcio dcvc •Cr mnn1ido o mais hnixo posstvel. denlro das possib iLidades de a plica9ao d o fe rro fundido. porquc cssc clc111c1110 lende a elevar a temperaturn crfLica c rcduzir o tcor de carbono conlhinado.
lsso nao slgnitlca 4uc coin 1naiorcs 1co1·cs d..:: sil lc io nilo se possa praticar a
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Fog 128 • EfetlO da icmperarura de reve<ado sobre as
propflcdades macAnieas do ferro f\.lldido temperado a partir
do870'C
185
Tratamcn10 Termico das Ligas Mctalicas
temper:i superficial. E prcciso. contudo, pres1ar oten9iio ao fato de que esscs ferros
fundidos de mais alto-silicio - I >75% ou acin1~1 exigcm Lcmperaturns de austcni1iza95o m:iis clcvadas, aumcnrnndoa possibilidadc de "qucima" do material ou sua lissu~5o no rcsfriamen10 posterior.
Co1no 1ncio de resfria1ncnto utiliza-se ~gua ft te1npcraturn a1nbicnte ou aquc·
cida cnu·c 32 °C c 43 °C. no caso de pc~a.' cm que a fissum~ilo, pelo choque t6rrni·
co. podc constituir um problcma.
O revenido posterior. q uando ncccssario, p()(lc resultar do pr6prio calor residual das pc<;as, o q ua! pode elevar sua 1enipcrntura ate a forxa de 150 •c a 370 •c
Ou. por outro lado. o revenido pode ser realizado pela apli~o de chama.
2.4 Traron1~1uos iso1Crn1ic:os - As tCcnicas de aust~1npcra c nlartCmpertt sil
identicas a~ que se emprcgam nos a~os. ou scja aquecimento acima da tempcral\Jl'a
superior de transfonna~<>. en1re 7flJ °C e 900
para aus1eni1izar;:.'i0. onde as ~
sao manlidas o tc111po suficienLc para uniformiz:.yao da 1en1pcraturn. Segue-se o ret-fl'iamcnto nas con<lit;t>eS t(piCtlS de cada urn dos U'3tarncnros isotC.rm icos.
•c.
A
aplic~ao
desses 1m1amcn1os. tambCm denomin:ldos "tempera a quen1.
pc~ns de ferro fundido de forrna compkxu, ns quais.
tratarncnto usual de tCn1pcra. cstfio sujeiras :.i cmpcnamcnto c fis~ur~iio. O t~
mcnto em banhos quentcs minimiu CSS3S dificuldades.
rnz-se principalmcn1e nas
As tcmpcrJturas dos bnnhos de 1'Csf1famen10. na au~1cmpcra, depcndc das ,
vas cm C; portanto. da composi~lio. dos fcrros fundidos.
A Figura 129116l mosira, csquematicamen1e, o diagrama de transfonn
de um ferro fundido cinzcnto de haixo..silicio c <>s produto.s de tran
rna~iio para quaLro ce1npcraturas diferc.::ntes.
isot~m1ic.1
/\ curva superior corresponde a recozimcnlo isot~nnico, resuhando em
1a, com dureza Brinell de 202.
/\s curva~ inlennedid.rias corrcspondem ~1os constituintes pcrlita fir
durc7.a Brinell 285 e bainila de durc1.:1 401 Brincll. Essa curva carac1eriza c
mcnto de austCrnpcm.
A curva inferior quc produz a 111artcnsita, cotn durcui corrc.spondcntc
Brinell. caracteriia o tra1amen10 de "mnnempcra": ou scja. tempera in1errom
A eseolha. na austcmpera. da foixa de 1empcratul'3 abaixo do COio•
eurva. dcpcnde das propriedadcs finnis clescjadns. P<>r cxcmplo, se se dcsej:v
mas durc1,."1 e resistCncia ao dcsgasle. o rc...i;frian,cnto isotCnnico deve ser
em banho liquido mantido na.< 1cmpera1ur.is de 230 •c a 290 •c.
A limi ta9iio do emprego de austcmpera em pe<;as de ferro fundido ci1'
fun<;ao da espessura das pc<;as fundid:c,.
No caso da martcmpcm. um cicl<11ipico pnm ferro fundido cin1.cnto
- aquccimc1110 a ccrca de 650 •c. d ura111e 5 minutos;
186
Tratamenlo T~rrroco das Ligas Mel31icas
••
10"
T
-•O'
to"
F'og. 129 - Oiagrama esquemalic:o do tmns~o isotOrmiea para t.m fO<fO lundido
cinzcnlo de baixo silicio
- elevac;ao da 1cmpermura a 870 •c. onde as pe~as pcnnnnecem 8 minutos;
rcsfrian1ento a 340 °C duranrc I minuto c resfria1ncnto h.:nto <.lurante I hora.
na faix:.i rnartensltica ate a forma~Uo total da 1nartensita c
- revenido final a dure'Ln dcsejndn.
Um bom exemplo pra1ico da nplica9ao de manSmpero cm fc1-ro fundido
cinwnto corrcsponde • eomisas de cilindro de parede fina para motorcs agasolina ou
diesel. A tempera comum em pc<;as dessc tipo exige dispositivos de fixa~ adequados para minimizar empenamenio. Ncs.as condic;<ies, a manempera toma·SC um
proccsso mais scguro e econ6micoG6>.
2.5 TraJomento tirmico tie ferros fu11didos cillzentos ligados - A presen<;a de
cle1ncntos de liga nos ferros rundidos cinzentos, m~1110 ern bnixos tcorc8, au1ueota
a sua cndurccibilidade, de modo quc o tf"'Jta1ncnto tC:mtico clcs..o;:es 1n:neri:iis, cm pa:rticul:1r a tCrnpc1·a, result.1 em 1nclhorcs propricdadcs finais.
Em rcla<;Jo aos ferros fundidOS altamentc ligados, OS mais impQ11antCS S<'iO OS
resistcntcs h corrosao. os quais aprcscn1a1n composi~1o quin'licu dcnlro das seguinte.i;;
faix"":
carbono total
silfcio
mangani!s
nfqucl
2.40% a 3.00%
1.00% a 6,00%
0,50% a 1.50%
13,50% a 36,00%
187
Tratamento Termico das Ligas Meu\Jicas
0% a 7,50% c
0%a6.00%
cobre
cromo
Eles sao conhccitlos corn o nomc de "'Ni-Resist'' e sua cslrutura e austensit1
ea, sernelhante t. dos a~os inoxid:lveis :lustensiticos. conl cxccc;ao do carbono livrc.
Esses fcrrus rundidos silo norn1aln1cnte sub1nc1iclos hs seguintes ope1·a~Ocs de
lratarnento tCnnico(80J:
- alivio de ten•Oc.• dn< pc~os fundidas - enlrc 620 •c e 675 °C;
- recozimcnlo p.1r:t :imolecimenio - cntre ')80 •c c I 040 °C. de meia a S
horas; aplicado cm pc:c;•L' de """"""' finas ou em pc:c;:is fundida< cm moldcs meUli
cose
- tr.ll<lmcnlo de cstnhili1...1~fto a aha teJnpcrJturJ, nplicndo e1n pe~a-; sujcitas ..
tensoes cfclic:is ou nltcrnadas a 1cmperaturns de scrvi~o da ordcm de 480 •c. Essc
tl'atal'nento consiste enl :'lquecirncnto a 760 °C d11r:1ntc urn n1inirnodc4 hor..ls, seguin·
do-se resfrian1cnto no forn<> at~ 54(} °C c rc~frin111c1HO linnl ;.\o ar. Uma n1ternntivi:
para esse tratamcnLO consiste cn1 aquecer n 900 °C duruntc um minin10 de 2 hora.\.
scguindo-sc rcsfria1l1cnto n~L.;;: nlcsmas condic;f>es a.ntcriorcs.
3. Tr(JJa11te111os 1er111it:os de ferros fi11uli<los brt111co!i - Os objctivos desses
t.ral3JllCnlos tCnni~ ~ os seguintcs:
- allvio de 1ens&."S c
-
unifonni1~lo
:a rcfino da cstnllura fundidn.
Os tcn1pos c a•., tcrnperaturas de lratan1ento dcvcrn scr cuidados;.1n1ente con·
trolados. p<tl"(J. ~~'iLar gr;11itiza<;fio c quedo dn durez~•.
Recomenda-sc. por cxcmplol81 >:
- 20 horns. no mllximo, a 815 °C:
- 9 horas, no mllximo, a 840 •cc
- 7 horas, no m~x i mo. a 870 •c.
Esses valorc.< sc aplicam somente a rcrms fundidos broncos con1endo s illcio
cm lorno de 0,50%, porquc mniorc.<; tcorc.< de sil lcio signilicam maiores riscos de
grafitiza<;ao e nu1ior quedn d:t durcza.
Um grupo imponantc de forms fundidos brancos 6 conhccido por "Ni-Hard"l82>
Os tiposcomuns (ASTM A 532 IA.ASTM I\ ~3210 cASTM A532 TC)cnracrcri1.am-se por apn:scn1nrem a scg.uintc composic;5o:
cart>ono 101al
2,90% a 3.70%
siJicio
0.80% nuix.
1,30% m:lx.
manganCs
188
nfquel
3,30'1!- a 4.00%
cromo
1,40% a 4,()()%
Possuem alta rcsistCncia a abrasiio c a1llicnn1-se. por cxernplo. cn1 bolas de
ll>Oinhos de bola, reves1imen10 de cilindros, pc<;as de bombas para lamn etc.
c
•c.
c
Sua estrurura fundida martcnsf1ica. de modo que o 1ra1amen10 usual aque.1men10 cntre 205
315
an1es das pc~as :.cn:rn colocadas em scrvi~o. E wn
"'l"iltamcnto de revenido d~a C!:>trulura martcnsftica cujo resuhado Caumcnlar a resisten... ia ao choque de 50% n 80% ou n1~tis. sen1 nfcrnr a dureza ea rcsistencia aa.br:is5o.
•cc
Ouiro tipo Ni-Hairl 6 o i\STM A 532 10 cuja composi~ao c a scguintc:
c'1rbono 101al
2,5% a 3,6%
silicio
1.0% a 2.2%
manganCs
1.3~m~>.
niquel
5.()% a 7.~
cron10
7,0% a 11,0%
e possui a rnaior rcsistCncia a trac;ao c ao choquc de todo o grupo Ni~ Hard.
Nesse ripo, a quantidadc de austcnita rc1ida e 111aior. P:i1.1 reduzi-la c ac.)
mcs1110 tempo au1nen13r a quan1idadc de 111ancnsila de n1odo a clcv:ir u durezn final
.icima de 650 Brincll, pode-se aplicar um n:.~friamcnlo subzero, a -73
duranle
mai• de I bora, seguindo-se o revenido.
•c.
Qulro lr:tlamcn!O n:comendado e 0 aquccimcn!O entrc 760 • (' - 790 °C
durnntc 8 horas. seguiclo de rc.,friamcnlo ao forno a velocidadc nao superior a 28
°C/h1 scguindo-se revcnidolSZ).
4. Tratan1e1110 u!nuico tlcfcrros nndulares - Esses 1n:11criais sao ohtitlos 0.1 p.c'l.rtir de fcrros fundidos cin7.cnios cm que sc foz :.di<;Oc:s de dcterminodos subsianci:c<
como magnCsio. cCsio e outras. Carac1cri7.a1n-sc por apresentar grafita cm fonna de
rc<1ucnas esfcras. num fundo de fcrriia e perli1a, micm...,,1ru1ura t">."1 quc lhes confere
ducti lidadc. rcsis1Cncia 111cc.5nica c tenacidadc.
C::les sflo gcraltncntc sub1nctidos aos segui111cs Lrata1nentos t6nn1cos:
- alfvlo de
tens(\C~~
- rec<>zimen10 e nonnali~io c
- tCmpern e revenido.
0 "'alfvio de ten~·
c reali7.:ido de acordo com a seguinic foixa de 1empe-
rutur:i.s:
5 10 9C a 565
- 565 °C a 590
aho~
°c. para fcrros rundidos: nodulares co1nuns:
•c. para ferros rundidos nodularcs com baixo 1cor de ligas:
- 590 °C a 650 •c. para ferros fundido< nodulan:s com elemen1os de liga cm
tcon:s e
189
Tratamento TOOnico das Ligas Metl!Mcas
- 620 °C a 675 °C. p.>ra ferros fundidos nodulares do tipo austensitico.
O tempo reeomendado
e de 24 minutos mais 24 minutos por eentim etr0 de
scc~Ao.
As pe9as devem ser esfrbdas no interior do forno a16 290 •c, podcndo d cpois
scrcrn rcsl'riadas ao ar.
Essc trntamcnto t6rrnico 6 aplicado q uando nuo M necessidade de out~
tr:uarnentos.
Q "recozimento" C 3phC3dO quando SC dcscja OS m:\xim:I.~ ductilidade e usi•
nabilidadc. aind;a quc com sacriffcio da resistSncia mcc5nic;i. Resulta uma
microestmtura composta de fcrrita c grafita csfcmidal.
A ·•nonnaJiz;l~iio" aptica·se .'iohrcludo nos tipos mais rcshacn1cs, ou seja _per·
lfricos ou ferritico-perli1icos.
A Tabela 32 ind ica ll$ pr6ticas reeomcndadas parn rccozimcnto e nonnaliui·
~iio de
pc<;as de ferro fundido nodular (ou ductil)<76>.
A Tabcla 33m1 mostrn o cfeito da norrnali7.~~ao nos tipos fcnifico-pcrl ftico>
c perl fticos:
Em ferros fundidos nodulnrcs ligados. a
nonnalit~Uo ~ usuahncntc
scgui<b
de rcvcnido. para rcduzrr a durc1.:a c remover as lens.Oes rcsiduni~.
Os fcrros fundidos nodularcs prestam-se muilo hem ~s opera90cs de "tern
pern'' e "reveoido". tesullando c1n cxcclcntes resistencia rnccfinica c durcza.
A Tabela '.l4<76J mostrn os ciclos de tempera c rcvcnido de ferros fu nd id°"
nodularcs.
A F igu ra 13()17¥> mos11·3 o cfcito da tcmperatura de aus1cni1iza9ao na dureza
de ferro fundido nodular no CSt3do temperado.
As amostras utilizad:is para o ~ dos curvns aprcscntavam a forma de
cubos de mcia polegadas; elas foram aquccid:L• dur•ntc 1 horn e rcsfriad:is cm agua
Now-se q ue as maximas durczas fora m obtidas na foixa de temperaturas de
nustcniti7.a('liO cntrc 840 °C c R70 •c: acima de 925 •('. a du1·ew dccrcsccu pcla
qu:intidndc de auslcnila que rc~u ltou no n1t1tcrial
A Figura 131<78) n1os1rn a in lluCncia da ten1peratun\ de rcvcnido $Obre as pn
priedadcs mccanica5 de ferro f'undido nodular tcmpcrado a 870 °C c revcnido durani.t
2 horas.
Os dados quc pcrrn111rnm tra•;ar as curv:is dn figur.i foram oblidos
amostras de quatrO corridas que produziram ferro nodular dcntro da scguintc faixa
oomposi~o:
190
TralllmeolO T6rmlco dos Ugas MeWJicas
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de elC:OllmonlO (ou limlto 0.2> Ql'n Ii~ p(I( poktgada quact~ • fO P>ngamenlO (Oliml otra) em
TASEUH'33
-do~etn-lipOS ... forroonod-H
T1po
Forrllco-
Poflllco
Eo-
-
Fundldo
NonMilz>do
P011llioo
Fundldo
Nol!nallzado
Umho
0,2
UPa
Umho
reobl.
....
h~o
--IO
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~
Brlnel
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5"0
10
181
438
7'40
5
25<
427
720
3
250
499
850
5
274
191
Tratamento T~ da$ Ligas Me~icas
T"8El.Atce 3'
·-
actot !plcoe p!!!! ~ • reverW:So de ferro•
T~pertlu,. •tempo
Ob)etlvos
et• •uaffnltlza;:lo
Para obtOt o tico
120-90-02
soo"C: 24 rr0n. por cm
Em 6kto agieado
deseco;lo
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Para obter 0 ~
100-70-0l
90CPC; 24
Aftemativa para
900"C.
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56S"C, 2 ...,.... - ·
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Ro•t.11111*>aoa
"° ar
900oC: 2<4 min. por cm.
Em 6100 rsgi11MO
noctul~r
ooooo;1o
10rrin~s
66-0"C. 2 horas. Res111.tlmonlO no fomo al6 34-0°C.
Ro1tr1.sme®llie>at
$1Ul)(lf•
lidal
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dodioodovo w - a nafaixa OO <tf' a 65"C.
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TEMPERATURA DE AUSt~NlllZAl;AD
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Fig. 130 - lnflOOnc:ia da temperatura de aus1en1bzacA.o na durcza
do ferro funcjjdo nodular
192
31.d'C.
ao ar al6
34(J"c
Proparo do ferro
'°"'Per•
<eO"C. 2 horu. Aestrla,.,...,., no tomo al6 3'1-0"c.
10-
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Ck:k> de
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Rosfrtmnenta'•>
Trotamento T4rmico das Ligas Motaticas
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Fig. 131 • Efelto da temperatura de reven1do sobre as propricdades
me<:aocas do lerro rundido nodular tempcradO
carbono
silfcio
f6sforo
mftngancs
3.25 a 3,68
2,28 a 2.53
0.0230.04
0,22 a 0,41
niquel
0,69 a 0.99 c
magnesio
0.045 3 0.065
Finalmente. os trnlamcntos iSOt~nn icos de '"austC1npern" c "martSrnpcrn" pcxtern
ser aplicildos nos fcrros rundidos nodulares, porc1ue suas curvM cm Co pcnnitem. 0
efeito dos elcmcntos de I iga e mais ou mcno.~ scmclhantc ao que ocorrc nos a9os.
193
Traiament<> TOOrico das Ligas MeUllieas
A "austempera" e a operno;.'lo mais comumente empregad:l. Ncla, depcndcndt
da tcmperatura de uansfonn~o. pode-se obtWS3J:
- bainita inferior, quando n temrteratura C pr6xi1nn ?\ fo1ma~ao inicial de
martcnsi1a (cm torno de 205 °C). Ncssc c:iso, os forros ductcis apresentam ah;;i
durcza, superior a 400 Brincll, c clcvada resistencia mccilnica . Ta is propricdadc~ sik
dcsejflveis. porexe1nplo, cm cngrcnagcns e ouu-as aplica~Ocs quc cxigcn1 resisct:nc1
a alt:is 1ensoes de contmo c
- bainita superior. quando a 1ransfom1~ao se da logo ab•ixo do cotovclo da
curva cm C (cm tomo de 400 °C). Os ferros fundidos nodularcs austcmpcrados ,,.,,..
'-'IS condi~ aprcsentam durc1..a Brinell entre 260 a 350. Sao dUc:1cis c tenaus. com
boa resistC.ncia a fadiga e ao dcsgastc. Sao r.tzoavclmcntc usin4veis e entrc as aph-
ca96cs importantcs podc-sc mcncionar os virabrequins.
Nos fcrros nodu1ares, a rc:l~:'io bainitica C mais lentn quc nos ayos, o quc deve
sc1· lcvado en1 conta ao 1"(:{1fiznr· sc a opcra~ao de austt3nlpcru.
Outro fotor impor1an1c c a 1emperaw ra de ;1u.<tcniti7.t1<;ilo. Essa est~, gcr31·
mcn1c, localiwda na faixa clc 815 •c a 925 •c. Quanto mais aha a tcmperatura. maior
a solu~iio de carhono na aus1cni1a. o quc pode provocar. no final. maior quanlidad<
clc aus1cni1a retida. Ocorrc iambCm um crescimento de gr-:io da aus1cni1a. o qoc
aumcn~• a cndunx:ibilidade do material.
Por outro !ado. a p1-cscn~1 de clcmcntos de liga afeta o 1cor de carbono do
austcnita, pois clcs influcm na soluhi lidade do carbono. S ilfcio. pol' exemplo, rcdiu
a solubilidade que. ao contr~rio, C aumcntada pela prescn\!a de 1nanganCs. cronlo c
mo libdonio.
A "tempera supcrticial", por indu9ao ou chama, poclc ii:ualmentc ser aplicad:o
nol); t'Crros nodulares, con1 os 111csrnos efcitos positi vos quc nos :t<yos. Prefere-sc. p3t'~
cssc 1ipo de tratamcnto, os nodulares do tipo perlitico 80-60-03 c 1()().7()..03, os quai
cndurccem na superfrcic mai> focilmen1e.
5. Co11c/usoes parciars 0 avan90 da tccnologia do tratamento 1ennico. assim
cnn'IO ::i in1po1t.3ncia do~ fcrros fundidos. coroara1n pr-Jtic:11nen1c nccessario
crnpn:go de tratarncnto tCnnico nes~as Ii gas. asquais. no p..'lSS:'ldo. cram nonnalmcnte
u1ilizadas apcnas fundidas. fusa possibilidade sutgiu taml>Cm pcla utiliza9ao de
no vos tipos de fem" fundidos. Alcm disso, nao ha a mcnor duvidn quc a aplica9il<
de tratan1ento tern1ico nos v6-rios tipos dcssas ligas te1n sido 1nuito pos·itiva. per
1nitindo ainda anlpliar·.sc o ca1npo de suas a.piica<;Oes.
194
XII
TRATAMENTO TERMICO DOS A<;:OS PARA
FERRAJMENTAS E MATRJZES
I. /111rodu~/ioW1 - Os a()Os para ferramcnta~ c matri'.cs sao classificados cm
diversos grupos. confonne suas caracreris1icas e aplic~iics. A maioria dcsscs a~os
possui clcmentos de liga e cxige cuidados cspeciais no seu tratamento termico. As
tcmperaturas emprcgadas, ncssns opera9ocs. abrangem a mais larga faixa entrc todos
os pmdutos metalurgicos, dcsdc temperaturas supcriorcs a I 250 °C, no aquccimcn·
to, ate. evcntualmentc. tcmperaturas abaixo de zero no rcsfriamento.
As elevada.~ temperaluras sfio nccessl:trias paru gnrJntir un1n maior solubiliza.·
y.'io na austcnita dos inumcros carbonetos complexos cxistentes cm alguns dcsses
~· Ncsscs casos, para evitar cxcessivo crescimcnto de grii<> e rcduzir o choque termico, toma-sc como precau.,,10 aqucccr o a90 em duas ou tres ctapas. 0 mais comum
~ um pl'caquecimcnto cntrc 700 °C c 870 •c.
As ve1.es. rccomcnda-sc um duplo prcaquccimento: num primciro fomo, cntre
540 •c c 650 •c e cm outro fomo, entre 845 •c e 870°C, ap6s o que sc faz a trans·
ferencia para o forno mantido ti re1npcraturn final de tratamcnto.
A solubilizn95o do execs.~ de constituintes na austenita cxige um aquccimcnto lento e uniforme acima da faixa de transform~. A velocidade de resfriamento subsequcnte e run~o das transformn,6cs cstruturnis c propriedadcs desejadas.
Os fomos empregados devem possuir aunosfcra controlad:~ para evitar
desearboncta.;iio, a qual :ifctari:t a qualidooe dos ferramcntas. em vL<ta dos ac;os possufrcm sempre carbono clcvado. Fornos de banhos de sal sao indicados pclas mesinas r:rzt1cs.
2. Troran1en1os tim1ico.f - scrao abordados OS scguintcs:
2.1 Recoz.hncnlo - Os: u~os para rcrran1entas npresentam. logo ap6s a lan1i·
nayiio ou forjan1cn10. uma durc1.a clcvadn :l un1a estrutura cons1ituida ou de rcndi-
lliados de carbonctos ou de naturcza mista corn bainita, martensita c austenita retida.
A durcza elcvada c as cstruturas mcncionados torna.rn o material inadcquado
posterior. por usioagcrn. por excn1plo, de n1odo que gcrahncnte o
proprio fabricante dcvc colocar o a90 cm condic;l5es de podcr scr tr:ibalhado. para o
que e necessario o scu reco7.imcnto. Na condi,iio rccozida, pois. esses a<;os sao
rornccidos pclos fnbricantcs.
para
co nforn1a~ao
195
Tratameoto Termco das Lig<IS Me~icas
Procura-sc, pelo 1'CCozimcnto. obicr-se uma cs1ruu.1ra u11ifonnc e esfcroidizadn que facilii.1 n usinagcm, n qual c, de fa10, a principal opc...,.~o de acabamcntl"
dcsscs matcriai~.
E possrvel ainda quc. antes do rccoiimen10. para ccrlos 1ipos de a9os-ferrnntcn1a. seja neccss<lria urn~ norrnal izayfio. po is a estruturd pr~via. no cstado forjado
ou laminado pode scr de naturcza tal a impcdir a ohtc""ao de esiruturn uniformc pclo
rccozimento.
Para quc o recozirncnll> seja bcn1-succdido_ C importautc conhecer-sc as curvus cm C dos vMios tipos de a9os parn fcrrnmenias porquc, como sc snbe. elas pcrmitcm determinar de modo mais prcciso as tempcrnturas de trnnsform~ao <fa
austenita e as vclocidadcs de rcsfriamcnto para obtcn~iio das e.strvturas mais mole&
Um excmplo relacionado com o a~o tipo L3 ( 1,0 C e 1.5 Cr ) perntite clucidar melhor a materia. A Figura 132 rcpresenta a pane superior do diagrama TIT
para esse a9o<tw>:
"' -
- ...I
I
..
.....
v
~
.,,....!.Jj ....
~
V
IU,.. Cf"*ll
.fi
..
I
I
I
"
n
'
t}
I
-
I
'
'
I~
·-ea
'.
I
'"
"'""'
,_ f-
,..
..
I
" '
KwuAnN. Ol A.US~
_,
I
I "
I
'
•
u
-
••
•
""""""'
l:f
•
Fig. 132 - f'arte superior da curva om C de at;O L3 para lorramonias para
fins especia.is
Nota-sc quc a estruturn mais mole sc fonna cm tomo de 730 °C: rigol'O<ll
mcnre o tempo necessario para que a
trnnsfonua~lio
se complete tS superior a 15
horas. Contudo. com 2 a 4 horns, ou seja corn vclocid3dc de resfriamcnto equi valente
mnis ou mcnos a 28 °C/h pode-se coru.iderar que lcnhn haviclo transforrnac;ao suf
cicn1c.
Dcvc-M: obscrvar o fato de quc sc o a90 for rctirado do forno antes da trnn>fonnac;ao co1nplcu.1r-sc, rcsfriandcrse en1 scguida ao ~r. a austcnita ainda nao trnn
formada ir:i tr•nsfonnar-se a tempcratum inferior. onde o tempo para a transfom1~
~ mcnor. Resultnr.i uma microcstrutura con<1iruida de produto mole, forrnado a 7
•c e produlo mais duro fonnado na tcmperatura mai~ ba1xa. A durcza dessa estruturu C 1nuito superior t'l desej3du no a~o l'Ccozido.
196
.,
TralamenlO T~rrrko das Ligas Metalicas
Desse modo. a tc!cnica de resfriamcnto. a ser empregada. pode ser assim
1110S11mida: trnnsformar na faixa de tcmperacura elevada ou seja a 730
durante 3 a
4 horns; cm scguida. baixar a 1empesatura do fomo a c:crca de 705 •c onde o ac;o perneccr1 durantc I horn, resuhando cm produto de tmnsform:><?o de dureza
Rockwell 20 RC. As;im, em menos de 5 horas, obtem-se um produto de 1ransfor~ao de duret.n ro1..otivcl para usinagcm posterior.
•c.
Ocpois quc a transformayao cstiver completada. o rcsfrinmen10 lento deve
pros.'>cguir no interior do fomo ale ccrca de 530 •c e em scguida, rc.'>fria-sc ao ar.
e
A tecnica de rccozimenio descrita nada rnais q ue a con·cspondcntc a rccozrmcnto isot6rn1ico, quc aprc..'Wnta a va1uagen1 de econonli%.'lr tc1npo.
Unl ciclo tfpico para recozimcnto isotl'.!rn1ico de um n(fo pan\ ferramentas
omum. corn I % de carbono o seguinte<8$):
e
I - Aquccimcnto cntrc 730 •c a 760 °C; manu1cn9ao a css:i 1cmpcratura ate
qoe a cstrutura consista de austenita corn carboneto niio-lamclar (csfcroidizado) e
~
2 - rcsfrinmcn10 na faixa 675 •cnos °C: ondc o material c mantido cnlJC I a
horns. att quc "" atinja o ncccssario amolecimento.
Nonnalmcn1e. cn1re1an10. a tCcnica de recozi1ncn10 C pclo rcsfriarnento cono qua I podc ser acompanhado na Ii gum anterior I 32. onde 115 curva.• cm C de
nnsfonna9ilo roram superpostas curva.~ de resfriamento de divcrsas velocidades.
llllUO,
O tmvaclo clcs.'3s curvas foi obtido mediantc o nquccimcnto de pcqucna~
amostras atCa te1nperan1ra de austcnii.a~io, scguido de rcsfrituncnlo i'ts vclocidades
c~peciJic(tClas pnru total transtOnnai;ao. scgui ndo~sc rcsfria1ncnto fin~l em <igua.
Foran1 levantados vnlores de dure1.a e analisada a 1nicroc.\lruluru.
A T;ibcln 35<8-ll nprcscnta os valores <le durcza:
Dodos-
TABEl..A H9 35
pelo r o s - contlo>uo do !SO !po L3
0..-A.C.bvtloddadoo
Res"'*<t09 em '9ua
dastem~1ur••
m
718
705
6QO
833"/h
67"/h
SS°lh
63
62
63
58
65
32
20
19
15(1
16
14(1
14
32
22
875
20(')
662
20
111·1
:ZSO/h
r1 104a1men1o mslormadO
197
Tra1amen10 Termico das t.igas Mel~l icas
Durante <> rcsfriamcnto contfnuo, o li m da rransfonn<t900 d~-se a tnna te1nperatura abaixo <.L.1 inte1:sec~ao da curva de resfria1nento coin a curva em C de fim de transfonna~a<> (rempcralura cssa
inferior a I 0 •c abaixo da curva de lim de u-ansforma9ao
Desse mo<lo; ou scja, superpondo curvas de resfriamento selecionadas sobn:
as cu1·vas c1n C dos ar;os e1n estudo c obscrvando os pontos de inters~ao conl curvas de rim de transformac;.fio, tem-sc a vclocidade adequada a ser adotada no rccon·
mento conlfnuo e a tcmperatu1'3 cm quc sc podc iniciar o resfrian1ento 1nais rcipi<L.
ap6s o ciclo inicial de resfr ian1cnto lenlo.
2.2 Al(vio de rens<Jes- Essa opcrar;ao 6 rcaliz.ada para aliviar as tensOes internas originadas cm opcra90cs de conformcu;.fio a frio ou usinagem. l~eduz-se. desse
modo, os riscos de empenamenio ou fissura9~0 duran1c a tempera subsequente.
•c
•c.
A foixa de Lcmpcralura vai de 595
a 720
dependendo do tipo de ayo
logo abaixo da ten1peratura crltica. 0 resf ria1ncnto dcvc scr no forno, cm gcra.1, sem
neccssidadc de cmprcgo de atmosfcra protc Lora. 0 rcsf1ian1ento pode ser feito igual·
mente em cal ou cinzas.
Freqiientemcnte. o tratamenco e realizado cm han-as re<Jondas de a~o rapioo
trcfi ladas a frio, antcs de sua usinage1n.
2.3 Nonualizaf.lio - A not1nalizar;ao dos a~os para ferr:lmcnt:i~ c matrizcs ce~
os mcsn1os objctivos quc para outros lipos de <t<;os; ou seja, unifonniza.r a c..~truLura.
regularizar o Ean1anho de grao c. no ca.<;o c..<;pccflico desses a~os~ criar condir;Oes pans
q ue as pec;as sejao1 subn1etidas a tratal'ncntos t6nnicos postc riores.
A unifonniza9iio da estrutura pcla non1ulliza~o Cncc~6ria, porquc. antcs des$.I
<)pcra<;iio, cla pode ser consiii uida, como ja se viu, de redondilhados de carbonctos ou
de Uffta 1nisruJ'a de bainita, rnartensita e austenita ou, a inda. de faixas ou redondHhadci
de pcrlit.a. mais fcrrita muito grosscira. carbonetos grosseiros e austcnita rc::;idual(S4).
A distribuiyao irregular da ferrita podc scr clirninada a uma
ligciramcntc superior~ A 3 do a~o. gcralmente entre 790 °C e 900 •c.
de 760
A pcrl ila grosscira C rcduzida coin rcn1pera1w·a pouco acima de t\ 1, em torr.:
•c.
A rede de carbonetos cxigc, parJ sua el i1ninal(ao. te1nperaturas n1ais clcvada.
de modo a d issolver ou aglon1erar os carbonelos 1nacic;os, geral mente entre 840 °C
935 •c.
F inahncntc, para climinar a aus1cnita residual. e preciso aqueccr a uma ten::r
peratu ra de ccrca de 28 °C aci1na de A 3• gerahnentc cntre 815 °C e 970 °C.
e
A normalizay,'io gerahnenLC praticado em pe<;as forjadas de a90 para fcrramcntas; con1udo, n5o C necess3ria nos a i;:os que fora1n prcviamentc rccoz.idos p~
fabl'icantcs~ a nao scr quc tcnha1n sic.lo cn1 scguida forjados.
198
Tratamcnto T9rmlco das Ligas Metilicas
Os a~os corn tcores de elerncntos de liga muito elevados. corn elevada
endurccibilidade e que. portanto. podcm endurecer sc rcsfriados ao ar, n:io dcvem ser
normalizado>. E. por cxcrnplo, o caso de ~os r.'ipidos.
2.4 Tl!111pera e 1'e\'i!.11ido - Essas s5o as: opcra~s de trall.\nlcnlo tCrolico n1uis
trnportantes nos aQOS para ferran1entas c marriz.e.~.
A1guns tipos d~sc~ a($os cxigcn1 Lcrnperatur~L.., 1nuilo clc\ada$ t.le austcnitiza<;fio, <le 1110<10 quc. con10 jd sc n1cncionou. C ncc;;~~(irio rcali1.ar o seu aqucci1nento
cm mais de uma etopa, corn o quc licnm diminufdos os riscos de choquc 1c11n ico,
alem de diminufda a tcndencia de :iccntuado crcsc1meoto de grao.
No
~quecimcnto
dos a<;:o s para ICrra1ncntas para a tCmpct':l, algumas prc-
caufi0C$ dcvc1n scr tonu'ldn.s(SS>:
- parn conseguir-se endurecimcnto total~ dcvc haver suricientc sol~lo de carbonetos; cootudo, uma dissolU<;iiO cxccssiva de carbonetos podc resultar cm maiores
quancidadc.') de austcnita 1·csidual~
- pun.1 gaJ'an1ir-...c sullcicnLe lcnacidade, ~ ncccssUrio 1nuntcr o 1:unanh<> de
grao nurn m(nimo. dcntro das possihiliJ.ides pr.itic:is de aquccirncnto e
- C nccess;.lric>controle rigomso das re..ayO<:.~ superriciais durante o aquecin1cn·
lo, sobretudo dcscarbo1\elay:lo. porquc sc houvcr dcsc;1rbone1ar;:50 .supcrlicinl, n rcg i5o
!.upcrticial do acfO nao cndurecer.i sulicientemcnlc ou. 1)() resfrian1ento. a transfOJ·rna~'io des.~• .tOna podc ocorrcr a urn a tcmperatura mmerialmcnte 1na1> ele•-ada do quc no
centro do 11~0. Em conscqucncia. al6m das 1cns0es nom1ais quc sur&""" dumntc o rcsfrian1en10 dn tCmpcrJ, outrns tensOcs, ~s vc:r.c..'i, n•ais elevadas. npareccnl, podcndo
rcsultar em fissu~ do ac;o. A oxidm;iio cons1iwi outro problema, pois a cnsca de
6xido quc sc foona podc al1erar a \'clocid:ide de rcsfriamento, ncosa etapa da tempera
impcdir que sc atinja a nccess&ia profundidadc de cndurccimcnto.
Os nlcios gcr~1ltncn1e e1nprcgados para coutrolar cs.so.s re:,~(>e.'; supcrficiajs
consistem 11;1 uliliza<;ao de atmosfer-.i.< conrrolad;is. vacuo ou banho de sal ou de
chumbo dcrretido.
Os banhos de snl Silo considerados. principalmente para os a9os rnpidos. os
1nclho1·es mcios de aqucci1ncnto. pois clitninan1 prJLicamenlc todos os riscos de
dcscartooct~:io, form~o de
de 6xido e. C\'Cntualmcnte. carbonet~ao. Do
mcsrno mod<.>, sao os Olelhorcs rncios para fcrrarncnto~ que nOO po<tcrn scr rctificadas
t; p6s a tCn1pc111 e o rcvcnillo ou para ICn·an1entat- 4uc cxigem us n1clhores condi'YOes
superficiais c ::i. manutcn~Uo de gun1cs cortan1cs.
=
Esses meios s5o cn1pregados para a inrcirJ faixa de 1empcr.uuras de austcnilit.a<;ao. desdc 700 •c ate I 300 •c.
Os banhos dechunibo silo smisfat6rios pnr:i a foixa de tcmperaluras de 76-0 •c
a 925 •c.
199
Trotomonto T6rmlco das Ligas Meta!icas
E muito imponante um adc:quado suportc du fcrramenta durante seu aquecin1cnto.
A atmosfora protClorn nos fomos comuns devc scr constantemcntc conirolada
e os banhos de sal constantemente retificados.
A Tabcla 36<llSJ mos1ra composi~0cs tfpica> c foixas rccomendadas de temperalurri de opcra~o de rnisturas de sais ulili1.ndo..: no 1ratamento termico de ~os
[>af~.I f'CITOlnCOlilS.
Essas rnisturas s~o classificadas cn1 trCs grupos: snis para baixa tcmpcr.11.ura.
media e sa is para tCOl [>Cl'tll Ul'tlS cfcvndns.
Sais pH!"a IC1Tip Cra ltira
Os sais p11ra bajxns ten1pcratuJ'aS sao c.1t1 prcg~1clos cntrc 540 °C e 595 °C c sao
lls opcrr~1cs de rcvcnido~ csscs a~'<t..,, ~s tcn1pcmturns superiores a 565 °C e
595 •c atncnm as Jl09<lS e os recipientes dos txmhtll< de sal. As l)C"1S introduzidas ncs5e'>
bonhos dcvcm scr cuidadosamente Jim pas de 61co. i.almoura, cascade 6xido ou fuligem.
dcstinad~
Tab<lla N' 36 - C~ nominal de rnsturas de sais para tratamento rermico
KCI
NaNO> NaNO>
BaCb
(•) "°.
40a5()
96m.n
JO a •O
1Sa2S
CoCb
KN()>
NaCN
Sass para i::.bca t~l"'8
50 50 • 60(•)
SO a GO
Sais para ballea tomp9raiura lntonnet\linas
1So4C> 3C>a50
(l)
25035
550
482
676
45Ci65 45a55
593
HSn2S 20330 ~\.'160
20030
70•001
10020 1
100000
704
760
Sais. p(lra tempcrntur.) tlcv.:id:ls
98 min.
92. 911
.,""o..--..
. . . . . ........
,. . . . .....
-~_..,._.._...p:it
......
. . ..
~......_-418
......... ___...
-~--S«l'C.."°""---,,....
_~·-ltirddo-
_~__,.,~.,,.-
~
o.w.b
Os sais para 1empera1uras m&lias sao cmprcgad<K de 540 •c a 900 •c. 0.
bnnhos contendo clorctos silo gcralmcntc os preferidos. Um pormenor quc de,·e sor
lcvado em con1a c que, embora as misturas de cloretos SCJam incncs em rcla<;iio
ac;o. clas gradualmcntc se oxidam, formando oxiclorctos c. logo a seguir. 6xid<»
carbonnlOS que Lendem 3 descarbonclar o a<;<>. Para cvi1ar ess::l lcndC-ncia, adicionasubst5ncias rctilicadoras ao banho. tais como ~ciuo 1>6rico, borato de s6dio (Mr•
fundidos. as quais lransforn1an1 os 6xidos e carbonnlo~ c 1nctahora1os est<iveis fac4
1ncn1c rc1novi\1eis.
o~ t.;fliS pa1·a
ahas
lClll~r~t(Uras silo cn1prct::tdos 11:\ faixn
de YSO °C a
•c. Sao pri ncipalmcn1c utilizados oa tempe1'3 dos u~os dpidos. A re1ilic<1~ao des:
banhos de snl para prevenir quc dcscarbonetenl Q n~o ~ fcita corn silfcio ou car~
200
Tratameoto TCrmico das Ligas M et~licas
No quc"' refere a "atmosfcrns controlada~· em fomos 1ipo< muOa parn aquc1n1cnto dOS ar;os p3r"d fCITTIOlCOl~. tanlO para lem(>l.:r:t COm() !Xll'a reC07.irnCl1l0 OU
"10rm:11i1A"1yl.io, as ntrnoslCras protetoras usunis j :J foranl descrilas.
Frcqiientcmenlc para prol~iio superficial cmprega-se a tc!cnica de cmpacola·
mento das pcc;as, as quais sao colocadas cn1 urn recipicntc contcndo uo1a sub~tancia
adequ:.\da e complct~un ente vcdaclo. Os rntHcriais protctorcs inc1ucm carvtio ve,geLal,
coque de piche. arcia. partJculas de alu1nina. cavaco de ferro fundi<lo,
1nicn c coln-
poSIOS de cement~iio.
Os "n,cios de rcsfrinmen10" c1nprcgac.los na tC1npc.ra varin1n <lesde a tigua. ou
preferiveln,entc a salmoura a1C os banhos de sal e, cvcntuaJn1cnte:. rneios para tratamento sub1.cro. CSSC.\ uhimos pm" reduzir a quan1idadc de aus1enita residual.
A st1lmourn. ou seja :lgua coin ad iyOes gerahncntc de 5% :l 12% cl~ cloreto de
s6dio. 6 cn1prcgada apenas nos a<;os tc1npcraveis cn1 agua, cuja capnciddc de
endurccimento c relalivamen1e baixa.
Os Olcos :-;ilo os 1ncios 1nais in,rortantcs. porquc a maioria dos
grupo 6 1cm per~da cm 61cos, os quais s3o de naturcza mineral.
a~o~
des!=:e
Sc{!ue-se o ar. de maior vclocidodc de resfriamemo quc os 61eos co> banhos
de sal, de menor vclocidade de rcsfriamcnto. Esses mcios sao cmprcgado' a uroa
grande variedadc de a9os tempcriiveis cm 61co ou ao ar. Os banhos de sal .,3o princi·
palmcntc aplicados na tempcrJ dos ar;os r:lpidos. Para essa aplica~io clcs silo cons1ituidos de misturas de clore10 de Mldio e clorc10 de pota..,10 e opcrJrn na faixa de 1empera1uras de 590 •c a 650 •c.
Finalmcntc. os n1eios de resfriarncnto suhzcro inclucm c5n1:ir.ts de congclamento c. 1n..1is freqUcntcmentc. lfqiJjdo' lie baixa tcn1peratura. corno mistura.s de
substancias tais como acctona e gclo seen (·73 °C) ou gases liqiicfci1os como
nitl'Ogl:nio (-196 °C). oxigcnio (- 183 °C). helio (-269 °C) 011 hidrogenio (·253 °C).
Prefcrc..se um d°' trCs primcirO!t. porquc o en1prcgo <Jo hidrogCni,> acarrCl3 pcrigo de
cxplos.,o.
0 resfri::unonco suhzcro 6 1eito logo a scguir no resfri:1nlen10 a lcn1pcratura
ambienlC (30 ar. 61co OU agua). Deve-SC cvitaJ' manulCnt;ao do UYQ a tempc1'3tUra
ambicnte durante tempo cxcessivo. pon.1ue nes.~ C..'\SO h:i u1na. tcndCncin de e.qabiliz:t9liO da austeni1a rcLlda. Pelo mesn10 1noti\'O, n;lo ~c deve revcnir o ar.;o antes do
resfri~uncnto subzero.
Como se s.1hc. a
men1os de liga no
a~o.
locali1..nr·SC abaixo de
re1cn~5o
da au.<tcnita e inOuenciada pcla
presen~a
de cle·
os qua1s rchaixa1u as linhas Mi a M 1, cssa Ultin'n podcndo
zc1·0 ~rau.
Por outm bdo. a quan1idodc de au<1cni1a residual dcpendc do procc'\SO de rcsfriamcnto adotado na tempera. como a Tabela 37 mostra, para ru;o com 1,0 C. 1.5 Cr
c 0,2 V. austcnitiwdo a 843 •oM>.
201
Tre18m0nto nrmco das Ligas Mctificas
0 "revenido" e outra opc~ irnportantc c indispens4vcl nos ~os para ferrarncntas c rnatrizcs, para confcrir-Thcs as propr1edadcs linais. Em dctcrminados
1ipos de ac;os. corn altos tcores de elerncntos de liga como os ac;os rapidos, o revcnido
provoca o "endurccimen10 sccund:irio"'. a scr cstud:Kto mais ::idiante. de grandc signilicado pr.!tico. pois confere a esscs ai;os a chamada "dureza a qucntc".
A fnixa de temperatur.is do revenido c cxtensa. dcsdc tcmperatura.' rela1ivaa 350
para ac;o-cnrbono corn baixos teorcs de
rncn1e baixas, da ordcm de 120
elcmcnl<>s de liga, ate 1crnperaturas da ordcrn de 600
a 650
para os a~s altamente ligados.
•c
•c.
•c
•c,
TatioiaN°37
Efolto do procosso de rosfriamento
na quMtl&lde do austenita retida
Ouantidade de austentta
rerida%
Tratamen10
A41sltlamt'*> em ~ a 20'C:
Reslttll'T'lllrWO n dleO a 20'C
ROIMI"**> om bat'h) de RI a 230'C e ao ar 20'C
Rost~ em banhO de sal a 230'IC e em . . . a 20"C
5,8
7.0
10.6
6.1
Uma imponantc propriedadc afetada pclo rcvcnido c a tenacidadc. Essc
"-''unto jrt foi muado no capirulo refcrcntc a 1ra1amentos tcrmicos mais especificamente ao rcvcnido.
No enso dos a.;os-carbonos para ferrarncntas. cssa propricdade c detem1inada
pelo ensnio de impacto sob 10,..ao.
A Figura 133 mostra o efcito da tcmpcl"'Jlurn de rcvcnido sobrc as propricdadcs de imp<1c10 sob 1or~ao de um <190 c<>n1endo 1.10% de carbono:
....
'\
""
\
•
>
.....
! ...
I
... ....B
'"
v
)
,/
v
/
\_ ,/
...
-
"*""""~
...
°'
"""IC)Q,. "C
-
...
-
Ag. 133 - Eleito da Tcmperawra de rovonldo sollre as proprledados de impacto
sob to,.ao de um a~o com 1. 10% de carbono.
202
Tratamento T6rmico das LJgas Metrllic3s
Note-sc quc, enrre 230 °C. c 280 "C, h:I uma qucda rcpentina da tcnacidadc.
fenomeno csse que alguns autorcs chnmam de ·rrngiliza~ilo a 260 °C" c atribucm
qucr a urna dccon1posil:;ilo da austenita retida, quct· a uma coagula'iilo de partJculns
de carbonctO 3 um delcnninado tamanho criliCO OU ainda fonna~iiO de pcllculas de
ccmcn1i1a nos contomos de gf.io da mancnsi10(1$).
a
Em aguns tipos do grupo, costuma·sc aplicar mais de um rcvenido, sobretudo
nos a9os que, no cscado 1cmpcrado nprcsentam ma11cnsi1a 1c1ragonal altamente lign.
da c carbonc1os residuais nilo dissolvidos.
e
2.5 Tratauientos i:rotCrnricos - A "n1artCmpcra" o L11Ua1nen10 isottnnico, hs
vczcs. empregndo crn ccnns 1~as de a90 r3.pido. Ncssc caso particular, consiste cn1
resrriamcnto em banho de >al mantido 3 lempcrnlura cntre 540
650 •c. segui11dC>-se resfriamcnto ao ar at6 a tcmpcrntur.:1. :unbicn1c.
·cc
2.6 Nitretaf{iQ - Aplica·sc cm nlguns tipos de a<;<>s nlpidos par:i mclhorai- sua
rcsislencia ao dcsgaste e ao cmpenamcnto.
Usuahllentc, a t6cnicn e lcvadn a cfcito cm banhos de sal que co nsiste1n de
misturns de ciancto de s6dio c de pot.t<sio (60:40 ou 70:30), mantidos a 1cmpera1uras
cn1rc 455 °C c 595 •c onde as ~a< S<io colocad:i, por ccrca de 2 bornst&sl_
3. Af'"\' p"ra .ferr(J111c1uas. 11rntri:.es e seus tr<ua111entos 1er111icos espccificos Os u~os para rerran1cnlaS c lll:.llrizcs <:omprcc1\dc1n OS seguil"llCS grupos:
- ar;os tcmpeclvcis cm igua;
- a9os para trnbalho a frio ou indeform:lvcis;
- a905 rcsis1en1es ao choquc;
- a9os para u-abalho a qucnrc c
- a~s r:lpidos.
3.1 Tra1ame1110 dos aros tem~rtiveis em 6guai86>- Silo a9os cujo tcor de carbon() varia de 0.60% a 1,40%, com mangancs c silfcio equivnlentcs a 0.25%; os de
mclhor qualidade aprcsentam ainda cromo de 0.25% a 0,50% c vanadio de 0.25% a
0.50%. 5ao classificados pcla SAE c AlSI corn a letra ·w·.
Cotnparados con1 outros a<;os para fcrran1cntas. sua cndurecibilidade C baixa:
por-6m sua tcnacidadc. usinabilidade e rcsis!Cncia no dcsgastc sao rclativamcnte boas.
Pela sua baixa capacidade de cndureccr. dcvem scr temperadoe; cm :igua ou
salmoura. Comudo, ferrnmcntas pcqucnas, com scc~ocs tinas, podem scr tcmperadas
etn 61co. corn o quc se diniinuiu os riscos de en1pcna1ncn10 ou fissur:i~iio.
3.1. I Recozimemo - l:sses ac;O\ siio reccbidos dos fobricantes no estado recoziclo. de rnodo c1uc cssc 1rn1amcn10 ~ s6 cxccutado pclo consumidor, quando o a90 for
203
TraUlmento nrmi<:o das Ligas Metlilicas
forjodo ou conformado a frio. para que possa ser usin:ido mais facilmente.• para quc
se elimincm as tensOes intemas e par.i quc sc confira a cles uma cstrutura adcquada
a tempera.
0 rccoumento visa. cm rcsumo. haixar a durc1.i do a~o para facilitar sua usin3gcn1, 1nud3.r a microcstru1ura, allcrnndo pois as C.."\r.lCleris1icas de usinabilidade.
eli1ninnr ns tens6es originadas na sua conf'ormnyfio mecfinica e produz.ir un1a
1nicrocs1rutun1 adeqoad::i. para a rempera.
0 aquecin1enco C feico cnl fol'nos coul al111osfcra controlada ou ein fornos
con1uns co111 protc~ao conLra dc..~carboncl:i~fio, coloc11ndo-se. por excmplo, as pe~.as
no in1crir11· clc un1 rccipierHe contendo substancia incr1c.
As temperaturas e os tempos de nquccimcnto dcpendcm do tcor de carbono,
rccomcndando-se a seguinte pratica<1A>:
- n<;os com 0,60% Ca 0,90% C - rcco1.cr cntrc 740 •c e 760 •c'. durante I a
4 hor.1s (I hora para SC"'Ocs lcvcs OU carza> pcqucnru. nOS fomos; 4 horas para sec~Oes pes.idas ou grandes carg:is nos fomos): :scguc-se resfriamento no fomo ate 510
•c. a vclocidadc de 22 °C/h; em seguida. rcsfriamcnto oo are
- a~os com 0,90% C a 1.40% C - rcco'cr cntrc 760 •c a 790 •c com tempo
a vclocid3de de rcsfriamento idCn1icos aos ancerion!S.
A durc>." tinal ap6s o 1"CC07-imento s ilun-sc nu foixa de 156 a 201 Brincll.
3.1.2 NormnlizafliO - Essa opcra9iio c aplicadn nessc.~ a9os, prcfcrivclmcntc
ao rccozi rncn10, dcpois do fo~jan1ento ou antcs de tCnlpcrur corn o rin1 de u-n ifonnizar
c rcfi n:.1r a ..:slrulura.
-
c a seguinte<lkl>:
u~o< com 0.60% a 0.75% C-1115 •c:
-
a~os com
A pr:!Lica de normalizaqlio
0.75% a 0,90% c
- ~scom0,90%a
-
790 •c;
l,10%C-870 °Cc
n<;os com 1.10% a 1.40% c - 870 •c a 925 •c
0 tempo a temperatura c de 15 minu1os para ~Oes lcvcs c de I horn par
!<-CC<;Ocs pc._Qdas. 0 rc..~frian1ento e ao a.r.
Durante o aquecimento de\'e-se uliliwr atmos ferns 1>rotctoras ou banho de SA
3. 1.3 11./fvio de tensO(.•s - Ess<.1 opcnu;ao C ocasionnln\Cnlc pr.llicada antes
tCn1pcr•1, cnl f'crrnn'lentas de fonna con1plcxa ou quc tcnhn1n !\iclo $t1b1netidas a seven
confornltu~!io n frio.
As tc1npcraLuras si1uan1·sc na raixa de 650 °C a 720°C con1 resfria1nenlo
204
TtatamenlO Tem0co das Ligas Metilices
3. 1.4 1·e1npera e revenido - A pn1tic3 usu:il de aqueciniento parn aus1cnitiia·
<;ii<> c a scguintc<SSJ:
- ~·corn 0.60% a 0,80% c - 790 •c a 840 °C:
- a~os com 0,85% a 1,05% C - 775 °C a 840 °c e
- a~os com 1.10% a 1.40% C-760 °c a 830 °c.
O tempo varia de 10 a 30 minutos; o rcsfriamento c em
61eo, csse ultimo mcio f"lta ~as muito pcqucnas.
~gua, salmoura
ou
Rccomcnda-sc para ferramcnta< grandcs ou corn scc~ocs complcxas um
prcaquccimcnto entrc 565 °C a 650 •c .
A Figura 134 reprcsentn a curva cm C de um ac;o temper.Ivel cm ~gua contcndo 0,80% carbono c mostra o tempo ncccssario para transforma~o a cada tcmperarura(1!1J.
- ...
......... .........,.'"
.•.
•••
<lg. 134 • Diagrama TTT para ayo pam forramonta lomporavct em ~gua, mostrando o tempo
nacess:\rio para tmns~ a cada tempe<allJra
A endurecibil1dadc desscs ac;os aumcnta corn o awncnto da tcmpernlura de
...stenili1.a<;iio.
A durez.1 linal, ap6s a tempera, situa-sc na faixa de 65 RC a 67 RC.
205
Tralamento T6rmico das Ligas Metalicas
No clap• de austeniti7.aiyiio, deve-se empregar atmosreras controladas (do tipo
endo1Un1ico) ou banhos de sal.
O revcnido dc,•e ser exeeutado logo apcls a tempera, an1es mesmo que as
ferramcntas atinjam a temperatura ambiente (50
a temperatura ideal). Nessa
ope~o. os fomos podem ser do tipo eomum, scm atmosfera pro1e1ora ou banhos
de •al ou hanhos de 61eo. A iemperatura mfoima.dos banhos de sat para revenido e
de I65°C c u maxima dos hanhos de 61co c de 205°C.
•c e
As tcmpcrnturns de revenido varinm de 150° n 340°C, non11almcntc silo superiores a 175 °C. 0 tempo usual c de I Imm.
A Figura I 35<86) mostra o cfeito da temperntura de rcvcnido sobre a dnrez.a de
um tipo de ·~o tcmpcmvcl cm agua, tcmpcrado • purlir de tr~s tcmpcraturas dife..
rcnlc.<. 0 mcio de rcsfriamento empregado foi salinourtl.
D.'111/1.0D (
D. ~/0. ,,_, M,.
D.2'> s.
o,a/o,t7t
7D
Q
~
\DO
I~
100
t'iO
TEMPERATURA ~ RMKIDG:t
Ag 135 • Elcito da temperarura de revenido sot>ro a dUreza de um bpo
de ~ para terramen1a 1~rave1 em Agu;I. tornp<><allJra de ues
diferentes temperaturas. em saimoura
3.2 Trmn111~11tt> dos aros para rra/Jallw a /rio 011 indefomufreis -
Esses~
sao charnadOS "indeform;lveis" porquc durJ.ntC SCU tratamento termico sao OS ~
menos sujci1os n nhcra,0cs de forma c dimens6es. podendo, pois, as fe1'ramcn1as
tcmpcrndas nus suas fomrns e dimensoos prmicamcntc definitiva.~.
Siio cmpl'egndas em opcra<;<ic.' de confor111a9ao a frio ou fcrramentas e
positivos quc cxigcm rigoroso conlrolc din1cnsional, oomo 1natrize.I\ parcl es
pagem, matrizes para compac1ay50 de p6s met61icos, atem de alguns tipos de r.
n1cntas conio brochas. alargadores. calibres. pun~Ocs etc.
206
Tratamento TOrmloo das Ligas Metalicas
Sao 1cmper:lvcis em 61eo ou ar e, dependendo dn composi~Uo. aprcscn1am
endurecibifidadc de media a elevada.
De acordo corn a classific~o AISI-SAE exis1em quall'O grupos, assim des·
ignad~:
- de b:sixa liga e 1cmpcr3vcis cm 61co. indicados pcla 1ctrJ. 0, t.'Om composi9ao qufmicn den1ro da seguin1e faixa:
carbono - 0.95% a 1,20%
man!(nn~s
- 0,25% a 1.60%
si lfcio - 0.25%
cromo - ate 0,(>()%
1uni;s1enio - a16 0.50%
van:ldio - ale 0.20%
- de media liga e 1emper.iveis ao ar, indicados pcla letra A. corn composi~o
qufmica denll'O da ..cguinte faixa:
cnrbono - 0.50% a 1,25%
mangnnes - 0.30% a 3,00%
silfcio - 0,25% a I ,<JO%
cromo • 1.00% a 5,00%
molibdenio - 1.00% a 1,55%
van~dio - 11lc
1.00%
-de nhn lig:i e 1cmpcravcis cm 61co, indicados pcla lctra D c corn composi9iio
qufmica den1ro da scguin1e faixa:
carbono - 2.10% a 2,20%
manganes
0.30%
silfc10 - 0.25% a 0,85%
cromo - 12.0%
1ungs1cnio - ate 0,75%
-de alta liga e ternper:lveis ao ar, 1arnbem designados pcla le1ra De com composit;.Uo qu(nlicn scguintc:
carbono - 1,00% n 2.20%
mnngnncs - 0,30%
silfcio - 0,25% a 0,30%
207
TratamMIO T6rmico das Ligas Metai1CaS
cromo - 12,00% a 12.50%
motibdcnio - ate 1.00%
van:klio - ate 0,60%
Umn curva TIT de ~o pertencente no grupo de a~os indcl"orrn~veis estd rcpresentnda na F igura 136 (a~o tipo 04 com 2,20% C, 0,80% Moc 12.00% Cr)<S•l, a
qual moSll'a a alta capacidade de endurecimento dcssc a<;<>:
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Fig. 136 - Curvas TIT para ~ para trabalho a foo 04 endureclvel oo ar
Como se ve, um dcs!>cs m;os. com clcvado carbono, aho-eromo, alem
n1olibdCnio, cx.igc longos ICJ'npos para recoziincnto c nom1aliza~no c apresent;;im c
vada cndurccibilidade ou focilidade de tempera.
A Figura I 3718Sl aprcsenta as curvas TIT para a.;o tipo 0 1• ap6s austenill
do durnnrc I horn c parn csse ~. as curv«' cm C sao muito :scmclhantes a..
ayo--carbono comum~ de nho..carbono c mais dcslocadas para a dircita n5o some
pcla prescn9a de alta p<>rccnt<igcm de carhono, como igualmente pel3 presen~
nl;ingnnCs (crn tcorc..~ 1nais clcvados que os norni:iis). cronlo e tu ngsti!nio:
208
Tratamento 1'nnlco das Ligas Metalicas
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Fig. 137 - Oiagmma de lrallslonnao;llo- p;113 a<;<> i.,., 01 (0.95 C,
1,20 Mn, 0,50 w • 0,50 C<) ap6s austenrti~ duranto uma hora de 790'C
3.2. l Rtco::Jmrmo - E. reali1.ado cm atmosfera protetor:i (endotennica) ou
cn1pacotando ns rerramentas numa caixa contcndo "'aterinl incrte protetor, para evitar descal'l>0ncta~3o.
A Tabcla 38 apresenta os ciclos de rccozimento de nlguns a9<>< dc.•se grupo.
Os a9os indicados on rnbela apresentam a scguinte composi~ac>:
01 -0,95 C. 1.20 Mn, 0.50 W, 0,50 Cr
A2 - l .00 C, 0,60 Mn, 1,00 Mo, 5,00 Cr
A6 - 0.70 C. 2,00 Mn. 1.25 Mo, UJO Cr
02 - I .SO C, 0,30 Mn, 0.80 Mo. 12.00 Cr
.....
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~oet'larroon11> at6 76QOC: ~$ol'ICfoo elur**J H I• "Oni•
................ .,
' s...-..0 a1' 7:J0/7'!.<:PC. d~ WM l'IOl'llt
A.qi.
~+IOl*>-6 CY.SOOC; o;ienv~ clu,anl• .... hOtaa
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...
' '!'IOI., aid s70l900"'C. d...,.,.. hOl'Of
~a'6~:men~o~ne MllhOl'N
Reetttlll • • $0 . .
209
Tratamento To!nricx> da$ Ligas Motalocas
3.21 Normal~fiio - Esses a~os. por serem tcmpcravcis ao ar, nao sao normalizados. Estiio inclufdos na catcgoria dos •<;<l" indcformt\vcis. quc niio podem ser
nonnalizados. os seguintes tipos:
A2- l.OOC, 0,60 Mn. 0,25 Si. 5,00 Cr, l,OOMo, 0,25 V
A4 - 1,00 C, 2,00 Mn, 0,25 Si, 1.00 Cr, 1,00 Mo
AS - 1,00 C, 3,00 Mn, 0,25 Si. 1.00 Cr, 1,00 Mo
A6 - 2.00 Mn, 0,25 Si, 1,00 Cr. 1,25 Mo
01 - 1,00C,0,30 Mn,0.25Si.12.00Cr.0,80Mo,1.00V
03 - 2.20 C, 0,30 Mn, 0,25 Si. 12,00 Cr
D4 - 2.20 C. 0.30 Mn, 0.25 Si, 12,00 Cr, 0,80 Mo
06- 2,10 C, 0,30 Mn . 0.25 Si, 12.00 Cr, 0,75 W
Nos 1ipos tcrnpcr6veis cn1 61cv. ou seja:
01 -0.95 C. 1,20 Mn , 0,25 Si. 0,50 Cr, 0.50 W
02-0,95 C. 1.60 Mn, 0.25 Si
07 [??? Ou 03?] - 1,20 C. 0,25 Mn, 0.25 Si. 0,60 Cr. 1.60 W, 0.25 V
a nom1aJiza<;iio e cJcscj~veJ C. Us
YC7.CS,
ncccssaria para lerrameDl3S que tcn-
h:un sido prcviamcnte forjadas ou aquccidas a te1npera1un1s mni~ altas quc as corretas
de au!)tcnitiza~.flo. para produzir u1na cstrutura mais uniformc e rcfinada..
Para csses 1ipos 01 , 02 c 07.
•c u 900 •c.
tL~
1cmpcra1uras de normaliwyttO variam de 840
O tco1po arempcrarurn, quando for realizad3 a nonnali~5o, varia de 15 mi·
nutos a 60 minutos, dcpendcndo das dimcnsOcs das fcrramcntas.
3.2.3 Timpera e rl've11itlo - As 1empcra1urns de tempera e os meios de rcsfri·
amen10 ~iio os seguintes;
01 _ 790•c a s15
•c
02 - 760 ·c a 800 ·c
071??? Ou 03?) - 855
•c a K85 •c
todos tempcrados em 6100;
A2 - 925
·c a 980 •c
A4 - s15 ·c a s10 •c
AS - 790 "C a 850 °C
A6 - 8'.30 °C a 870 •c
210
Tratamonto Termlco das Ligas Metalicas
todos tcmperados ao ar;
03 - 925 "C a I OOO "C
06 - 925 "C a 955 "C
todos tcmpcrados cm 61eo;
DI -970-Ca I OIO°C
02 - 980 "C a I 025 "C
04 - 980 "C a I 025 "C
05 - 980 °C a I 025 °C
todos temperados ao ar.
Para dimunuir os riscos de empenamenlo. rccomenda·SC preaquccimenlo. Os
tipo5 0 sao prcaquccidos a 650 "C e os tipos A e 0 entre 590 "C c 815 'C.
a
A du~:io do aqueeimento temperatura de austenili~~ vlli'ia de 5 a 30
minulOS para os tipos 0 e de 15 a 60 minutos para os tipos A e 0.
O rcvenido c cxccutado logo ap6s a tempera c prcfcrivelrncnte antes que as
pec;as atinjam a temperatur:t ambiente. As temperaturas de rcvenido variam de I 50 "Ca
290 "C par:t os tipos 0, de 180 "Ca 650 "C para os tipos A e de 205 -C para os tipos D.
A Figura 138('86> mostra os efeitos da temperatura de rcvenido (durante I hora)
sobrc a durcza de ac;o para trabalho a frio, tipo 02:
'JO
MKnNITIUOD 'wtu
n~·
'aoo•t
tmA1AMt11tn LllOlU>
50
100
1i;o
100 ?50
Ti;MPUATURA OE REVENIOD. •r.
Fig. 138'· lntiUo""ncia da 'ienipeiatuia de revonido, duh1n10 umD hom. sObre a
0
duroza de acto para trabalho a trio dpo 02
211
Tra1amento Termico das Ligas Metalicas
Nota-sc quc somcnlc acima de 150 •c, faz-sc scntir o efeito dessa opera9k
Certas fcrramcntas cs:pcciais, como calibres. nH11n1faturados corn ayo tipo
exigeff1 g:randc estabilidade dirnensional. n1olivo pelo qual sao, Us vezes. submeti<la
a rcvcnidos mUlliplos.
A Figura 139 moslra a influencia da ten1peratura de rcvc ni<lo wbrc a du
de a90 pam 1rabalho a frio Lipo 02, portanio, de allo-carbonos e cromo c com 1
bdSnio. Por cssc fa10, nota-se o aparecimento do fenomcno de "endurecim
secundfirio", propriedade essa n1uito in1portante e1n cenos Lipos de ac;os para re.
mcncas. corno sc vera no ca.c;o dos a<;os riipido:S.
Algu1nas fc1Ta1ncntas confeccionadas conl os a~os tipos A e D podcrn
depois de ccmpemdas e revcnidas, submecidas a opera~r.o de nitreta~ao.
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Fig. 139 - Efeito da tcmpcratura de revenido sobre a dureza de ~para
trabalho a trio de alto cromo
3.3 Tratante1110 1Cr111ico de OfOS resfa·1.e11tes ao choque - De acordo
classifica9ao AISI-SAE. cs:sc grupo comprcende os seguinles tipos:
L2-0,50 C, 0,60 Mn, 0,25 Si, 1,00 Cr. 0.20 V
S2 - 0,50 C, 0,50 Mn, 1,00 Si, 0,50 Mo
S4- 0.55 C, 0,80 Mn 2,00 Si
S5 - 0,55 C, 0,80 Mn, 2,00 Si, 0,40 Mo
SI - 0,45 C, 0,25 Mn, 0.25 Si, 1,40 Cr. 2,50 W
212
COlll
Tratomento Termico das Ligas Mctallcas
Pelo tipo de servi90 a quc us fcmtmcn1as conl'Cccionadas corn csscs tipos de
submetidns (ehoque). procum-se mantcr o carbono cm to<no de 0,50%.
Dcssc modo a cndurecibilidadc ~ m~ia. mas a tcnacidadc e boa.
~os silo
Nesscs 3itOS n5o sc recomenda a norn'la1i7.ay5o.
O recozi111cn10 crealizado cnrre 760 "Ca 845 •c. as mais alt:L~ tcmpemuras
sendo emprcgadas para os 09os de silfcio mais clcv:odo. Contudo, c nccessario um
controlc rigoroso d=s tcmpcrntums nos 09os de sillcio alto, porquc nclcs. com tern·
pemturas clcvadns. ha riscos de grafiti~o c, cm conscqiiencia, aparocimen10 de
c~trurura O\a1s mole.
Co1110 nn~ cnsos anteriol''CS. o :1quecin1enlo dcvc scr real izado en\ fon1os conl
aunoslCr.l protetora ou colocanclo-sc as pec;as em reci1)ii;n1cs contendo nuuerial incrlc
(areia seca. cal etc.).
A faix:i de tcmperatura de :iusteniti1~5o p.1r:.'l 3 tempera 6 rclativamente
ampla: 840 °C a 960 •c. as maiorcs 1cmpcraturas scndo emprcgada~ nos lipos mais
ligados Como o SI. 0 tempo varia de 5 a 45 minutos, conformc o tipo de a90 e as
dimens-Oes das pc~ns. 0 aquc:cimemo pode ser igualrncn1c executado cm ban ho de sal
neuLro. Os tneios de rcsfria1ncnto s5o ttgua. S3Jmourn, Oleo car.
A Pigurn 140 mostrJ o d1agrama TIT para on~ tipo S5C84l.
0 rcvenido,ap6s a lcmpcr.i. e rcalizado a tempc·~•turas entre 150 •c e 425 •c.
para ob1en9iio de durcza.' finas entre 50 RC e 60 RC.
..."" .........t.M
&1.1&n•nU.a.DO A .o· ~
Tl ..f'Sa&TU"4 Ac, lM• C
~·vu·
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Fig.
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M
•11•11t41
MIHUlOS
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HOllA1'
TUUO. ntllA UJfaUil\llC&
t40 · Curvas i TT para~ resistenlo oo ehoque, tipo S5
213
Tratamento T6rmico das Ugas Metalicas
A Figura 141 lll6> mostra o efcito da temperatura de rcvenido sobre a dureza de
um at;o resistente ao choque tipo S5:
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I<· I.JI
.... ~9'4~+-~+-~+­
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oc ar.c111u
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nwfi.ltlU.-C
F"ig. 141 • Efetto <la temperarura de rcvenoo sob<• o dureza do "IX> rcsislente ao
"'-"'· tJpo SS
3.4 Tratamemo tem1ico dos aros para tmbalho a quo11te - Sao a~os emprc
gados. enirc oull'3s aplica~s, em maLrizes para forjamcnio a qucntc.
Comprccndcm quatro grupos. designodos pela A!Sl-SAE corn a letra H c cai
actcrizados por serem ao Cr-Mo, ao C r-W, ao W c ao Mo.
Os Lipos Cr-Mo (Hl I, Hl2 c Hl3) apresentam a scguin1ecomposi9iio:
carbono - 0,35%
mangttncs - 0.30%
sillcio - 1.00%
cromo - 5,00%
van:ldio-0.4% a 1,00%
1ungs1cnio - att I .50%
molibdenio - ate 1,50%
Os tipos C r-W (Hl4cH 16):
carbono - 0.40% a
O~'i5%
manganes - 0,30% a 0,60%
sillcio - 0,90% a 1,00%
214
Tratamento TCrmico das Ligas MetAlicas
cromo - 5,00% a 7,00%
lllngstenio - 5,00% a 7,00%
Os tipos W (H20, H21, H22, H24 e H26):
carbono - 0,30% a 0,50%
mangan~ -
0,30%
silfcio - 0,30%
cromo - 2,00% a 4,00%
vanadio - 0,40% a 1.00%
tungstenio - 9,00% a 18.00%
Os tipos Mo (H4 1, H42 c H43):
carbono - 0,55% a 0,65%
manganes - 0,30%
silfcio - 0,30%
cromo - 4,00%
vanadio - 1,00% a 2,00%
lLingstenio - ate 6,40%
molibdenio - 5,00% a 8,00%
Todos clcs possuem elevada endurccibilidade. Por essa razao nUo se recomen-
da sua norrnaliza~ao.
A Figura 142(84) mosira o diagrama TIT para o Lipo H12:
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Fig. 142 • Curvas TIT de a>O para ferramenta para trabalho a quentc tipo H12
215
Tratam<>nto T6rmoco das Ligas Metalicas
Pela posi<;ilo das curvas. verifica-sc quc o rccoi1men10 CJ<igc resfriamemo
cx1rcmarncntc lento.
/\ tcmpcratura de recozimento dcpcnde do tipo. Na pratica sfio adotadas as
scguintes faixa.\ de lcmpcrJ.lurJS:
tipos Cr-Mo - 843 °c a 900 •c;
tipos Cr-W - 870 °C a 900 °C;
tipos
w - 870 •c a 900 •c e
tipos Mo - 815 •c a 870
•c.
c
0 resfriamento para a maioria deles rc>I izado no forno ate ccrca de 425
a unrn velocicladc de 22 °C/h: segue-sc rcsliiamento ao ar.
•c.
Rccomenda-sc uma opera.,ao de alivio de tcn<ilcs cntrc 660 •c a 730 •c pam ns fcrT"J.mcncas que sofreram usinagcm grosseira, nntcs da usinagem final.
Na tempera d=cs ai;os. reeomenda-sc para a sua austcnitiz.a<;ilo quasc sempre um prcaqucci111cnlo. Para os tipos ao cromo. 3 remperaturn
de preaquecimcnto ~
de 815°C: p.1ra OS tipos ao tungstcnio c 1gu.1hnente de 815°C. corn exc~O do tip.
H26 (0.50 C, 18 W. 4 Cr e I V) que devc <er de R70 C.
Pura•» tipos no molibdcnio c de 730
•c a 8-10 •c.
Gcral111cntc a intrOOu~ao das fcrr.lrnent:lS nos fornos para scu prcaqueci111cn10 deve scr fcila quando c."'ilcs n5o estiverenl enl tcnlpcra1urus nci1na clc 370° a 530°C
Assin1 quc us pc~as tiveren1 atingido cssa Lc111pcro.turn. o rcstanle do preaquecimcnlO c.lcvc scr fci 10 lcnta c unifom1e1nentc. ;l unlil vclocidadc de 80° a I 10°C/h c ai Jnan-tidn< du111111c 24 minutos por cada centimc1ro de secyaO d3s pe9a> ou da espessura d.
rccipientc sc as~< tivcrcm sido empacotadas. Acima de 650-C deve-sc crnpregi.:
3tmosfcr3 pro1c1ora.
A seguir. as ~ sao transferidas p..1r':l o fomo de austcnitiz~ao final. ORI
cm ~ernl. corn aljlUll13S e.,ca;Ocs. 0 aquecimento dcve -.er rnpido. A temperatura
aus1cni1i1.ac;OO. o tcinpo de pennanOOcia deve ~r o sulicicnlc para uniformi~o
1cmpcr:1tura. o que significa tempos. conformc o tipo de :w;o c as dimellSOes da• fa
ramcntns. vari:ivcis <le 2 a 40 minutos. pnm pct;a.~ colocadas dirctamcntc no foroo
12 minut~ rx>r cenU'n1etro de sccc;5o Lransve~.:ll. no cnso de en1pacota1nento.
/\s lcmpcraturns de austenitiwr;ao varimn de 995
:ihaixo indicado:
tipo H 11
p1·caquecimento: 81 5 •c
nquecimen10: 995 •c a I 025 •c
tempo: 15 a 40 minutos
216
•c
a I 260
•c. confor<"
TraL1men10 nnrko clas logas Mel<lt<:as
tip0H12
pre:iquccimcnto: 815 •c
aquccomcnto: 995 •c a I 025 •c
1cmpo: 15 a 40 minutos
tipo H 13 -prcaquecimento: 815 •c
uquccimento: 995 •c a I 038 •c
tempo: 15 a 40 minucos
ti po H 14 - prcaquccirncn10: 815 •c
aqucci mcn10: I 0 10
•c a I 065 •c
tempo: 15 a 40 minutos
1ipo H 16 - prcaquecimcnto: 815 °C
aquccimento: I 120 •c a I 175 •c
tempo: 2 :i 5 minutos
tipo H20
pn:aquccimcn10: 815 °C
aquccimcnto: I 093 •c a I 205 •c
tempo: 2 a S minuios
tipo 1121 - prcaquccimento: 815 °C
aquccimcnto: I 093 °C a I 205 °C
tcn1po: 2 a 5 tHinuLos
tipo H22 - prcaquccimento: 815 •c
aqucdmcn10: I 093 •c a I 205 •c
tempo: 2 a S 1ninutos
tipo 1124 - pre:iquccimenco: 815
aquccimcnco: I 093
•c
•c a I 232 •c
tempo: 2 a 5 rninuios
ripo H26 - prcaquccimenco: 870 •c
aquccimcn10: I 175 •c a I 260 •c
lcmpo: 2 a 5 minuros
tipo H4 1 - prcaquccirnento: 730 •c a 840 •c
aquccirncn10: I 093
•c a I
190
•c
ccmpo: 2 n S 1ninulos
217
Trotamento T6rmico das Ligas Metalicas
tipo H42 - prcaquecimento: 730 •c a 840 •c
nquecimento: I 120 •c a I 220 •c
tempo: 2 a 5 minutos
tipo H43 - prcaquccimcnto: 730 °C a 840 •c
aqucciment.o: I 093
•c a
I 205
•c
tempo: 2 a 5 minutos
A aunosfera dcvc ser protetora, do tipo cndotcrrnico, corn ponto de orvalho de
35 °F n 45 °F.
0 mcio de rcsfriamcnto comum co ar. devido a alla end urecibil idade dcss"'
a~os. Para pc~as de grandes dimensoes, como bl<JCOs de mauiz. rccomenda-se tampcrn cm 61co ou ar co mprimido.
0 revenido deve ser exccutado imcdia1amcnte ap6s a tempera. Os fornarecomcndados silo comuns. corn circula~ao foi;ada de ar.
0 efcito da tcmperatura de revenido sobre 3 durcza dcsses c mostrado n&
Figuras 143 e 144 para 4 tipos de~ para trabalho a quenle. Nota-se entrc 500 ~
a 600 •c o "cndurecimento secuodario".
As vczcs, procede-se a fC\'Cnidos multiplos. principalmente quando se lrata de
bl<JCOS de malrizes grandes ou aprcsentando cantos vivos:
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Fig.14-3 - Etelto da temperatura de rovenido eiYI a~s para ttabatho a qucnte ao ctomo
2 18
TratamenlO T6rmoo das Ligas Me18Jicas
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Fig. 144 • EfellO da 1emperatura de revenido em ~o para trabalho a qven1e ao tungstenio
3.5 Tmramcnros rermicos de a9os rdpUkJs - llssc c o grupo mais importante
de a11os parn fcrriuncntos c 1natrizes. Sao crnpregndos principalntcnlc c1n fcrrJ.n1entas de usinn.gcm. Slio assiln charnndos porque pc11nite1n t\ usinagcm a altas vclocidades de corlc, dcvido seu caracteris1ico de .. dureza a qucntc" Ou scja capacidadc de
mantcr a c.lurcz.a a tcnlpcraturas relativan1entc elcva<las. cocno as que se originam. pol'
a1ri10. na> opcra~0cs de usinagem a maiores velocidadcs de cortc. A dureza a quente
e confcrida a esses a~os polos clcmentos de liga tungstcnio. cobalto e molibdinio.
Os m;os r:lpidos sllo subdivididos cm qualtO subgrupos cla.'-•ificados pela
AISl.SAE da scguinte moneira:
- ao 1ungstcnio (tipos TI, TI. T3.
1,0014.00 V: 14.00/18.00 W;
n
e T9) corn 0.7511,20 C: 4,00 Cr;
- ao 1ungs1cnio-cohalto (tipos T4, T5. T6. TI\ c T15) com 0,75/ 1,50 C;
4,0014.50 Cr, 1,00/5,00 V; 12.00120.00 W; 5.CKl/12.00 Co;
- oo molibdenio (tipos Ml , M2, M3, M4 c MI O) com 0,8511.30 C; 4.00 Cr,
1,0014.00 V: 0/6,00 W; 8,00/8,50 Moe
- uo molibdcnio·cobalto (1ipos M6, M30. M34. M35. M36. M42 c M43) com
0,80/ 1.20 C; 4,00 Cr; 1.1512,75 V; 1,50/0.60 W; 8.00/9,00 Mo; 5,00112.00 Co.
219
Traiamento Termico das Ligas Metlllocas
Em todos eles. o manganes c o silicio
sao mantidos em tomo de
N5o sc recomenda a nonnali7.a1'50 des.ses
~os.
pcl:i aha endurccit.
possucrn.
J.5. 1 Recozi111.c11tv - Essa opcra~ao e necess<\ri:i ap6s rorjamento
sc dcvc cxccutar sua t8rnpc.nt. A l"nixa de tcnlpcratura vnria de SIS °C a 91
Como nos casos antcl'io...,,,. a dcscarboneta9ao c cvitada pclo
alnl~fcra protetora ou colocando-se as fcrr..uncntas numa caix:a cnvoh...
sec.a ou c.al. subst3ncias cs.~L~ que de,·ern ser misturadas coin pcqucnas
de cMvao de madcirJ.
0 tempo a tcmpcratura dcvc ser de 24 m inutos por ccntrmctro de
caixa; scguc..sc rcsfrinn1ento lcn10 no pr6rrio forno a u1na ve1ocidadc nfio,
22 °0h. ate a temperatura de 650 • c. a parti r da qual pode scr ncclcrndo.
3.5.2 Tempera e rev~11ido - Todos OS a9os rapiclos dcvcm scr p
para a a11s1eniti7.a~ao. A austcnhn inicia suu lbnna(fiio a cerca de 760 °C;
ccndo-se logo acin1a dcs."i-a tcmpcra1urn. n5o s6 ni'io di1n1nulda.~ ..,, censOes de
t~nnic.1. como iambem :is de trnnsfonnai;ao de fases. Nommlmcntc. a tern
·c
pn:aquccirnento varia de 815 'C a 870
para OS ai;os rnptdos ao tungs1er
T) :i de 730 °C a 845
p;ira o< a~<" r:!pidos ao molibdcruo (tipos M).
•c
Para prevenir desc:.lrhoncla<;?io. a faixu prefcrida de tcrnpernrul'a de
cde 705 •c a 790 • ctRM.
cimcnto
P~u-a diminuir o choquc t6rrnico. rccon1cnda-$C unl duplo p1·ca4ucci
primciro. entre 540 •c a 650 •cc o segundo, cm outro forno, cntrc 840 •c a '
As ferramentas de pequcn<.L.' dimcn~ OU quc n:io npre..,cntam
de sccyc>c.' ou quc nlu possucn1 eotalhc~ agudo~. rais como
n1ud:t~a~
pa~lilhas de usinagem ou fcrra1ncnta' similares. podcm ser
fomo de austcniti1..a~10. se1n gr.1ndcs riscos.
lc,·ad:i~
dire.ta
As lernperaturas de ::iu:;t..:ni1izac;ao p<.11-;1 :i tCn1pcra st\o 1nuito clevadas
ncccssidadc <le colocaJ'-SC cn1 soluc;:-i\o de fCJTQ gnn1t1 os i1ullncros c;.lrhon~
n::tlurcza cornplexa cxislcntc,,,. ncsscs nc;os.
Por is.<o. dependcndo dn tipn de a~o. a tcmpcratura paru tompcra pode
a 1 300 •c (faixa de 1 160 •c " I 300 °C).
Q tempo atempcrJlUr.l de 3-US-lcnilj1.ac?-o C muitO CUMO: de 2 a 5 minutet-
A Figura 145fS7l rcprc...:nt> o diagr:ima TIT parJ o tipo 18-4-1 (fl), cont
18% de rungst€nio, 4% de cromo c 1% de vanadio. Es.-.c c o a90 rnais famoso e
dc.u origcrn a todos os ou1ms:
220
Tralamento Tenrico das Ligas Mellificas
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Fig. 145 • Curvns TTT para a~o rit.pid<> 18-4-1
A' curvas foram obtidas pcl• austenitiza<;ao a I 290
rcco1ida.
•c. a panir de cslrutura
Nota-sc a possibilidade de obtcr-sc cstrutura bainitica por te>friamcnto isotermico cm longo tempo (cerca de 15 homs).
A linha C 1. tracejada indica <> infcio da
prccipita~iio de
cai·bonccos da solu9ao
austcnCtic.n supcrsatur..\da> antcs da ocorrCncia da transfonn::H;ito cutct6idc de trans·
rormnyao.
A Figura 1461S4l, repre<cnla <> diagrama TTT para a90 r.ipido ao
run&i>1cnio-molibdcnio. 1ipo M2.
Ambas as figuras - 145 e 146 - demonsirnm quc a 1ransforrn:>c;lio da austenita cm manensita da..sc com rcsfriamento lento. em 61eo. ao ar ou cnl banho de sal
fundido e que niio ocorrc cotal formayiio da martcnsi ta. ou scjn np6s a temper.I, os
a~os dcsses tipos aprcscntam umn ccna quantidadc de austenita residual:
221
Tratamcnlo T4mico das Ligas Mo~icas
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F'ig. 146 · Curvas TTT para a\X) r.ipido ao lungslen~
Fcrr,Hncnti1s de pcqucnas dimcns5es s~o
placa.' para quc nao se dcformcm.
Frcsas grandcs
rc~friadas
ao ar. 1nantidas cntre du3
sao. 1'.< vc7,cs, submetid3.< a uma 1empcra intcrrompida e"'
61eo, parn diminuir os riscos de
fissu~o. Es.<a tempera interrompida consistc c"
rcsfriar a p..'lrtir d..'l tcmperaturn de austenitiZ..'9ilO cm 61eo m:intido mnis ou menos
535 °C, seguido de resfrii1n1cnto ao ar.
Os b.inhos de sal, aMm de scrcm um mcio de resfriamen lo mui10 cficaz, tern
a funyao de lavar as pe<;aS do sal do banho de aus1eni1i1..,.ao, o q ual nroo 6 soluvcl em
agua. Isso porquc o b3nho de s:il de resfriamcn10 <! mais soluvel na ~gua. o que per
mite uma limpeza mais f:icil d~ ~as an1cs do revenido.
A Figura 147C86J mostra o cfcito da 1empcrmura de aus1cnili1.a<,;ao na durcza
do a90 r~pido lipo M2 1cmperado:
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Trotamcnto TOrmico das Ligas Metilicas
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1100
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Fig. 147 · Efeito da temperature do austenitizaqAo sobre a duroza de ac;:o rl\pido
liPO M2 tompcraclo
Como se ve, abaixo de I 175 °C, o a~o nao aljngc a m:ixi1na durcz.n. Por outro
lado, acima de I 200 °C. a dure7A desse a~o no cslado tempcrado com~a a cair por
haver muito cartono c elcmcntos de liga em solu~iio e maior quantidade de austenita retidn.
Antes da tempcralura ter atingido. no banho de rcsfriomento, cerca de 60 •c
a 65
as """35 tempcrndas devem ser transfcridas para o forno de revenido. corn
o quc sc prcvine a qucbro de ferrnmcntas, principalmcnle quando cssas possuem formas complcxas ou silo de maiorcs din1ensOcs.
•c.
Nno se podendo tronsferir as
pe~
imcdiatamente para o forno de n:vcnido,
c rccomend~vel que exista um fomo extra de espem mantido a lempemtum cntre 90
•c a 200 •c. ate quc o forno de rcvcnido fiquc di•ponfvel.
A <:Slruturn dos a~os rapidos lcmpcrados consisle de m:111cnsita altamcnte Ii·
gada (58% a 80%). auslcnila retida altamentc ligada (15% a 30%) e camonct.os nao
dissolvidos do tipo (MoW)~ c V.~. O m;o CSI~ em cstado de elcvadas tcns0cs intcrna•, c muito inst:lvcl. alc!m de muilo duro e fr:igil.
0 rcvcnido. sc1n prcjudicar n durcza, alivi::i as tensOcs, corrigc a insu1bilidadc
ea cxccssiva fragilid3dc do Olatcrial.
Al ~m
d isso. pcla complexidadc da estruium desscs
n~s.
no cstado tempera·
do. o rcvcnido provocn transfonn:l~(Ses estruturnis i ncomuns c que niio sc vcrilicam
nos a<;os simplesmente ao carbono ou corn bnixos Lcores de elcmcnLos de liga.
Tratamento T6rmico das Ligas Metl.1""5
No revenido dos
a~
rapidos. veri licam-se as seguintes rea90es de transfor·
ma~ao:
- inieialmente ocorre pcqucna queda de du=..a (2 RC a 6 pontos RC); a me<lida que aumenta a tcmpcratura. ate cerca de 270 °C, a martensita tetragonal decom·
p(je-se cm martensita cubica, com rejeiyi'io de uma fnse de transi9ilo de carboneto
extremamcnte fino; posterionnentc. csse carboncto desaparece, dando lugar ~
ccmcntita. cntre 300 •c a 400 °C. Ate! cssa ultima temperntura, aparcntcmen1e nada
acontecc com a austeniia rctida;
- cntrc 400 °C a 560 °C, aproximadamentc, verifica-se rodissolu~ao de uma
parte da cemcntita c a prccipita~ de um carboncto de liga do tipo M 3C; acontecc
simultancamcnte um cndurccimento accntuado. scmclh..'\nlc ao "endurccimento por
precipita<;!lo" ja cstudado c que causa o inicio do "cndurecimcnto sccund~rio" lfpico
dos ayos rapidos. Essc cndurccimcnto secundfirio verifica ..sc igualmenrc para alguns
outros tipos de ai;o~ parn fcrra1nentas c n1ntrizcs altamcn1e ligados;
- ainda mais ou menos ncssa faixa de tc1npcrnturas. ocorre a t.mnsfo.nn~Uo
de austcni1a relida em martcnsita. pclo rcsfriamento posterior, o quc contribui para a
oconincia do enduroci1nento secund6rio e
- linnlmente, acima de 560 •c, noia-se rcdissolu9fio de earbonctos tipo M 2C c
solu9iio rinal de carbonc10 tipo M 3C c simultaneamentc precipita9ao c coalescimcnto
dos carbonctos tipos M6C c M 23C. Esses fen6menos provocam, acima de 650 °C.
amolecimcnto rapido do :w;o. Por isso. csse cstagio e raramcntc cncontrado no
revcnido comercial dos •11<>s rnpidos.
O "endurccimcnto sccundario" pclo revcnido
est~
reprcsentudo na Figu.-.i
148<1111> ondc tamhem est~ indicada a inOucncia do tempo h temperatura de revenido:
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Ag. 148 • CUrvas de revenido de ~ r8pido 18-4·t. moslrando a r~ ontm a
dureza o a temperatura c o terrc>O de revonido
224
Como SC llOla, 0 endurccimcntO secundtJrio C verificado CnlrC j()(} °C 3 550 <C.
Os 3905 mpidos siio nonnalmcntc submctidos a um revenido duplo. ambos na
foixa de tempcraturas de 530 •c a 600 °C; o segundo tern p<>r objeti vo tmnsformar a
martcnsita que se formou na primcira opcra9ao. GerJlmente, o tempo para cada uma
ditS opcrn~(>CS de revenido t de 2 horns. Admite-se. as vezes. uma lCmpcralUrn
ligeiramente mais clcvada para o primci1·0 revenido c tempo muis longo.
Fredriksson<S6> estudou o mecanismo de transfom1a~ da austcnita retida,
tendo tro~ado. eomo resultados dos c.~tudos. os gr.lficos das Figuras 149 e 150:
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A(O U.PIOO M'2
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Fig. 149 • Efcito do tempo do rovonido na transforrna9ao da austonlta retida
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Fig. 150 E.feito do tom.po do roveoido na traOstorma-i;lio da auston1ta retida
4
225
Tratamcnlo Termico das Ligas Motlllicas
Na primeira, vcrifica-se que para o ~ r:ipido tipo M2. sao necess3rios (i()
minulos, independentemenrc da 1ecnica usa& na o~ao de revenido (uma ou
duas). para transfonnar toda a ausrenita rclida.
Na Figura 150 nota-se que o aumcnto do 1cor de carbono no
a~o
M2 (de
0.85% para l,25%) p1·ovoco. tnnior rctenr;ao da austcniln. Pnra o mcsn10 teor de
1,25% de carbono, aumenrando-se o reor de van:ldio de 1,90% para 3, I 0% (aumen10 de 1.2%) a quanlidadc de oustcnitn retida diminui, porquc o vnnMio e elemento
com forte tendencj,i a fonnar carhonctos.
Fin:ilmcntc, cs:sas du3.~ figum.~ mostram ainda quc aumcntando o lcor de=·
bono de 0,85% para 1,25%. o tempo de traMform~ da ausrenita e muito maior.
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Fig. 151 · Efoito das 1omperaturas de austcni~§o e do rovonido n.a
duroza de aQO rapido tipo T1
ii importantc
austcnitiz.a~ao
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l'risar. por outro !ado, quc parJ mais clcvadas 1cmperaturas de
no tratamento de tC1npcra. 1nais elcvada a durcza secund:iria resultante
no rcvenido subscqilente. o que se cxplica porque as temperotums mais elevodas de
oustcnitizac;ao prornovcrn maior solu~o dos carbonctos ligados.
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Fig. 152 ~ Efeito d°3s i9~7abJr8s do austeni~-e di revcnldo na dureza a
qventc de ~ M2 duplamente revonido
226
Tratamento Termico das Ligas Metalicas
Esse fato cs~ comprovado na Figura 15 ! f86l, relacionada corn o cfeito das
1empcraturas de austen itiza~iio e revenido na dureza de a<;e rdpido tipo TI :
A Figura I 52(116> mostra o efeito das tempcraturus de ausreniti~ e de revenido
sobre a dureza a quenre de at;o rapido tipo M2 no cstado rempct:ldo. comprovando a
qucda dessa propricdade corn a diminui~o da tempcratura de austenitiz~iio:
A Figura 153184) mostra o efcito das temperaturas de austeni1i1.a~a<> c de
rcvcnido sobre a tC>istcn<:1n ao choquc de ~ M2: vcrifica-sc que menores temperatura.s de ausrenitizac;.io melhoram a resistcncia ao choque c do ai,;o. ap6s o revenido.
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Fig. 154 • Efeito das tomperaturas de austcnitiza~o d& rovcnido na
duroza. do ~o resisten1e ao Choque
4. Co11clusiia parciais - Nessc caplrulo. o autor dcscjou aprescniar um apanhado gerJI, sem sc aprofundar, da impon5ncia dos ~os para fclT'.unenlllS e matrizcs
c a ncccssidade do scu rrar:unento tCrmico para obtcr..sc os 1ncJhores rcsullados nas
e
suas uplica~es. Trata-se de um rcsumo, cujo objctivo esclarcccr aos leitores intc·
ress..'tdos nesscs matcriais. a imJX>nincin de procurnr informa~Oes mais cxtcnsas n
rcspeito dessc tcma. As infonna<;Oes apresentadas ncs1e capftulo foram obtidas, de
um modo geral. nn obrn do autor Aros efe.rrosjimtlidos. em quc o assumo cliscuti·
do com maior amplitude.
c
227
XIII
TRATAMENTO TERMICO DOS A(:OS INOXIDAVEIS
I. lntrodufiidlJ9J _ Os ~ 1noxid>iveis ou rcsistentes Acom>slio s!io classificados cm trSs grupos principais:
- rnartens(ticos, ou endurcdveis por tempera;
- fel'rfticos. n5o cndurccivcis por tt3nlpcra e
- austcnsiticos, nlio endurccfvcis por 1€mpera.
Pode·se ainda considerar urn quarto grupo correspondente aos tlpos
endurccfvcis por prccipita~ao.
Os rnartensfticos slio assim chamados porque podcm scr 1emperados. aliando
A rcsistcncia ii corrosao, dureza a rcsistcncia ao desgastc. Pos.sucm como principal
clemen10 de liga o cromo, em 1eorcs nt~ 18%.
()j; rcrrfticos aprcscntam carbon<> no mrtximo ate 0,20% c cromo quc
pode
atingir n porcentage1n de 27%. S6 podc1n scr cndurccidos {X)1· cncrua1nento.
Os austcnfticos possucm cromo c nfqucl como principnis elcmcntos de liga,
sendo o tipo mais conhccido o 18-8. corn 18% de cromo e 8% de nfqucl. Esses .a~s
earaeterizam-sc por apresentar. nas eondi~ de servi~. es1rutura austenftic.a e l.3lllbCm s6 podem ser endurccidos por encruamen10.
Finalmente, "" cndurecfvcis por precipi~ao possuem cnrbono muito baixo
(leor inferior a 0.10%) mais cromo. nfqucl e. eventualmenlc molibdcnio.
I!ntre OS endureclvcis por f>r'CCipila~.rlo pode-se incluir OS Ch:unados "nlaragln11" de cal'bono em torno de 0,03%. altos teol'e s de nfqucl, molibdcnio, titanio e
alumfnio. Esses ar;os pcrtencem h categoria dos ar;os "ultra-resislentes". capazcs de
aringir valores de limite de cscoamento da ordem de 210 kgfJmml (2060 MPa), corn
excclcntc tenacidade.
2. Tratamento tirmico dos aros inoxiddveis manensiticos - Os tipos AISI
403. 410, 414 e416 possuem um teor dccarbono maximo de 0.15,,.,, cromo de l 1 ,5%
n 14,4%. 0 tipo 414 apresenrn igualmcntc nfquel entrc 1,25% a 2,50%. Todos csses
lipos s3o chamados "turbina".
229
Traiamenio To!nrico das Ligas Moialic<ls
Ou1ros tipos marten.$ltico incluern:
- tipo tu rbina 43 1 corn cnrbono
1.25% a 2,50% de niqucl;
m~ximo d e
0,20% c 15% a 17% de cmmo e
- lipo cutclaria 420, corn carbono 0. 15% min., c 12% a 14% de cro mo, sendo
quc o 1ipo de usinagcrn facil - 420F - possui carbono de 0,30% a 0.40%, cromo de
12.0% a 14,0%, P ou S ou Se equivalentcs a 0,7% min.
- tipo cutelaria 440A, corn carbono de 0,60% a 0.70% c cromo de 16.0% a
18,0%;
- 1ipo cutelaria 440B. corn carbono de 0,75% a 0.95% c cmmo de 16,0% a
18,0\lbc
- 1ipo cutclaria 44-0C. com carbono de 0,95% a 1.20% c cromo de 16,0 % a
18 .0%.
Os Lipos cutclaria aprcscntunl elevada cndun...."Cibilid.udc c clcvada rcsistCncia
ao dcsgaste.
Esses a.;os sao submctidos aos scguin1es tratamcntos 1cnnicos:
- cCmpcra a rcvenido e
- alfvio de 1ensOcs.
Pode1n ser considcrados trCs tiros de rccozirncnto:
- recozimento plcno;
- rccozimento iq)tCnnico c
- rccozimento subcritico (pam rnclhorar a 1rabalhab11idadc).
No primeiro, a tcmpc:rutur-• e hem superior ll Jinha de tr:rnsfonn~ Ac 1• Nao
C um trauuncnto muilo comu1n c C son1ente praticado quando SC prctcndc rcalizar scvcras clcforma9oes a frio.
0 recozi1ncnto iso1Cnnico subslitui o prin1ciro por ~er nln.is cconOn1ico. pois
sc consegue os n1es1nos objctivo..1t do rccozimcnto pleno. e1n tempos n1uito mais curtos. 0 material, depois de aquecido acirna de Ac 1, e resfriodo ate a faixa de 150 •c a
180 "C abaixo da temperalurJ de aquecimento, onde pcm1anccc o tempo n=:lrio
P"r:l a transformac;ao de austemta. Seguc·sc resfriamcnto ao nr.
0 recozimento subcritico c reali1,ado a uma tempera.turn abaixo de Ac 1 - de
620 •c a 780 "C, dcpendendo do 1ipo de a~o.
230
TratamenlO T<!nrico das Ligas Met!licas
As tabclas quc se scgucm, de numcros 39, 40 e 4 I, apresent:1m dados sobrc
os trcs tipos de recozimcnto mcncionados:
T AOELA NO 3f
-
.-i3. •UO. 4 1&(die baixo C)
'-~
Aes*ia.'1ie.m
Mr:Patm:P
•••
•••
t.ent::>(1)
1::is.100
t.ento(1)
120•i<K>
87o0 ~ 9IXP
420(dc m6dio C)
......
......
r.._...ac
4 14. 4 31
tra1=:imorwoovmlm(lntu dc:;~ci;$oirio
(clo m6dlo C e NI aclma 1%)
440A (de altO C)
44(){J (Oo o,tto C)
800"., 9HP
440C (de :,!IQ C)
a9tfJ ~ 91o0
890°.,9100
2o3
I
•••
•••
1J Y<!b:idade de1~ tNr• 1sO a 2SoClh all! sgoOc
I
l.ento(l )
Len10C1)
LfnOC1)
205 aZJO
2153240
230.a~s
TABEU. ,P40
Procedlmonto
llpo AISI
AQIJeei'nenlO • 8)00119550
•03, 410(Daiil:oC)
Pennan&'lc:ia • 10Soc. dUrMW! 6 horas
Jiq. : :· neuc a &lD°lusoC
4.US. 418Se
•.,,_,...,.,. • noac. a ......
""tn4do Cl
414. 431 (md6o c Ni llCima l'lli>)
440A(aJlo C)
4406 {a~ C>
440C (allO C)
-·~
Pecman8nda • 70SoC. 2 hOras
Tral<llmtnlO gerafrnlnle dr~riO
P.quecimenlO a 8A0019()00C
P~a G90°C. 4 horas
Idem
TeMpe:ratura oc
403, 410. 416 (baixo C)
12ff' a 1arP
•20!m60l0Ci
C31 (rNdo C e Ni acirna 1'4)
75li' • 1/llf'
GSJPa 11r:P
7!d'. 7lllf'
621:Pa67d'
"°"(-Cl
4'-08(-C)
440C(aloC)
ntl'a 79'1'
ntl'a 79'1'
r.id' a 79'!'
B&$
tits
Boe
C20
C25
Idem
TlpoAISl
414 (IMdic>C e Ni»Cima 1'1.)
Ourou R ock~ll
......•••
.........
lempoh
Ftea'frinmoent o
()ut"$J;8
2
...."'"".....
17001 19 5
•••
aoar
no bno dl!pOd ao •
"""'
"""'
Brlnel
20Sa225
2.i>a2SS
2.-0 1285
:i:l00250
230•255
256• 275
0 principal tratan1cnto tt:nnic.o dos ac;os inQx id3veis 1nnrtcnsfticos C a tempera, aplicada para confeiir...lhcs as 1nc1xi1nas: durc1.•u c rcsistCncia ao <lcsgastc.
A tcmperatura de austcnitiz.a~ao c elcvada, chcgando a supcrar, cm alguns
tipos, OS I OOO "C.
231
Tratamento T~rmico das Ligas Met~licas
Como esses a~os possuen1 uma condutibilidadc termica n\uito n1ais baixa que
os a~os carhono. nao sc podc aquccC-1os rapida1nente. sob riscos de cn1pcnamcnto c
fissura9ao. Por essc n1olivo, rcco1ncnda-sc un1 prcaquccimcnto entre 760 °C e 790
•c, sobrctudo quanclo as pe9as sao de pequena espessura ou coin sec<fOeS tinas e
g.rossas si1nulranea1nente ou corn cantos vivo.o.:; c 5ngulos reentrantes. 0 preaqueciment<.> C tarnb61n roco1ncndado para ~is que sofreram usinagc1n ou rctifica<;ao
intensa ou quc foran1 dcformadas a frio ou que foram prcvian1ente temperadas e
devam scr novamenle traladas.
O tem po,~ LCmpcratura, varia de 12 a 24 minutos para s~0es ate mcio ccn·
timcLro. Acin1a dess.:"ts dirnensOes~ recomenda-se 1nais 12 1ninutos para cad a ccntln1etro adicional de SCC1X3o.
Os mcios de resfriamento sao 61eo ou a1·.
A Figura 154(90) mOSlra o d iagram:-. TIT para dois tipos de
1nartcnsfticos:
In.I
I
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--- r.
100
i-'
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I'-,
I
100,-.
or.
i-
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a~os
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......
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- ---
At.O C.DM ( • OU.•/•t C.,• f~1'7•
UIM l • O.lr!"' L- • 14.0~
-A(JI
1
~ M·
M<
10
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II'
I
w•
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ITMPO,
m . lllf.IRiTIMIO
Fig. 154 · Curvas rrr para ac;o inoxid<ivel martensitico com dois
teorcs de carbono a cromo
232
I
inoxid:iveis
Tratamenlo T6rmlco das Ligas MotaJicas
-----
A Tabcln 42(<)0) apresenta dados sobre a tempero de a.;os inoxid:\vcis martcnsfticos:
TABELAN'4:2:
........
TClfnpeiratura oC
TlpoAISI
403.410,•1 8~ C)
Bf'IMI
Rock4C
'l3d' a 101oO
'10
GAO
43
9SOOa 101oO
..o
101oO a 101oO
10 1oOa 101<1'
10100 c 107fP
670
980° ;1 1040°
98Cf' a 1040"
<20(m4dlOC)
4 14 (m4dloCoNaclmll 1%)
431 (mc1dlo C •NI GCima 1%)
440A (111tc>C)
•<Oil t•llO C)
«OC(allOC)
425
590
•••
.......
•S
58
60
O rcvcnido 6 pra<icado a tempcraturas quc dcpendcm da durcza final desejada.
Os ~os ino,id:\vcis martcnsiticos dos tipos de carbono mais baixo (403, 410.
414. 416. 431 c 420). quando revenidos. ap6s a tempera. atingcm uma dureza
Rockwell C quc vnria de 26 a 56.
C.om revcnido> a tcmpcraturas mais eleva<la•
durcz.a cai para 25 RC.
cntn: 560 °C e 650 °C - a
Os ma11ensr1icos de camono mais clcvado (440A. 4408 e 440C) suo gcrnlmcn1e revenidos a tcmpermums mais baixas. variamlo do I.SO °C a 370 °C corn
durc1.as linais quc podcm ntingir 60 RC.
A rig.urn 155<90) mostra a innucncia da lcrnperatura de rcvcnicJ(>· na resistCncia ii 1ra~ao c no alongamcn10 de um a90 com carbon<> de 0,01)% a 0, 17% c cromo de
12% a 14%.
UMP[llATURA D'
R'V~NIDD
Fig. 155 • Efeito-da teriipeffi.tufa cie i-everudO sob.re aQO iOOx.idcivol martensilico com
c.arbono entre 0.09 a 0,17o/o e cromo ontro 12 o 14%
233
Tratamento Tetmico das Ligas Metalicas
A Figura 156(91) mostra a durcza de ~1cto inoxidflvel rnarlcnsitico corn 15,So/o a
16,0% de cromo. em fun9ao da temperaUtra de tempera e do teor de carbono:
i...1U't10~ l--
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HOR Dt URBONO, %
Fig. 156 . Outeza de a~o inoxidQvel martonsftioo corn 15,5/16,0% de cromo,
em funi;ao da temperatura de tempera e do teor de c
A Figura I 57C9•> indica a influencia da cemperatura de revenido sobre a dureza
c a rcsistCncia a flcxao de um a~o conl 14,5% de cro1no a I % de carbon<>:
.
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Fig. 157 · lnfluencia de temperatura de revenido sobr-e a dureza ea resistencia a ttexao de
um a90 inoxidavet martensitico com 14, 15o/o Cr e 1.0% C
Os ai;os inoxid;iveis martensilicos de carbono mais elevado. como o tipo
440C co tipo 431 com niquel. podcm aprcsentar, ap6s a tempera, certa quantidadc
de austcnlta rctida. Um<l partc dessa austcnita rclida pode ser transfonnada por resl'riamento subzero a cerca de -70
logo ap6s a tempera. Para ter-se a maxima transformac;:ao da austenita retjda. poden1 ser necessarios dois ou mais ciclos. de revenid<>
•c.
ap6:-; o rcsfria1ncn10 subzero.
234
Tratamento Tcrmlco das Ligas Mo1'!1icas
0 n>eozimento dos ai;os inoxid4vcis mancnsfticos c =lii:>clo quando se deseJ'l submctcr o a<;o a conforma~ mccllnica sevcra.
0 rocozimento pleno nao c recomendado para os tipos 414 c 431.
Pnra os outrOS 1ipos (403, 416, 420. 440A. 4408 c 440C). as 1empcraturas
recomendadas de recozimcn10 variam de 825 "C a 900 'C. 0 rcsfriamen10 dcver ser
lento.
As atmosferas proLeLoras emprcgadas slio do tipo exotcnnico ou endo1ermioo.
Pode-se mili1.ar argonio ou helio (bcm secos) ou banbos de saJ<91J.
Um fcnomcno que pode ocom:r nos a90, inoxidaveis 111artensf1icos c a "fragilidade pclo hidrogcnio'", principalmcntc quando a durew co carbono s~o clcvados.
Essa fragilidade se origina ou dur-•nte o proccsso de fusao ou por in1cm1tdio da
aanosfcra protetora ou ainda devido a processos qufmicos c clelrOqufmico• de decapagem e revestimcnto superficial.
A preve119iio c a melhor mnneira de combater essc fenOmcno.
0 "alivio de tcnsc3es" e rc.~li1,'Klo a tempcmlllt:IS baix:IS. corn o objcti>o de
aliviar as tcnsOes residuais e pode substituir o trntamcnto de rcvcnido. de modo quc
quando aplicado esse 1ra1amen10, c realizado logo ap6s a tempera, antcs do material
tcr ating:ido a tempcratura ambiente.
A Tabcla 43(901 aprcsenia dados sobrc o tratamento de alivio de tens6cs dos
:.u;os
inoxid~vcis
martensf1icos.
TA8ELA N' 4.S
llpoAISI
Ternpll'ltura 0 c
Tempoh
'03. 410, 41&-C)
2100a37oP
tSOo. 3700
2100 •37rP
2100. 370"
,,.. •3700
t.Sa3
1a2
420{1"'dioC)
4t4(m6diOC e Nl6Clrna 1%)
431(m6cllo C eNlaclma 1%)
4'QA.4408,0<0C
1,$13
1a2
• •2
3. Trotautenlo r~rtnico tJ.os ti~os inoxiddveis ferrfticos - 0 !lnico Lratan1ento
termico quc sc aplica ncsse grupo 6 o rccozimcn10 ou "recristadiiaiyao" , pois c ncssa
condi9'lo que esscs ~s aprcsen1am os mclhorcs carac1eristjcos de baixa dureza,
ductilidadc e rcsistencia acorroslio.
0 teor dccarbono maximo nc.~scs a<;<>sc 0.20%; o cromo v:iriade I 1,5% a 27%.
Eles podcrn ainda aprcseotar, alcm de silfcio e manganes. alumfnio, cohrc, nfqucl e
titanio c igualmcn1e fcSsforo. enxofrc ou selenio p.ira os tipos de usinagem f:lcil.
235
T (atamento T 9tmico das Ligas Metalicas
Esses ayos caracterizam-se por apresentar o fcnomeno de "fragilidade a 475
°C"C92J, quando expostos por longo.< tempos, ou resfriados lencamcntc na faixa de
temperaturas de 400 "Ca 525 •c: o maior efcito ocorrc as Lcrnperaturas de 470 •c a
480 •c. A propric<ladc mais afctada c a resistcncia ao choque. Atribui-sc cssc fcnomeno a precipita<;ao de u1na ferrita altamente ligada corn cron10, de n1odo quc os
a<:os inoxid:1vcis ferriticos de mais allo-<;roo10 estao mais sujcilos ao fenOmcno.
Por essa raz.:10. o recoz.i1nento dcs..:;c a<;.os dcvc ser realiwdo a te1npe.ratura
hem superior a 4 75 °C, gcraln1cntc na faixa de 650 °C a 825 "C, dependendo o tipo
de a90. A faixa austenftica. nesses a~os. ccm pcqucna extensao e a te1npcratura de
rccozimcnLO 6 sempre inferior a mcsn1a.
0
rc.~friamento subseqiiente d eve ser r<ipido: ao ar ou crn clgua.
A Tabela 44 aprescnta dados rcfcrcntcs ao tratamcnto de recozimento ou
rccristal iza~~ao des:;cs ac;os:
Ttatame-titod~ recrista~ de ~os lno:dd4vcis
llpoAISI
Temperatuni oc
Tcmpo (1) h
<OS
65()0 a 82!1'
1a 2
1a2
1a2
102
1>2
1a2
•30
OU
..._
<30F
442
.....
1)
-·"""
7 1o0 a 7'J\P
71cfJ a 7oo0
?00otte3CJO
?$1Pa830°
fe-rrftScos
Rosfriamcinto
no •ou em tgua
no llf ou cm Agua
noJotn0(2) ~ sooO: :tp&:no :M'
no twouem 4gua
no :troucm 4gUilno*' ou em Agua
o wnoo 6 b OOIO da .seo;Jo e <Ja lonna <fas pee.as; p~111; Cl\tli><'$ reoomencS<t·:se 3 a S~ por z.smn
2} V9'°<=ldadq dCJ '9"".Jri.vnonllo - 1 S 3 2s<>c.ni
4. Trarante1110 rern1ico dos ar:os inoxidtlveis ausren.fricos - 0 tra.tamento 1.er...
n1ico Lipico desses ayos 6 "ausLcni1iza~-Oo" que consisLc no rccoz.irneoto a ahas tcmpennuras - entre I OOO °C a I l 00 °C - seguido de resfriamcnto rdpido ao ar ou em
agua, corn os dois objetivos seguintes:
- garanLir a prcsem:;a da estrut.ura austcnitica a tcmper-.:uura a1nbientc c
- evitar que a f'ase (FeCr)4C. quc cxislc ncs~c a90s e se dissolve na austeni~
quando clcs S<lo aquoci<los naqucfa filix11 de te1nperaturas sc prccipite. se o rosfriameir
to for lento e se localize nos contornos dos grlos, pro,•ocando a '"corrosao intcrgranular"
1
Essa precipitai;ao ucorre principalmente entrc as tcmpcraturas de 450 "Ca 900 "C
Assim essa f:iixa deve. ser cvjtada lanto por aquccimcnto lento con10 por resfriamenco ICnlO.
A Figura ISR mostra o diagr<nna de equilfbrio pan1a liga Fe-Ni-Cr <.:Orn 18%<l:
cromo e 8% de nfquel, para varios tcores de carbono. Os tcorcs de cromo c nfquel ea
quc.<tao sao correspondentes aos dos tipos AISI 3 10, 302B e 303, aproxima<lamcntc:
236
Tratamen10 T6rmioo das Ligas Metillicas
r • t-
fAin,o.r• • Cl!totllTOS)
~
U
Ll
Lt
l1
11
0€ Wlllllll. "/.
158 • o.agrama de equibbrio para a ljja Fe-Ni-Cr. corn 18% Cr a 8% NI,
ll
U
LI
l<
T{IJQ
Fig.
em~ do
teor de C
Nola-SC a rclativa facilidadc de rct~O da CSlrulUrJ aus1cnitic:i a tcmperatu-
ra ambienle. se o rcsfrfamen10 for acclera<lo.
Outros tipos de a~s inoxida"cis austcnfticos scgundo • AISI comprccndem:
304, 308, 309. 309$, 310, 316, 317. 321c347.
Todos clcs possucm baixo-carbono, no maximo 0.25% (apcnas 1ipo 3 10). 0
lcor de cromo podc sc clcvar a 24,0%126,0% no 1ipo 310 co 1cor de nfqucl, 11csse
mcsnll> 1ipo, u 19,0%122,0%.
Os 1ipos 321c347 possuem carbono m:lximo de 0.08% com cromo de 17,0%
a 19,0% a nfqucl de 9,0% a 13.0%. Esses a9os possuem ainda 1irnnio (5 x carbono
min. ou ni6bio (I 0 x carbono min.) para pl'evcnir a corrosao inicrgranulnr. Esses Lipos
321 c 347 slio submctidos a um muamento de "estabiliza~ao". cntre 870 •c e 900 •c.
con1 o objetivo de provocar n ronn~v;ao de carbonclO$ c:~1avcis de 1itilnio ou ni6hio c
prcvenir. em conseqilencia, a prccipi1l19'io do carboncto (FeCr)4 C rcspon~vel pela
corrosao inlcrgronular.
As lcmper:uuras usuais de austenitiza~ estao indicndns na Tobcla 45<91):
TOpO . . . .
T-nper-""'• ~
30t, 302. ~- 303. 303So
_-....
10100 • u:oe>
101(ll0. 112(IO
101oOa 11~
101o0' • 11:t0°
3 10, 310$
'°"°°. 112(11)
loo.JO
"0 1,~
004, 30$. )()e
314
..,
•••
,.,
31~31l'I.
:)a)', 34
'°"°°.
''°°""°°,.
"°°.
112()0
10$10. 11aoO
tt2o0
1o.ta0 • ., oSo
to~• 1oes.O
NQOa 1oeSo
237
Tra1amento T&rmioo das Ugas Moialicas
No caso de terem sido O• a90s austenfticos suhmelidos a cncrunmcnro (quc
a Uniea pr:1tica de au1nentar a sua dureza), rccomcnda-se um "aJlviu de rensOes".
temper.ituras que nlio devem ultrapa.<;Sar 425 "C.
0 resfriamento e geralmcnle cm agua. Para pc<;3S de cspe_<sura diminuta,
ordem de alguns dt!cimos de milfmecros, pode ser ao ar.
5. Tra1an1e1110 tCr1nico dos ar,ns iuoxit/Oveis cndurecfveis 1>0r precipitaf/.it;I
Esses a~os estilo rcpresentados nns Tabela 46:
TABELA ff9•
Aeo! ano:ddl.... endured.... por f"!dplca:y!o
w-..
DHIQMOIO
174 PH
17-7PH
PM 1S-7MO
AM350
Com~IO qufmlca, %
c
.....
Q,07
Q,07
Q,07
Q,10
....
SI
......... ........
....,,
0.70
0.70
Q,'40
Q,75
0.35
er
HI
16,75
16,50
6,75
17.00
15,00
16,50
Mo
°"'"'•
0.80Tt0.20IJ
..~6CCu
1,1$At
4.25
1.00
7,00
2.25
1,15AI
•.2s
2,75
O,tON
Para alguns dos tipos apresentados na tabcla, o ciclo de tratamento
seguintc(89):
e
-lifX) J74PH - homogcini1.a<;•io a I 176 "C, durantc 48 minutos, mais 12 m.
notos por ccn1imetro de scc9uo;
rcsfriamento, para sccQ(les de 76 cm ou mcnos, cm 61eo ou no ar; para scc9~
de 76 cm a 152 cm, ao ar. corn as ~as protcgidas por cobenura. 0 resfriamen11
devc ullrap:issar a tempcr.itura de 30 °C para, em scguida, submctcr-sc as ~ ar
tra1amento de cndurecimento por precipit~o:
solubili>.a9<'\0 a 1 040 'C durame 12 minu10~ mais 12 minutos por cen1imctro
de scct;5o; resfrhuncnto con10 acin1a~
precipi~ao: as temperniuras adotadas ir:io depender dos valore~ de resistcn·
cia a trd~ descjados. Por exemplo:
para 113 kfg/mm2 ( 1 11 O MPa) .. . ... ....... .. .... .482 •c
para 94.5 kgf/mm2 (925 MPa) .. . . ......... . . . .. . ..62 1 •c
durantc I a 4 hor.1.S paro ~as confonnadas ou para 126 kgf/mm2
( I 240 MPa) . . . . .. . . . .. . . . . . . . . .
.. ... .. ......482 "C
para 91 kgf/mm2 (890 MPa) .. .......... . ... ... . ...593 •c
Tra1amento Tormico das l.Jgas M<>tlicas
durantc 4 boras para ~ rundidas.
- tipo 17-7PH - recozimcnto plcno: I 065 "C durantc 3 111111utos mais I minuto por 0,01"' de SCCfiOO; rcsl'riarncnlO no nr: !$OlubiJi,a9ao: 954 "C duranlc 10 minuLos 1nnis 1 1ninuto por 0,0 1" de scc<;iio: rc:;;fda1nento ao ar; ns: pc<;ns devenl ~er, a
scguir, 1nnnlidas durante 8 horns n ~6K j'C:
prccipita9ao: de acordo com as propriedades d0-scjadas de rcsistencia a trac,;ilo:
por exemplo:
para 147 kgffmml (I 440 MPn) ....•.... . _...•.•.•.•... 510 "C
p:im 105 kgf/mrr (I 030 MPa) ........ ..• _. . - .. • .. • .... 593 "C
durante I h<>ra
- tipo PH I 5·7M<> - rccozimcnto total idc11Lico ao J7-7PH
<olubili7,a9ao identica ao 17 71'1I
rc...:friun1cnto: ide111
prccipita<;lio: de acordo COm OS valon:s desejados de rc.<iStcncia a tmc;ao; par
cxcmplo:
parn 157.5 kgf/mml (I 545 MPa) ..... . . ... • . . • .. • .....510 "C
para 133 kgf/mm2 (I 3(Xl Ml'n)
... ............. .582 ·c
duranlc I horn e
- ri1w AM-350 - reco7.imcnl0 pleno (somcnlc para pc9as conformadas): I 065
°C durJnte 3 n1inutos mais l 1ninuto por 0.01" de sec~ao; resfTia1ncnto ao ar~ solubi·
liz.~3o: 392 "C durantc 10 minutos mais I mmuto por 0.01'' de ~ii<>: rcsfrfamento ate -73 "C ondc as ~ devem pcrmancccr durante 3 horn.< no minimo:
pn.-cipitac;ao: de :icordo corn os valorcs dcsejados de resistcncia
exemplo:
~
tra<;lio; por
p:ira 129.5 kgf/mm2 ( I 275 MPa)
........ ... . . .. . .. . .. .454 •c
para 115,5 kg1Ymm2 (I 135 MPn)
.. . . . •• .. •..•.. 538 •c
Essas ligas sao geralmentc. fonlccidas nos estado homogcnci:r..ado ou rccozi-
do.
5.1 Aros maraging - A dcnomin3<jiio dcssa< ligas dcriva da combin~o de
duas palavms: "marte1rsi1e" c ··agi11g". l!las sao considcrada< rnartcnsfllcas no estado
rccozido e atingcm v-..tlorcs muito clcvados de resistCnci:i mee!lnica~ ao scrcrn cnvclhccidns.
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