O que é tratamento térmico? - Processo e métodos

O que é tratamento térmico?

O tratamento térmico é o processo de aquecimento e resfriamento de metais, utilizando métodos específicos pré-determinados para obter as propriedades desejadas. Tanto os metais ferrosos quanto os não ferrosos passam por tratamento térmico antes de serem colocados em uso.

Ao longo do tempo, muitos métodos diferentes foram desenvolvidos. Ainda hoje, os metalúrgicos trabalham constantemente para melhorar os resultados e a relação custo-benefício desses processos. Para isso, eles desenvolvem novos cronogramas ou ciclos para produzir uma variedade de notas. Cada esquema refere-se a uma taxa diferente de aquecimento, retenção e resfriamento do metal.

Esses métodos, quando seguidos meticulosamente, podem produzir metais de diferentes padrões com propriedades físicas e químicas notavelmente específicas.

Os benefícios do tratamento térmico

Existem várias razões para realizar o tratamento térmico. Alguns procedimentos tornam o metal macio, enquanto outros aumentam a dureza. Eles também podem afetar a condutividade elétrica e térmica desses materiais.

Alguns métodos de tratamento térmico aliviam as tensões induzidas em processos anteriores de trabalho a frio. Outros desenvolvem propriedades químicas desejáveis ​​aos metais. A escolha do método perfeito realmente depende do tipo de metal e das propriedades necessárias.

Em alguns casos, uma peça metálica pode passar por vários procedimentos de tratamento térmico. Por exemplo, algumas superligas usadas na indústria de fabricação de aeronaves podem passar por até seis etapas diferentes de tratamento térmico para otimizá-las para a aplicação.

Etapas do processo de tratamento térmico

Em termos simples, o tratamento térmico é o processo de aquecimento do metal, mantendo-o nessa temperatura e depois resfriando-o novamente. Durante o processo, a peça metálica sofrerá alterações em suas propriedades mecânicas. Isso ocorre porque a alta temperatura altera a microestrutura do metal. E a microestrutura desempenha um papel importante nas propriedades mecânicas de um material.

O resultado final depende de muitos fatores diferentes. Estes incluem o tempo de aquecimento, tempo de manutenção da peça metálica a uma determinada temperatura, taxa de resfriamento, condições do ambiente, etc. Os parâmetros dependem do método de tratamento térmico, tipo de metal e tamanho da peça.

Ao longo desse processo, as propriedades do metal mudarão. Entre essas propriedades estão resistência elétrica, magnetismo, dureza, tenacidade, ductilidade, fragilidade e resistência à corrosão.

1. Aquecimento

Como já discutimos, a microestrutura das ligas mudará durante o tratamento térmico. O aquecimento é realizado de acordo com um perfil térmico prescrito.

Uma liga pode existir em um dos três estados diferentes quando aquecida. Pode ser uma mistura mecânica, uma solução sólida ou uma combinação de ambas.

Uma mistura mecânica é análoga a uma mistura de concreto onde o cimento une areia e cascalho. Areia e cascalho ainda são visíveis como partículas separadas. Com ligas metálicas, a mistura mecânica é mantida unida pelo metal base.

Por outro lado, em uma solução sólida, todos os componentes são misturados homogeneamente. Isso significa que eles não podem ser identificados individualmente, mesmo sob um microscópio.

Cada estado traz consigo diferentes qualidades. É possível alterar o estado através do aquecimento de acordo com o diagrama de fases. O resfriamento, porém, determina o resultado final. É possível que a liga acabe em um dos três estados, dependendo apenas do método.

2. Retenção

Durante o estágio de retenção ou imersão, o metal é mantido na temperatura alcançada. A duração disso depende dos requisitos.

Por exemplo, o endurecimento da caixa requer apenas mudanças estruturais na superfície do metal para aumentar a dureza da superfície. Ao mesmo tempo, outros métodos precisam de propriedades uniformes. Nesse caso, o período de retenção é maior.

O tempo de imersão também depende do tipo de material e do tamanho da peça. Peças maiores precisam de mais tempo quando as propriedades uniformes são o objetivo. Apenas leva mais tempo para o núcleo de uma peça grande atingir a temperatura necessária.

3. Resfriando

Após a etapa de imersão, o metal deve ser resfriado da maneira prescrita. Também nesta fase ocorrem mudanças estruturais. Uma solução sólida no resfriamento pode permanecer a mesma, tornar-se uma mistura mecânica total ou parcialmente, dependendo de vários fatores.

Diferentes meios como salmoura, água, óleo ou ar forçado controlam a taxa de resfriamento. A sequência de meios de resfriamento mencionada acima está em ordem decrescente de taxa efetiva de resfriamento. A salmoura absorve o calor mais rapidamente, enquanto o ar é o mais lento.

Também é possível usar fornos no processo de resfriamento. O ambiente controlado permite alta precisão quando o resfriamento lento é necessário.

Métodos de tratamento térmico

Existem algumas técnicas de tratamento térmico para escolher. Cada um deles traz consigo certas qualidades.

Os métodos de tratamento térmico mais comuns incluem:

• Recozimento
• Normalização
• Endurecimento
• Envelhecimento
• Alívio do estresse
• Temperamento
• Carburização

1. Recozimento

No recozimento, o metal é aquecido além da temperatura crítica superior e depois resfriado a uma taxa lenta.

O recozimento é realizado para amolecer o metal. Torna o metal mais adequado para trabalho a frio e conformação. Também aumenta a usinabilidade, ductilidade e tenacidade do metal.

O recozimento também é útil no alívio de tensões na peça causadas por processos anteriores de trabalho a frio. As deformações plásticas presentes são removidas durante a recristalização quando a temperatura do metal ultrapassa a temperatura crítica superior.

Os metais podem passar por uma infinidade de técnicas de recozimento, como recozimento de recristalização, recozimento total, recozimento parcial e recozimento final.

2. Normalização

A normalização é um processo de tratamento térmico usado para aliviar tensões internas causadas por processos como soldagem, fundição ou têmpera.

Nesse processo, o metal é aquecido a uma temperatura 40°C acima de sua temperatura crítica superior.

Esta temperatura é superior à utilizada para endurecimento ou recozimento. Depois de mantê-lo nessa temperatura por um determinado período de tempo, ele é resfriado ao ar. A normalização cria um tamanho de grão e uma composição uniformes em toda a peça.

Os aços normalizados são mais duros e mais fortes do que o aço recozido. De fato, em sua forma normalizada, o aço é mais resistente do que em qualquer outra condição. É por isso que as peças que exigem resistência ao impacto ou que precisam suportar grandes cargas externas quase sempre serão normalizadas.

3. Endurecimento

O processo de tratamento térmico mais comum de todos, o endurecimento é usado para aumentar a dureza de um metal. Em alguns casos, apenas a superfície pode ser endurecida.

Uma peça de trabalho é endurecida aquecendo-a à temperatura especificada e, em seguida, resfriando-a rapidamente, submergindo-a em um meio de resfriamento. Óleo, salmoura ou água podem ser usados. A peça resultante terá maior dureza e resistência, mas a fragilidade também aumenta simultaneamente.

O endurecimento da caixa é um tipo de processo de endurecimento no qual apenas a camada externa da peça de trabalho é endurecida. O processo usado é o mesmo, mas como uma fina camada externa é submetida ao processo, a peça resultante tem uma camada externa dura, mas um núcleo mais macio.

Isso é comum para eixos. Uma camada externa dura protege-o do desgaste do material. Ao montar um rolamento em um eixo, ele pode danificar a superfície e deslocar algumas partículas que aceleram o processo de desgaste. Uma superfície endurecida fornece proteção contra isso e o núcleo ainda possui as propriedades necessárias para lidar com tensões de fadiga.

4. Envelhecimento

Envelhecimento ou endurecimento por precipitação é um método de tratamento térmico usado principalmente para aumentar a resistência ao escoamento de metais maleáveis. O processo produz partículas uniformemente dispersas dentro da estrutura de grãos de um metal que provocam mudanças nas propriedades.

O endurecimento por precipitação geralmente ocorre após outro processo de tratamento térmico que atinge temperaturas mais altas. O envelhecimento, no entanto, apenas eleva a temperatura para níveis médios e a reduz rapidamente novamente.

Alguns materiais podem envelhecer naturalmente (à temperatura ambiente), enquanto outros envelhecem apenas artificialmente, ou seja, em temperaturas elevadas. Para materiais naturalmente envelhecidos, pode ser conveniente armazená-los em temperaturas mais baixas.

5. Alívio do estresse

O alívio de tensão é especialmente comum para peças de caldeiras, garrafas de ar, acumuladores, etc. Este método leva o metal a uma temperatura logo abaixo de sua borda crítica inferior. O processo de resfriamento é lento e, portanto, uniforme.

Isso é feito para aliviar as tensões que se acumularam nas peças devido a processos anteriores, como conformação, usinagem, laminação ou endireitamento.

6. Temperamento

A têmpera é o processo de redução do excesso de dureza e, portanto, fragilidade, induzida durante o processo de endurecimento. As tensões internas também são aliviadas. Passar por este processo pode tornar um metal adequado para muitas aplicações que necessitam de tais propriedades.

As temperaturas são geralmente muito mais baixas do que as temperaturas de endurecimento. Quanto maior a temperatura utilizada, mais macia a peça final se torna. A taxa de resfriamento não afeta a estrutura do metal durante o revenimento e, geralmente, o metal esfria no ar parado.

7. Carburização

Nesse processo de tratamento térmico, o metal é aquecido na presença de outro material que libera carbono na decomposição.

O carbono liberado é absorvido pela superfície do metal. O teor de carbono da superfície aumenta, tornando-a mais dura que o núcleo interno.

Quais metais são adequados para tratamento térmico?

Embora os metais ferrosos representem a maioria dos materiais tratados termicamente, as ligas de cobre, magnésio, alumínio, níquel, latão e titânio também podem ser tratadas termicamente.

Cerca de 80% dos metais tratados termicamente são diferentes tipos de aço. Os metais ferrosos que podem ser tratados termicamente incluem ferro fundido, aço inoxidável e vários tipos de aço para ferramentas.

Processos como endurecimento, recozimento, normalização, alívio de tensão, endurecimento da caixa, nitretação e revenimento geralmente são feitos em metais ferrosos.

O cobre e as ligas de cobre são submetidos a métodos de tratamento térmico como recozimento, envelhecimento e têmpera.

O alumínio é adequado para métodos de tratamento térmico, como recozimento, tratamento térmico por solução, envelhecimento natural e artificial. O tratamento térmico do alumínio é um processo de precisão. O escopo do processo deve ser estabelecido e controlado cuidadosamente em cada etapa para as características desejadas.

Evidentemente, nem todos os materiais são adequados para as formas de tratamento térmico. Da mesma forma, um único material não necessariamente se beneficiará de cada método. Portanto, cada material deve ser estudado separadamente para alcançar o resultado desejado. O uso dos diagramas de fase e informações disponíveis sobre o efeito que os métodos acima mencionados têm é o ponto de partida.

Perguntas frequentes.

O que é tratamento térmico?

O tratamento térmico é o processo de aquecimento do metal sem deixá-lo atingir seu estágio de fusão ou fusão e, em seguida, resfriar o metal de maneira controlada para selecionar as propriedades mecânicas desejadas. O tratamento térmico é usado para tornar o metal mais forte ou mais maleável, mais resistente à abrasão ou mais dúctil.

O que são exemplos de tratamento térmico?

Por exemplo, peças fundidas automotivas de liga de alumínio são tratadas termicamente para melhorar a dureza e a resistência; itens de latão e bronze são tratados termicamente para aumentar a resistência e evitar rachaduras; estruturas de liga de titânio são tratadas termicamente para melhorar a resistência em altas temperaturas.

Quais são os dois tipos de tratamento térmico?

A seguir estão os diferentes tipos de processos de tratamento térmico:

• Recozimento.
• Normalizando.
• endurecimento.
• Temperamento.
• Nitretação.
• Cianeto.
• Endurecimento por indução.
• Endurecimento por Chama.

Por que fazemos tratamento térmico?

Existem muitas vantagens do tratamento térmico, incluindo Pode alterar as propriedades físicas (mecânicas) de um material e ajuda em outras etapas de fabricação. Alivia o estresse, tornando a peça mais fácil de usinar ou soldar. Aumenta a resistência, tornando o material dúctil ou mais flexível.

Quantos tipos de tratamento térmico existem?

Neste post, abordaremos os quatro tipos básicos de tratamento térmico que o aço sofre hoje:recozimento, normalização, endurecimento e revenimento.

Quais são as 3 etapas do processo de tratamento térmico?

Etapas do tratamento térmico

• O estágio de aquecimento.
• O estágio de imersão.
• O estágio de resfriamento.

Quais são os cinco processos básicos de tratamento térmico?

As técnicas de tratamento térmico incluem recozimento, endurecimento da caixa, fortalecimento por precipitação, têmpera, cementação, normalização e têmpera.

Como funciona o tratamento térmico?

Em termos simples, o tratamento térmico é o processo de aquecimento do metal, mantendo-o nessa temperatura e depois resfriando-o novamente. Durante o processo, a peça metálica sofrerá alterações em suas propriedades mecânicas. Isso ocorre porque a alta temperatura altera a microestrutura do metal.

O que é têmpera e revenimento?

Têmpera e revenimento são processos que fortalecem materiais como aço e outras ligas à base de ferro. Esses processos fortalecem as ligas aquecendo o material enquanto resfriam simultaneamente em água, óleo, ar forçado ou gases como nitrogênio.

O que é aço e liga?

Fundamentalmente, o aço é uma liga de ferro com baixas quantidades de carbono. Existem milhares de diferentes tipos de aço que são criados para atender a diferentes tipos de aplicações. Estes caem amplamente em 4 tipos - aço carbono, aço ferramenta, aço inoxidável e aço liga.

O que é recozimento no tratamento térmico?

recozimento, tratamento de um metal ou liga por aquecimento a uma temperatura predeterminada, mantendo por um certo tempo e, em seguida, resfriando até a temperatura ambiente para melhorar a ductilidade e reduzir a fragilidade.

Quais são as vantagens da têmpera?

A têmpera ajuda a aliviar o estresse, tornando o metal mais fácil de soldar ou usinar. Aumenta a resistência ao mesmo tempo que torna o material mais flexível e dúctil. Aumenta a dureza e introduz propriedades de resistência ao desgaste na superfície ou em todo o metal.

Quais são os tipos de recozimento?

Alguns dos diferentes tipos de processo de recozimento:

• Recozimento completo . Com esse método, as peças de aço são aquecidas até ficarem aproximadamente 30°C mais quentes do que sua temperatura crítica de transformação.
• Recozimento isotérmico.
• Recozimento esférico.
• Recristalização Recozimento.
• Recozimento por difusão.

Você normaliza antes do tratamento térmico?

Visão geral do processo de normalização. A normalização do tratamento térmico ajuda a remover impurezas e melhorar a ductilidade e a tenacidade. Durante o processo de normalização, o material é aquecido entre 750-980°C (1320-1796°F).

Qual ​​é o principal objetivo do recozimento?

As principais vantagens do recozimento estão em como o processo melhora a trabalhabilidade do material, aumentando a tenacidade, reduzindo a dureza e aumentando a ductilidade e usinabilidade de um metal.

Qual ​​é o tempo de imersão no tratamento térmico?

O tempo de imersão é a quantidade de tempo que o aço é mantido na temperatura desejada, que neste caso é de 1500 graus Fahrenheit. Quando o tempo de imersão estiver completo, muito rapidamente, mas com cuidado, retire a amostra com uma pinça.

Qual ​​é o propósito do endurecimento?

O endurecimento é um processo metalúrgico de metalurgia usado para aumentar a dureza de um metal. A dureza de um metal é diretamente proporcional à tensão de escoamento uniaxial no local da deformação imposta.

O aquecimento do metal o enfraquece?

Este simples ato, se aquecido a uma faixa de temperatura exata, pode criar um metal mais puro e duro. É frequentemente usado para criar aço que é mais forte do que o recozimento do metal, mas também cria um produto menos dúctil. Então, o calor pode de fato tornar o metal mais fraco.

Qual ​​é a diferença entre revenimento e endurecimento?

Endurecimento ou têmpera é o processo de aumentar a dureza de um metal. A têmpera é o processo de aquecimento de uma substância a uma temperatura abaixo de sua faixa crítica, mantendo e depois resfriando.

O que acontece se você temperar demais o aço?

Com temperatura alta o suficiente e tempo suficiente, o aço ficará mais macio do que se você não o extinguisse e o deixasse esfriar lentamente. Então, dependendo de qual é o seu objetivo, você pode superaquecer uma lâmina. Isso tornará a lâmina mais macia, mas também menos quebradiça.

Por que o processo de têmpera é obrigatório após a têmpera?

É obrigatório revenir o aço depois de endurecido. Isso ocorre simplesmente porque uma nova fase foi criada, que é a martensita. Lembre-se de que é necessário avançar para a fase de austenita antes que a martensita possa ser criada.

Por que a têmpera é necessária após a têmpera?

Depois de temperado, o metal fica em um estado muito duro, mas é quebradiço. O aço é temperado para reduzir parte da dureza e aumentar a ductilidade. É aquecido por um determinado período de tempo a uma temperatura que cai entre 400 ° F e 1.105 ° F.

O que é uma liga de latão?

latão, uma liga de cobre e zinco, de importância histórica e duradoura devido à sua dureza e trabalhabilidade.

Qual ​​é o processo de endurecimento?

O processo de endurecimento consiste em aquecer os componentes acima da temperatura crítica (normalização), mantendo-se nessa temperatura por uma hora por polegada de espessura, resfriando a uma taxa rápida o suficiente para permitir que o material se transforme em uma estrutura muito mais dura e forte e, em seguida, revenimento .

Por que o endurecimento por indução é necessário?

O endurecimento por indução é um processo de tratamento térmico realizado para melhorar as propriedades mecânicas em uma área localizada de um componente ferroso. A área endurecida resultante melhora a resistência ao desgaste e à fadiga juntamente com as características de resistência.

Quais materiais podem ser endurecidos por chama?

O endurecimento por chama é realizado em peças feitas de aço-carbono, aços-liga, aços de médio carbono e ferro fundido. Como o próprio nome sugere, o endurecimento por chama usa calor direto de chamas de oxi-gás.

Como você faz o processo de temperagem?

O revenimento geralmente é realizado após o endurecimento, para reduzir parte do excesso de dureza, e é feito aquecendo o metal a uma temperatura abaixo do ponto crítico por um determinado período de tempo, permitindo que ele resfrie ao ar parado.