5 Considerações Essenciais para Tratamento Térmico de Peças Metálicas

Por que Incluir Tratamento Térmico de Metal nas Especificações de Peças Cortadas?

Falamos em outro lugar sobre como a expansão térmica pode ser um fator ao decidir quão precisas as dimensões de uma peça metálica precisam ser.

Ou seja, se até uma ligeira diferença de tolerância causada por expansão térmica afetar o desempenho da peça, então é sensato evitar especificar uma tolerância muito apertada sempre que houver risco de variação nas temperaturas ambientais. E isso significa variação em qualquer parte do processo, desde corte e inspeção da peça até montagem e uso final.

Mas e quando você deliberadamente trata termicamente metais como parte normal do seu processo de fabricação? O que, então, você precisa ter em mente ao criar especificações para peças metálicas pequenas, cortadas, como as que produzimos aqui na Metal Cutting Corporation?

Por que Tratar Termicamente Metais?

Por que os metais são tratados termicamente? Há muitas razões importantes. Mas basicamente, o processo de tratamento térmico de metais envolve a aplicação controlada de calor para alterar as propriedades físicas — e às vezes químicas — do material.

Embora não tratemos termicamente metais como parte de nossos serviços na Metal Cutting, estamos atentos aos seus potenciais efeitos alteradores de dimensão. Mas antes de explorarmos as consequências não intencionais nas dimensões das peças metálicas, vamos discutir alguns benefícios do tratamento térmico e recozimento.

Como Tratar Termicamente Metal para Produzir Diferentes Resultados

Dependendo do método usado, metais tratados termicamente tornam-se mais duros ou mais macios, mais ou menos frágeis, ou mais fortes ou mais fracos. Baseado nos resultados finais desejados, o método pode envolver:

• Usar vários tratamentos
• Alterar a temperatura na qual o metal é tratado termicamente
• Variar o tempo de aplicação do calor
• Controlar quão rápida ou lentamente o material é resfriado

A maneira como você aplica e remove o calor ao tratar termicamente metal tem impacto tanto na resistência de escoamento quanto na dureza do produto final.

Por que Tratar Termicamente Metais como Aço Inoxidável?

Por exemplo, o aço inoxidável é comumente tratado termicamente para aumentar sua dureza; no lado negativo, também pode se tornar mais frágil.

Por outro lado, o aço inoxidável pode ser tratado termicamente para aumentar sua ductilidade, o que ajuda a minimizar trincas e aumentar a trabalhabilidade. No entanto, esse processo também pode diminuir a dureza do aço.

Portanto, alcançar um metal com as características desejadas — como um aço inoxidável com alta resistência à tração, mas fragilidade relativamente baixa — pode requerer múltiplos tratamentos em diferentes temperaturas e por diferentes períodos de tempo.

Metal Recozido vs. Metal Tratado Termicamente: Não é a Mesma Coisa

Frequentemente usado como sinônimo do termo tratamento térmico, o recozimento é um método específico usado para amaciar metais, com os objetivos de aumentar sua ductilidade e diminuir a fragilidade.

O recozimento também pode ser usado para aumentar a natureza homogênea dos metais, bem como para restaurar sua ductilidade antes de manuseio adicional. Por exemplo, à medida que o aço inoxidável 316 é trabalhado, ele pode adquirir propriedades magnéticas indesejáveis; no entanto, recozendo o aço inoxidável, pode-se restaurá-lo a (ou muito próximo de) sua condição original não magnética.

O recozimento é realizado usando fornos especializados nos quais as condições são rigidamente controladas. O metal é aquecido a uma temperatura alta — geralmente, ligeiramente acima da temperatura de recristalização.

O material é mantido em alta temperatura por qualquer coisa de várias horas a vários dias e então permitido esfriar (no caso de aços e outros metais ferrosos, muito lentamente).

Onde Você Trata Termicamente Metais É Outro Fator

Quando você trata termicamente metal, a atmosfera na qual o processo ocorre também é importante, porque tem impacto na superfície e resistência do material.

Por exemplo, se você tratar termicamente tungstênio em atmosfera normal, produzirá oxidação que torna o acabamento superficial poroso. No entanto, trabalhando em um ambiente controlado — como vácuo ou atmosfera selada de nitrogênio, argônio ou hidrogênio — permite tratar termicamente o metal sem oxidação.

Aço de baixo carbono pode ser recozido em ambiente rico em carbono para cementar o aço com uma camada superficial de alto carbono que tem boa resistência à fadiga e desgaste. Esta técnica é usada para melhorar a dureza e durabilidade de produtos como molas de fio de aço carbono e forjados.

No entanto, se a "cementação" não é uma característica desejada, o recozimento deve ser realizado em ambiente baixo em ou livre de carbono.

Como a Composição da Liga Pode Afetar o Tratamento Térmico de Metal

Às vezes, encontrar a "fórmula" certa para tanto a composição de uma liga quanto o método para tratamento térmico de metal é essencial para alcançar as propriedades finais desejadas. Um grande exemplo é a propriedade de memória de forma da liga níquel-titânio — também conhecida como NiTi ou nitinol.

Este material "elástico" foi primeiro popularmente usado para fazer armações de óculos que podem dobrar e aparentemente magicamente retornar à sua forma original. Hoje, o NiTi é amplamente usado para aplicações de tubos de dispositivos médicos como guias de cateter, stents e agulhas de microcirurgia.

(Você pode aprender mais sobre NiTi e outros materiais de tubos em nosso white paper, Tubos de Dispositivos Médicos no Século 21: Quem Precisa Deles?)

A propriedade de memória de forma do NiTi depende do tratamento térmico. É o que permite que o NiTi sofra deformação em uma temperatura e então recupere sua forma original, não deformada, quando aquecido acima de sua chamada temperatura de transformação.

No entanto, o NiTi é notoriamente difícil de fabricar, por causa tanto da alta reatividade do titânio quanto do fato de que até pequenas variações na composição podem afetar a temperatura de transformação.

Por exemplo, se os átomos de titânio combinarem com oxigênio ou carbono, a estrutura cristalina do NiTi pode perder titânio, fazendo a temperatura de transformação diminuir. Se há pouco níquel e o material é envelhecido por muito tempo, a temperatura de transformação aumenta.

Especifique Metal Tratado Termicamente Antecipadamente

Qualquer que seja o método usado para tratar termicamente metais, é vitalmente importante identificar o processo nas especificações para suas peças metálicas cortadas. É notável como o tratamento térmico de metal pode mudar certas dimensões de peças cuidadosamente usinadas e não ter efeito em outros parâmetros.

Por exemplo, se você tem uma especificação de retidão, deve considerar se o tratamento térmico e qualquer expansão resultante do metal terá impacto nas dimensões de suas peças cortadas e, finalmente, em quão bem elas funcionarão — e, se sim, você pode precisar ajustar suas tolerâncias de acordo.

Metal Tratado Termicamente Pode Até Impactar a Embalagem

Além disso, é importante garantir que peças metálicas tratadas termicamente serão embaladas adequadamente para evitar distorcer ou danificar as peças previamente cortadas enquanto estão em trânsito.

Por exemplo, na Metal Cutting, sempre queremos saber se as peças que cortamos serão então enviadas a terceiros para tratamento térmico ou recozimento. Como as peças são tornadas mais maleáveis pelo recozimento, embalagem inadequada poderia causar deformação em peças recozidas quando são reembaladas e enviadas a você (ou de volta a nós para processamento adicional).

Peças como barras podem ficar arqueadas se expandirem e não forem embaladas adequadamente após o tratamento térmico do metal. Outras peças podem começar a se esfregar e obter arranhões em seu acabamento superficial se a embalagem não mantiver mais as peças tratadas termicamente seguras.

Mais um Motivo para Especificações Detalhadas

O resultado final é que com metal tratado termicamente, os métodos e efeitos devem ser considerados e compartilhados com seus parceiros de fabricação quando você cria as especificações para seus requisitos de peças pequenas. Isso ajudará a otimizar a fabricabilidade e obter os resultados que você deseja.

Para saber mais sobre maximizar a precisão e eficácia de suas especificações, baixe nosso guia gratuito, Como Ajustar seu Pedido de Orçamento para sua Máxima Vantagem: Perguntas Frequentes no Fornecimento de Peças Pequenas.