5 coisas a considerar ao tratar o metal termicamente

Por que incluir o tratamento térmico de metal nas especificações de peças cortadas?

Já falamos em outro lugar sobre como a expansão de calor pode ser um fator ao decidir o quão precisas devem ser as dimensões de uma peça de metal.

Ou seja, se mesmo uma pequena diferença na tolerância causada pela expansão do calor afetar o desempenho da peça, é aconselhável evitar especificar uma tolerância muito apertada sempre que houver risco de variação nas temperaturas ambientais. E isso significa variação em qualquer ponto do processo, desde o corte e inspeção de peças até a montagem e uso final.

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

Por que tratar metais com calor?

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

Como tratar o metal com calor para produzir resultados diferentes

Dependendo do método utilizado, os metais tratados termicamente tornam-se mais duros ou mais macios, mais ou menos quebradiços, ou mais fortes ou mais fracos. Com base nos resultados finais desejados, o método pode envolver:

• Usando vários tratamentos
• Alterar a temperatura na qual o metal é tratado termicamente
• Variando o tempo de aplicação do calor
• Controlar a rapidez ou a lentidão com que o material é resfriado

A maneira pela qual você aplica e remove o calor ao tratar o metal com calor tem um impacto tanto na resistência ao escoamento quanto na dureza do produto final.

Por que tratar metais como aço inoxidável?

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

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, obter um metal com as características desejadas - como um aço inoxidável com alta resistência à tração, mas fragilidade relativamente baixa - pode exigir vários tratamentos em diferentes temperaturas e diferentes períodos de tempo.

Recozido vs. Metal tratado termicamente:não é a mesma coisa

Muitas vezes usado de forma intercambiável com o termo tratamento térmico , recozimento é um método específico utilizado para amaciar metais, com o objetivo 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 do manuseio posterior. Por exemplo, à medida que o aço inoxidável 316 é trabalhado, ele pode adquirir propriedades magnéticas indesejáveis; no entanto, o recozimento do aço inoxidável pode restaurá-lo (ou muito próximo) à sua condição não magnética original.

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

O material é mantido em alta temperatura por várias horas a vários dias e depois resfriado (no caso de aços e outros metais ferrosos, muito lentamente).

Onde Você trata metais com calor é outro fator

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

Por exemplo, se você tratar tungstênio com calor em uma atmosfera normal, ele produzirá oxidação que tornará o acabamento da superfície poroso. No entanto, trabalhar em um ambiente controlado - como vácuo ou atmosfera selada de nitrogênio, argônio ou hidrogênio - permite que você trate o metal com calor sem oxidação.

O aço de baixo carbono pode ser recozido em um ambiente rico em carbono para endurecer o aço com uma camada superficial de alto carbono que tem boa resistência à fadiga e ao desgaste. Esta técnica é utilizada para melhorar a dureza e durabilidade de produtos como molas de arame de aço carbono e forjados.

No entanto, se a “carburização” não for uma característica desejada, o recozimento deve ser realizado em um ambiente com baixo teor de carbono ou livre de carbono.

Como a composição da liga pode afetar o tratamento térmico de metais

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

Este material “elástico” foi usado popularmente pela primeira vez para fazer armações de óculos que podem dobrar e aparentemente magicamente retornar à sua forma original. Hoje, o NiTi é amplamente utilizado para aplicações de tubos de dispositivos médicos, como fios-guia de cateteres, stents e agulhas de microcirurgia.

(Você pode saber mais sobre NiTi e outros materiais de tubos em nosso white paper, Tubos de dispositivos médicos no século 21:quem precisa? )

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

No entanto, o NiTi é notoriamente difícil de fazer, devido à alta reatividade do titânio e ao fato de que mesmo pequenas variações na composição podem afetar a temperatura de transformação.

Por exemplo, se os átomos de titânio se combinam com oxigênio ou carbono, a estrutura cristalina de NiTi pode perder titânio, fazendo com que a temperatura de transformação seja reduzida. Se houver muito pouco níquel e o material for envelhecido por muito tempo, a temperatura de transformação é aumentada.

Especifique o metal tratado termicamente na frente

Qualquer que seja o método a ser usado para o tratamento térmico de metais, é de vital importância identificar o processo nas especificações para suas peças de metal cortadas. É notável como o tratamento térmico de metais pode alterar certas dimensões de peças cuidadosamente usinadas e não afetar outros parâmetros.

Por exemplo, se você tiver uma especificação de linearidade, deve considerar se o tratamento térmico e qualquer expansão resultante do metal terão impacto nas dimensões de suas peças cortadas e, em última análise, no desempenho delas - e, em caso afirmativo, você pode precisa ajustar suas tolerâncias de acordo.

Metal tratado termicamente pode impactar até mesmo a embalagem

Além disso, é importante certificar-se de que as peças metálicas tratadas termicamente serão embaladas adequadamente para evitar distorcer ou danificar as peças cortadas anteriormente enquanto estiverem em trânsito.

Por exemplo, na Metal Cutting, sempre queremos saber se as peças que cortamos serão enviadas a terceiros para tratamento térmico ou recozimento. Como as peças se tornam mais flexíveis pelo recozimento, a embalagem inadequada pode fazer com que as peças recozidas fiquem deformadas quando forem reembaladas e enviadas para você (ou enviadas de volta para nós para processamento adicional).

Peças como hastes podem ficar curvadas se expandirem e não forem devidamente embaladas após o tratamento térmico do metal. Outras peças podem começar a se esfregar e arranhar o acabamento da superfície se a embalagem não segurar mais as peças de metal tratadas termicamente.

Mais uma razão para especificações completas

O resultado final é que, com o metal tratado termicamente, os métodos e efeitos devem ser considerados e compartilhados com seus parceiros de fabricação ao criar as especificações para seus requisitos de peças pequenas. Isso ajudará a otimizar a capacidade de fabricação e a obter os resultados desejados.

Para saber mais sobre como maximizar a precisão e a eficácia de suas especificações, baixe nosso guia gratuito, Como ajustar sua solicitação de cotação para sua vantagem máxima:perguntas frequentes no fornecimento de peças pequenas .