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Curso Técnico em Mecânica

Relatório de Tratamento Térmico

Turma 276 B

Alunos: Johnny Alencar Pereira Marcel Rodolfo Perozzi

Orientador: Prof: Carlos Roberto Matias

Sertãozinho, 23 de junho de 2008.

Centro Federal de Educação Tecnológico de São Paulo Unidade Sertãozinho

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Introdução3
Objetivo3
Recozimento Pleno ou Total4
Recozimento para alívios de tensões4
Normalização6
Têmpera8
Revenimento1

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É bastante antiga a preocupação do homem em obter metais resistentes e de qualidade. O imperador romano Julio César afirmava no ano 5 a.C que os guerreiros bretões se defrontavam com o problema de suas armas entortarem após certo tempo de uso. Isso obrigava a interromper as lutas para consertar suas armas de ferro. Os romanos, por sua vez, já haviam descoberto que o ferro se tornava mais duro quando aquecido durante longo tempo em um leito de carvão vegetal e resfriado em seguida. Esse procedimento pode ser considerado a primeira forma de tratamento térmico, pois permitia a fabricação de armas mais duras e mais resistentes. Entretanto, foram necessários muitos anos para o homem aprender a lidar de modo mais eficiente com o calor e os processos de resfriamento para realizar o tratamento térmico mais adequado dos metais.

Não é nossa pretensão apresentar um estudo profundo da matéria, dado à sua abrangência, apenas, modestamente pretendemos introduzir os interessados nas noções fundamentais das atividades de tratamento térmico e o relativo comportamento dos aços, nas suas diversas fases e processos. De modo geral, o tratamento térmico consiste em aquecer e resfriar uma peça de metal para que ela atinja as propriedades mecânicas desejadas como dureza, elasticidade, ductilidade, resistência à tração, que são as chamadas propriedades mecânicas do metal.

Objetivo desse trabalho é cruzar teoria com aulas práticas. Para a realização desse trabalho foram utilizadas seis amostras de aço ABNT 1045, dureza inicial de 176 HB. Onde cada uma sofreu um tratamento térmico, citado logo abaixo. Logo após os tratamentos térmicos desejados as amostras foram lixadas para eliminação de possíveis descarbonetação e oxidações. O ensaio de dureza foi realizado com auxilio de durômetro de bancada com penetrador de diamante, carga de 60 kg escala HRa e convertido para Dureza Brinell conforme a Norma ASTM E 140 e análise metalográfico para avaliar a microestrutura resultante do tratamento térmico.

Tratamentos Térmicos Realizados

Recozimento Normalização

Têmpera Revenimento

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1. RECOZIMENTO.

1.1. RECOZIMENTO PLENO OU TOTAL.

Por meio do recozimento pleno do aço é possível diminuir sua dureza, aumentar a ductilidade, melhorar a usinabilidade e ajustar o tamanho do grão. Também são eliminadas as irregularidades resultantes de tratamento térmico ou mecânico sofrido anteriormente. O tratamento consiste em aquecer o aço numa temperatura acima da zona crítica. Após certo tempo o forno é desligado e a peça é resfriada no seu interior.

1.2. RECOZIMENTO PARA ALÍVIOS DE TENSÕES.

Consiste no aquecimento do aço a temperaturas abaixo do limite inferior da zona critica, o objetivo é aliviar as tensões originadas, durante e/ou produzidas em operações de transformações mecânicas a frio, soldagem, ou usinagem. As tensões começam a serem aliviadas em temperaturas logo acima da ambiente. Entretanto, é aconselhável aquecimento lento até pelo menos 500°C para garantir melhores resultados.

O tratamento térmico de recozimento foi realizado em uma amostra de aço ABNT 1045, com dureza inicial de 176 HB, sendo que a temperatura de austenitização usada foi de 845ºC. Após 20 minutos (tempo utilizado para homogeneização da peça) o forno foi desligado e ocorrendo-se o resfriamento da peça dentro do forno.

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Aço ABNT 1045 Recozido

Matriz: Perlítica / Ferrítica em início de decomposição, microestrutura típica de aço médio carbono, com tratamento térmico de recozimento. 155 / 155 HB

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2. Normalização.

Em temperatura elevada, bem acima da zona crítica na faixa de 750°C a 950°C, os grãos de austenita crescem, absorvendo os grãos vizinhos menos estáveis. Esse crescimento é tão mais rápido quanto mais elevado for à temperatura. Se o aço permanecer muitas horas com há temperatura um pouco acima da zona crítica (exemplo 780°C), seus grãos serão aumentados.

No resfriamento, os grãos de austenita transformam-se em ferrita e perlita, Suas dimensões dependem em parte do tamanho dos grãos de austenita.

Uma granulação grosseira torna o material quebradiço, alterando suas propriedades mecânicas. As fissuras (trincas) também se propagam mais facilmente no interior dos grãos grandes. Por isso, os grãos mais finos (pequenos) possuem melhores propriedades mecânicas. A normalização consiste em refinar (diminuir) a granulação grosseira da peça, de modo que os grãos fiquem numa faixa de tamanho considerada normal. No processo de normalização, a peça é levada ao forno com temperatura acima da zona crítica, na faixa de 750°C a 950°C. O material se transforma em austenita. Depois de um determinado tempo (horas), o forno é desligado. A peça é retirada, para se resfriar em temperatura ambiente com ar calmo.

O tratamento térmico de normalização foi realizado em uma amostra de aço ABNT 1045, com dureza inicial de 176 HB, sendo que, a temperatura de austenitização usada foi de 845ºC. Após 20 minutos (tempo utilizado para homogeneização da peça) a amostra foi retirada para o seu resfriamento em temperatura ambiente com ar calmo.

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Aço ABNT 1045 Normalizado

Matriz: Perlítica / Ferrítica, microestrutura típica de aço médio carbono, com tratamento térmico de normalização. 184 / 184 HB

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3. TÊMPERA

Houve um grande avanço tecnológico quando o homem descobriu como conferir dureza ao aço. Os dentes da engrenagem, o engate do trem, o amortecedor do carro, as brocas, devem ser fabricados com aço endurecido, para suportarem os esforços a qual são submetidos. A têmpera é um processo de tratamento térmico dos aços destinado à obtenção de dureza. Uma têmpera feita corretamente possibilita vida longa à ferramenta, que não se desgasta nem se deforma rapidamente.

O processo consiste em aquecer o aço num forno com a temperatura acima da zona critica. Para o aço-carbono, a temperatura varia de 750° C a 950°C. A peça permanece nessa temperatura o tempo necessário para se transformar em austenita. O que distingue esse tratamento é o seu processo de resfriamento. A peça retirada do forno é mergulhada apenas em água. (vale lembrar que o processo de resfriamento em água é para aços de baixo e médio teor de carbono, dependendo da composição química da peça tem que ser resfriada em óleo ou ar forçado). A temperatura cai de aproximadamente 850° C para 20° C. Trata se de um esfriamento brusco. Quando a austenita é resfriada rapidamente, não há tempo para que se transforme em ferrita, cementita ou perlita. A austenita se transformará num novo constituinte do aço chamado de martensita.

O tratamento térmico de têmpera foi realizado em três amostras de aço ABNT 1045, com dureza inicial de 176 HB, sendo que, a temperatura de austenitização utilizada foi de 845ºC. Após 20 minutos (tempo utilizado para homogeneização da peça) duas amostras foram retiradas e resfriadas em água e a outra em óleo. Com movimentos circulares para o resfriamento homogêneo.

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Aço ABNT 1045 Temperado e resfriamento em óleo

Matriz: Martensita, Bainita e Perlita, microestrutura típica de aço médio carbono, temperado sem tratamento térmico de revenimento. 329 / 329 HB.

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