7 tratamento isotérmicos

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Tratamentos isotérmicos

As curvas em S ou os diagramas TTT nos mostram que a cada temperatura, ocorre a formação de determinado constituinte.

Os tratamentos isotérmicos baseiam-se nesse fato e, em geral, consistem na austenitização, seguida de um resfriamento rápido até uma determinada temperatura, onde a peça permanece até a transformação da austenita se completar.

São os seguintes os tratamentos isotérmicos:

  • austêmpera;

  • martêmpera.

Austêmpera

Este tratamento tem substituído, em diversas aplicações, a têmpera e o revenimento.

Baseia-se no conhecimento das curvas em “S”, e aproveita as transformações da austenita que podem ocorrer à temperatura constante.

O constituinte que se origina na Austêmpera, pelo resfriamento da Austenita a uma temperatura constante é a Bainita que possui propriedades idênticas, senão superiores, às da estrutura martensitica.

Como nesse tratamento, evita-se a formação direta da martensita, eliminam-se os inconvenientes que essa estrutura apresenta quando obtida pela têmpera direta e que são somente eliminados pelo revenimento posterior.

O aço é austemperado mediante a seguinte seqüência de operações e transformações:

  1. aquecimento a uma temperatura dentro da faixa de austenitização, em geral de 785 à 870 oC.

  2. resfriamento em um banho mantido a uma temperatura constante, em geral entre 260 à 400 oC.

  3. permanência no banho mantido a essa temperatura, para se ter, transformação isotérmica da austenita em bainita.

  4. Resfriamento até a temperatura ambiente, geralmente em ar parado.

Para assegurar uma completa transformação da Austenita em Bainita, o material deve ser resfriado a partir da temperatura de austenitização até a temperatura do banho de austêmpera muito rapidamente para evitar que outra transformação de Austenita ocorra durante este resfriamento.

A grande vantagemda Austêmpera sobre a têmpera e o Revenimento comuns reside no fato de que, devido a estrutura Bainita formar-se diretamente da Austenita a temperatura bem mais alta que a martensita, as tensões internas resultantes são muito menores, consequentemente, não há pratica- mente distorções ou empenamentos. Sendo assim a possibilidade de aparecimento de fissuras de tratamento ê quase que completamente eliminada. Não há necessidade de revenimento.

Desvantagens: Entretanto, nem todos os tipos de aço, assim como nem todas as secções de peças, apresentam resultados positivos na Austêmpera.

No que se refere aos tipos de aço, os mais convenientes para a Austêmpera são, em linhas gerais, os seguintes:

  1. Aços - carbono comuns, contendo 0,50 a 1,00 % de Carbono e um mínimo de 0,60.% de Manganês.

  2. Aços - carbono de alto Carbono, contendo mais que 0,8% de C e um pouco menos que 0.6 % de manganês.

  3. Certos aços - liga, de baixo teor de liga tais como o da série SAE 5100, SAE 4140. SAE 6145

No que se refere a secção das peças, para aço SAE 1080, por exemplo a máxima secção permissível para austêmpera é de 5 mm. Aços - carbono de menor teor de carbono exigirão secções proporcionalmente de menor espessura. Entretanto, para alguns aços - liga, pode-se admitir, para a obtenção da estrutura. inteiramente Bainitica. secções até cerca de 25 mm.

Martêmpera

É esse um tratamento usado principalmente para diminuir a distorção ou empenamento que se produz durante o resfriamento rápido de peças de aço. Compreende a seguinte seqüência de operações:

  1. Aquecimento a uma temperatura dentro da faixa de austenitização.

  2. Resfriamento em óleo quente ou sal fundido mantido a uma temperatura correspondente a parte superior (ou ligeiramente acima) da faixa de formação da martensita.

  3. manutenção no meio de resfriamento até que a temperatura através de toda a secção do aço se torne uniforme.

  4. Resfriamento (geralmente no ar ou óleo).

Tem-se assim formação da martensita de modo bastante uniforme através de toda a secção da peça, durante o resfriamento até a temperatura ambiente, evitando-se, em conseqüência, a formação de excessiva quantidade de tensões internas.

Ao contrário da Austêmpera, a Martêmpera necessita da operação de revenimento. Em outras palavras, após a martêmpera, as peças são submetidas a uma operação comum de revenimento como se elas tivessem sido temperadas.

A figura abaixo esquematiza o referido tratamento térmico.

Como já se mencionou, a Martêmpera ê usada principalmente para diminuir a possibilidade de empenamento das peças. Desenvolve-se menor quantidade de tensões internas do que na têmpera convencional.

Geralmente, os aços - liga apresentam melhores condições para serem martemperados do que os aços - carbono. Os tipos mais comumente usados nesse tipo de tratamento térmico incluem os seguintes aços:

1090 4130 4140 4150

4340 4640 5140 6150

8630 8640 8740 8745

Como na Austêmpera, na Martempera também se deve levar em consideração a espessura ou secção das peças a serem tratadas. Entretanto, para algumas aplicações não é necessária uma estrutura inteiramente martensitica, aceitando-se uma dureza central 10 unidades RC abaixo da máxima que se pode obter, para um determinado teor de carbono.

O processo de martêmpera, depende como aliás qualquer outro tipo de tratamento térmico de um número de variáveis, que devem ser rigorosamente controladas tais como:

  • Temperatura de austenitização;

  • Atmosfera controlada durante a austenitização;

  • Tipo de aço;

  • Espessura de secção da peça;

  • Temperatura do banho de martêmpera (cada aço possui uma temperatura de banho).

Comparação entre os seguintes Tratamentos Térmicos

Têmpera comum, Martêmpera e Austêmpera

Propriedades mecânicas do aço ABNT 1095 submetidos a três tipos de tratamentos térmicos.

Tratamento Térmico

Dureza RC

Resistência ao choque (kgm)

Alongamento

%

Temperado + revenimento

Tempera + revenimento

Martempera + revenimento

Martempera + revenimento

Austêmpera

Austêmpera

53,0

52,5

53,0

52,8

52,0

52,5

1,66

1,94

3,88

3,32

6,23

5,54

0

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