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Processamento Térmico de Ligas Metálicas

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Processamento Térmico de Ligas Metálicas - PowerPoint PPT Presentation


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Processamento Térmico de Ligas Metálicas. Recozimento: processo em que o material é exposto a uma fonte de calor, geralmente a altas temperaturas por um longo período e então é resfriado lentamente até a temperatura ambiente;

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Presentation Transcript
slide1

Processamento Térmico de Ligas Metálicas

  • Recozimento:
    • processo em que o material é exposto a uma fonte de calor, geralmente a altas temperaturas por um longo período e então é resfriado lentamente até a temperatura ambiente;
    • o recozimento pode (1) aliviar tensões internas, (2) aumentar a tenacidade, ductilidade e rigidez de um material, (3) produzir uma microestrutura específica;
  • Parâmetros de Controle:
    • temperatura: taxas de aquecimento e resfriamento do material;
    • tempo de permanência em determinada temperatura;
    • tamanho da peça a ser tratada.
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Recozimento de Ligas Ferrosas

  • Temperatura crítica inferior (TCI): A1, abaixo da qual austenita não existirá;
  • Temperatura crítica superior (TCS): linhas A3 e Acm, acima das quais existe somente austenita;
  • Normalização: tratamento de recozimento realizado entre 55-85ºC acima da TCS para refinar os grãos e produzir uma distribuição de tamanhos mais uniforme.
  • Recozimento pleno: austenitização de uma liga, seguida de resfriamento lento, dentro do próprio forno, até a temperatura ambiente.
  • Recozimento subcrítico: aquecimento e manutenção prolongada de uma liga a uma temperatura imediatamente abaixo da temperatura eutetóide (A1), resultando em uma estrutura de cementita globulizada.

Normalização

Recozimento pleno

Recozimento subcrítico

Diagrama Fe-Fe3C na vizinhança do eutetóide.

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Endurecibilidade

  • Conceito:
    • Capacidade de uma liga ser endurecida pela formação da martensita, como resultado da aplicação de um tratamento térmico;
    • Corresponde à medida qualitativa da taxa segundo a qual a dureza cai em função da distância ao se penetrar no interior de uma amostra, em função do menor teor de martensita;
    • Uma liga de aço que possui alta endurecibilidade é aquela que endurece, ou forma martensita, não apenas na sua superfície, mas em elevado grau também ao longo de todo o seu interior;
    • Pode ser determinada pelo ensaio Jominy da extremidade temperada.
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Ensaio Jominy

Acessório de montagem

amostra

Corpo de prova

Jato de água a 24 ºC

Jato de água

Superfície plana e polida

Ensaios de dureza Rockwell C

Curva de endurecibilidade

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Ensaio Jominy: Curva de Endurecibilidade

Menos martensita

Escala Rockwell C

Taxa de resfriamento, ºC/s

Distância a partir da extremidade temperada

Distância a partir da extremidade temperada 16 avos de polegada

  • extremidades temperadas resfriam mais rapidamente e contém mais martensita;
  • a taxa de resfriamento decresce com o aumento da distância até a extremidade temperada: maior difusão de C, mais bainita/perlita, menor dureza;
  • alta endurecibilidade é indicada por uma curva de endurecibilidade com um comportamento mais próximo de uma reta paralela à abscissa.
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Curvas de Endurecibilidade: Influência de Elementos de Liga

Taxa de resfriamento a 700ºC

Escala Rockwell C

Escala Rockwell C

Distância a partir da extremidade temperada

16 avos de polegada

Distância a partir da extremidade temperada

  • Influência de elementos de liga sobre a curva de endurecibilidade resultante: a presença de Ni, Cr e Mo nos aços-liga retardam as reações de transformação da austenita em perlita e/ou bainita. O mesmo efeito pode ser observado para ligas com diferentes % C;
  • Isso permite que mais martensita se forme para uma taxa de resfriamento específica, produzindo uma liga com maior dureza.
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Endurecibilidade: Influência do Meio de Resfriamento, do Tamanho da Amostra

Taxa de resfriamento a 700ºC

  • Severidade da têmpera: água > óleo > ar. Ex: para uma barra de 50mm de diâmetro, a taxa de resfriamento no seu centro é de 27ºC/s na água e 13,5ºC/s no óleo;
  • para um determinado meio de têmpera, a taxa de resfriamento no centro da amostra é menor para diâmetros maiores.

Diâmetro da barra

Distância equivalente a partir da extremidade temperada

Temperado em água

Temperado em óleo

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Endurecibilidade: Influência da Geometria da Amostra

Escala Rockwell C

  • perfil radial de dureza para amostras cilíndricas de aço, com diâmetros de 50mm, temperadas em água moderadamente agitada;
  • perfil radial de dureza para amostras cilíndricas de aço com diâmetros de 50 e 100 mm, temperadas em água moderadamente agitada .
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Endurecimento por Precipitação

Resfriamento lento

 precipita nos contornos de grão de k

Tempo

  • pequenas inclusões de fases secundárias aumentam a resistência de um material;
  • distorções da rede cristalina ao redor dessa fase secundária impedem o movimento de discordâncias;
  • o precipitado se forma quando o limite de solubilidade é excedido;
  • o endurecimento por precipitação também é conhecido como endurecimento por envelhecimento.
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Endurecimento por Precipitação

  • Solubilização: Em T0 todos os átomos do soluto A se dissolvem para formar uma solução monofásica ();
  • Resfriamento rápido: após a solubilização, a liga é resfriada rapidamente até T1. Sem tempo para difundir, a fase  não se forma, o que resulta numa fase  como sendo uma solução sólida supersaturada;
  • Precipitação: a solução sólida  é aquecida até T2, abaixo da linha solvus, onde a difusão é apreciável. A fase  começa a se formar como partículas finas dispersas;
  • Após determinado período de tempo, o material é resfriado até a temperatura ambiente.

Temperatura

Tratamento térmico de solubilização

Têmpera

Tratamento térmico de precipitação

Tempo

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Endurecimento por Precipitação

Superenve-

lhecimento

Resistência ou dureza

zonas

Distorções na rede

Sem distorções na rede

Partícula da fase ”

Partícula da fase 

solvente

soluto

Solução supersaturada

Fase  de equilíbrio, dentro da fase matriz 

Fase precipitada de transição ”

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Endurecimento por Precipitação

Limite de resistência à tração (MPa)

Ductilidade (% AL em 2 pol.)

Duração do tratamento térmico da precipitação