O tratamento térmico é um processo crítico no fabrico, mas é frequentemente ignorado. Nesta publicação do blogue, vamos explorar o fascinante mundo do tratamento térmico e o seu impacto na qualidade e no desempenho dos componentes metálicos. O nosso engenheiro mecânico especialista irá guiá-lo através das várias técnicas de tratamento térmico, explicando os seus benefícios e aplicações de uma forma clara e cativante. No final deste artigo, terá uma apreciação mais profunda deste processo essencial e da forma como molda os produtos que utilizamos todos os dias.
Método de funcionamento:
O aço é aquecido a uma temperatura de Ac3 + 30 - 50 graus, Ac1 + 30 - 50 graus, ou abaixo de Ac1 (conforme aconselhado pelos materiais relevantes) e é depois lentamente arrefecido no forno.
Objectivos:
Principais aplicações:
(1) Este método é adequado para o tratamento de ligas de aço estruturado, aço-carbono Este-Oeste, ligas de aço Este-Oeste, peças forjadas de aço rápido, componentes de soldadura e matérias-primas com condições de fornecimento insuficientes.
(2) Normalmente, este processo é utilizado em condições difíceis e é designado por "recozimento.
Método de funcionamento:
Para efetuar a normalização, aquecer o aço a uma temperatura de 30 a 50 graus acima de Ac3 ou Accm e, após a imersão, arrefecê-lo a uma velocidade ligeiramente mais rápida do que durante o recozimento.
Objectivos:
O objetivo da normalização é reduzir a dureza, melhorar a plasticidade e aumentar as capacidades de processamento de corte e pressão. Também ajuda a refinar a estrutura do grão, a melhorar as propriedades mecânicas e a preparar o material para o processamento subsequente. A normalização também ajuda a eliminar as tensões internas que podem ter sido causadas pelo trabalho a frio ou a quente.
Principais aplicações:
A normalização é normalmente utilizada como um processo de pré-tratamento para peças forjadas, soldaduras e peças cementadas. Para aços de baixo a médio carbono e componentes de aço de baixa liga com baixos requisitos funcionais, a normalização pode ser efectuada como o processo final de tratamento térmico. No entanto, para os aços comuns de média e alta liga, o arrefecimento a ar pode resultar num endurecimento total ou parcial, pelo que não pode ser utilizado como processo de tratamento térmico final.
Método de funcionamento:
A peça de aço é aquecida a uma temperatura acima da temperatura de transição de fase Ac3 ou Ac1, mantida durante um período de tempo especificado, e depois rapidamente arrefecida em água, nitrato, óleo ou ar.
Objectivos:
O arrefecimento é normalmente efectuado para obter uma estrutura martensítica com elevada dureza.
Nalguns casos, a têmpera de aço de alta liga (como o aço inoxidável ou o aço resistente ao desgaste) é efectuada para obter uma estrutura austenítica única e uniforme para melhorar a resistência ao desgaste e à corrosão.
Principais aplicações:
(1) Normalmente aplicado ao aço-carbono e ao aço-liga com uma teor de carbono superior a 0,3%.
(2) A têmpera maximiza a força e a resistência à abrasão do aço, mas também resulta em elevados tensão interna que reduz a plasticidade e a resistência ao impacto do aço.
Assim, a têmpera é necessária para obter melhores propriedades mecânicas.
Método de funcionamento:
As peças de aço temperadas são aquecidas a uma temperatura inferior a Ac1, mantidas durante um período de tempo e depois arrefecidas em ar, óleo ou água quente.
Objectivos:
Para reduzir ou eliminar as tensões internas após a têmpera, minimizar a deformação e a fissuração da peça de trabalho.
Para ajustar a dureza, melhorar a plasticidade e a tenacidade e obter as propriedades mecânicas necessárias para a aplicação.
Para estabilizar o tamanho da peça de trabalho.
Principais aplicações:
(1) A têmpera a baixa temperatura é utilizada quando se pretende uma elevada dureza e resistência ao desgaste no aço temperado.
(2) A têmpera a média temperatura é utilizada para melhorar a elasticidade e a limite de elasticidade do aço, mantendo um certo grau de tenacidade.
(3) A têmpera a alta temperatura é utilizada para dar prioridade a uma elevada resistência ao impacto e plasticidade, e é utilizada quando existe resistência suficiente.
É geralmente aconselhado evitar a têmpera entre 230-280 graus para o aço e 400-450 graus para o aço inoxidável, uma vez que esta gama pode causar fragilidade na têmpera.
Procedimento de funcionamento:
O processo de aquecimento do aço a uma temperatura que é 10-20 graus mais elevada do que durante o arrefecimento, após o qual o arrefecimento é efectuado, é referido como têmpera e revenimento.
Depois de mantido a alta temperatura, o aço é temperado e depois revenido a uma temperatura de 400-720 graus.
Objectivos:
Principais aplicações:
Este processo é adequado para ligas de elevada temperabilidade, tais como ligas de aço para ferramentas, ligas de aço de alta velocidade e ligas de aço estrutural.
Pode servir como tratamento térmico final para componentes críticos e também como tratamento pré-aquecido para peças apertadas, como parafusos, para reduzir a deformação durante o processamento.
Procedimento de funcionamento:
O aço é aquecido a uma temperatura de 80-200 graus e mantido a esta temperatura durante 5-20 horas ou mais. Depois disso, é retirado do forno e arrefecido ao ar.
Objectivos:
Principais aplicações:
Este processo é adequado para todos os tipos de aço após a têmpera.
É normalmente utilizado para componentes apertados cuja forma não se altera, tais como parafusos apertados, instrumentos de medição, estruturas de cama, etc.
Procedimento de funcionamento:
Os componentes de aço temperado são arrefecidos num meio de baixa temperatura, como gelo seco ou azoto líquido, até uma temperatura de -60 a -80 graus ou inferior. A temperatura é então uniformemente removida e as peças são deixadas à temperatura ambiente.
Objectivos:
Principais aplicações:
Os componentes de aço devem ser submetidos a um tratamento a frio imediatamente após a têmpera e, em seguida, ser temperados a baixa temperatura para eliminar as tensões internas durante o arrefecimento a baixa temperatura.
O tratamento a frio é principalmente adequado para ferramentas apertadas, ferramentas de mediçãoe componentes estanques em liga de aço.
Procedimento de funcionamento:
Uma chama produzida por uma mistura de oxigénio e acetileno é dirigida para a superfície do componente de aço, aquecendo-o rapidamente. Quando é atingida a temperatura de têmpera desejada, o aço é imediatamente arrefecido por pulverização com água.
Objectivos:
Para melhorar a dureza, a resistência ao desgaste e resistência à fadiga do componente de aço, mantendo a sua tenacidade.
Principais aplicações:
Procedimento de funcionamento:
Os componentes de aço são colocados num indutor, onde a superfície dos componentes é sujeita a uma corrente eléctrica. O aço é aquecido até à temperatura de têmpera desejada num período de tempo muito curto, sendo depois arrefecido por pulverização com água.
Objectivos:
Para melhorar a dureza, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga dos componentes de aço, mantendo a sua tenacidade.
Principais aplicações:
Este processo é utilizado principalmente para componentes de aço de carbono médio e de aço de liga média.
A profundidade da camada endurecida por indução depende da frequência da corrente eléctrica utilizada: o endurecimento por indução de alta frequência resulta tipicamente numa camada com 1 a 2 mm de profundidade, o endurecimento de frequência intermédia resulta tipicamente numa camada com 3 a 5 mm de profundidade e o endurecimento de alta frequência resulta tipicamente numa camada com mais de 10 mm de profundidade. Isto deve-se ao "efeito de pele", em que a corrente eléctrica se concentra na camada mais exterior do componente.
Método de funcionamento:
Colocar as peças de aço num meio de cementação, aquecê-lo a uma temperatura entre 900-950 graus e mantê-lo aí. Isto permite que a superfície das peças de aço forme uma camada de cementação com uma concentração e profundidade específicas.
Objectivos:
Para melhorar a dureza externa, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga das peças de aço, mantendo a sua resistência.
Principais aplicações:
(1) Este método é maioritariamente utilizado para peças de aço de baixo carbono e de aço de baixa liga com um teor de carbono entre 0,15% e 0,25%. A profundidade da camada cementada é tipicamente entre 0,5mm e 2,5mm.
(2) Após a cementação, é necessário submeter-se a uma têmpera para obter martensite na superfície e completar o processo de cementação.
Método de funcionamento:
A superfície do aço é saturada com azoto através da utilização de átomos de azoto activos separados por gás amoníaco a temperaturas entre 500-600 graus.
Objectivos:
A dureza, a resistência ao desgaste, a resistência à fadiga e a resistência à corrosão das peças de aço são melhoradas.
Principais aplicações:
Este método é utilizado principalmente para aços de liga de médio teor de carbono ricos em elementos de liga como o alumínio, o crómio, o molibdénio, o aço-carbono e o ferro fundido. A profundidade da camada nitretada é tipicamente entre 0,025 e 0,8 mm.
Método de funcionamento:
A superfície do aço é tratada através de uma combinação de cementação e nitretação.
Objectivos:
Para melhorar a dureza, a resistência ao desgaste, a resistência à fadiga e a resistência à corrosão das peças de aço.
Principais aplicações:
(1) Utilizado principalmente para aço de baixo teor de carbono, aço estruturado de baixa liga e peças de aço fundido, com uma profundidade típica da camada de nitretação de 0,02 a 3 mm;
(2) Após a nitruração, é necessário efetuar a têmpera e o revenido a baixa temperatura.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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