Processo de tratamento térmico
A dureza desempenha um papel significativo na funcionalidade de diversas aplicações, desde uma faca até componentes aeroespaciais. Em algumas aplicações, a dureza, resistência, elasticidade, usinabilidade e outras propriedades originais do metal podem não ser suficientes. Aí vem o papel do aço tratamento térmico, o que ajuda a personalizar as propriedades físicas e mecânicas no nível desejado.
O tratamento térmico do material pode ser feito antes ou depois da fabricação com base nas propriedades necessárias. Por exemplo, o recozimento melhora maquinabilidade e é realizado antes da fabricação.
Este artigo abordará em detalhes os processos de tratamento térmico, serviços, tipos, tabelas de tratamento térmico do aço e muito mais.
Aço de Tratamento Térmico
Os fabricantes usam o processo de tratamento térmico do material para melhorar as propriedades mecânicas das peças metálicas. No entanto, o serviço de tratamento térmico de aço é mais comum entre os serviços de tratamento térmico de metais. O tratamento térmico de peças de aço permite alterar as diversas propriedades de acordo com a necessidade das aplicações.
O que significa tratamento térmico do aço?
O tratamento térmico de qualquer material refere-se ao aquecimento da peça de trabalho em alta temperatura, seguido pelo processo de resfriamento. Os resultados desejados dependem da taxa de resfriamento, temperatura de aquecimento e outras variáveis.
O processo de tratamento térmico altera a microestrutura do metal, modificando suas propriedades físicas e mecânicas. Envolve três etapas distintas: aquecimento, manutenção da temperatura e resfriamento.
Estágio 1: Aquecimento
O aquecimento do aço a uma temperatura predeterminada é a etapa inicial do processo de tratamento térmico. Isso pode ser feito com um forno, chama, tocha ou aquecimento por indução. O grau de aço e as propriedades exigidas determinam a temperatura na qual o aço é aquecido. Por exemplo, o aço é aquecido até 1500 F para endurecimento.
Etapa 2: Imersão
Uma vez que as peças de aço atingem a temperatura predeterminada, elas são mantidas nessa temperatura por um tempo específico, chamado imersão. O objetivo principal desta etapa é permitir que o aço altere sua microestrutura. Uma vez que a imersão controla o quanto o aço irá endurecer, esta etapa é crucial para o sucesso do processo de endurecimento.
No entanto, o tempo de imersão depende inteiramente das propriedades necessárias e da espessura do material. Por exemplo, o endurecimento do aço requer vários minutos de imersão.
Estágio 3: Resfriamento
O resfriamento de peças de aço aquecidas estabiliza as mudanças de microestrutura durante o tratamento térmico. Portanto, a abordagem de resfriamento afeta diretamente os resultados porque a alteração da microestrutura leva a uma alteração nas propriedades mecânicas.
Existem muitas abordagens de resfriamento, como resfriamento a ar, têmpera em óleo e têmpera em água. Cada uma dessas técnicas de resfriamento resulta em alterações de propriedades únicas e diferentes. Por exemplo, a têmpera torna o aço duro e quebradiço, enquanto o resfriamento ao ar pode reter a ductilidade e a tenacidade.
Como garantir um tratamento térmico bem-sucedido?
Os serviços de tratamento térmico de metais são processos complicados que requerem várias considerações para obter um resultado de qualidade. A seguir estão algumas dicas essenciais para garantir um tratamento térmico bem-sucedido.
- Limpe a superfície das peças metálicas antes de aquecê-las. Um serviço de tratamento térmico de material bem-sucedido deve garantir que a superfície esteja livre de contaminação para produzir um resultado de qualidade.
- Um melhor controle da temperatura e da taxa de aquecimento é vital para o sucesso do tratamento térmico. Portanto, mantenha a temperatura em cada estágio de aquecimento com precisão.
- Fixe o tempo de imersão levando em consideração o tipo de metal e o resultado desejado.
- O resfriamento rápido aumenta a dureza e a resistência, mas também aumenta o risco de rachaduras e distorções. Portanto, escolha a abordagem e a taxa de resfriamento com cuidado.
- Considere as abordagens de pós-processamento, como têmpera, alívio de tensão ou tratamento de superfície, de acordo com as necessidades da aplicação.
O processo de endurecimento
Peças de aço temperado
O endurecimento do aço é uma das aplicações essenciais dos serviços de tratamento térmico de metais; geralmente, o endurecimento também se refere ao tratamento térmico. O processo de endurecimento envolve o aquecimento de peças de aço em altas temperaturas e resfriamento rápido (têmpera). O aquecimento do metal a altas temperaturas altera a estrutura do cristal, e o resfriamento rápido estabiliza essa mudança permanentemente para aumentar a dureza.
No entanto, existem vários outros tipos de tratamento térmico além do endurecimento (ou têmpera). Vamos discutir cada um deles em detalhes.
Recozimento
Um tipo de tratamento térmico de recozimento é usado para amaciar o aço e aumentar sua ductilidade. Este processo envolve aquecer o aço a uma determinada temperatura e mantê-lo lá por um tempo específico.
Em seguida, o aço é gradualmente resfriado à temperatura ambiente. É melhor abordar para reduzir o estresse interno e aumentar a usinabilidade. Aços de baixo carbono e metais não ferrosos são materiais típicos usados no processo.
Têmpera
A têmpera é um tipo de tratamento térmico de metal usado para aumentar a dureza e a resistência do aço. O processo envolve aquecer o aço a uma temperatura específica e resfriá-lo rapidamente, imergindo-o em um líquido como água, óleo ou salmoura. A rápida taxa de resfriamento faz com que o aço se transforme estruturalmente, resultando em maior dureza e resistência.
Embora a têmpera melhore a dureza e a resistência, também existe o risco de fragilidade e trasfega. Portanto, o revenimento é frequentemente aplicado após a têmpera.
Temperamento
O serviço de tratamento térmico de revenimento fornece tenacidade e reduz a dureza do aço. O procedimento consiste em baixar a temperatura do aço abaixo de seu ponto crítico e mantê-lo por um tempo predeterminado. Depois disso, o aço é resfriado ao ar.
O revenido do aço reduz o estresse interno e melhora sua elasticidade e tenacidade, reduzindo sua fragilidade.
Como o tratamento térmico aumenta a dureza do aço?
Quando o aço é aquecido a uma temperatura especificada e mantido lá por um período de tempo específico, os átomos de carbono no aço se difundem e formam novas estruturas, como a austenita. Depois disso, a têmpera em um meio de resfriamento como água ou óleo transforma a fase austenita em uma fase martensítica mais rígida e durável.
O aço tratado termicamente torna-se mais duro e quebradiço devido à baixa capacidade dos átomos de carbono de retornar à sua estrutura original devido à rápida taxa de resfriamento.
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Serviços de endurecimento de aço
A maioria dos fabricantes oferece serviços de endurecimento de aço, pois é o metal mais usado em aplicações de alta resistência. O endurecimento é normalmente feito uma vez que as peças são fabricadas porque o endurecimento pode dificultar o processo de usinagem. No entanto, o aço endurecido pode ser revenido posteriormente para melhorar sua usinabilidade.
Agora, vamos discutir alguns dos serviços de endurecimento de aço padrão.
- Serviço de têmpera e revenido: Aumenta a resistência e a dureza do aço, tornando-o mais resistente ao desgaste. O aço temperado pode suportar altos níveis de tensão e ambientes agressivos.
- Serviço de cementação: É utilizado quando a superfície do aço precisa ser endurecida para manter um núcleo dúctil. Existem diversas maneiras de se obter esse processo. endurecimento de capa, como a cementação ou a nitretação. O endurecimento superficial é ideal para aplicações em que o aço precisa ser altamente resistente ao desgaste, mas ainda flexível e resistente a impactos no núcleo.
- Serviço de endurecimento por indução: Endurecimento por indução usa uma bobina de indução de campo eletromagnético de alta frequência para aquecer o aço em seu interior, seguido por um rápido processo de resfriamento. Este serviço de tratamento térmico de metal é popular para aplicações onde apenas uma determinada parte das peças deve ser endurecida, como eixos ou engrenagens.
Leia mais: Endurecimento por precipitação: processo, tipos e benefícios
Os gráficos de tratamento térmico são essenciais para o controle de qualidade dos serviços de têmpera de aço.
Gráficos de Aço para Tratamento Térmico
Gráfico de aço de tratamento térmico
Os gráficos de tratamento térmico de aço referem-se às representações gráficas dos efeitos da temperatura e da taxa de resfriamento na microestrutura e nas propriedades do aço. Além disso, cada tipo ou grau de aço possui gráficos diferentes.
O gráfico de tratamento ou tratamento térmico do aço contém uma série de curvas ou linhas que indicam a faixa de temperatura e a taxa de resfriamento necessária para atingir uma propriedade específica, como dureza, tenacidade ou usinabilidade. Por exemplo, um gráfico pode conter a dureza no eixo x e a temperatura correspondente no eixo y para exibir o efeito do aquecimento na dureza.
Como ler e usar gráficos de aço de tratamento térmico?
Conforme mencionado, o gráfico contém a taxa de temperatura, aquecimento ou resfriamento correspondente às propriedades. Você pode analisar os diferentes efeitos nas propriedades do aço com a tabela de tratamento térmico. Além disso, o gráfico pode conter informações adicionais, como temperatura crítica, fase austenita e fase martensita.
Portanto, um gráfico de tratamento térmico do aço é muito benéfico para entender o parâmetro de tratamento térmico do aço, como temperatura necessária e taxa de aquecimento ou resfriamento para personalizar as propriedades no nível desejado.
Exemplos de gráficos de aço de tratamento térmico padrão
Os serviços de tratamento térmico de aço envolvem o uso de várias tabelas de tratamento térmico de acordo com o tipo de aço e as propriedades pretendidas após o tratamento. A seguir estão os exemplos de alguns gráficos comuns;
- Tabela de temperabilidade: Mostra a profundidade até a qual um determinado tipo de aço pode ser endurecido por têmpera. Esta tabela é usada para determinar o melhor meio de têmpera e a taxa de resfriamento para obter a dureza desejada em uma determinada profundidade.
- Gráfico de transformação tempo-temperatura (TTT): Este gráfico mostra quanto tempo leva para um tipo específico de aço, em diferentes temperaturas, mudar de uma fase para outra, como de austenita para martensita. É útil para determinar os processos de têmpera adequados para atingir as propriedades desejadas.
- Gráfico de transformação por resfriamento contínuo (CCT): O gráfico CCT representa a transformação da austenita em várias fases à medida que o aço esfria a uma determinada taxa. Este gráfico calcula a taxa de resfriamento necessária para obter a microestrutura e as características desejadas.
Conclusão
O tratamento térmico envolve o aquecimento de peças metálicas em temperaturas especificadas, seguido de resfriamento controlado. Vários serviços de tratamento térmico de metal em relação ao tipo de metal e propriedades pretendidas estão em prática. O processamento de peças de aço e aço com métodos de tratamento térmico permite personalizar suas propriedades mecânicas, como resistência, dureza, elasticidade, durabilidade, resistência à corrosão, resistência à abrasão e muito mais.
A compreensão e o uso das tabelas de tratamento térmico do aço são cruciais para obter resultados de qualidade. O gráfico ajuda a fixar as variáveis do tratamento térmico correspondentes às propriedades desejadas, como temperatura, taxa de aquecimento ou resfriamento e transformação de fase. Na Boda, fornecemos serviços de tratamento térmico para seus componentes de aço sustentáveis. Então, não hesite em contate-nos se você precisar de serviço de tratamento térmico
Perguntas Frequentes
Como tratar termicamente o aço 1084?
O aço 1084 é um aço de alto carbono popular que geralmente é tratado termicamente para aumentar sua dureza e resistência para diferentes aplicações. O processo envolve o aquecimento do aço a uma temperatura de 1,500°F (aproximadamente), mantendo-o lá por 10 a 15 minutos e resfriamento rápido.
Quais são os serviços de tratamento térmico de aço comum?
O serviço de tratamento térmico de aço comum inclui têmpera, revenimento, têmpera por indução e endurecimento de caixa. No entanto, selecionar o processo adequado depende inteiramente da necessidade do aplicativo específico.
Como o tratamento térmico afeta as propriedades do aço?
O processo de tratamento térmico envolve o aquecimento do aço a altas temperaturas e o resfriamento, o que provoca alterações na microestrutura (basicamente, estrutura cristalina). Como resultado, a mudança na estrutura leva a uma mudança nas propriedades físicas e mecânicas.