O objetivo do tratamento térmico do aço carbono é alterar as propriedades mecânicas do aço, geralmente ductilidade, dureza, limite de escoamento ou resistência ao impacto. Observe que a condutividade elétrica e térmica é apenas ligeiramente alterada. Tal como acontece com a maioria das técnicas de reforço do aço, o módulo de Young (elasticidade) não é afetado. Todos os tratamentos de ductilidade comercial do aço para maior resistência e vice-versa. O ferro tem maior solubilidade para carbono na fase austenita; portanto, todos os tratamentos térmicos, exceto esferoidização e recozimento de processo, começam aquecendo o aço a uma temperatura na qual a fase austenítica pode existir. O aço é então temperado (retirado por calor) a uma alta taxa, fazendo com que a cementita precipite e, finalmente, o ferro puro restante se solidifique. A taxa na qual o aço é resfriado através da temperatura eutetóide afeta a taxa na qual o carbono se difunde para fora da austenita e forma a cementita. De modo geral, o resfriamento rápido deixará o carboneto de ferro finamente disperso e produzirá uma perlita de granulação fina (até que a temperatura crítica da martensita seja atingida) e o resfriamento lento produzirá uma perlita mais grossa. O resfriamento de um aço hipoeutetóide (menos de 0,77% em peso C) resulta em uma estrutura lamelar-perlítica de camadas de carboneto de ferro comα-ferrite (ferro puro) entre. Se for aço hipereutetóide (mais de 0,77% em peso C), então a estrutura é totalmente perlita com pequenos grãos (maiores que a lamela de perlita) de cementita espalhados por toda parte. As quantidades relativas dos constituintes são encontradas usando a regra da alavancagem. A seguir está uma lista dos tipos de tratamentos térmicos possíveis:
·Esferoidização: A esferoidita se forma quando o aço carbono é aquecido a aproximadamente 700°C por mais de 30 horas. A esferoidita pode se formar em temperaturas mais baixas, mas o tempo necessário aumenta drasticamente, pois este é um processo controlado por difusão. O resultado é uma estrutura de bastões ou esferas de cementita dentro da estrutura primária (ferrita ou perlita, dependendo de qual lado do eutetóide você está). O objetivo é amaciar aços com alto teor de carbono e permitir maior conformabilidade. Esta é a forma de aço mais macia e dúctil. A imagem à direita mostra onde geralmente ocorre a esferoidização.
Recozimento completo: o aço carbono é aquecido a aproximadamente 40°C acima de Ac3? ou Acm? por 1 hora; isso garante que toda a ferrita se transforme em austenita (embora a cementita ainda possa existir se o teor de carbono for maior que o eutetóide). O aço deve então ser resfriado lentamente, na faixa de 20°C (36°F) por hora. Normalmente é apenas resfriado no forno, onde o forno é desligado com o aço ainda dentro. Isso resulta em uma estrutura perlítica grosseira, o que significa que as “faixas” de perlita são espessas. O aço totalmente recozido é macio e dúctil, sem tensões internas, o que muitas vezes é necessário para uma conformação econômica. Somente o aço esferoidizado é mais macio e dúctil.
·Recozimento de processo: Um processo usado para aliviar a tensão em um aço carbono trabalhado a frio com menos de 0,3% em peso C. O aço é geralmente aquecido até 550–650°C por 1 hora, mas às vezes temperaturas tão altas quanto 700°C. A imagem à direita [esclarecimento necessário] mostra a área onde ocorre o recozimento do processo.
Recozimento isotérmico: É um processo no qual o aço hipoeutetóide é aquecido acima da temperatura crítica superior e esta temperatura é mantida por um tempo e então a temperatura é reduzida abaixo da temperatura crítica inferior e é novamente mantida. Então, finalmente, é resfriado à temperatura ambiente. Este método elimina qualquer gradiente de temperatura.
Normalização: O aço carbono é aquecido a aproximadamente 55°C acima de Ac3 ou Acm por 1 hora; isso garante que o aço se transforme completamente em austenita. O aço é então resfriado a ar, o que representa uma taxa de resfriamento de aproximadamente 38°C (100°F) por minuto. Isso resulta em uma estrutura perlítica fina e mais uniforme. O aço normalizado tem maior resistência que o aço recozido; tem uma resistência e dureza relativamente altas.
Têmpera: O aço carbono com pelo menos 0,4% em peso C é aquecido até temperaturas de normalização e depois rapidamente resfriado (extinguido) em água, salmoura ou óleo até a temperatura crítica. A temperatura crítica depende do teor de carbono, mas como regra geral é menor à medida que o teor de carbono aumenta. Isto resulta numa estrutura martensítica; uma forma de aço que possui um conteúdo de carbono supersaturado em uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (BCC) deformada, apropriadamente denominada tetragonal de corpo centrado (BCT), com muita tensão interna. Assim, o aço temperado é extremamente duro, mas frágil, geralmente muito frágil para fins práticos. Essas tensões internas causam rachaduras por tensão na superfície. O aço temperado é aproximadamente três a quatro (com mais carbono) vezes mais duro que o aço normalizado.
Martempering (Marquenching): Martempering não é realmente um procedimento de têmpera, daí o termo “marquenching”. É uma forma de tratamento térmico isotérmico aplicado após uma têmpera inicial, normalmente em banho de sal fundido a uma temperatura logo acima da “temperatura inicial da martensita”. A esta temperatura, as tensões residuais dentro do material são aliviadas e alguma bainita pode ser formada a partir da austenita retida, que não teve tempo de se transformar em mais nada. Na indústria, este é um processo utilizado para controlar a ductilidade e a dureza de um material. Com uma marcenaria mais longa, a ductilidade aumenta com uma perda mínima de resistência; o aço é mantido nesta solução até que as temperaturas interna e externa se equalizem. Em seguida, o aço é resfriado a uma velocidade moderada para manter o gradiente de temperatura mínimo. Este processo não apenas reduz as tensões internas e as fissuras por tensão, mas também aumenta a resistência ao impacto.
Têmpera e revenido: Este é o tratamento térmico mais comum encontrado, pois as propriedades finais podem ser determinadas com precisão pela temperatura e pelo tempo de revenido. O revenido envolve o reaquecimento do aço temperado a uma temperatura abaixo da temperatura eutetóide e depois o resfriamento. A temperatura elevada permite a formação de quantidades muito pequenas de esferoidita, o que restaura a ductilidade, mas reduz a dureza. As temperaturas e tempos reais são cuidadosamente escolhidos para cada composição.
Austêmpera: O processo de austêmpera é igual ao martêmpera, exceto que o aço é mantido no banho de sal fundido através das temperaturas de transformação da bainita e depois resfriado moderadamente. O aço bainita resultante tem maior ductilidade, maior resistência ao impacto e menos distorção. A desvantagem da austêmpera é que ela só pode ser usada em alguns aços e requer um banho de sal especial.
Horário da postagem: 01 de novembro de 2019