Tratamentos Termicos das Ligas Metalicas

240 Pages·2003·19.457 MB·Portuguese

by  Vicente Chiaverini

TRATAMENTO
TERMICO DAS
LIGAS METALICAS
VICENTE CHIAVERINI
TRATAMENTO
TERMICO DAS
LIGAS METALICAS
•
- -
~OllASIWIA
OE MITALIUIA
ABM (
MATEllAIS
SAO PAULO
2008
Ed90es da ABM
1• • 2003
2008(2'1mpressao).
Fkha Cat•IO~rnfica
L'bi11vtrmi. Vkc:n\<.
Tr:uamcmo TCnnko das Ligas }\1<'Cili<'as I VicttUc Chi:n-crini
SJI) P:t.u.kl: AsMX'~lo Bntsik-ir.a, dt' t..'1clalurri:ii t' M:!41:1i:.i~. ~.
8ibliogtafi3
l.MculWJti:a 2. T~T6nuOO•) l.1p..:,tcU.lara
l Thulo
C00-66S
Trru.arncn10 TCrmico: JYk'tllurgt:.a 669
2. Li~ Mct.'ihc.'l.S ~1ctalu:rgfa (,C-,9
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iNDlCE
u;:..\o ................................................
7
\$ FERRO-CARBONO .. ....... .•. ....•.. ... ... ........ ..9
'rodu~no. DcfiniQocs . .... ... ... ..... , ........ •....... ... ..9
.\ · ntropin do fom> . . . . .. ......... ... .........••.•. .•.. •..9
agranta de cquilihrio fcrro.-.carbono ... ................ ... .... . I J
3 I Transfonnac;Uo na faixa dos a~o:- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.2 Transforma~iio na faixa dos fcrros fundidos . ....... ... . ... . 16
c1to do aquc<:1mcnto c do rcsfriamcnlo na po•i<;J() da< linh:is de
•nsforni~ao ........ .... ................................ 18
£ eito dos clcrncntos de liga nas zon~ :tw,tcnftica c critica ...•.... . . 19
-83 tcm6ria Fe-C-Si ...............................•......2 2
"onclus6cs parciais ....................•..•..•..•..•......2 5
TRANSFORMACAO ISOTERMICA . . . . • . . . . . . . . . . . • . . . . . . . .27
lntrodu~fio .. ........ . ........ .. .. .............. . ........2 7
Curvas cm C ou TIT .. . .................................. .2 7
Microconstituintes que se origina1n por rcsfria1ncnto isot~l'inico ...... 31
Fatorcs quc afetam a posi9ao dns curvas cm C ....... .........•..3 3
4.1 Composi<;iio qufm ica ...... ..... .. .. ... ... . .........•..3 3
4.2 T~rnanho de grffo da austcn ila ...... , ....... .......... ~ . .3 8
4.3 llornogcncidadc da austcnita ................ ... ... ......3 8
< Endurc<:ibilidade ou 1emperabilidade. Metodos para dcterrninar a
endurecibilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...............•..3 8
5.1 Metodo de Grossmann ................................3 9
5.2 Metodo Jominy . . . . .. . . . . . • . . . . . . . . . ...............4 1
5.3 Severidade de resll-iamento ou de tempera. Oi5meiro ideal .....4 2
5.4 Fa1ore.< quc afetam a temperabilidade ..................•..4 4
5.5 Faixas de 1emperabilidade ........... , ........... , ...•..4 5
Rcsumo ..... ........... .......•..•..•..• ... ... ..•..... .46
- Conclu;Ocs p:irciais ... ... .... .... ...............•.••.• .•• .5 0
- RECOZIMENTO E NORMALTZAyAO DOS AyOS .. .. .... .•. .51
ln1rodu~ilo ... ... ... .. . ..... . ... ...................... . ..5 1
2 RccozinlCnto. OhjcLivos c cstUgios do rcco1.itncnlc> ............. - ..5 2
2.1 Rccupcm9iio ................ .... ....... •. .•..... ....5 2
2.2 Rccristaliw~ilo . . .... ..•.. ... . .•.. ............•.... .53
2.3 Crescimento de grao . .. .. ....... ... .......... .. .•. ....5 3
2.4 Fatorcs quc afctam o rccozi111cn10 ....•....•.....•..•. .. . .5 5
3. Opc~.io de rccourncnto dos ~ ........•..........•. .... .. .5 5
3.1 Alivio clc tcns0es ............................•........5 8
3.2 Considcra90cs sobrc o recozirncn10 ..............•..... ...6 0
4. Normaliza¥ao .... , . .... .. . .. ...... .... ... ..• .•. ... .. .. . ..6 1
5. Conclus0cs parciais .... .... ..... . .... .......•...... ... ... hi
TV - T~MPERA E REVENIDO DOS A<;:OS . . . . . . . . . . .•..........6 5
1. ln1roduc;ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..........................6 5
2. TcrnpcrJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ......... ... .. .. .6 5
2.1 Consideru~OO.~ sobre a 1cmp.era . .... ... .......... .. ..... .6 7
2.2 Meios de rc.~l"riamenlo da tm€ pcru .. .........•..... .... ...7 1
3. Rcvcnido . .......... .................•..• ..•......... ...7 7
3.1 Fragilidadc pclo rcvcnido . ....................... ... ...8 1
4. E:,fcroidiu~iio ou coalcscimcn10 .......•.....•.....•.........8 2
5. Conclusocs parcinis . , .... ............... ..•. ....•.........8 4
V - TRATAMENTOS JSO'l'ERMICOS ....................... ... ..t \5
I. Introdu~ao ............... .............•............ .... . 85
2. Mani!mpcra .............................................8 5
2.1 Mcios de resfrinmcnto da maricmpcra .....................8 6
J. Aus1cmpera ... ........ ... .......... ... .... ... .. .. .... ... 88
3.1 Mcios de rc.<friamento na austcmpcra ... ...•.. , ..•... .. ...9 0
3.2 AustC1npern 1·nodi ficada . . . . . .' ... ... ....•. .•.... _. .....9 0
4. Conclus6es parciais . . . . . . . . . . . . . . . . ....... ...... ... ......9 0
VI - TRATAMENTOS DE ENDURECIM'ENTO POR PRECIPITA<;:AO .93
I. lnirodu~iio ................•.......... .. .......... ... ....9 3
2. A11tiformi11g ..••.••• .•• ..•. • -•.. •..•. •..• .•• .•• ..• .•• .. ... 93
3. Mllragillx ....... .. . .. ...... .............................9 4
4. Conclu;,Ocs parciais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....... ....9 6
\TI - TRATAMENTOS OE ENDURECIMENTO SUPF.RFIClAL ......9 7
I. ln1rodu9ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ......... .. ... .... ..9 7
2. Tempera superficial .... ... .. . ... ... .• .•. ....... ... .. ... .. .9 7
2.1. Tempera por chama . ........... ... .... .... , . .•... . ...9 8
2.2 Tempera por indu~o . . . . . . . . .... .......•..•..... ... I0 2
2.3 Outros mctodos de 1cmpcra superficial .... •........... ... I 06
3. Rcvcnido ap6s a tempera supcrlic1al ..... .. ..........•..... ... 106
~. A~os para tempera superficial .. .... .. ..... .. ..... ...... .... . I0 6
5 Concluslle.~ parciais . .. ... .. .... .. ..... ... ... .. .. .... .. ... I0 8
Tratamento T6rmico das Ligas Metalicas
\ Ill - TRATAMENTOS TER.'\IOQuiMtcos ........ ............ . 109
I. lntrodu<;iio ..........•.•......•••..•.....•........••....1 09
2. Cemcnta~ao ........•. ........•...........•. . , ..•....... I 09
2.1 R<!'1~0es fundamcniais na ccmcntar;ao .. . ...... ........... I I '.l
2.2 Ayo' para ccmcnins:ao ............... , ................1 15
2.3 Ccmcnta<;iio s61ida ou em caixa .........................1 16
2.4 Ccrncntnc;;1o a g~~ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... ......... 118
2.5 Ccmcn1ar;ao lfqUid:i . . . . . . . • . . . . . ...•. . .. . , ...... . .. 123
2.6 Proccsso carborn:u1g . . . . . . . . . . . . . . . . ................ l 26
2.7 Ccmcnla<;iio selcuva . . . . . . • . . . . . . . • . . . . . . . . .. ...... 126
2.8 Tratamcnto t6nnico de 1x..~;1~ ccrncntad:ii; .. . ......•...... . 127
3. Nitrctn~"O . . . . ..... ......•.•.. .. ... •........ •• .. ... .. 129
3.1 Nitrctaviio a g~ ................ .................... 130
3.2 Nitrct~ao liqfiid" .........•.......••.....•.......... 132
3.3 loni1rct,1'ilo ...... ......•.•.......•.....•.••........ 136
'.l.4 Sulfonitreta~iio .................. ................... 137
3.5 1'r:11amen1os t~m>icos c ar;os para nitrctayilO ......•.•••.... 139
4. Cianet~ . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............1 40
5. Carbon11re1ayiio .............•...... ..• , ..•..•.•...•.•..• 141
6. Nitroca1l'l<rnc1a~fio fcrritica .. .. .•.•.•......•••..•. .•.•..• .•. 143
7. Boreta~ao . . . . . . . . . . . . . . . • . . • • . • • • •..•.••........•..•. 145
R. Conclui.Qc,. (JJJ"Ciai' . . . . . . . . . . . • . • . . ..••.•........•.... 145
lX -TRATAMF.NTO A FRlO E TRATAMI<:NTO CRIOG£NICO DO AyO 147
I. Lntrodur;ilo ..............•.........•..•....... .......... 147
2. Tr:uamcn10 tennico a frio ..................................1 47
3. Tratamcnto criogcnico ... •.....•....... ..•................ 148
4. Conclusi)c_, parciais .. , ..... .... , ..... ....... .. , .. .. .... .. 148
X - PRATICA OOS TRATAMENTOS TERJlllCOS ...............•.1 49
I. Introdm;ao ... .................................•.......• 1-19
2. Aquccimcnto . ....................................... .. . 151
2.1 Fornos de aquccimcnto .. ..•....................... ... 152
2.2 Atmosferas controlada' . . . . . . . . . . . . . ......•........• 158
2.3 Conirole do tcor de cnrbono. Ponto de or> al ho . . .........• 165
~-TcnsOcs internas, cn1pcn;:un1.:nto c Ollll\>~ c.JclCito~ . ...... .. ...... . 169
4. Conclus6es parciais . ........ .. ........ ....... ........... . 17~
XI - TRATAMENTO TERMICO DOS FERROS FUNDIDOS ......... 175
I. Introdu~iio ...........•......•.....................•• .. . 175
2. Ferros rundidos cinzcnto>. /\livio de tensocs .. .. ...•... ..•. .. ... l 75
Tra:atnenco Temioo das Ligas Motllicas
2.1 Recozimenco c normoliza~5o . . . . . . . . . . . . • ............. 179
2.2 Tempera e revenido ..................•.•............. 182
2.3 Tempera superficial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............ I R5
2.4 Tratamcnlos isoccrmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186
2.5 Tnuamcnco tc11nico dos fcn·os fundidos cin1.cn1os ligados . . .187
3. Tnuan1cnto tCnnico dos ferro~ funclidos bra.ncos ........ , . . . . . .188
4. Trmamcnco lcrmico de rcn·os nodulares . . . . . . . . . . . . • . . . . .189
5. ConclusOes parci:li:-> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ......... 194
XU -TRATAMENTO TERM I CO DOS /\~OS PARA Ft:RRAMENTAS E
lllATR.IZES ................................................1 95
I Introdu~o .. . . . . . . . . . . . .. . . .• . . . . .................1 95
2. Trntanlencos tcrn1icus ......... -...•.. .•..........•........ 195
2.1 Recozimento ........... ................... •....... . 195
2.2 Alivio de tens0cs ................................... . 198
2.J Nonnali1"'1'"" .............•..........•..•.• ..•.. .. . 198
2.4 Tempera e revenido .........•..........•..... ...... .. 199
2.5 Tratamentos iso1cm1icos ................••............2 03
2.6 Nilrol~ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ......... .203
3. A~os para fcrrnmcncas. macrizcs e scus trntamcncos e'pcx:rficos .....2 03
3.1 ·rrata1nenlo tfnnico do~ ~os tempcr..ivcis cn1 ;iguu ......... .2 03
3.1.1 Recozimcnco ................................. .2 03
3.1.2 Nonnalil.a~5o . . . . . .........•........... .2 04
3.1.3 Alivio de ccnsilc.<. . . . . ........•.............2 04
3.1.4 Tcmpcm c 1·cvcnido . . .•.... ........... . ... .2 05
3.2 Trntan1cn10 1C1·1uico dos ayos pnra trub..:ilho a frio ou
indctQn1ulvci' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .......2 06
3.2.1 Rccozimenio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . •..... .....2 09
3.2.2 Nom1al11.a~ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........2 10
3.2..3 Tempera e revcnido . . . . . . . . . . . . . . . . ......•....2 10
3.3 Tratamcnto tcm11co dos a~s resis1cn1es ao choquc ..... .....2 I 2
3.4 Tratamcnlo 1cr1111co do< a~os p:ira lrahalho a qucnlc .... .. .. .2 14
3.5 Tr:uarncn10 tcrmico de ~qos dpidos .. .. ......... .. .. .2 19
3.5.1 Rcco1.i111cnLO .. ........... ... .. ................2 20
3.5.2 Tempera c rcvcnido . . . . . . . . . ...... , • . . . . . . ..2 20
4. Conclus6es parciais ................. ............... ... ...2 27
'\111-TRATAMENTO TERM I CO OOS A(.OS INOXID1\ VEIS .......2 29
I lncrod~o ...•.. ...................................... .2 29
~. Tratamcnto tirn1ico do~ a<;~ inoxictlvcis martcn)1lJCO~ • . •....... 229
.3. Tratamcnto rerrnh:o dos U\!OS inox10.ivc.;,:,. rc1.lticos ............. .2 35
Tratnmonto TGnn.oo da:s Ligas Metalicas
4. ·rr.itamcnto tCnnico dos ~os inoxid:J.,·cis austcnitico!i. .............2 36
5. Tr.1.1.:lnlCnto tCnnico dos ac;os inoxid:ivcis cndurcci\'ci~ por pn.."Cipitac;iio .238
5.1 Acos mara11i11g • • • . • • • . • . . • • • . • • • . . . • • .•...•..•2 39
6. Conclusiies p..rciais . . . . . . . . . . . . . . . • . • . . . . . . . ..........2 41
XIV -TRATAMENTOS TEfilUCOS OE J\lETAIS NAO-FERnosos E
SUAS UC: AS . . . . . .... ............2 43
I. ln1rodu9'10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , .. , ... , ..... .. ......2 4 3
2. ·rrnt:uncnto 1C1·n1ico das ligas de alun1ini("I .... .....•.. •.. . .•....2 43
2.1 Endurcci1ncn10 por prccipita~ao . . . • • . . • • . • • . . • . . • . . . .244
2.2 Rccozin1cnto c <lllvio de tcnsOcs . . . . • . . • . . • . . . • . . . . .. .2 46
3. ·rrata1ncnto tCrrnico das Ii gas de cohrc • . • . • . • . . . . . . . . . . . . .. . 246
3.1 Hornogcnciz.-. i <_;tio ..............•••.••...... ... ....... 246
3.2 Rccu1.i111cnl0 .. ...... .. ...........•.................2 47
4. 1·ruta1ncnto tCnnico do rnagnC...,io c ~u:.L\ lit_!~~ •.................•2 48
S. Tr.11amcn10 t&mico do nlqucl c Will> hgill> • . • • • • . . • •.•••••.. .249
6. Tr;u~unento tCnnk·o do titfinio c ~uas li~~~1·. . • • • • • . . . .....2 51
7 Tra1~uncn10 lei n1ico de oul<OS nlet;o .• n .. v.f'--; .-~ c ~ua( lig:1s: ......2 51
8. Conclus(les parciais • . . • • . . • . . . . . . .•••••. •••..•.••.......2 52
BIBLIOGRAFIA ...•..........•..............................2 57
iNOICI~ ANAUTICO ....... ... ... ... ................. .. ... .. .2 63
Tratamento T6 rmk:o das Ligas Metalicas
INTRODU<;:AO
O e1nprego das Ugas 1netcilicas nos v3rios setores da engenharia e da indUsLria
base.-1do principaln1entc nas suas propriedades nlccanicas; ou scja. na sua capaci
Gde de suportar as cargas a quc cstao sujeitas quando em servi90. Contudo, outros
snportantes caracterlsticos deven1 ser levados en1 co nsider..u~~ao, tai s como rcsistCn·
?t con·osao, rc.4)istCncia ao calo1\ propricdadcs clCtricas c 1nagnCticas etc.
..i
E.'iSC.'\ c.:.1ractcrfsticos c propricdadcs dcpcnc:fc1n gl'andcnlcntc da cstrutura
talina ou g.l'anular e estao inchnal'nente relacionados coin sua con1posi~~to qufmi·
e condi<;Ocs de fabrit·ac;5o.
Estruturas ta is como "bruta de rusao"' "cncrua.da" c OUCJ'as~ obcidas a partir de
temperaturas em condi96es variaveis de ''elocidade de resfriamento, conferem
tcrfsticas rnccilnicas quc podcrn sc afascar dos valorcs considcrados nonnais.
Desse modo, o controle da estrutur~' 1ne1tilica pas..~a a scr um lbtor dccisivo
a correLa seleQtiO e apli ca~1e.~ dos n1ateriais 1nccalicos.
O 1nejo mais seguro. ff'lais eficiente e nlais uli liza<lo para conlrolar-sc a estru
desscs n1alcriais Co "tral~ln1Cnlo tCnnico". o 4uc significa quc. utn<l vez fixada a
sis:.ao quln1ie-a do fflaterial. o scu U1'.lta1ncnto lCrn1ico podc delcnninar, c1n
nitlvo, a estrucura dcscjada c. ern conseqGencia, as propriedades finais.
J\ import§ncia do tratarncnto t6rntico e lanto n1aior quando 1nais criticas ,1$
~Oes de servi~o e n1ais co1nplexas as ligas utili1.. ad:1~. /\.s ligas fc1T<>.Sas sfio as
1mportan1es sob o pOnlo de visla da nccc.~~idadc do lrata1nento ttnnico e dos
Lados obtidos.
Contudo, dclcnninados rnctais c ligas ntfo-ferrosasi co1no cobre, alun1fnio,
.cl etc. --c suas lig,ls --sffo sub1nctidos a u-atan1cntos terroicos pnra atingir pro
a
es convcnie.ntcs sua (lpticac;5o.
e
Por tudo isso. a pratica corret;i do tratan1ento t6nnico essencial pant que os
res rcsullados scjam alcan<;a<los c para quc se lenha maior confiabilidade nas
tcdadcs dos ntatcriais a scre'n utilizados. Pnril nlelhor con1preensfio do que
nas ctapas de aquccimc.n10 c rc...:;fria1ncnto. dunUltC a opcrae;Uo de tratarncnto
e
JCO das ligas fcrrosas. csscncial 0 conheci1nento das transfonnay<>cs alotr6pi·
ferro em fun.;;5o da ten1pcratura, do diagran1:1 de cquilibrio fcrro-carbono c da
cia de detenninados fatores sobrc as chamadas "linh<>> de transforma~ao"
diagrama de cquil1brio.
Por esses nlotivos, a primcira parlt: Oest:• obra e dedicada ao cstudo dcssas
7