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MATERIAIS / MATERIAIS I Pedro Almeida DEM 2005
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Tratamentos térmicos º
Tratamento
térmico
Pedro Almeida DEM 2005
º
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Propriedades mecânicas em funç função das fases presentes
–
Aquecimento e arrefecimento em condiç condições especí específicas que permite modificar as propriedades dos metais.
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º
MATERIAIS / MATERIAIS I Tratamentos térmicos
Propriedades mecânicas em funç função das fases presentes
MATERIAIS / MATERIAIS I Tratamentos térmicos
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º
Propriedades mecânicas em funç função das fases presentes
º
Redução do tamanho de grão º
as fronteiras de grão funcionam como barreiras para o movimento das deslocaç deslocações. º Ao
passar de um grão com uma certa orientaç orientação para outro com orientaç orientação diferente, as deslocaç deslocações têm que mudar de direcç direcção, o que envolve mais distorç distorções na rede cristalina. º O limite de grão é uma região desordenada, o que faz com que os planos de escorregamento sofram discontinudades. discontinudades. º
Um material com grãos mais pequenos tem mais limites de grão, logo é mais resistente.
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º
Propriedades mecânicas em funç função das fases presentes
º
Reduç Redução do tamanho de grão º Para muitos materiais é possí possível estabelecer uma relaç relação entre a tensão de cedência (σ médio de grão (d). (σy) e o tamanho mé σy= σ0+kyd-½ onde σ0+ky são constantes do material
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º Fases
que é possível arrefecimento da Austenite
obter
por
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Tratamentos térmicos º Tamanho
de grão e resistência mecânica
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ºPerlite º
Quanto mais fina é a perlite (quanto menos espaç espaçadas são as lamelas) mais mecanicamente resistente e mais duro é o aç aço.
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º Perlite º
A resistência mecânica da perlite é inversamente proporcional ao espaçamento interlamelar.
º
Ferrite α (arrefecimento em equilí equilíbrio) Perlite (arrefecimento em equilí equilíbrio) Perlite (arrefecimento rá rápido)
º º
º Formação
de Perlite
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º Mais
Fe3C na liga – Aço mais resistente e duro º Menos dú dúctil e menos tenaz (menor resistência ao impacto) forte ligaç ºA ligação α-Fe3C reforç reforça a fase α, impossibilitandoimpossibilitando-a de se deformar com facilidade. º Quanto mais limites de grão, mais existem impedimentos à progressão das deslocaç deslocações. Quanto mais fina é a perlite mais limites de grão por unidade de volume existem.
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º Perlite º A Cementite é mais dura e mais frágil que a ferrite
200Mpa 600Mpa 2000Mpa
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Tratamentos térmicos º Formação
de Perlite fina ou grosseira
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Tratamentos térmicos º Formação
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de Perlite
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Tratamentos térmicos de Perlite
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º Perlite
MATERIAIS / MATERIAIS I º Formação
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º Esferoidite º Mesma
composição que a perlite mas com diferente microestrutura. º A estrutura perlítica é mais resistente que a da esferoidite º Existem
mais limites de grão por unidade de volume (na perlite) perlite) º Mais macio e fraco dos aços, os, com uma muito alta ductilidade e tenacidade. º Existe ferrite contí contínua – as deslocaç deslocações raramente interceptam as partí partículas frá frágeis de Fe3C.
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ferrí ferrítica
de
Fe3C
numa
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Bainite
º Esferoidite º Esta microestructura desenvolvedesenvolve-se quando um aç ç o é aquecido e a mantido a uma temperatura ligeiramente inferior à temperatura eutectoide (~700° (~700°C) por um longo perí período de tempo (~24 hrs) hrs) º Esferas
MATERIAIS / MATERIAIS I Tratamentos térmicos º Bainite º Mais
resistente e dura que os aços perlíticos. º Estrutura
de ferrite/ ferrite/cementite mais fina º Mais limites de grão por unidade de volume Estrutura intermé intermédia entre perlite e martensite, martensite, produto de decomposiç decomposição da austenite com estrutura eutectoide NÃO LAMELAR de ferrite a e cementite. cementite.
matriz
Combinaç Combinação muito desejá desejável de resistência e ductilidade.
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º º
Bainite Superior e inferior Placas ou agulhas Microscó Microscópicasde Fe3C na matriz ferrí ferrítica. tica.
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Tratamentos térmicos º
º
Quando um aço-carbono é arrefecido de forma suficientemente rá rápida (Têmpera) formaforma-se uma fase denominada MARTENSITE (Adolf Martens (1850(1850-1914) – metalurgista alemão). MARTENSITE Consiste numa soluç sólida solução sobresaturada de carbono dissolvido intersticialmente. intersticialmente.
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Tratamentos térmicos º º
º Martensite º Mais
resistente, Mais dura e mais frágil
º
ºA
dureza depende da percentagem de carbono contida. O carbono intersticial e as tensões de deformaç deformação na rede cristalina impedem o movimento de deslocaç deslocações. º A estrutura TCC (Tetragonal Tetragonal de Corpo Centrado) tem ( poucos planos de escorregamento.
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Tratamentos térmicos º Estrutura
da martensite
Martensite A cé célula unitá unitária tem tensões internas muito grandes devido a uma transformaç transformação incompleta de CFC em CCC. A martensite não é tão densa como a Austenite logo quando se transforma há há um aumento do volume (no estado sólido) que provoca tensões internas.
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Tratamentos térmicos º Estrutura
da martensite
C< 0,6% estrutura em farripas Martensite farripas
Mista
Martensite em placas
Temperatura de inicio de transformação Martensítica - MS Temperatura de fim de transformação Martensítica – MF MS diminui com o aumento da proporção em peso de carbono nas ligas Fe-C.
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C> 1,0% estrutura em placas ou agulhas
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Tratamentos térmicos º Propriedades
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mecânicas da Martensite
MATERIAIS / MATERIAIS I Tratamentos térmicos º
Temperaturas de inicio e fim transformação Martensítica
º
De forma geral a adição de elementos de liga fazem diminuir as temperaturas Ms e Mf
Tratamentos térmicos º Efeito
A dureza e resistência mecânica das martensites aumentam quando o teor em carbono nas mesmas aumenta A ductilidade e tenacidade diminuem com o aumento da quantidade de carbono.
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da % de carbono na dureza
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