Anos atrás, os ferreiros usavam calor para moldar metais para peças de carroças, ferraduras e muito mais. Uma vez moldado na forma desejada, o metal era resfriado rapidamente. Isso geralmente tornava o metal muito mais duro e menos quebradiço. Este é um processo básico chamado tratamento térmico de metais. Os processos modernos de usinagem e metalurgia são agora mais precisos e sofisticados.
Muitas técnicas diferentes ajudam a moldar metais para diversos fins. Os processos de tratamento térmico alteram as formas como os metais reagem a usinagem de precisão. O tratamento térmico pode alterar várias propriedades dos metais. Tais propriedades incluem dureza, resistência, conformabilidade, elasticidade, usinabilidade e muito mais.
Existem vários métodos de tratamento térmico hoje. Os metalúrgicos trabalham continuamente para melhorar a relação custo-benefício e os resultados dos métodos. Quando seguidos corretamente, os métodos podem fornecer metais com propriedades físicas e químicas notáveis. Aqui, veremos mais de perto os tipos de tratamento térmico de aço e metais e suas finalidades.
O que é tratamento térmico?
Geralmente, o tratamento térmico do aço envolve o aquecimento e resfriamento do material. O metal ou liga é aquecido a uma temperatura específica. Em seguida, ocorre o resfriamento para endurecer o material aquecido. O processo visa alterar a microestrutura do metal. Além disso, ajuda a realçar as características mecânicas, químicas e físicas desejadas.
A alteração dessas propriedades beneficia a vida útil do componente envolvido. Por exemplo, pode haver maior ductilidade, resistência, dureza superficial ou resistência à temperatura. O tratamento térmico é um dos aspectos essenciais do processo de fabricação de metais. Isso ocorre porque ajuda a melhorar uma peça de metal para suportar melhor o desgaste.
A definição geral de tratamento térmico pode ser o aquecimento e resfriamento de metais. No entanto, o processo de tratamento térmico é mais controlado. Enquanto os processos de aquecimento e resfriamento estão em vigor, a forma do metal de trabalho permanece intacta.
Durante esse processo, as propriedades físicas e estruturais do material mudam para atender ao propósito desejado. Também pode ser para trabalhos em metal posteriores. O tratamento térmico de aço ou metais desempenha um papel importante em vários estágios de fabricação.
Como funciona Tratamento Térmico de Metais Trabalhos?
Embora existam muitos tipos de tratamento térmico, eles seguem processos semelhantes. A primeira etapa envolve o aquecimento do metal ou liga até a temperatura necessária. Às vezes, a temperatura sobe para 2400 ° F. Ele é mantido na temperatura por um período de tempo especificado antes do resfriamento.
Enquanto o metal está quente, a microestrutura muda. Esta é a estrutura física do metal. A mudança na estrutura acaba resultando em uma mudança nas propriedades físicas do metal. O 'tempo de imersão é a quantidade de tempo usada para aquecer o metal.
O tempo de imersão é um fator significativo durante o processo de tratamento térmico. Um metal embebido por um período mais longo terá mais alterações microestruturais do que aquele embebido por um período mais curto. O resfriamento do metal também desempenha um papel crucial no resultado final.
O processo de resfriamento pode ser rápido – têmpera. Em outros casos, o resfriamento pode ser feito lentamente em um forno. O melhor tipo de resfriamento depende do resultado final esperado do processo. Portanto, é importante considerar esses fatores antes de iniciar o tratamento térmico de aços e metais.
Outro fator também determina quais propriedades do metal mudam. Este é o tempo específico para o tratamento térmico durante um processo de fabricação. Alguns metais podem até exigir aquecimento várias vezes durante a fabricação. Portanto, é importante entender as melhores maneiras de executar as operações corretamente.
Benefícios da Tratamento Térmico de Metais
Sem o tratamento térmico de metais, pode não haver nada como peças metálicas para dispositivos e equipamentos. Mesmo que existissem, não funcionariam da maneira correta. Por exemplo, peças de metal não ferroso seriam muito fracas para diversas aplicações.
Reforço de metais e ligas, como aço e alumínio, ocorre através do tratamento térmico. As aplicações de muitos desses metais são em aviões, carros, computadores e outros. Esses produtos dependem de metais com resistência altamente aumentada. Isso é para garantir a segurança adequada e melhorar o desempenho.
A principal propriedade mecânica que mudou após o tratamento térmico é a resistência ao cisalhamento. Outros incluem resistência à tração e tenacidade. Os metais tratados termicamente são geralmente mais fortes, garantindo durabilidade. Portanto, não haverá necessidade de substituir peças de metal caras de vez em quando.
O uso eficaz de peças metálicas com tratamento térmico garante o funcionamento eficaz e econômico das máquinas. Além disso, o produto será muito mais eficiente, mesmo nas aplicações mais difíceis. Além disso, pode haver a necessidade de metais extremamente duros para algumas aplicações. As aplicações podem ser aquelas que requerem bordas altamente definidas.
O tratamento térmico dos metais é uma das melhores maneiras de obter o desempenho desejado. Também ajuda a desenvolver superfícies duras com materiais de base dúcteis. Além dos benefícios da aplicação, o tratamento térmico também é benéfico para os fabricantes.
Um processo de tratamento térmico adequado ajuda a aliviar tensões internas. Consequentemente, isso torna o metal mais fácil de soldar ou usinar. Processos como conformação a quente podem criar tensões em materiais de aço ao longo do tempo. Portanto, esses materiais se beneficiam muito dos tratamentos térmicos. Em poucas palavras, os benefícios do tratamento térmico de metais incluem:
- Aumenta a resistência, tornando o material dúctil ou mais flexível.
- Ele apresenta propriedades resistentes ao desgaste ao metal.
- Alivia tensões, tornando a peça mais fácil de usinar ou soldar.
- Melhora a fragilidade.
- Pode melhorar as propriedades elétricas e magnéticas de um metal.
Tipos de Tratamento Térmico e suas finalidades na usinagem
Como mencionado anteriormente, todo processo de tratamento térmico envolve aquecimento e resfriamento. Nesta seção, discutiremos os quatro principais tipos de tratamento térmico. Você também entenderá seus propósitos exclusivos na usinagem.
Endurecimento
O endurecimento envolve o aquecimento do material metálico a uma temperatura específica. Essa temperatura é o ponto em que os elementos presentes no metal entram na solução. A estrutura da rede cristalina do metal pode apresentar defeitos que apresentam uma fonte de plasticidade. O tratamento térmico ajuda a corrigir esses defeitos.
Ele faz isso trazendo o metal para a solução de partículas finas. Isso funciona para fortalecer o material metálico. Uma vez que haja aquecimento completo do metal até a temperatura necessária, ele é resfriado o mais rápido possível. A têmpera ajuda o metal a prender as partículas na solução. Em alguns casos, os técnicos podem adicionar impurezas à liga para aumentar ainda mais a resistência.
O objetivo do endurecimento é aumentar a resistência do metal. Ao mesmo tempo, torna o metal mais frágil e diminui a ductilidade. Portanto, ajudará se você temperar o metal após o processo de endurecimento.
Temperamento
Este é outro processo de tratamento térmico que ajuda a aumentar a resiliência do aço. As ligas à base de ferro são geralmente duras, mas muitas vezes muito frágeis para certas aplicações. A têmpera ajuda a alterar a dureza, fragilidade e ductilidade do metal. Isso é uma tentativa de tornar o processo de usinagem mais fácil.
Nesse caso, o aquecimento ocorre a uma temperatura abaixo do ponto crítico. Temperaturas mais baixas tendem a reduzir a fragilidade e manter a dureza. A têmpera ajuda a reduzir a dureza causada pelo endurecimento. Dessa forma, você pode desenvolver novas propriedades físicas para o seu metal. Portanto, o revenido geralmente deve seguir o endurecimento durante o tratamento térmico.
Recozimento
Este processo é adequado para metais como aço, alumínio, cobre, prata ou latão. O recozimento envolve o aquecimento do metal a uma temperatura específica. Então, você mantém o metal nessa temperatura por algum tempo para transformação. Em seguida, ocorre o resfriamento do ar.
O resfriamento pode ocorrer lentamente ou rapidamente para prata, cobre e latão. No entanto, o resfriamento do aço deve ser gradual para um recozimento eficaz. O recozimento faz o oposto do endurecimento. Diminui a dureza do metal enquanto aumenta sua ductilidade. Assim, facilita o trabalho no metal. Também é uma ótima maneira de consertar um metal fraco. Ao mesmo tempo, ajuda a aliviar tensões internas nos metais.
Normalizando
A normalização é outra forma de recozimento. Nesse caso, o material metálico é aquecido até 200°F, que é mais alto do que no recozimento. O técnico mantém o metal na temperatura crítica até que ocorra a transformação. Este processo de tratamento térmico requer resfriamento do ar após o aquecimento.
Este processo leva a grãos austeníticos menores. O resfriamento ao ar ajuda a produzir grãos ferríticos que são mais refinados. Ele trabalha para remover qualquer forma de estresse interno dos metais. Tensões internas podem levar à falha do metal. Portanto, é crucial normalizar o metal. Então, o endurecimento pode garantir o sucesso dos processos de fabricação.
Conclusão
O tratamento térmico de metais é uma ótima maneira de melhorar suas propriedades mecânicas de metais. Além do físico, também pode melhorar as propriedades elétricas e magnéticas de um metal. Isso melhora ainda mais a compatibilidade da peça com outros materiais.
Como você aprendeu, vários processos de tratamento térmico podem ajudar a melhorar seus produtos. No entanto, você precisa das melhores mãos para trabalhar em seu projeto para obter os resultados desejados.
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PERGUNTAS FREQUENTES - Tratamento Térmico de Metais
O aquecimento a uma faixa de temperatura específica pode resultar em um metal mais puro e mais duro. O tratamento térmico geralmente cria metais mais fortes. No entanto, também é possível que alguns tratamentos tornem o metal mais fraco.
Um aumento na temperatura do metal aumentará sua área de superfície, volume e comprimento. Portanto, o tratamento térmico expande o metal (expansão térmica). O grau de expansão dependerá do tipo de metal em uso.
Todo material de aço tem seu limite superior e inferior de tenacidade. A temperatura na qual a tenacidade de um aço cai refere-se à 'Temperatura de transição dúctil para frágil'. Isso geralmente é em torno de 75°C para 0.01% de aço carbono. A temperatura difere para vários tipos de materiais de aço.
