Têmpera de Aço
O revenido é um processo de tratamento térmico em que uma peça temperada é reaquecida a uma temperatura abaixo de A1, mantida por um tempo específico e depois resfriada à temperatura ambiente. O aço temperado não deve ser usado diretamente; deve passar por revenimento, que determina a microestrutura e as propriedades do aço e é uma etapa crucial do tratamento térmico.
Finalidade do Temperamento
Para alcançar as propriedades mecânicas desejadas
Após a têmpera, a peça apresenta alta dureza, mas baixa ductilidade e tenacidade. Para atender aos diferentes requisitos de desempenho de várias peças, o revenido é usado para modificar a microestrutura temperada, ajustar a dureza e reduzir a fragilidade, resultando nas propriedades mecânicas desejadas da peça de trabalho.
Para estabilizar as dimensões da peça de trabalho
A martensita e a austenita retida formadas durante a têmpera são estruturas instáveis que podem se decompor com o tempo, causando alterações dimensionais e de forma. O revenido transforma a microestrutura temperada em uma estável, garantindo que a peça mantenha suas dimensões e formato durante o uso.
Para reduzir ou eliminar tensões internas de têmpera
A têmpera induz estresse interno significativo. Se não forem prontamente aliviadas através do revenido, essas tensões podem causar deformação ou até mesmo rachaduras na peça de trabalho.
Transformações durante o revenido do aço temperado
A martensita temperada e a austenita retida são fases metaestáveis que se decompõem em ferrita e carbonetos quando revenidas da temperatura ambiente abaixo de A1. As transformações específicas dependem da temperatura de revenido:
Decomposição da Martensita (menor ou igual a 200 graus)
Quando revenido abaixo de 80 graus, nenhuma alteração microestrutural significativa ocorre, exceto pelo agrupamento de átomos de carbono na martensita. Entre 80 graus e 200 graus, a martensita começa a se decompor, com átomos de carbono precipitando como ε-carbonetos (Fe2.4C), reduzindo a supersaturação de carbono na martensita e diminuindo a tetragonalidade. Como a temperatura de revenido é baixa, apenas parte do excesso de carbono precipita, deixando a martensita como uma solução sólida supersaturada de carbono em -Fe. Os carbonetos ε - finos são dispersos ao longo das interfaces da solução sólida - supersaturada, mantendo uma relação coerente (onde os átomos nos limites de fase são compartilhados pelas duas redes cristalinas). Essa microestrutura, que consiste em uma solução sólida -menos supersaturada e ε-carbonetos, é chamada de martensita revenida. Devido à natureza fina e altamente dispersa dos ε-carbonetos, a dureza do aço não diminui significativamente quando revenido abaixo de 200 graus. No entanto, a precipitação de ε-carbonetos reduz a distorção da rede, diminuindo a tensão de têmpera e aumentando ligeiramente a plasticidade e tenacidade do aço.
Decomposição da Austenita Retida (200 graus –300 graus)
A austenita retida é semelhante à austenita sub-resfriada, portanto seus produtos de transformação de revenido são iguais aos da austenita sub-resfriada sob condições de temperatura semelhantes, formando martensita, bainita ou perlita dependendo da temperatura.
Quando o aço é temperado entre 200 graus e 300 graus, a martensita continua a se decompor e a austenita retida começa a se transformar em bainita inferior (200 graus –300 graus é a faixa de transformação de bainita inferior). Nesta faixa de temperatura, a tensão de têmpera diminui ainda mais, mas a dureza não cai significativamente.
Transformação de Carbonetos (250 graus –450 graus)
Quando temperado acima de 250 graus, o aumento da capacidade de difusão dos átomos de carbono faz com que os carbonetos ε-se transformem gradualmente em cementita estável. Em 450 graus, todos os ε-carbonetos se convertem em cementita altamente dispersa. A precipitação contínua de carbono reduz o conteúdo de carbono na -solução sólida ao seu nível de equilíbrio, transformando-a em ferrita, embora permaneça em formato de agulha-. Essa estrutura, composta de ferrita tipo agulha e cementita altamente dispersa, é chamada de troostita temperada. A estrutura de troostita temperada de aço 45 é mostrada na figura abaixo. Neste ponto, a dureza do aço diminui e a sua tenacidade e plasticidade aumentam ainda mais, com a tensão de têmpera quase eliminada.
Agregação e Crescimento de Cementita e Recristalização de Ferrita (450 graus –700 graus)
Acima de 450 graus, a cementita altamente dispersa gradualmente esferoidiza em partículas finas e, à medida que a temperatura aumenta, essas partículas crescem. Simultaneamente, a ferrita começa a recristalizar entre 500 graus e 600 graus, transformando-se de formas semelhantes a ripas ou agulhas em grãos poligonais.
Essa estrutura, constituída por cementita granular distribuída sobre uma matriz poligonal de ferrita, é chamada de sorbita temperada. A estrutura de sorbite temperada de aço 45 é mostrada na figura abaixo. Se a temperatura aumentar ainda mais para 650 graus –A1, a cementita granular fica mais grossa, formando uma microestrutura de ferrita poligonal e uma cementita granular maior, conhecida como perlita temperada.
A transformação do aço temperado durante o revenido ocorre em diferentes faixas de temperatura. Mesmo na mesma temperatura de revenido, podem ocorrer vários tipos de transformações. As propriedades do aço temperado dependem dessas alterações microestruturais, que, por sua vez, influenciam o seu desempenho mecânico. Geralmente, à medida que a temperatura de revenido aumenta, a resistência e a dureza diminuem, enquanto a ductilidade e a tenacidade melhoram, sendo estas alterações mais pronunciadas a temperaturas mais elevadas.
Tipos e aplicações de têmpera
O principal fator que determina a microestrutura e as propriedades do aço é a temperatura de revenido. O revenido é categorizado em três tipos com base na temperatura e na microestrutura resultante:
Temperamento-de baixa temperatura (150 graus –250 graus)
O revenimento-de baixa temperatura produz martensita revenida. O objetivo é reter a alta dureza e resistência ao desgaste do aço temperado, reduzindo ao mesmo tempo a tensão interna e a fragilidade e melhorando a ductilidade e a tenacidade. Este método é usado principalmente para aços de alto{3}}carbono e ligas em ferramentas de corte, ferramentas de medição, matrizes de estampagem a frio, rolamentos, peças carburadas e peças{4}}temperadas de superfície. A dureza após o revenido está normalmente entre 58–64 HRC.
Temperamento de-temperatura média (350 graus –500 graus)
Este método produz troostita temperada. Seu objetivo é alcançar alta resistência ao escoamento, limite elástico e tenacidade significativa. O revenido de-temperatura média é usado principalmente para vários componentes elásticos e matrizes de trabalho-a quente. A dureza após o revenido geralmente varia de 35–50 HRC.
Alta-temperatura (500 graus –650 graus)
Este método produz sorbite temperado. O objetivo é alcançar um equilíbrio entre resistência, dureza, ductilidade e tenacidade. Quando a têmpera e o revenido em alta-temperatura são combinados, o processo é comumente chamado de "têmpera e revenido". É amplamente utilizado em componentes estruturais críticos na produção de automóveis, tratores e máquinas-ferramentas (como bielas, pinos, engrenagens e eixos de transmissão). A dureza após o revenido geralmente varia de 200–330 HBW.
Embora os valores de dureza do aço após normalização e têmpera-sejam bastante semelhantes, componentes estruturais críticos na produção geralmente passam por têmpera-têmpera em vez de normalização. Isso ocorre porque a microestrutura da sorbita temperada possui cementita granular, enquanto a sorbita obtida por normalização possui cementita lamelar. Portanto, o aço temperado e revenido não apenas apresenta maior resistência, mas também possui melhor ductilidade e tenacidade em comparação ao estado normalizado.
A têmpera e o revenido podem servir como processo final de tratamento térmico ou como tratamento preliminar antes do endurecimento superficial e do tratamento térmico químico. Como a dureza do aço temperado não é alta, permite fácil usinagem e baixos valores de rugosidade superficial.
Além desses três métodos comuns de revenido, alguns aços{0}}de alta liga passam por revenimento por amolecimento em alta-temperatura de 20 a 40 graus abaixo de A1 para obter perlita revenida como alternativa ao recozimento esferoidizante.
Para garantir uma transformação microestrutural completa durante o revenido, a peça deve ser mantida na temperatura de revenido por um tempo suficiente, geralmente entre 1 e 3 horas, dependendo do material, temperatura, espessura, carga e método de aquecimento. O método de resfriamento após o revenido tem pouco efeito no desempenho do aço carbono, mas para evitar a indução de novas tensões, as peças são geralmente resfriadas lentamente ao ar após o revenido.
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