Tratamento térmico

Teoria Completa

E aí, tudo bem?

A resistência e a dureza de alguns metais podem ser melhoradas por uma boa distribuição das partículas na matriz do material, é como se quiséssemos melhorar o entrada de carros de uma avenida movimentada, teríamos que distribuir melhor o fluxo de veículos certo? E com os metais, como conseguimos isso? Com tratamentos térmicos adequados.

Tratamento térmico de solubilização

O tratamento térmico de precipitação por solubilização é onde os átomos do soluto são dissolvidos formando uma solução sólida monofásica, que é a mesma coisa que dissermos que apresenta uma única fase, tipo gelo na água, ou seja homogênea.

Esse tratamento é muito aplicado aos metais que necessitam mudar ou fortalecer alguma de suas características para alcançar os resultados esperados, seja a ductibilidade, resistência mecânica, tenacidade, resistência ao desgaste, diminuição das tensões, aumento da dureza e outros.

O tratamento ocorre quando há aumento de temperatura e os átomos são dissolvidos, formando uma solução homogênea, como mencionei anteriormente. O endurecimento do metal é realizado para potencializar algumas das características que o material  apresenta que são o aumento da resistência mecânica e da resistência ao desgaste. Entretanto, este endurecimento é diretamente relacionado à quantidade de carbono presente no metal.

Vejamos um exemplo abaixo:

Uma liga com uma determinada composição Co é tratada até uma temperatura To na fase alfa (α) e fica esperando até a fase beta (β) presente fique totalmente dissolvida. Depois dessa parada todo é feito um resfriamento rápido até alcançar a temperatura T1.

Tratamento térmico de precipitação

Esse tratamento também é conhecido como envelhecimento, e o objetivo principal do uso deste tratamento é alterar as propriedades mecânicas do material, muuuito usado para ligas de alumínio para conseguirmos o aumento da dureza.

Ao contrário do que ocorre no tratamento anterior, nesse não há 100% de solubilização, aliás com a solubilidade parcial do soluto na rede do solvente se ocorrer um aumento de temperatura podemos obter a solubilidade completa dos átomos. Se a temperatura diminuir o limite de solubilidade é alcançado e dará origem a uma fase sólida não estável, sabe porque? Porque ocorre a precipitação dos átomos do solvente no soluto.

Exemplo: Solvente X e Soluto Y

Imaginem um resfriamento lento com uma concentração constante, quando ocorre a solidificação temos uma estrutura homogênea, com um tipo de grão. Se dermos continuidade a esse resfriamento chegaremos ao limite de solubilidade onde ocorre a precipitação do soluto (Y). E para originar uma nova fase? É necessário mais energia, em elevadas temperaturas, para ocorrer a difusão atômica (movimentação dos átomos na fase sólida), fazendo que os átomos de Y se encaminhem para os contornos de grãos. A nucleação dos contornos de grãos chamamos de precipitados grosseiros e não alteram as propriedades da liga.

Então para melhorarmos as propriedades da liga, o que fazemos? Utilizamos um dos tratamentos abordados acima.

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Exercício Resolvido #1

Elaboração própria

Explique sucintamente o tratamento térmico por solubilização.

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Passo 1

O tratamento térmico de precipitação por solubilização é onde os átomos do soluto são dissolvidos formando uma solução sólida monofásica

Resposta

Os átomos do soluto são dissolvidos formando uma solução sólida monofásica

Exercício Resolvido #2

Elaboração própria

Explique sucintamente como é realizado o tratamento térmico por solubilização.

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Passo 1

O tratamento térmico de solubilização consiste em aquecer a liga até uma temperatura dentro do campo monofásico e aguardar nessa temperatura até que toda a fase que está presente seja completamente dissolvida. Esse procedimento é seguido de resfriamento rápido, ou têmpera, até a temperatura ambiente, para prevenir qualquer difusão ou formação da fase (retida);

Resposta

O tratamento térmico de solubilização consiste em aquecer a liga até uma temperatura dentro do campo monofásico e aguardar nessa temperatura até que toda a fase que está presente seja completamente dissolvida. Esse procedimento é seguido de resfriamento rápido, ou têmpera, até a temperatura ambiente, para prevenir qualquer difusão ou formação da fase (retida);

Exercício Resolvido #3

Elaboração própria

Sobre o tratamento térmico por solubilização, selecione a opção correta:

  1. O objetivo da solubilização é pôr em solução sólida a maior quantidade possível de átomos de solvente
  2. Essa dissolução dos elementos presentes na liga, leva um determinado tempo, em temperatura, para ser concluída e esse tempo deve ser o suficiente para que também haja a total dissolução de todas as fases do metal
  3. Não apresenta influência significativa nas propriedades mecânicas
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Passo 1

O objetivo da solubilização é pôr em solução sólida a maior quantidade possível de átomos de soluto

Passo 2

Essa dissolução dos elementos presentes na liga, leva um determinado tempo, em temperatura, para ser concluída e esse tempo deve ser o suficiente para que também haja a total dissolução de todas as fases do metal

Passo 3

O processo de solubilização é vital para um perfeito envelhecimento posterior e é um fator preponderante para atingir as propriedades mecânicas desejada

Resposta

Alternativa B

Exercício Resolvido #4

Elaboração própria

Determine a opção correta sobre o tratamento térmico por solubilização:

  1. O tratamento térmico de solubilização realizado após a conformação a frio minimizará a microssegregação interdendrítica originada no processo de solidificação
  2. O tratamento térmico de homogeneização ou solubilização realizado antes da conformação a frio minimizará a microssegregação interdendrítica originada no processo de solidificação
  3. O tratamento térmico de homogeneização ou solubilização realizado antes da conformação a quente minimizará a microssegregação interdendrítica originada no processo de solidificação
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Passo 1

O tratamento térmico de homogeneização ou solubilização realizado antes da conformação a quente minimizará a microssegregação interdendrítica originada no processo de solidificação

Resposta

Alternativa C

Exercício Resolvido #5

Elaboração própria

Explique sucintamente o tratamento térmico por envelhecimento.

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Passo 1

Tratamento térmico de envelhecimento consiste em efetuar o aquecimento do material a uma temperatura relativamente baixa, mantida durante períodos relativamente longos, de até centenas de horas, no caso de uma peça de aço ou de outros tipos de material.

Resposta

O tratamento térmico de envelhecimento se baseia em realizar o aquecimento da liga até uma região intermediária situada dentro da região que é constituída de duas fases, onde as taxas de difusão se localizam dentro de limites razoáveis

Exercício Resolvido #6

Elaboração própria

Sobre o tratamento térmico por envelhecimento selecione a opção correta.

  1. Os tratamentos térmicos de envelhecimento consistem em processos que têm como objetivo promover o endurecimento por precipitação.
  2. Este tratamento pode dividir-se em três etapas: - Solubilização; - Arrefecimento lento; envelhecimento (somente de modo natural)
  3. Este tratamento pode dividir-se em duas etapas: - Solubilização; Envelhecimento natural e/ou artificial.
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Passo 1

Os tratamentos térmicos de envelhecimento consistem em processos que têm como objetivo promover o endurecimento por precipitação.

Passo 2

Os tratamentos térmicos de envelhecimento consistem em processos que têm como objetivo promover o endurecimento por precipitação. Estes tratamentos podem dividir-se em três etapas: - Solubilização; - Arrefecimento rápido; - Envelhecimento natural e/ou artificial.

Resposta

Alternativa A

Exercício Resolvido #7

Elaboração própria

A respeito do tratamento térmico por envelhecimento selecione a alternativa correta.

  1. O envelhecimento é o primeiro passo do tratamento térmico, tem como finalidade a obtenção de uma distribuição densa e uniforme de precipitados que atribuem à liga uma maior resistência mecânica e dureza.
  2. A temperatura de solubilização utilizada, é próxima a temperatura de fusão.
  3. Pode ser realizado à temperatura ambiente e é designado envelhecimento natural, ou a temperaturas superiores, geralmente entre 150 e 210 °C, e então é designado envelhecimento artificial.
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Passo 1

O envelhecimento é o último passo do tratamento térmico, tem como finalidade a obtenção de uma distribuição densa e uniforme de precipitados que atribuem à liga uma maior resistência mecânica e dureza.

Passo 2

A temperatura de solubilização utilizada, é próxima a do eutético. Se a temperatura for excessiva pode ocorrer fusão parcial da liga e as propriedades mecânicas serão degradadas

Passo 3

Pode ser realizado à temperatura ambiente e é designado envelhecimento natural, ou a temperaturas superiores, geralmente entre 150 e 210 °C, e então é designado envelhecimento artificial.

Resposta

Alternativa C

Exercício Resolvido #8

Elaboração própria

Abaixo tem-se um gráfico representativo da dureza do material em relação ao tempo de envelhecimento. Explique o que o corre com o aumento do tempo de envelhecimento.

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Passo 1

Observem que o aumento da temperatura de envelhecimento reduz o tempo necessário para a formação destas zonas. Se o tempo de envelhecimento for excessivo ou a temperatura muito elevada os precipitados crescem, aumentando o espaçamento entre partículas por formação de fase estável. A temperatura influencia em grande escala a cinética de precipitação. Uma temperatura superior irá levar a liga a atingir o seu máximo de dureza em menos tempo, pois verifica-se um aumento da velocidade de difusão.

Resposta

Observem que o aumento da temperatura de envelhecimento reduz o tempo necessário para a formação destas zonas. Se o tempo de envelhecimento for excessivo ou a temperatura muito elevada os precipitados crescem, aumentando o espaçamento entre partículas por formação de fase estável.

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