Determine, para um eixo maciço, escalonado, com diâmetros de
e 30 mm de aço carbono (
) os seguintes parâmetros de tratamento térmico: ( 1.0 ponto)
a) A temperatura em
recomendada para recozimento pleno;
b) O tempo recomendado na temperatura de recozimento.
a) A temperatura em
b) O tempo recomendado na temperatura de recozimento.
Passo 1
O enunciado dá e pede o seguinte (tudo o que vem a seguir foi retirado do enunciado):
- Material: aço carbono com teor de carbono
. - Peça: eixo maciço, escalonado, com diâmetros
e . - O que se pede:
a) A temperatura recomendada (em) para o recozimento pleno (full annealing).
b) O tempo recomendado de permanência (tempo de soak) nessa temperatura.
Passo 2
O que é recozimento pleno e quais princípios devemos usar (aula curta):
- Recozimento pleno (full anneal) é um aquecimento controlado do aço até a região totalmente austenítica, seguido de um resfriamento lento (normalmente em fornalha) para produzir uma estrutura macia e uniforme (perlita grosseira + possivelmente cementita em aços hipereutetóides).
- Para atingir a região austenítica é preciso aquecer acima da linha crítica superior:
- em aços com
(hipo-eutetóides) a linha crítica é chamada de ; - em aços com
(hipereutetóides, como o nosso caso ) a linha crítica superior é chamada de , porque existe cementita que precisa ser dissolvida para formar austenita.
- em aços com
- Regra prática industrial para recozimento pleno: aquecer até uma temperatura entre
(ou para hipereutetóides) mais a . Ou seja, temperatura de recozimento = a . Depois manter o tempo suficiente para que a temperatura seja homogênea através da seção e para completa austenitização, e então resfriar lentamente (fornalha) para evitar endurecimento.
Passo 3
Aplicando isso ao nosso aço com
C (interpretação e aproximação prática):
- Como
C , o aço é hipereutetóide e devemos considerar (a linha onde a cementita se dissolve). - Valores práticos encontrados em referências de tratamento térmico para aços carbono mostram que, para teores em torno de
C, a temperatura crítica superior fica aproximadamente na faixa de a (essa é uma aproximação típica usada na prática; curvas de equilíbrio dão valores próximos). - Aplicando a regra prática (aumentar
a sobre ), obtém-se uma faixa de recozimento pleno aproximada:
- Para recomendações práticas e seguras (evitar sub-austenitização e também evitar superaquecimento que favoreça crescimento de grão), escolhe-se um valor intermediário dentro dessa faixa. Vou adotar como recomendação prática e usual:
Comentário: é um valor comumente usado para aços carbono de C quando se quer completa austenitização sem excessivo superaquecimento.
Passo 4
Como determinar o tempo de permanência (soak time) — regra prática e cálculo:
- Em peças maciças, o tempo de soak é definido pela necessidade de que o calor penetre e a temperatura se torne homogênea na seção mais espessa. Uma regra-prática simples, muito usada em oficinas e manuais de tratamento térmico para recozimento, é:
(ou seja, como aproximação; para seções muito grandes recomenda-se consultar normas/fornos). - Aqui a seção máxima do eixo é o diâmetro
. Aplicando a regra: - Observações práticas: alguns procedimentos adicionam 15–30 minutos extras para permitir homogeneização inicial ou consideram 1 h/25 mm mais 30 min de margem; mas a estimativa direta e suficiente para prova será
(baseada na seção máxima). Se o processo for crítico, usar um tempo ligeiramente maior (por ex. ) ou um termopar na peça para confirmar.
Passo 5
Sequência completa de operação recomendada (passos práticos para executar o recozimento pleno na peça):
- Aquecer uniformemente até
(taxa de aquecimento moderada, evitando choque térmico). - Manter a peça a
por (tempo calculado pela maior seção ). - Resfriamento: resfriamento muito lento em fornalha — reduzir a temperatura gradualmente junto com a fornalha até cerca de
a , depois retirar e resfriar ao ar. O resfriamento lento é essencial para obter perlita grosseira e evitar endurecimento ou tensões. - Atmosfera e proteção: para evitar oxidação/escala excessiva, usar proteção adequada (forno com atmosfera controlada ou forrar com caixas/poeira protetora quando necessário).
- Controle: se houver requisitos mecânicos/metalográficos específicos, confirmar microestrutura com ensaio (micrografia) ou dureza nominal.
Resposta
a)
b)
b)