Explique como é realizado o tratamento térmico de endurecimento por precipitação e como este tratamento eleva a resistência mecânica de algumas ligas metálicas.
Passo 1
Beleza, o enunciado tá pedindo pra gente explicar o tratamento térmico de endurecimento por precipitação e por que isso deixa algumas ligas metálicas mais resistentes. O conteúdo é Metalurgia/Tratamento Térmico – a gente vai precisar conhecer as etapas básicas (solubilização, têmpera e envelhecimento) e entender conceitos de difusão, precipitação e como essas partículas endurecem o metal.
Passo 2
Primeiro a galera faz a Solubilização.
- Aquece a liga a uma temperatura alta (acima da temperatura de solvus) para dissolver as fases secundárias na matriz metálica.
- Teoria envolvida: lá em cima a solubilidade do elemento de liga é grande, então ele fica “dentro” da rede cristalina, formando uma solução sólida homogênea.
- Objetivo: eliminar precipitados grossos que enfraquecem e deixar tudo pronto para, depois, gerar precipitados bem fininhos.
Passo 3
Depois vem a Têmpera (ou resfriamento rápido).
- Resfria a liga bruscamente, geralmente em água ou óleo.
- Como é rápido, não dá tempo dos átomos saírem da solução sólida, “congela” a estrutura supersaturada.
- Teoria: é o mesmo princípio de formar martensita, só que aqui a gente quer manter os átomos de liga todos “presas” na matriz, sem precipitar no resfriamento.
Passo 4
Agora faz o Envelhecimento (Ageing).
- Aquece a peça numa temperatura moderada (bem abaixo da solubilização), e mantém por um tempo calculado.
- Os átomos em excesso começam a se mover (difusão lenta) e formam finos precipitados dentro da matriz.
- Teoria de difusão: a taxa de precipitação segue uma cinética de difusão (Fick), mas a gente se preocupa mais com o tamanho e distribuição dessas partículas.
Passo 5
Como esses precipitados endurecem a liga?
- Quando a gente tem partículas pequenas e bem distribuídas, elas bloqueiam o movimento de discordâncias (defeitos que permitem a deformação).
- Cada discordância precisa “contornar” ou “cortar” o precipitado, o que requer mais energia (força).
- Resultado: aumenta o limite de escoamento e a dureza.
- Em muitas ligas (Alumínio 2000, 6000, Titânio Ti-6Al-4V, aços inox‐martensíticos), o aprimoramento de resistência pode chegar a 2× ou 3× em comparação com a liga sem envelhecimento.
Resposta
O tratamento de endurecimento por precipitação é feito em três etapas – solubilização (dissolver fases na matriz), têmpera (congelar a solução supersaturada) e envelhecimento (formar precipitados finos por difusão). Esses precipitados atrapalham o movimento de discordâncias, obrigando a liga a suportar mais esforço para deformar, o que eleva a resistência mecânica.