Seja um tratamento térmico completo de envelhecimento por precipitação de uma liga de alumínio. Explique o que ocorre com a microestrutura e as propriedades mecânicas do material se forem utilizados tempos muito longos e muito curtos em cada etapa a seguir:
permanência do material no meio de resfriamento;
permanência do material no meio de resfriamento;
Passo 1
O enunciado fala de um tratamento térmico de envelhecimento por precipitação numa liga de alumínio, que normalmente envolve três etapas:
. solubilização em alta temperatura para dissolver a fase secundária,
. têmpera (resfriamento rápido) para gerar uma solução sólida supersaturada,
. envelhecimento (ageing) para precipitar finamente os compostos de endurecimento.
Aqui vamos analisar especificamente o efeito de usar tempos muito curtos ou muito longos na etapa de permanência do material no meio de resfriamento (têmpera), em termos de microestrutura e de propriedades mecânicas.
Aqui vamos analisar especificamente o efeito de usar tempos muito curtos ou muito longos na etapa de permanência do material no meio de resfriamento (têmpera), em termos de microestrutura e de propriedades mecânicas.
Passo 2
Se o tempo de permanência na têmpera for muito curto, o material não atinge a temperatura de resfriamento uniforme em toda a seção. Isso traz dois efeitos principais:
- No núcleo ainda quente e resfriando mais lentamente, a difusão dos átomos ocorre em temperaturas mais altas, permitindo precipitações grosseiras de fases resistentes (por exemplo, precipitados maiores de Al–Cu em ligas
xxx). - Como o interior não fica suficientemente supersaturado, no envelhecimento subsequente esses locais produzem precipitados mais grosseiros e em menor densidade, reduzindo o endurecimento total.
Consequência: a microestrutura fica heterogênea (precipitados finos na casca e mais grossos no núcleo) e as propriedades mecânicas caem em comparação ao tratamento ideal – menor dureza, limite de escoamento e resistência ao desgaste.
Passo 3
Se o tempo de permanência na têmpera for muito longo, após a peça já ter chegado à temperatura do banho (por exemplo, água a
C) não haverá mais efeito de resfriamento sobre a microestrutura, pois a liga já está totalmente abaixo da faixa de difusão rápida. Logo, não surgem precipitações adicionais nesse estágio.
No entanto, dois pontos surgem:
No entanto, dois pontos surgem:
- Mantê-la muito tempo imersa pode ampliar diferenças de contração entre superfície e interior (especialmente em geometrias complexas), aumentando tensões residuais e risco de empenamento ou trinca.
- Se o banho for corrosivo (água dura, óleo quente, sais), pode haver contaminação superficial.
Em resumo, do ponto de vista de precipitações e endurecimento, não há perda de potencial de envelhecimento, mas cresce o risco de defeitos geométricos e tensões internas.
Resposta
– Tempo de têmpera muito curto: resfriamento não uniforme, precipitados grosseiros no núcleo, microestrutura heterogênea e propriedades mecânicas (dureza, resistência) reduzidas.
– Tempo de têmpera muito longo: sem alteração adicional na precipitação (a liga já está totalmente resfriada), mas maior risco de empenamento, trincas por tensões residuais e contaminação superficial.
– Tempo de têmpera muito longo: sem alteração adicional na precipitação (a liga já está totalmente resfriada), mas maior risco de empenamento, trincas por tensões residuais e contaminação superficial.