Cozimento do aço como tipo de tratamento térmico. Tecnologia de metais

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2024-01-02 14:01

Criar novos materiais e controlar suas propriedades é a arte da tecnologia do metal. Uma de suas ferramentas é o tratamento térmico. Esses processos permitem alterar as características e, consequentemente, as áreas de uso das ligas. O recozimento de aço é uma opção amplamente utilizada para eliminar defeitos de fabricação em produtos, aumentando sua resistência e confiabilidade.

Tarefas de processo e suas variedades

As operações de recozimento são realizadas com o objetivo de:

• otimização da estrutura intracristalina, ordenação dos elementos de liga;
• minimizando a distorção interna e o estresse devido às rápidas flutuações de temperatura do processo;
• aumentando a flexibilidade dos objetos para corte posterior.

A operação clássica é chamada de “recozimento completo”, no entanto, existem várias variedades, dependendo das propriedades especificadas e das características das tarefas: incompleta, baixa, difusão (homogeneização),isotérmica, recristalização, normalização. Todos eles são semelhantes em princípio, no entanto, os modos de tratamento térmico dos aços diferem significativamente.

Tratamento térmico baseado no gráfico

Todas as transformações na metalurgia ferrosa, que se baseiam no jogo das temperaturas, correspondem claramente ao diagrama das ligas ferro-carbono. É um auxílio visual para determinar a microestrutura de aços carbono ou ferros fundidos, bem como os pontos de transformação das estruturas e suas características sob a influência de aquecimento ou resfriamento.

A tecnologia do metal regula todos os tipos de recozimento de aços carbono com este cronograma. Para incompleta, baixa e também para recristalização, os valores de temperatura “iniciais” são a linha PSK, ou seja, seu ponto crítico Ac₁. O recozimento total e a normalização do aço são orientados termicamente para a linha do diagrama GSE, seus pontos críticos Ac₃ e Ac_{m. O diagrama também estabelece claramente a conexão de um determinado método de tratamento térmico com o tipo de material em termos de teor de carbono e a correspondente possibilidade de sua implementação para uma determinada liga.}

Recozimento total

Objetos: fundidos e forjados de uma liga hipoeutetóide, enquanto a composição do aço deve conter carbono em uma quantidade de até 0,8%.

Alvo:

• mudança máxima na microestrutura obtida por fundição e pressão a quente, trazendo a composição ferrita-perlita de granulação grossa não homogênea em uma granulação fina homogênea;
• reduzindo a dureza e aumentando a ductilidade para processamento posteriorcorte.

Tecnologia. A temperatura de recozimento do aço é 30-50˚С mais alta que o ponto crítico Ac_{3. Quando o metal atinge as características térmicas especificadas, elas são mantidas nesse nível por algum tempo, o que permite concluir todas as transformações necessárias. Grandes grãos perlíticos e ferríticos se transformam completamente em austenita. A próxima etapa é o resfriamento lento junto com um forno, durante o qual a ferrita e a perlita são novamente separadas da austenita, que tem um grão fino e uma estrutura uniforme.}

O recozimento completo do aço permite eliminar os defeitos internos mais difíceis, no entanto, é muito longo e consome muita energia.

Recozimento incompleto

Objetos: aços hipoeutetóides sem graves heterogeneidades internas.

Objetivo: Triturar e amaciar grãos de perlita, sem alterar a base ferrítica.

Tecnologia. Aquecer o metal a temperaturas dentro do intervalo entre os pontos críticos Ac₁ e Ac_{3. A exposição de blanks no forno com características estáveis contribui para a conclusão dos processos necessários. O resfriamento é feito lentamente, junto com o forno. Na saída, a mesma estrutura de grão fino perlita-ferrita é obtida. Com esse efeito térmico, a perlita se transforma em granulação fina, enquanto a ferrita permanece cristalina in alterada, podendo apenas mudar estruturalmente, também moendo.}

O recozimento incompleto do aço permite equilibrar o estado interno e as propriedades de objetos simples, pois consome menos energia.

Baixo recozimento(recristalização)

Objetos: todos os tipos de aço carbono laminado, aço liga com teor de carbono dentro de 0,65% (por exemplo, rolamentos de esferas), peças e blanks feitos de metais não ferrosos que não contenham defeitos internos graves, mas correção de baixa energia.

Alvo:

• remoção de tensões internas e endurecimento devido à influência da deformação a frio e a quente;
• elimina os efeitos negativos do resfriamento desigual de estruturas soldadas, aumenta a plasticidade e resistência das costuras;
• uniformizando a microestrutura de produtos de metalurgia não ferrosa;
• esferoidização da perlita lamelar - dando-lhe uma forma granular.

Tecnologia.

As peças são aquecidas 50-100˚C abaixo do ponto crítico Ac_{1. Sob a influência de tais influências, pequenas mudanças internas são eliminadas. Todo o processo tecnológico leva cerca de 1-1,5 horas. Faixas de temperatura aproximadas para alguns materiais:}

1. Aço carbono e ligas de cobre - 600-700˚C.
2. Ligas de níquel - 800-1200˚C.
3. Ligas de alumínio - 300-450˚C.

O resfriamento é feito no ar. Para aços martensíticos e bainíticos, a tecnologia do metal fornece um nome diferente para este processo - alto revenimento. É uma maneira simples e acessível de melhorar as propriedades de peças e estruturas.

Homogenização (recozimento por difusão)

Objetos: produtos de fundição de grande porte, especialmente fundidosliga de aço.

Objetivo: distribuição uniforme dos átomos dos elementos de liga sobre as redes cristalinas e todo o volume do lingote como resultado da difusão em alta temperatura; suavizando a estrutura da peça, reduzindo sua dureza antes de realizar operações tecnológicas subsequentes.

Tecnologia. O material é aquecido a altas temperaturas de 1000-1200˚С. As características térmicas estáveis devem ser mantidas por um longo tempo - cerca de 10 a 15 horas, dependendo do tamanho e da complexidade da estrutura fundida. Após a conclusão de todos os estágios das transformações de alta temperatura, segue-se o resfriamento lento.

Um processo trabalhoso mas altamente eficaz para nivelar a microestrutura de grandes estruturas.

Cozimento isotérmico

Objetos: chapas de aço carbono, produtos de liga e alta liga.

Objetivo: Melhorar a microestrutura, eliminando defeitos internos em menos tempo.

Tecnologia. O metal é inicialmente aquecido até a temperatura máxima de recozimento e o tempo necessário para a transformação de todas as estruturas existentes em austenita é mantido. Em seguida, resfrie lentamente por imersão em sal quente. Ao atingir o calor a 50-100˚C abaixo do ponto Ac_{1, ele é colocado em um forno para mantê-lo neste nível pelo tempo necessário para a transformação completa da austenita em perlita e cementita. O resfriamento final ocorre ao ar.}

O método permite alcançar as propriedades exigidas dos blanks de liga de aço, economizando tempo, em comparação com o totalrecozimento.

Normalização

Objetos: fundidos, forjados e peças de aço de baixo carbono, médio carbono e baixa liga.

Objetivo: agilizar o estado interno, dar a dureza e resistência desejadas, melhorar o estado interno antes das etapas subsequentes de tratamento térmico e corte.

Tecnologia. O aço é aquecido a temperaturas ligeiramente acima da linha GSE e seus pontos críticos, mantidos e resfriados ao ar. Assim, a velocidade de conclusão dos processos aumenta. No entanto, usando este procedimento, é possível obter uma estrutura racional calma apenas quando a composição do aço é determinada pelo carbono em uma quantidade não superior a 0,4%. Com um aumento na quantidade de carbono, ocorre um aumento na dureza. O mesmo aço após a normalização apresenta maior dureza juntamente com grãos finos uniformemente espaçados. A técnica permite aumentar significativamente a resistência das ligas à destruição e a ductilidade de corte.

Possíveis defeitos de recozimento

Durante a execução das operações de tratamento térmico, é necessário aderir aos modos especificados de aquecimento e resfriamento de temperatura. Em caso de violação dos requisitos, vários defeitos podem ocorrer.

1. Oxidação da camada superficial e formação de incrustações. Durante a operação, o metal quente reage com o oxigênio atmosférico, o que leva à formação de incrustações na superfície da peça. Limpar mecanicamente ou comprodutos químicos especiais.
2. Queima de carbono. Também ocorre como resultado da influência do oxigênio no metal quente. Uma diminuição na quantidade de carbono na camada superficial leva a uma diminuição em suas propriedades mecânicas e tecnológicas. Para evitar esses processos, o recozimento do aço deve ser realizado paralelamente à introdução de gases protetores no forno, cuja principal tarefa é evitar a interação da liga com o oxigênio.
3. Superaquecimento. É uma consequência da exposição prolongada em um forno a alta temperatura. Isso resulta em crescimento excessivo de grãos, a aquisição de uma estrutura de granulação grosseira não homogênea e um aumento na fragilidade. A ser corrigido por outra etapa de recozimento completo.
4. Queimado. Ocorre como resultado de exceder os valores permitidos de aquecimento e exposição, leva à destruição das ligações entre alguns grãos, estraga completamente toda a estrutura do metal e não está sujeito a correção.

Para evitar falhas, é importante realizar as tarefas de tratamento térmico com precisão, ter habilidades profissionais e controlar rigorosamente o processo.

O recozimento de aço é uma tecnologia altamente eficiente para trazer a microestrutura de peças de qualquer complexidade e composição para a estrutura e condição interna ideal, o que é necessário para as etapas subsequentes de influências térmicas, corte e colocação da estrutura em operação.