Tratamentos Térmicos para Aços Carbono: otimizando propriedades mecânicas e microestruturais
Tratamentos térmicos são um conjunto de operações de aquecimento e resfriamento a que são submetidos determinados materiais, sob condições controladas de tempo, temperatura, velocidade de resfriamento e atmosfera, com os objetivos de alterar as suas propriedades ou conferir-lhes características determinadas. No caso dos aços carbono, esses tratamentos são essenciais para otimizar suas propriedades mecânicas e microestruturais.
Neste post, vamos explicar os principais tipos de tratamentos térmicos para aços carbono e como eles podem otimizar as propriedades mecânicas desses materiais.
Os aços carbono são ligas metálicas formadas por ferro e carbono, podendo conter outros elementos em menor quantidade. O teor de carbono varia de 0,008% a 2,11%, sendo que quanto maior o teor de carbono, maior a dureza e a resistência do aço, mas menor a sua ductilidade e tenacidade. Por isso, é necessário ajustar o teor de carbono e a microestrutura do aço de acordo com o uso pretendido.
Para essa alteração, é utilizado o processo de tratamento térmico, que quando utilizados em aços, modificam sua estrutura interna, alterando suas propriedades. Uma das mudanças mais comuns é a transformação da estrutura cristalina chamada ferrita em martensita. Essas modificações podem ser de maior grau, tornando o aço mais resistente e duro, ou menor grau, tornando o aço mais maleável.
Esses processos são muito utilizados para otimizar as propriedades físicas e mecânicas dos aços para se obter requisitos microestruturais para estágios intermediários do processo de produção, como a laminação e a conformação. Podem ser utilizados também em produtos finais, como peças automotivas e ferramentas, para garantir que o aço atenda a requisitos específicos de cada objeto, tornando-os mais durável, resistente à corrosão, etc.
Além disso, existem vários objetivos que podem ser alcançados através dos tratamentos térmicos em aços carbono, incluindo remoção de tensões internas, aumento ou diminuição da dureza, aumento ou redução da resistência mecânica, melhora da ductilidade, melhora da usinabilidade, melhora da resistência ao desgaste e melhora da resistência à corrosão.
Os principais tipos de tratamentos térmicos para aços carbono são:
Recozimento: consiste em aquecer o aço acima da temperatura crítica (temperatura na qual ocorre uma mudança de fase no material), mantê-lo nessa temperatura por um tempo e resfriá-lo lentamente. Tem como objetivo eliminar as tensões internas, aumentar a ductilidade e a tenacidade, reduzir a dureza e homogeneizar a microestrutura do aço, sendo indicado para peças que serão usinadas, soldadas ou conformadas posteriormente.
Normalização: consiste em aquecer o aço acima da temperatura crítica, mantê-lo nessa temperatura por um tempo e resfriá-lo ao ar. Tem como objetivo refinar o grão do aço, aumentar a resistência e a dureza, melhorar as propriedades de corte e soldagem e uniformizar a composição química do material, sendo indicada para peças que serão submetidas a esforços moderados ou que necessitam de boa usinabilidade.
Têmpera: consiste em aquecer o aço acima da temperatura crítica, mantê-lo nessa temperatura por um tempo e resfriá-lo rapidamente em água, óleo ou ar comprimido. Tem como objetivo aumentar a dureza e a resistência do aço, mas reduzir sua ductilidade e tenacidade. A têmpera produz uma microestrutura chamada martensita, que é muito dura e frágil, sendo indicada para peças que serão submetidas a altos esforços ou que necessitam de elevada resistência ao desgaste.
Revenimento: consiste em aquecer o aço temperado abaixo da temperatura crítica, mantê-lo nessa temperatura por um tempo e resfriá-lo lentamente. Tem como objetivo diminuir as tensões internas, aumentar a ductilidade e a tenacidade, reduzir as trincas e melhorar as propriedades de fadiga do material. É indispensável após a têmpera, pois alivia os efeitos negativos da martensita (uma estrutura cristalina de alta dureza superficial e fragilidade).
Os tratamentos térmicos para aços carbono devem ser realizados com cuidado e precisão, seguindo as especificações técnicas de cada material e aplicação. Um tratamento térmico inadequado pode comprometer as propriedades mecânicas do material e causar falhas nas peças.
