Aprenda como os tratamentos térmicos podem ser aplicados a muitas ligas metálicas para melhorar drasticamente as principais propriedades físicas, como dureza, resistência e usinabilidade.
Introdução
Os tratamentos térmicos podem ser aplicados a muitas ligas metálicas para melhorar drasticamente as principais propriedades físicas (por exemplo, dureza, resistência ou usinabilidade).Essas mudanças acontecem devido a modificações na microestrutura e, às vezes, na composição química do material.
Esses tratamentos envolvem o aquecimento das ligas metálicas a (geralmente) temperaturas extremas, seguidas por uma etapa de resfriamento sob condições controladas.A temperatura à qual o material é aquecido, o tempo em que é mantido nessa temperatura e a taxa de resfriamento afetam muito as propriedades físicas finais da liga metálica.
Neste artigo, revisamos os tratamentos térmicos relevantes para as ligas metálicas mais comumente usadas na usinagem CNC.Ao descrever o efeito desses processos nas propriedades da peça final, este artigo o ajudará a escolher o material certo para suas aplicações.
Quando os tratamentos térmicos são aplicados
Tratamentos térmicos podem ser aplicados a ligas metálicas durante todo o processo de fabricação.Para peças usinadas em CNC, os tratamentos térmicos são normalmente aplicados:
Antes da usinagem CNC: Quando é solicitada uma classificação padronizada de uma liga metálica que esteja prontamente disponível, o prestador de serviços CNC usinará as peças diretamente desse material de estoque.Geralmente, essa é a melhor opção para reduzir os prazos de entrega.
Após usinagem CNC: Alguns tratamentos térmicos aumentam significativamente a dureza do material ou são usados como etapa de acabamento após a conformação.Nesses casos, o tratamento térmico é aplicado após a usinagem CNC, pois a alta dureza reduz a usinabilidade de um material.Por exemplo, esta é uma prática padrão na usinagem CNC de peças de aço para ferramentas.
Tratamentos térmicos comuns para materiais CNC
Recozimento, alívio de tensões e revenimento
O recozimento, o revenido e o alívio de tensões envolvem o aquecimento da liga metálica a uma temperatura elevada e o subsequente resfriamento do material a uma taxa lenta, geralmente ao ar ou no forno.Eles diferem na temperatura em que o material é aquecido e na ordem do processo de fabricação.
No recozimento, o metal é aquecido a uma temperatura muito alta e depois resfriado lentamente para atingir a microestrutura desejada.O recozimento é geralmente aplicado a todas as ligas metálicas após a formação e antes de qualquer processamento adicional para amolecê-las e melhorar sua usinabilidade.Se outro tratamento térmico não for especificado, a maioria das peças usinadas em CNC terá as propriedades de material do estado recozido.
O alívio de tensões envolve o aquecimento da peça a uma temperatura alta (mas inferior ao recozimento) e geralmente é empregado após a usinagem CNC, para eliminar as tensões residuais criadas no processo de fabricação.Desta forma, são produzidas peças com propriedades mecânicas mais consistentes.
O revenido também aquece a peça a uma temperatura inferior ao recozimento, e geralmente é empregado após a têmpera (ver próxima seção) de aços macios (1045 e A36) e ligas de aço (4140 e 4240) para reduzir sua fragilidade e melhorar seu desempenho mecânico.
Têmpera
A têmpera envolve o aquecimento do metal a uma temperatura muito alta, seguido por uma etapa de resfriamento rápido, geralmente mergulhando o material em óleo ou água ou expondo-o a uma corrente de ar frio.O resfriamento rápido “trava” as mudanças na microestrutura que o material sofre quando aquecido, resultando em peças com dureza muito alta.
As peças geralmente são resfriadas como uma etapa final no processo de fabricação após a usinagem CNC (pense em ferreiros mergulhando suas lâminas em óleo), pois o aumento da dureza torna o material mais difícil de usinar.
Os aços-ferramenta são temperados após a usinagem CNC para atingir suas propriedades de dureza superficial muito altas.Um processo de têmpera pode então ser usado para controlar a dureza resultante.Por exemplo, o aço-ferramenta A2 tem uma dureza de 63-65 Rockwell C após a têmpera, mas pode ser revenido a uma dureza que varia entre 42 e 62 HRC.A têmpera prolonga a vida útil da peça, pois reduz a fragilidade (melhores resultados são obtidos para uma dureza de 56-58 HRC).
Endurecimento por precipitação (envelhecimento)
Endurecimento por precipitação ou envelhecimento são dois termos comumente usados para descrever o mesmo processo.O endurecimento por precipitação é um processo de três etapas: o material é primeiro aquecido em alta temperatura, depois resfriado e finalmente aquecido a uma temperatura mais baixa por um longo período de tempo (envelhecido).Isso faz com que os elementos de liga que inicialmente aparecem como partículas discretas de diferentes composições se dissolvam e se distribuam uniformemente na matriz metálica, de forma semelhante a que cristais de açúcar se dissolvem em água quando a solução é aquecida.
Após o endurecimento por precipitação, a resistência e a dureza das ligas metálicas aumentam drasticamente.Por exemplo, 7075 é uma liga de alumínio, comumente usada na indústria aeroespacial, para fabricar peças de resistência à tração comparável ao aço inoxidável, embora tenha menos de 3 vezes o peso.
Endurecimento e cementação
O endurecimento de caixa é uma família de tratamentos térmicos que resultam em peças com alta dureza em sua superfície, enquanto os materiais de sublinhado permanecem macios.Muitas vezes, isso é preferível ao aumento da dureza da peça em todo o seu volume (por exemplo, por têmpera), pois as peças mais duras também são mais quebradiças.
A cementação é o tratamento térmico de cementação mais comum.Envolve o aquecimento de aços macios em um ambiente rico em carbono e a subseqüente têmpera da peça para prender o carbono na matriz metálica.Isso aumenta a dureza superficial dos aços de maneira semelhante à anodização que aumenta a dureza superficial das ligas de alumínio.
Horário da postagem: 14 de fevereiro de 2022