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Tratamento Térmico e Gráfico Curvas TTT e CCT

Curva CCT Tratamento Térmico dos Aços

Tratamento Térmico de Metais e Curvas TTT e CCT

No tratamento térmico das ligas ferrosas é realizada inicialmente a solubilização dos elementos de liga na matriz metálica do material. Ou seja, um dos objetivos do aquecimento do material é de solubilizar os elementos de liga na austenita após um determinado tempo em temperatura ideal. Cada material tem a sua temperatura e tempos ideais de solubilização. O resultado do tratamento térmico em termos de modificação de propriedades mecânicas e químicas irá ser alcançado graças a uma boa solubilização e pela velocidade de resfriamento adequada. Velocidades de resfriamento diferentes irão resultar em propriedades mecânicas e químicas diferentes.

Curva TTT AISI 4140. Tratamento Térmico
Curva TTT AISI 4140. Tratamentos Térmicos. Ref. ASM

Assim, para o maior domínio dos processos de tratamentos térmicos é necessário conhecer as curvas TTT e CCT do material. Empresas de tratamento térmico e fornecedores de serviços nestas áreas devem ter o conhecimento destas curvas para determinarem seu processo.

Para que serve a Curva TTT?

A curva TTT (Gráfico: Time – Temperature – Transformation / Tempo – Temperatura – Transformação) ajuda na previsão das transformações de fase do material para tratamentos térmicos que mantém o material numa temperatura elevada.

Aplicações típicas desta curva TTT são nos tratamentos térmicos de austêmpera dos aços e ferros fundidos, no controle de aquecimentos de ligas de aço inox para evitar a sensitização do material e a própria solubilização dos elementos de liga. A curva TTT em inglês e português tem a mesma abreviação.

Para que serve a Curva CCT?

A curva CCT (Gráfico: Continuous Cooling Transformation / Transformação em Resfriamento Contínuo) fornece informações de quais fases irão se formar em determinada liga com a velocidade de resfriamento aplicada pelo processo. Esta curva é muito útil para prever as propriedades mecânicas e e microestruturas de produtos temperados e no tratamento térmico de normalização.

Curva CCT Tratamento Térmico dos Aços
Curva CCT AISI 4140. Tratamentos Térmicos dos Aços. Ref. ASM

A curva CCT é a abreviação do termo em inglês e o termo correspondente português é TRC.

Cuidados com a Curva TTT e CCT

Deve-se tomar cuidado para utilizar o tipo de curva correta: TTT ou CCT. O uso incorreto irá danificar o processo de tratamento térmico ou indicar a microestrutura incorreta após o ciclo térmico aplicado.

As curvas são obtidas por experimentos práticos e estão atreladas às características da composição química e tamanho de grão dos materiais ensaiados. Assim, o ideal é obter as curvas TTT e CCT de seu fabricante.

Previsão de Outras Propriedades do Material

Além de prever os microconstituintes do material (Aço, Ferro Fundido, Alumínio, entre outros) é possível também prever qual será a dureza do material após o ciclo térmico.

Aços como AISI 4140 são típicos para Têmpera, onde a curva CCT tem grande aplicação.

A figuras apresentam curvas TTT e CCT deste tipo, que são utilizadas para definir os ciclos (curva de aquecimento, manutenção e curva de resfriamento) dos tratamentos térmicos.

Curvas TTT e CCT na Soldagem e outros Processos

Além da aplicação no desenvolvimento de processos de tratamento térmico, essas curvas também ajudam a identificar as fases que irão se forma na ZAC (Zona Afetada pelo Calor) na soldagem de um cordão. Por isso, este gráfico também se aplica na análise do ciclo térmico de soldagem e no tratamento térmico de cordões soldados.

Na têmpera superficial a curva CCT tem aplicação para se ter uma idéia do tempo de resfriamento. Mas devido a velocidade elevada do processo de resfriamento esta curvas podem não ser as indicativas do processo de fato.

 

Conclusão

  • As curvas TTT e CCT têm uso para prever propriedades e microestruturas em materiais metálicos submetidos a ciclos térmicos
  • Cada curva CCT e TTT fornece informações diferentes do material e deve ser escolhida conforme o caso a ser analisado
  • As curvas CCT e TTT são elaboradas para uma determinada composição química e tamanho de grão. Deve-se considerar isso na aplicação.

 

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Shot Peening Tratamento com Jato de Granalha

shot peening camada tratamento qualidade - 1 Tratamento Superficial

O que é Shot Peening?

O Shot Peening é um tratamento superficial realizado através do jateamento de granalhas de qualidade sobre a superfície da peça, ou componente. O tratamento de shot peening é realizado com a aplicação em alta velocidade de granalhas, de geometria e massa específicas, sobre a superfície a ser tratada. O impacto destas granalhas deformam a superfície aumentando a dureza e deixando uma tensão residual de compressão nesta superfície que é benéfica para a resistência à fadiga da peça. Essa tensão residual de compressão, quanto mais elevada for, mais ela irá impedir o surgimento de uma trinca de fadiga e / ou a sua propagação. Assim, peças e componente tratados com esse tratamento superficial apresentam vida em fadiga superior a peças não tratadas.

mola helicoidal rompida em fadiga por shot peening ruim
Mola Helicoidal rompida por fadiga devido ao tratamento de sho-peening inadequado. Seta indica ponto de início da falha. Aumento 5x.


O jateamento de granalhas com intensidade controlada e com granalhas com qualidade para este processo também é denominado no Brasil de Jato de Granalha. Porém, deve-se tomar cuidado com o uso deste termo que pode ser confundido com Jato de Areia.

Quais as principais variáveis do processo de shot peening?

  1. Qualidade de Granalha
    -Ligas Ferrosas trefiladas e conformadas à frio, melhor qualidade
    -Ligas Ferrosas fundidas e condicionadas em formatos padronizados, menor qualidade
  2. Características do Equipamento
    -Tipo e Número de Turbinas (automatizado)
    -Bocais Manipulados (robotizado ou manual)
  3. Variáveis da qualidade do material na superfície da peça
    -Dureza
    -Defeitos pré existentes, como por exemplo, descarbonetação
Microscopia Eletrônica de Varredura. Superfície de Mola com Shot Peening
Microscopia Eletrônica de Varredura. Superfície de Mola com Shot-Peening. Aumento: 100x.

Caso o tratamento não seja executado corretamente, defeitos podem ser introduzidos na superfície da peça.

Importância da Qualidade Superficial no Shot Peening

Componentes de suspensão, itens do powertrain e outros componentes automotivos são jateados em todo o mundo para obter uma vida útil mais longa em serviço. Vários controles das granalhas de peening e da máquina de jateamento determinam a qualidade do tratamento superficial. Além disso, existem controles para a superfície jateada que indicam a qualidade da área da superfície jateada, como por exemplo a cobertura.

O que é Cobertura do Processo Shot Peening

De uma forma simples, a cobertura é uma medida da porcentagem da área que foi deformada ou recebeu o impacto da granalha de jateamento e se deformou.

Existe um limite teórico de 99,8% para a área de cobertura alcançável em processos de jateamento industrial, e atingir este limite requer um processo de jateamento intenso. Hoje, produtos de suspensão como molas têm a mais alta especificação de cobertura associada a altas tensões residuais de compressão. As áreas não cobertas pelo jateamento são muito críticas e reduzem a vida útil do componente em serviço. Devido a isso, a prática de Manufatura é de expor os componentes a um tempo máximo de peening para garantir a melhor cobertura da superfície. No entanto, há um limite no processo e a exposição dos componentes ao excesso de jateamento que resulta em áreas com excesso de shot peening, ou over-peening.

O que é Over-Peening?

defeito superficial por excesso de peening
Defeito superficial por excesso de peening (seta). Aumento 100x.

O excesso de shot peening resulta em defeitos superficiais da região tratada. Este excesso é denominado de Over-Peening.
O over-peening não é desejado em uma superfície tratada por esse processo e deve ser evitado. Quando a superfície apresenta over-peening, esta irá apresentar trincas e sobreposições na superfície do componente. Ou seja, os parâmetros de processo devem ser determinado para evitar o over-peening. Veja como avaliar a superfície com shot-peening aqui.

Quais são os defeitos típicos de Over-Peening?

Shot Peening Microscopia eletrônica de Varredura (MEV) da superfície jateada apresentando defeitos e descontinuidades internas.
Microscopia eletrônica de Varredura (MEV) da superfície com shot peening apresentando defeitos e descontinuidades internas.

Os defeitos típicos de over-peening têm tamanho de 2 a 5 grãos do material, são concentradores de tensão superficial onde se nucleiam trincas de fadiga e também reduzem a tensão de compressão na superfície.

Componentes com alta solicitação mecânica cíclica, como por exemplo, como molas helicoidais não apresentam crescimento de trinca de fadiga significativo e quebram logo após a nucleação da trinca. Assim, mesmo com uma superfície com shot peening, os componentes podem falhar em serviço com vida útil reduzida devido à qualidade da superfície tratada.

Veja mais sobre como avaliar a qualidade superficial de peças tratadas por shot peening em nosso artigo internacional aqui.

Conclusão

  • O tratamento da superfície por shot-peening é benéfico para o produto, quando utilizados os parâmetros corretos
  • Deve-se evitar o over-peening da superfície que reduz a vida do produto em campo
  • A avaliação da qualidade da superfície permite a definição dos parâmetros ótimos do processo

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