Language
Country/Area
No result found
Transformação de macio para duro: como o tratamento térmico muda o destino dos metais?
Dentre as infinitas aplicações dos metais, o tratamento térmico (thermal treatment) é, sem dúvida, um dos processos mais importantes e que mais pode afetar suas propriedades físicas e químicas. Essa tecnologia não é apenas comum no processamento de metais, mas também amplamente usada na fabricação de vários materiais, como vidro. O efeito desejado, como endurecimento ou amolecimento, é obtido por meio de aquecimento ou resfriamento extremos. As técnicas de tratamento térmico incluem recozimento, cementação, endurecimento por precipitação, revenimento, cementação, normalização e têmpera, e cada método tem sua própria contribuição e cenários de aplicação exclusivos.
A microestrutura dos materiais metálicos consiste em pequenos cristais chamados "grãos", e as propriedades desses grãos têm um impacto profundo no comportamento mecânico geral do metal.
A microestrutura de um metal tem uma influência decisiva em seu desempenho, porque diferentes tamanhos de grãos e composições afetam diretamente a dureza, resistência, tenacidade e outras propriedades mecânicas do metal. O tratamento térmico fornece uma maneira eficaz de ajustar as propriedades dos metais controlando as taxas de difusão e de resfriamento. Durante o tratamento térmico, dois mecanismos principais podem alterar as propriedades da liga: um é a formação de martensita, que causa deformação interna do cristal, e o outro é o mecanismo de difusão, que causa alterações na homogeneidade da liga.
Durante o tratamento térmico, a estrutura cristalina de um metal se reorganiza de acordo com as condições ambientais (como temperatura e pressão), um processo conhecido como transformação alotrópica ou de fase. Em uma liga, esse rearranjo pode fazer com que elementos que não se dissolveriam no metal base subitamente se tornem solúveis. Se a liga for resfriada a um estado insolúvel, os componentes dissolvidos podem migrar para fora da solução, resultando na formação de uma certa microestrutura, que geralmente inclui dois ou mais tipos de fases.
Por exemplo, o aço acima da temperatura de transformação da austenita se transformará na fase martensita após a têmpera, o que aumenta muito a dureza do metal.
A influência de diferentes concentrações de liga nos resultados do tratamento térmico não pode ser ignorada. A proporção correta da composição pode fazer com que a liga forme uma única estrutura quando resfriada, enquanto uma proporção inadequada pode levar à coexistência de múltiplas microestruturas. Da mesma forma, condições de resfriamento ou aquecimento excessivo podem resultar em materiais com propriedades muito diferentes.
Ao realizar tratamentos térmicos, o controle preciso do tempo e da temperatura é fundamental. Normalmente, a maioria dos tratamentos térmicos começa quando a liga atinge uma temperatura crítica de transformação. Esse período de tempo controlado e o controle preciso da temperatura garantem que a liga atinja uma microestrutura uniforme durante a transformação.
O desempenho máximo sustentado geralmente vem do tratamento térmico preciso, especialmente em indústrias exigentes como a aeroespacial, onde as superligas podem exigir múltiplas operações de tratamento térmico.
As técnicas básicas de tratamento térmico incluem recozimento, regularização, alívio de tensões e envelhecimento, cada uma com sua finalidade e aplicação específicas. Por exemplo, o recozimento é frequentemente usado para melhorar a usinabilidade de metais, enquanto a normalização é usada para obter uniformidade em vários materiais. O alívio de tensões é usado principalmente para remover tensões internas causadas por trabalho a frio ou resfriamento irregular.
Ao mesmo tempo, a têmpera, como um processo de resfriamento rápido, transformará o metal em uma estrutura de martensita, aumentando assim a dureza do metal, mas algumas ligas não ferrosas podem se tornar mais macias no processo.
Em resumo, o tratamento térmico oferece inúmeras possibilidades para ajustar as propriedades de vários materiais metálicos por meio de processos precisamente controlados. A aplicação deste processo não só possibilita o fortalecimento de metais, mas também fornece forte suporte para o desenvolvimento de diversas indústrias. No futuro, como essa tecnologia afetará ainda mais o desenvolvimento e a aplicação da ciência dos materiais?
