Influência do meio de resfriamento, tamanho e geometria da amostra
Teoria
E aí, tudo bem?
Vocês lembram o que é o tratamento térmico? Nada mais é que o aquecimento ou resfriamento controlado dos metais feito com a finalidade de alterar suas propriedades físicas e mecânicas, sem alterar a forma do produto final.
Mas ta ligado que como tudo na vida, temos influências internas e externas né? Vamos ver quais são?
Meio de resfriamento
A faixa de temperatura utilizada no processo de têmpera varia conforme o teor de carbono. Os meios de resfriamento mais usados são: água, óleo, solução salina aquosa e solução aquosa de polímeros.
E dai a gente pensa, qual meio escolher? Ai que vem a grande sacada, os meios de resfriamento são escolhidos de acordo com as características finais das peças, do tipo de material e das propriedades que queremos obter.
Mas sempre temos aquele queridinho né?
As soluções aquosas com maior agitação são os meios preferidos, pois há troca de calor mais intensa entre o meio e a peça, porémmmm a peça terá que ter uma geometria simples, que não provoque empenamento ou trincas durante a têmpera (endurecibilidade).
É crucial a escolha do meio de resfriamento mais equilibrado para se obter a martensita e evitar as distorções que possam acontecer de vez em quando.
A Tabela abaixo apresenta os meios de resfriamento comparado com a água sem agitação como meio de resfriamento.
Mas ta ligado que tudo tem seu ônus e bônus né? Vamos ver as principais vantagens e desvantagens de cada meio? Bora lá!
- Óleos
- Água
- Salmouras
Vantagens: meio de resfriamento mais brando, o que é uma beleza para reduzir a diferença de temperatura entre a superfície e o centro da peça, e portanto diminui as chances de ocorrer alguma distorção na peça.
Desvantagens: degradam conforme seu uso diminuindo o “poder” de resfriamento, são inflamáveis pois na sua formulação contém aditivos que tem como base os derivados do petróleo.
Vantagens: baixo custo, não tóxica, possui grande disponibilidade e é não inflamável
Desvantagens: poder de resfriamento da água decresce rapidamente com o aumento da temperatura.
Vantagens: elevada velocidade de resfriamento, recomendada para aços com baixa temperabilidade e de geometria simples.
Desvantagens: corrosivas, o que necessita de equipamentos para manuseio e armazenamento. Os sais mais utilizados são concentrações de NaCl 10% e NaOH 3%.
Tamanho do grão e Geometria da peça
O aço se ele apresentar uma granulometria grosseira, ele não terá boas propriedades quando comparado com um aço de uma granulometria mais fina, comparando ambos em temperatura ambiente. E sabe como podemos comparar a granulometria? Com ajuda de um microscópio :D.
E quanto a geometria da peça, o que isso pode interferir na têmpera do material? Os meios de resfriamento são escolhidos de acordo com as características finais das peças, do tipo de material e das propriedades que são pedidas pelo engenheiro no projeto. As soluções aquosas com maior agitação são os queridinhos, pois há troca de calor mais intensa entre o meio e a peça, desde que a peça possua geometria simples, para não gerar empenamento ou trincas durante a têmpera.
Exercícios Resolvidos
Exercício Resolvido #1
Elaboração própria
Determine as características que influenciam na taxa de resfriamento.
Passo 1
Vamos lembrar então quais são os fatores que influenciam a taxa de resfriamento.
O primeiro, e talvez mais importante, é a quantidade de energia térmica, ou seja, a severidade da temperatura.
Passo 2
Outro fator importantíssimo também é o meio onde se faz o resfriamento. Esse meio pode ser o ar, a água, óleo ou até mesmo uma solução salina, cada um desses meios impacta nas propriedades finais da liga de alguma forma. Por exemplo, em relação à dureza final da peça, quando se utiliza o ar a peça tende a ser menos dura e quando se utiliza a água a peça apresentará alta dureza.
Passo 3
Por fim, podemos citar também as dimensões da peça, ou seja, seu tamanho e geometria. A relação superfície/volume impacta bastante a taxa de resfriamento, quanto maior essa relação, maior será a taxa de resfriamento e mais dura será a peça após o resfriamento. É muito importante escolher o meio correto para cada geometria de peça para não causar empenamentos e corrosões na peça.
Resposta
Quantidade de energia térmica, meio de resfriamento, tamanho e geometria da peça.
Exercício Resolvido #2
Elaboração própria
Determine quais são os principais meios de resfriamento:
- Água, óleo e tenso ativos
- Óleo, salmoura e solvente
- Água, óleo e ar
Passo 1
Bom, a questão está perguntando qual das opções mostra os principais meios de resfriamento, então vamos listar todos aqui e ver quem é e quem não é:
- Água
- Óleo
- Tenso Ativos
- Salmoura
- Solvente
- Ar
Água é o meio de resfriamento mais usado por promover uma troca térmica super rápida e eficiente!
O óleo é usado quando o resfriamento não pode ser feito tão rápido quanto a água, mas ainda assim é um meio bastante usado!
Tenso ativos, solventes e salmouras não são meios muito utilizados pois não fazem uma troca térmica eficiente e/ou podem ser abrasivos para os materiais!
O ar também é um dos meios mais usados, apesar de promover um resfriamento lento, ele é o meio mais barato de todos.
Resposta
Alternativa 3
Exercício Resolvido #3
Elaboração própria
Os meios de resfriamento são escolhidos de acordo com as características finais das peças, do tipo de material e das propriedades requeridas. Assim escolha a alternativa mais apropriada:
- As soluções aquosas com menor agitação
- As soluções aquosas com maior agitação
- As soluções oleosas com maior agitação
Passo 1
As soluções aquosas com maior agitação são os meios preferidos, pois há troca de calor mais intensa entre o meio e a peça, desde que a peça possua geometria simples
Resposta
Alternativa b
Exercício Resolvido #4
Elaboração própria
Os óleos convencionais são um meio de resfriamento mais brando que a água ou salmouras, o que diminui o gradiente de temperatura entre a superfície e o centro da peça Assim escolha a alternativa mais apropriada:
- Os aditivos também melhoram a resistência a oxidação, diminuem a formação de espuma e melhoram as características da curva de resfriamento
- A vantagem do uso do óleo é que ele pode ser usado diversas vezes, favorecendo a eficácia de resfriamento da peça
- Os óleos de resfriamento rápido, aumentam a taxa de resfriamento, chegando próximo ao resfriamento da água, sem a necessidade de adições
Passo 1
Os aditivos também melhoram a resistência a oxidação, diminuem a formação de espuma e melhoram as características da curva de resfriamento, sendo incluído junto ao óleo para um resfriamento mais rápido.
Passo 2
Os óleos se degradam conforme seu uso, o que afeta muito sua eficácia em poder resfriar a peça, ou seja, óleos oxidados com o uso demoram mais para resfriar a peça,
Resposta
Alternativa a
Exercício Resolvido #5
Elaboração própria
As salmouras são soluções aquosas de cloreto de sódio ou cálcio. Sobre esse meio de resfriamento escolha a alternativa mais apropriada:
- Os sais mais utilizados são concentrações de NaCl 10% e NaOH 3%
- Devido à baixa velocidade de resfriamento a salmoura é recomendada para aços com alta temperabilidade e de geometria complexa
- A velocidade de resfriamento dessas soluções é menor que a da água pois, os minúsculos cristais de sal presentes na salmoura reduzem a velocidade de resfriamento.
Passo 1
Os sais mais utilizados são concentrações de NaCl 10% e NaOH 3%
Passo 2
Devido à alta velocidade de resfriamento a salmoura é recomendada para aços com baixa temperabilidade e de geometria simples
Passo 3
A velocidade de resfriamento dessas soluções é maior que a da água pois, os minúsculos cristais de sal presentes na salmoura que entram em contato com a peça, fragmentam-se violentamente, causando mais agitação.
Resposta
Alternativa A
Exercício Resolvido #6
Elaboração própria
As soluções de polímeros são comuns de serem usadas como meio de resfriamento. Sobre esse meio escolha a alternativa mais apropriada:
- As características de velocidade de resfriamento não são influenciadas pelo tipo de polímero e sua concentração na solução
- As soluções de polímeros mais utilizadas são as com base nos polímeros poliaquilieno glicol (PAG) e polivinil pirrolidone (PVP).
- Aumentam o risco de incêndio e fumaça.
Passo 1
As características de velocidade de resfriamento são influenciadas pelo tipo de polímero e sua concentração na solução
Passo 2
As soluções de polímeros mais utilizadas são as com base nos polímeros poliaquilieno glicol (PAG) e polivinil pirrolidone (PVP).
Passo 3
Reduzirem o risco de incêndio e fumaça, problemas que podem acontecer com o uso dos óleos
Resposta
Alternativa B
Exercício Resolvido #7
Elaboração própria
Explique a influência do tamanho de grão nas propriedades mecânicas finais do aço.
Passo 1
O tamanho do grão é um fator importante para avaliar as propriedades mecânicas de um material policristalino, em especial a dureza, a resistência a corrosão e o limite de escoamento. O aço se ele apresentar uma granulometria grosseira, ele não terá boas propriedades quando comparado a um aço de granulometria mais fina.
Resposta
Passo 1.
Exercício Resolvido #8
Elaboração própria
Explique sucintamente a importância do resfriamentos das amostras.
Passo 1
Formar diferentes microestruturas e por consequência, gerar diferentes valores de dureza na superfície e no centro das amostras. Parâmetros como meio de resfriamento e severidade de resfriamento são analisados para verificar a influência.
Resposta
Formar diferentes microestruturas e por consequência, gerar diferentes valores de dureza na superfície e no centro das amostras.