Processo de tratamento térmico de tempera

Tipos de processos de tratamento térmico de têmpera

Os principais tipos de processos de tratamento térmico de têmpera são a têmpera convencional, a têmpera baixa, a têmpera alta e a têmpera dupla ou tripla.

• Têmpera convencional

  O processo de têmpera convencional envolve o reaquecimento do aço a uma temperatura abaixo do seu ponto crítico. A temperatura exata depende do tipo de aço e da dureza desejada. Por exemplo, a têmpera do aço carbono ocorre entre 250 e 600 °C. A maioria dos aços de baixa liga temperam entre 300 e 450 °C. A têmpera alta pode ocorrer entre 600 e 750 °C, o que confere ao aço maior tenacidade, mas menor dureza. A têmpera a temperaturas ainda mais altas pode restaurar o magnetismo no aço. Assim, o aço pode ser categorizado em magnetita, parcialmente magnetita ou não magnético. Normalmente, a têmpera restaura alguma ductilidade ao aço frágil. Após o reaquecimento, o aço pode ser deixado esfriar em ar parado ou resfriado rapidamente em água ou óleo para um efeito de têmpera. O processo de têmpera altera a estrutura cristalina do aço. Ele reduz a tensão interna e a fragilidade, enquanto aumenta a tenacidade e a ductilidade. O aço temperado convencionalmente é usado em muitas aplicações, como fabricação de ferramentas e pontas de ferramentas e peças de construção como vigas, eixos, vigas e eixos.

• Têmpera baixa

  A têmpera baixa ou criogênica é um processo que envolve o resfriamento do aço a uma temperatura criogênica. Isso significa uma temperatura abaixo de -196 °C. Na têmpera baixa, benefícios adicionais são fornecidos pelo resfriamento do aço a temperaturas extremamente baixas após a têmpera convencional. A têmpera baixa melhora a resistência ao desgaste e aumenta a tenacidade ao impacto. Isso ajuda a reduzir a fragilidade do aço e evitar rachaduras. Os componentes de aço temperado baixo são usados em aplicações de alto desempenho. Isso inclui indústrias aeroespacial, automotiva e militar. Peças com componentes móveis, como lâminas, eixos, rolamentos, facas e engrenagens, podem se beneficiar do processo de têmpera baixa.

• Têmpera alta

  A têmpera alta ou estabilização de grafite é o processo de aquecimento e resfriamento de ferro fundido cinzento. Normalmente, o ferro fundido cinzento é aquecido à sua temperatura de solidificação, que é superior a 1150 °C, e é deixado esfriar naturalmente no ar. O processo de resfriamento natural não permite nenhuma mudança no teor de carbono do ferro. Assim, o material apresenta ductilidade e resistência melhoradas. O ferro fundido cinzento temperado alto é usado em blocos de motor, tubulações e peças de máquinas pesadas.

• Têmpera dupla ou tripla

  Têmpera dupla ou tripla é o reaquecimento do aço duas ou três vezes à temperatura de têmpera. O aço é aquecido à temperatura desejada. Em seguida, é resfriado à temperatura ambiente. Após a têmpera dupla ou tripla, o aço atinge uma dureza uniforme em todo o aço. A inconsistência nas propriedades do aço é reduzida. Além disso, a têmpera dupla ou tripla diminui as tensões internas. Também melhora a estabilidade dimensional e a tenacidade. O aço temperado dupla ou triplamente é usado em construção, aeroespacial, peças de máquinas pesadas e produtos que exigem alta resistência e durabilidade.

Especificação e manutenção do processo de tratamento térmico de têmpera

As especificações do processo de têmpera do aço variam dependendo do equipamento usado para realizar o processo. Por exemplo, os fornos de têmpera têm especificações diferentes dependendo do seu tipo e da aplicação pretendida. Aqui estão alguns exemplos de especificações de fornos de têmpera.

• Faixa de temperatura: Os fornos de têmpera são construídos para suportar certas faixas de temperatura necessárias para o processo de têmpera. Essa faixa pode variar, mas geralmente fica entre 150 e 700 graus Celsius.
• Capacidade máxima de carga: A capacidade máxima de carga refere-se ao peso do material que o forno pode suportar durante o processo de têmpera. A capacidade de carga varia dependendo do tamanho do forno. Para fornos industriais grandes, a capacidade máxima de carga é de cerca de 1000 kg.
• Fonte de calor: Os fornos de têmpera diferem dependendo da fonte de calor usada. Alguns fornos usam gás natural, enquanto outros usam eletricidade ou propano como principal fonte de calor.
• Elemento de aquecimento: Isso se refere ao mecanismo que é usado para aquecer o forno. Por exemplo, alguns fornos têm bobinas elétricas, enquanto outros têm elementos de aquecimento infravermelho.
• Controles e automação: Os fornos de têmpera modernos vêm com recursos automatizados que controlam todo o processo de têmpera. Isso inclui regular a temperatura, o tempo do forno e muitas outras funções. Alguns dos controles automatizados incluem displays digitais, controladores lógicos programáveis (CLPs) e interfaces de tela sensível ao toque.

Manutenção

As máquinas que passam pelo processo de tratamento térmico de têmpera precisam de manutenção constante para garantir que estão funcionando bem e para minimizar o tempo de inatividade. Aqui estão algumas dicas para manter máquinas de têmpera:

• Lubrificação: Lubrifique regularmente as partes móveis da máquina de têmpera e mantenha-as revestidas. A lubrificação ajuda a evitar o desgaste e mantém as partes móveis da máquina funcionando suavemente.
• Limpeza de rotina: Efetue uma limpeza de rotina nas máquinas de têmpera para evitar o acúmulo de detritos. Os produtos usados para limpar as máquinas podem ser úteis para prolongar a vida útil da maquinaria e evitar bloqueios que afetam a produção.
• Inspeções periódicas: Agende inspeções de máquinas de têmpera por profissionais. Eles serão capazes de detectar qualquer desgaste, danos e quaisquer problemas em desenvolvimento que possam acabar causando danos mais graves à maquinaria.
• Substituir componentes desgastados: As empresas de manufatura devem manter algumas peças sobressalentes para substituir os componentes mais criticamente desgastados rapidamente para reduzir o tempo de inatividade. Por exemplo, correias, lâminas e rolamentos são algumas peças de máquina de têmpera que podem se desgastar rapidamente e precisam de substituição imediata.

Aplicações de tratamento térmico de têmpera

O processo de tratamento de têmpera é aplicado a várias indústrias que usam aço. Como o processo é realizado para melhorar a ductilidade e a tenacidade do aço, qualquer indústria que requer produtos fortes, mas flexíveis, usa têmpera.

A principal indústria de aço que utiliza a têmpera é a indústria da construção. O aço é usado na forma de barras de ferro e vigas. O aço é forte o suficiente para suportar edifícios, pontes e outras estruturas. A têmpera o torna ideal para a construção, pois não rachará sob pressão, mas pode flexionar; portanto, durará muito tempo.

A indústria automotiva depende do aço temperado para peças que precisam ser de alta resistência, mas leves, como componentes de chassi e eixo. As ferramentas são feitas de aço temperado porque precisam ser duras e resistentes a estilhaços. A lista a seguir representa algumas ferramentas feitas de aço temperado.

• Ferramentas de corte - (por exemplo, brocas, lâminas de serra, tesouras, facas)
• Ferramentas de jardinagem - (pá, enxadas, talhadeiras, tesouras e podadores)
• Ferramentas manuais - (chaves, alicates, ferramentas de medição de qualidade, chaves de fenda, martelos e limas)
• Fixadores - (parafusos e porcas)
• Instrumentação - medidores de qualidade e termômetros

Outras indústrias que dependem do aço temperado incluem as indústrias de fabricação de eletrodomésticos e utensílios de cozinha. Utensílios de cozinha como frigideiras e woks são frequentemente feitos de aço temperado porque são duráveis. Da mesma forma, eletrodomésticos de cozinha de alta qualidade, como geladeiras, micro-ondas, fornos e torradeiras, usam aço temperado.

Os fabricantes de joias também usam aço temperado, especialmente aço inoxidável, para evitar ferrugem. Joias de aço inoxidável, como correntes, pulseiras e tornozeleiras, podem ser usadas na água sem serem danificadas.

Finalmente, os fornos de têmpera para bebês são usados em laboratórios. Os laboratórios podem ter diferentes tamanhos de fornos de têmpera dependendo de suas necessidades. Em laboratórios, o processo de têmpera é aplicado para obter resultados específicos de testes.

Como escolher processos de tratamento térmico de têmpera

• Material:

  O material é o primeiro passo na seleção do processo de tratamento térmico de têmpera. O processo de têmpera difere principalmente com base no material. Materiais como ferro fundido, aço carbono, aço liga e aço ferramenta sofrem vários métodos de têmpera. Por exemplo, a têmpera do aço carbono aumenta a tenacidade, reduzindo a fragilidade.

• Propriedades mecânicas requeridas:

  Os recursos mecânicos necessários do produto final são outra forma de escolher um método de tratamento térmico de têmpera. Cada processo de têmpera altera várias qualidades. Por exemplo, componentes de aço resistentes podem exigir a têmpera de maior tenacidade e fragilidade reduzida. Peças de aço que exigem alta resistência ao impacto também podem precisar passar pelo processo de tratamento térmico de têmpera.

• Escala de produção:

  A escala de produção também afeta o método de têmpera escolhido. As indústrias podem usar métodos de têmpera de produção pequena a grande. A têmpera em lote é ideal para ambientes de produção pequenos, enquanto os métodos contínuos funcionam bem para grandes escalas de produção.

• Parâmetros configuráveis:

  Vários processos de tratamento térmico de têmpera têm parâmetros configuráveis. Estes incluem a temperatura e o tempo de têmpera. A escolha da temperatura de têmpera necessária depende do material e das características necessárias. Por exemplo, temperaturas de têmpera baixa de cerca de 200 °C aumentam a dureza e a resistência. Temperaturas de têmpera alta em torno de 600 °C aumentam a tenacidade e a ductilidade, enquanto temperaturas de têmpera muito altas que superam 1000 °C conferem ao material propriedades especiais como magnetismo.

• Custo de produção:

  O custo de produção pode afetar o método, pois geralmente influencia a escala de produção. Os métodos manuais de têmpera reduzem os custos de produção, mas o tempo de produção aumenta. Por outro lado, os processos automatizados são mais rápidos, mas aumentam os custos de produção.

• Impacto ambiental:

  Fatores como emissão de carbono e materiais residuais impactam o método de tratamento térmico de têmpera usado. Algumas indústrias usam o método de têmpera reciclando material residual diretamente no processo. Por exemplo, o fechamento de fornos ajuda a reciclar o óleo de têmpera.

Processo de tratamento térmico de têmpera P & R

P1. O que é o processo de tratamento térmico de têmpera?

R1. O processo de tratamento térmico de têmpera envolve o reaquecimento do aço que foi endurecido por outro processo de tratamento térmico chamado têmpera. A têmpera pode aumentar a tenacidade e reduzir a fragilidade do aço endurecido.

P2. Quais são algumas vantagens do processo de têmpera?

R2. O processo de têmpera pode melhorar a resistência ao impacto do aço e torná-lo menos frágil. Também permite a criação de vários acabamentos superficiais e cores em objetos metálicos e pode reduzir as tensões internas no aço que foi deformado durante outros processos de tratamento térmico.

P3. Quais são algumas desvantagens da têmpera do aço?

R3. Uma das principais desvantagens da têmpera é que ela diminui a dureza do aço. Além disso, se o aço não for aquecido uniformemente durante a têmpera, ele pode desenvolver um padrão indesejável de cores em sua superfície.

P4. Quais são alguns métodos comumente usados para temperar aço?

R4. O método mais comum é aquecer o aço a uma temperatura entre 150 e 200 °C por uma hora por polegada de espessura. A têmpera baixa envolve aquecer o aço a uma temperatura de 200 a 300 °C, a têmpera média a 300 a 400 °C e a têmpera alta a 400 a 600 °C. Outros métodos incluem têmpera em sal em uma mistura de nitrato de sódio e potássio, têmpera em água e resfriamento a ar.

P5. O aço pode ser temperado mais de uma vez?

R5. Sim, o aço pode ser temperado várias vezes. Em alguns casos, pode ser necessário temperar o aço várias vezes para atingir as propriedades desejadas. No entanto, temperar o aço mais de uma vez pode aumentar o risco de fragilidade.