O propósito do tratamento térmico é melhorar as propriedades mecânicas de tubos de aço e tubos de aço de precisão, eliminar tensões residuais e melhorar a usinabilidade de metais de aço. Dependendo dos objetivos específicos, os processos de tratamento térmico podem ser amplamente classificados em duas categorias: tratamento térmico preparatório e tratamento térmico final.
Tratamento Térmico Preparatório
O objetivo do tratamento térmico preparatório é melhorar a trabalhabilidade, eliminar tensões internas e preparar uma estrutura metalúrgica favorável para o tratamento térmico final. Os processos envolvidos incluem recozimento, normalização, envelhecimento e têmpera e revenimento.
(1) Recozimento e Normalização
Recozimento e normalização são aplicados a blanks trabalhados a quente. Aços carbono e aços de liga com um teor de carbono maior que 0.5% são frequentemente recozidos para reduzir sua dureza e facilitar o corte. Por outro lado, aqueles com um teor de carbono abaixo de 0.5% passam por normalização para evitar maciez excessiva que pode levar à aderência da ferramenta durante o corte. Recozimento e normalização também refinam estruturas de grãos, homogeneízam microestruturas e preparam o material para tratamentos térmicos subsequentes. Esses processos são normalmente realizados após a fabricação do blank e antes da usinagem grosseira.
(2) Tratamento de envelhecimento
O tratamento de envelhecimento é usado principalmente para eliminar tensões internas geradas durante a fabricação e usinagem de blanks. Para peças que exigem precisão geral, um único tratamento de envelhecimento antes do acabamento é suficiente para evitar transporte excessivo. No entanto, para peças com requisitos de precisão mais altos (como a caixa de uma máquina de perfuração por coordenadas), dois ou mais tratamentos de envelhecimento podem ser necessários. Peças simples geralmente não exigem tratamento de envelhecimento.
Além de peças fundidas, peças de precisão com baixa rigidez (por exemplo, parafusos de avanço de precisão) frequentemente passam por múltiplos tratamentos de envelhecimento entre usinagem bruta e semiacabada para eliminar tensões internas e estabilizar a precisão do processamento. Algumas peças axiais também requerem tratamento de envelhecimento após o endireitamento.
(3) Têmpera e revenimento
Têmpera e revenimento envolvem têmpera seguida de têmpera de alta temperatura. Este processo produz uma estrutura de sorbita temperada uniforme e de granulação fina, preparando o material para deformação reduzida durante a têmpera e nitretação de superfície subsequentes. Assim, têmpera e revenimento também podem servir como tratamento térmico preparatório.
Devido às suas excelentes propriedades mecânicas abrangentes, a têmpera e o revenimento também podem ser usados como tratamento térmico final para peças com requisitos moderados de dureza e resistência ao desgaste.
Tratamento térmico final
O objetivo do tratamento térmico final é melhorar propriedades mecânicas, como dureza, resistência ao desgaste e resistência.
(1) Têmpera
A têmpera pode ser de superfície ou por meio de têmpera. A têmpera de superfície é amplamente usada devido à deformação, oxidação e descarbonetação mínimas. Ela oferece alta resistência externa, boa resistência ao desgaste e mantém boa tenacidade interna e resistência ao impacto. Para melhorar as propriedades mecânicas de peças com têmpera de superfície, tratamentos térmicos preparatórios como têmpera e revenimento ou normalização são frequentemente realizados previamente. O fluxo típico do processo é: corte → forjamento → normalização (ou recozimento) → usinagem de desbaste → têmpera e revenimento → usinagem de semiacabamento → têmpera de superfície → usinagem de acabamento.
(2) Cementação e têmpera
A cementação e a têmpera são adequadas para aços de baixo carbono e baixa liga. Este processo aumenta o teor de carbono da superfície da peça, resultando em alta dureza da superfície após a têmpera, enquanto o núcleo retém resistência moderada, alta tenacidade e plasticidade. A cementação pode ser total ou parcial, com a última exigindo medidas anti-cementação (por exemplo, revestimentos de cobre ou anti-cementação) para áreas não cementadas. Devido à deformação significativa e uma profundidade de cementação tipicamente entre 0.5 e 2 mm, o processo de cementação é geralmente programado entre a usinagem de semiacabamento e acabamento.
O fluxo típico do processo é: corte → forjamento → normalização → usinagem de desbaste e semiacabamento → cementação e têmpera → usinagem de acabamento.
Quando a porção não cementada de uma peça parcialmente cementada é ampliada para permitir a remoção do excesso de camadas cementadas, essa etapa de remoção deve ocorrer após a cementação, mas antes da têmpera.
(3) Nitretação
A nitretação envolve a infiltração de átomos de nitrogênio na superfície do metal para formar uma camada de compostos de nitrogênio. A camada nitretada melhora a dureza da superfície da peça, resistência ao desgaste, resistência à fadiga e resistência à corrosão. Como a nitretação opera em baixas temperaturas com deformação mínima e produz uma camada fina (normalmente não mais que 0.6-0.7mm), o processo de nitretação deve ser programado o mais tarde possível. Para minimizar a deformação durante a nitretação, um revenimento de alta temperatura para alívio de tensões é normalmente realizado após o corte.
