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O que a janela de avião nos ensina sobre metalurgia?

Entenda como uma simples janela de avião fala muito sobre a física, a metalurgia e a segurança quanto ao uso dos metais

Proporcionando uma bela vista aos passageiros durante os voos, as janelas de avião conseguem dar uma grande lição para nós. Afinal, já parou para pensar em toda a força exercida contra ela sempre que o avião está no ar?

Quer entender como a janela de avião envolve-se totalmente nos assuntos que a ISOFLAMA é especializada? Continue conferindo esse blog e tenha uma ótima leitura!

Janela de avião – Nada de cantos vivos

Com certeza você já notou que as janelas de avião têm um formato entre o oval e o retângulo, certo? Isso vai bem além de uma questão do design! Afinal, o formato dessas janelas foi desenvolvido especialmente para suportar a força atmosférica, causadora de alta pressão contra o espaço interno dos aviões.

A maior, e importantíssima responsabilidade dos cantos arredondados é não causar rachaduras e microfissuras na estrutura metálica do avião. Isso porque, se existissem cantos vivos, como em janelas retangulares ou quadradas, estas arestas seriam um ponto fraco, pois seriam concentradores e canalizadores de tensões, podendo ocorrer, inclusive, a formação de microfissuras e trincas que abalariam a estrutura e a segurança da aeronave.

Por menores que sejam, esses formatos retos interagem com a física, gerando resultados não tão agradáveis. Esse fator é tão importante, que afeta não só a metalurgia, mas também vários outros setores do mercado.

Havilland Comet – O avião que subestimou os detalhes

Muito conhecida em sua época, a Havilland foi uma fabricante de aviões que obteve grande destaque. Sua nova proposta era: o avião com turbinas a jato para transporte de passageiros. Nessa época (meados de 1950), os aviões dependiam de hélices para chegarem ao ar. Além disso, todos eram mais vagarosos e barulhentos.

Indo muito além, os aviões de turbina a jato ofereciam voos mais rápidos, menos barulhentos e com uma economia maior de combustível. Essa foi uma grande revolução, considerando que esses modelos eram de exclusividade militar até então.

Contudo, segundo a página Aventuras na História, 2 incidentes de explosões misteriosas fizeram com que a companhia perdesse a credibilidade. Logo, não eram mais vistos como algo seguro, encarando posteriormente a falência. Enfim, como isso se relaciona com a metalurgia?

Contando com investigações aprofundadas, e sendo considerado um dos primeiros casos de investigação de acidentes com foco também no setor metalúrgico, observou-se que as janelas e acessos de antenas tinham formato quadrado, algo comum para a época. Mas, foram notadas fissuras partindo dos cantos vivos, espalhando-se pela estrutura do avião, causando uma espécie de desintegração. Foi aí que percebeu-se como o formato das janelas e demais componentes poderiam ter significativo impacto na resistência da estrutura metálica dos aviões.

Da janela de avião ao tratamento térmico

Trazendo os cuidados com os cantos vivos para o nosso tempo, esse fator ainda é um empecilho quando está presente em peças enviadas para tratamento térmico.

Isso porque, em geral, cantos vivos estão localizados em regiões de transições de massas e/ou faces e, durante o tratamento térmico, cada uma destas massas se comporta diferentemente em termos de expansão e contração com a variação da temperatura, ou seja, nas regiões de transição de massas, por natureza, já há um acúmulo de tensões e a presença de canto vivo as potencializa. Por este motivo, todo canto vivo não deve existir, em seu lugar deve ser sempre adotado o maior raio possível de concordância, pois este evitará a concentração das tensões e permitirá que estas se dissipem.

Quando falamos em cantos vivos em transição de massas, é muito comum a associação a cantos vivos internos, porém, este tipo de fenômeno também ocorre com cantos vivos externos, como por exemplo nas junções das faces de um cubo. Nestas situações, há mais um agravante, já que cada face receberá calor durante o tratamento térmico e nas junções das faces (canto vivo) teremos uma superexposição ao calor, motivo pelo qual sempre recomenda-se ao menos chanfrar estas arestas.

Especialização ISOFLAMA até nos céus

Tratando adequadamente os mais variados metais com processos seguros e efetivos, a ISOFLAMA também realiza tratamentos térmicos para diversos componentes de aeronaves. Não fazemos parte no desenvolvimento da janela de avião, mas, aplicamos toda a nossa competência para o melhor desempenho e segurança nos céus e em todos os outros setores que necessitam de suporte especializado em tratamentos térmicos.

Enfim, viu só como um único detalhe como a janela de avião pode ensinar muito sobre a metalurgia? Se você ficou interessado e quer ver mais informativos como esse, não deixe de visitar o nosso INFOTEC. E se precisa falar diretamente com um de nossos especialistas, é só entrar em contato.

Nos vemos em breve!

As diferenças na realização e efeitos nas propriedades do aço na têmpera e na martêmpera

Entenda os efeitos da têmpera e martêmpera a vácuo no aço, suas diferenças e propriedades alcançadas nesses processos

Considerando a complexidade dos metais, suas estruturas e composições, é compreensível entender porque há tantos processos térmicos que alteram e exploram melhor suas características e capacidades mecânicas. Porém, nesse meio é fácil acabar confundindo alguns processos por suas semelhanças. E é por isso que viemos esclarecer as diferenças entre a têmpera e a martêmpera. Tanto em suas condições de realização, quanto nos resultados e propriedades que provêm ao aço.

Confira abaixo o detalhamento entre esses dois tratamentos termoquímicos e tenha uma ótima leitura!

Conheça a martêmpera

A martêmpera, também conhecida como têmpera interrompida, é um processo de tratamento térmico utilizado para austenitizar o aço. Ou seja, aquecê-lo até que sua estrutura cristalina transforme-se em austenita e, depois resfriá-lo de forma controlada para formar uma microestrutura martensítica, que é dura e resistente. O grande diferencial da martêmpera é uma pausa calculada em momento estratégico, durante o resfriamento. A qual visa diminuir a diferença de temperaturas entre o núcleo e a superfície de uma peça metálica. Minimizando assim as tensões internas que podem originar trincas e distorções. Após a pausa, a peça termina o seu resfriamento até a temperatura desejada, normalmente aproximada de 80°C.

Diferentemente da têmpera, esse processo auxilia em especial o tratamento para peças de grandes dimensões e consideráveis variações geométricas. Isso porque, quando um corpo fica exposto ao calor, sua superfície aquecerá mais rápido que o núcleo, o mesmo ocorrendo no resfriamento. Ou seja, sua superfície perderá calor muito mais rápido que o núcleo. Esta situação se agrava significativamente com o aumento das dimensões da peça. Mas, com a pausa estabelecida, essa diferença diminuirá, mitigando as tensões térmicas e tensões de transformação.

Reforçando a têmpera

Muito falada em nossos materiais informativos, a têmpera é um processo térmico cujo objetivo é o aumento da dureza e da resistência à tração. Consiste no aquecimento do aço até a temperatura de austenitização, manutenção em patamar até que toda a estrutura se transforme em austenita. Seguido de resfriamento rápido e controlado, gerando a fase martensítica, ou seja, a grande diferença entre a têmpera e a martêmpera mostra-se na pausa no resfriamento da martêmpera. Por isso, também é conhecida por têmpera interrompida.

Evitando tensões entre núcleo e superfície

Agora que já esclarecemos um pouco mais sobre esses dois processos, é nítido que a maior diferença entre estes é a pausa durante o resfriamento das peças metálicas. E, somada ao alívio de tensões adequado antes da têmpera, alcançamos bons resultados em tratamentos com menores riscos de trincas e distorções.

Mas não se engane! Essas diferenças não posicionam a têmpera como um processo inferior à martêmpera. Em teoria, quanto mais rápido o resfriamento, melhor. Porém, é necessário que a peça sobreviva ao processo, ou seja, que não trinque e nem se deforme em excesso, então o grande desafio está no cálculo da taxa de resfriamento ideal para cada material (sim, os aços possuem diferentes taxas de transferência de calor e isso interfere nos parâmetros de tratamento térmico) e, mais do que isso, deve levar em consideração ainda outros fatores, como criticidade geométrica, dimensões etc. Como a relação entre tempo e temperatura se distingue em cada caso, seus resultados também podem diferir.

Ainda sobre as propriedades dos metais, se você busca entender melhor sobre esse assunto, temos um Infotec exclusivo sobre a ductilidade, sua relação com a tenacidade, o uso dos metais e suas resistências contra desgastes.

E quanto a martêmpera a vácuo?

Mais uma vez, destacamos como os benefícios dos tratamentos térmicos a vácuo fazem diferença nos resultados alcançados.

No vácuo, podemos realizar o resfriamento interrompido, interpretado como uma martêmpera. E, como os fornos a vácuo são controlados com funções automatizadas e programáveis, a interferência humana diminui, resultando em uma alta taxa de repetibilidade de bons resultados.

Os fornos à vácuo mais modernos possuem diversos recursos que asseguram uma maior precisão e controle dos parâmetros de processo, como monitoramento da temperatura por termopares de contato, que medem a temperatura real da peça (superfície e núcleo, quando possível) e não somente termopares de câmara, ou seja, uma vez estabelecidos os parâmetros de processo, o próprio forno monitora as diferenças de temperaturas entre a câmara do forno e, a superfície e o núcleo da peça processada, promovendo taxas de aquecimento e resfriamento controladas, de forma a minimizar as tensões, mitigando assim o risco de trincas e deformações.

Por fim, esperamos que esta explicação sobre as diferenças e propriedades de têmpera e martêmpera tenha sido satisfatória. Se você gostou desse assunto e quer ler mais informativos sobre tratamentos térmicos e termoquímicos, confira o INFOTEC e veja os materiais que disponibilizamos. Aproveite para nos seguir nas redes sociais ou entre em contato caso precise de uma ajuda especializada em tratamentos para as suas ferramentas e componentes.

Nos vemos em breve!

Ductilidade e tenacidade no comportamento dos materiais quanto à fratura

Conhece a importância da tenacidade no uso diário de uma ferramenta metálica? Entenda mais sobre esta propriedade e sua relação com a ductilidade

Tenacidade e ductilidade são frequentemente confundidas, mas, em geral, especialmente para aqueles que não estão diretamente envolvidos com engenharia ou ciência dos materiais, mas estão de alguma forma ligadas ao setor metalomecânico. Há uma percepção de que a tenacidade dos metais é uma característica que está associada à “força” ou “resistência” de um material, ou seja, de que metais tenazes são fortes, duráveis, e confiáveis, qualidades valorizadas em uma ampla variedade de aplicações do dia a dia. Já a ductilidade costuma ser relacionada a conceitos de flexibilidade e maleabilidade, ou seja, a capacidade de um metal ser moldado ou esticado sem se romper.

Isso reflete a importância da tenacidade e da ductilidade como características que contribuem para a segurança e longevidade dos produtos e estruturas que utilizamos. No entanto, essas percepções não capturam completamente os respectivos conceitos técnicos.

E, para que você entenda melhor sobre a tenacidade e ductilidade e seus comportamentos quanto à fratura, confira o material que desenvolvemos abaixo!

Como definir a propriedade de ductilidade?

A ductilidade é muitas vezes vista como uma variação de flexibilidade dos metais. Mas não pense na flexibilidade de objetos que permitem várias deformações, como em uma mola, por exemplo. A ductilidade dos metais é a capacidade de um material se deformar plasticamente sem se romper, permitindo que ele seja alongado ou moldado em diferentes formas, como fios ou chapas finas, sem sofrer fratura. Essa propriedade é essencial para diversos processos de fabricação e é uma medida da flexibilidade de um material sob esforço de tração.

Não confunda ductilidade com tenacidade!

A tenacidade nos metais é a capacidade de um material de absorver energia e resistir à fratura quando submetido a deformação ou impacto. Em termos simples, é uma medida da resistência do material à quebra ou à propagação de trincas sob condições de carga.

Basicamente existem 2 tipos de tenacidade:

Tenacidade ao impacto: medida em ensaios como Charpy ou Izod. Onde uma amostra do material é submetida a um golpe de alta velocidade e, para tal, é utilizado um corpo de provas sem entalhe.
Tenacidade à fratura: medida pela resistência à propagação de uma trinca ou falha em um material, mesmo na presença de defeitos. Seu método de ensaio é similar ao da tenacidade ao impacto. Porém, utiliza-se um corpo de provas com entalhe padronizado, que tem a finalidade de “simular” a presença de um defeito.

Portanto, para não confundir:

Tenacidade é medida principalmente por testes de impacto (Charpy, Izod) e testes de tenacidade à fratura, que avaliam a capacidade de um material absorver energia antes da falha.
Ductilidade é medida por testes de tração, que determinam o alongamento percentual e a redução de área, além de testes de dobras que avaliam a capacidade do material de deformar-se plasticamente sem fraturar.

O tratamento térmico pode interferir na tenacidade e ductilidade?

Sim, o tratamento térmico tem um impacto significativo tanto na tenacidade quanto na ductilidade dos aços, podendo aumentar ou diminuir essas propriedades dependendo dos parâmetros e processos utilizados.

A têmpera, por exemplo, aumenta a dureza do aço, mas pode diminuir a tenacidade e a ductilidade. O rápido resfriamento forma martensita bruta, uma estrutura muito dura, mas também mais frágil. O que pode levar a uma menor capacidade de absorver impacto e maior propensão a trincas e fraturas, ou seja, afeta a tenacidade. A martensita é menos dúctil do que a estrutura original do aço e essa redução da ductilidade torna o aço menos capaz de suportar deformações plásticas antes de se romper.

Por outro lado, o revenimento melhora a tenacidade do aço ao reduzir a fragilidade que pode resultar da têmpera. A formação de uma estrutura constituída de martensita revenida aumenta a capacidade do material de absorver energia antes da fratura. O revenimento também aumenta a ductilidade, tornando o aço mais capaz de se deformar plasticamente sem romper, devido à transformação de martensita bruta em martensita revenida, uma microestrutura mais tenaz e menos propensa a fraturas.

Cuidado com ductilidade e tenacidade demais!

Até agora, falamos sobre os benefícios da tenacidade e da ductilidade, porém, tudo em excesso tem seus malefícios. E nesse assunto, não é diferente.

Um material dúctil e tenaz demais não se mostra adequado para o uso contra forças e impactos constantes. Afinal, essas forças causariam deformações em pouco tempo, necessitando de troca frequente e um gasto maior com ferramentas.

Quando o material chega à indústria em um estado recozido, o seu nível de “flexibilidade” costuma ser alto. Ou seja, costuma apresentar alta tenacidade e ductilidade, mas pode não estar adequado ao uso à que se destina. Pense, por exemplo, em um punção ou uma broca – se estas ferramentas apresentarem alta tenacidade e ductilidade, mas não apresentarem a dureza e a resistência ao desgaste adequadas, não performarão em trabalho. O grande desafio neste caso é escolher o material que melhor equilibre tais propriedades (tendo-se em vista o uso a que se destina) e o tratamento térmico adequado, que realmente consiga extrair do material as melhores propriedades.

Enfim, até aqui ficou mais claro entender que, para um bom uso da ferramenta, precisamos saber o ponto certo de equilíbrio entre as principais propriedades do material, como:

Tenacidade;
Ductilidade;
Resistência ao desgaste;
Dureza;
Resistência à compressão.

Mesmo com tratamentos térmicos adequados, uma trinca apareceu. E agora?

O ponto de equilíbrio entre as propriedades do aço, como: tenacidade, ductilidade, resistência ao desgaste e dureza, é fundamental para o desempenho de uma peça ou estrutura em aplicações específicas.

Estas propriedades, muitas vezes estão em uma relação de compromisso, onde o aumento de uma pode resultar na diminuição de outra. Encontrar o ponto de equilíbrio ideal depende do uso pretendido do aço e dos requisitos da aplicação.

Ainda assim, encontrar o ponto de equilíbrio destas propriedades não significa que a ferramenta será indestrutível. Ou seja, com o tempo, problemas podem surgir por conta de fadigas, tensões etc.

Também é muito importante identificar o mecanismo de falha inicial. Muitas vezes, notamos o mecanismo de falha final, ou seja, a consequência de algo que aconteceu antes. Para exemplificar, vamos novamente imaginar um punção que tem a vida útil limitada por uma quebra. O pensamento natural seria: se está quebrando, precisamos de mais tenacidade. Então vamos baixar a dureza e/ou optar por um material com maior resistência à quebra e, após novo teste, o punção quebra ainda antes. O que poderia estar ocorrendo?

Muitas vezes a quebra é a consequência de algum outro problema. No caso do punção, poderia, por exemplo, estar havendo aderência do material processado na área de trabalho, formando o que chamamos de aresta postiça de corte. Este tipo de situação, eleva o nível de tensões, pois exige maiores esforços de corte. Estas tensões podem chegar a tal ponto de causar a quebra da ferramenta. Neste caso, a solução não é um material com maior tenacidade, mas sim um material com maior resistência ao desgaste adesivo e/ou um trabalho buscando uma condição superficial da ferramenta mais adequada, como aplicação de nitretação ou revestimentos, além de melhor acabamento superficial.

Atenção aos fatores além da trinca!

Uma outra possibilidade para a quebra poderia ser um “engordamento” do punção durante o trabalho, justamente por ser muito dúctil e não aguentar os esforços de compressão deste tipo de operação. Ou seja, o punção se deforma e com isso aumenta as tensões, que podem levar à quebra. A solução aqui costuma ser exatamente o oposto, ou seja, não é a busca de um material com maior tenacidade e ductilidade, mas sim a escolha de um material com maior dureza e maior resistência à compressão.

Portanto, o ponto de equilíbrio entre propriedades como: tenacidade, ductilidade, resistência ao desgaste e dureza no aço, é alcançado através da seleção de composições adequadas de liga, tratamentos térmicos, e processos de fabricação, sempre considerando as exigências da aplicação final. Entender e controlar esses compromissos é crucial para otimizar o desempenho do aço em usos específicos.

Por fim, espero que nossa explicação sobre tenacidade e ductilidade e a sua atuação nas ferramentas tenha sido satisfatória. Para ver mais conteúdo como este, acesse o nosso INFOTEC e confira os outros materiais que disponibilizamos no site. E se você precisa falar com um de nossos especialistas para tirar suas dúvidas, é só entrar em contato.

Obrigado pela companhia e até a próxima!

Cantos vivos e fatores que influenciam na qualidade do tratamento térmico e na vida útil da ferramenta

Compreenda a influência dos cantos vivos e de outros fatores geométricos para os tratamentos térmicos e a vida útil das ferramentas metálicas

Uma ocorrência que surge nos corpos metálicos, quando recorremos aos tratamentos térmicos, são as deformações e distorções. Isso porque, para sorte da civilização, o elemento Ferro tem a capacidade de sofrer alterações volumétricas na estrutura cristalina no estado sólido quando alcançadas determinadas temperaturas. É exatamente esta capacidade que permite ao aço alcançar durezas maiores quando aquecido e resfriado rapidamente (têmpera), ou seja, de forma geral, durante o processo de tratamento térmico, o aço experimenta expansão e contração. Contudo, é aí que os cantos vivos e outros fatores geométricos pesam em consequências inesperadas e negativas às ferramentas.

Em casos comuns, onde não são feitos estudos aplicados sobre o tipo de aço e da geometria da peça a ser tratada termicamente, podem ocorrer o surgimento de trincas, distorções e deformações. E, se você quer entender mais sobre esses comportamentos, suas causas, consequências e ações para mitigar os riscos de ocorrência, o nosso informativo trará os principais destaques para ajudar na compreensão destes fenômenos.

O tratamento térmico é sempre o culpado por trincas e deformações durante o processamento das peças?

Caso você ainda não saiba o que é, os cantos vivos são quinas (externas ou internas) presentes nas peças. No caso de peças metálicas, essas quinas e ângulos secos demais são um dos maiores causadores de trincas durante os tratamentos térmicos. Isso porque, quanto maior a diferença de massa entre as partes da peça que estão ligadas por essa quina, maior será a tensão entre elas, por esquentarem e esfriarem em ritmos diferentes.

Sendo assim, com a presença de uma geometria não adequada, é grande a chance de a vida útil da peça ser encerrada já durante o tratamento térmico e, neste caso, o tratamento térmico não será o agente causador da falência, mas sim o revelador de uma não conformidade.

Mas, como evitamos este tipo de fenômeno?

Ao projetar uma peça que será submetida a tratamento térmico, especialmente têmpera e revenimento, é importante considerar várias características geométricas para mitigar os riscos de trincas, deformações e distorções e, garantir a qualidade do tratamento térmico. Aqui estão alguns pontos críticos que devem ser evitados:

1. Cantos Vivos

Evitar: Cantos vivos, pois, como comentado anteriormente, eles são pontos concentradores de tensões, aumentando o risco de trincas e deformações durante a têmpera.

Solução: Utilize cantos arredondados (com os maiores raios possíveis) ou chanfrados para distribuir as tensões de forma mais uniforme. Isto é válido tanto para cantos internos, como também externos.

2. Mudanças Abruptas de Seção

Evitar: Transições abruptas entre seções de diferentes espessuras ou formas, como de uma seção fina para uma seção espessa.

Solução: Projete transições suaves, utilizando os maiores raios possíveis, entre seções para reduzir o risco de deformações e garantir um resfriamento mais uniforme. Em determinados casos é interessante fazer um escalonamento entre a região de maior e a de menor massa, evitando sempre riscos de usinagem.

3. Geometrias Complexas e Irregulares

Evitar: Formas complexas com reentrâncias, filetes pequenos ou áreas difíceis de alcançar, pois essas regiões podem esfriar a taxas diferentes, causando tensões internas e deformações.

Solução: Simplifique o design da peça e, se possível, evite detalhes complexos em áreas críticas. Adicione raios maiores em filetes e reentrâncias.

4. Secções Muito Finas ou Muito Espessas

Evitar: Secções extremamente finas ou espessas em uma mesma peça, pois estas esfriam a taxas muito diferentes, resultando em tensões internas desiguais.

Solução: Mantenha a espessura da peça o mais uniforme possível e, se necessário, adicione elementos de suporte ou reforço em áreas mais frágeis.

5. Furos ou Cavidades Internas

Evitar: Cavidades internas ou furos profundos e finos que podem acumular calor, resfriar mais lentamente, e causar deformações ou trincas.

Solução: Se furos forem necessários, projete-os com diâmetros e profundidades que não criem diferenças significativas nas taxas de resfriamento. É muito importante evitar paredes finas entre furos ou furos muito próximos das laterais da peça. Além disso é fundamental que os furos sejam escareados.

6. Soldas ou Juntas Improvisadas

Evitar: Soldas ou juntas improvisadas, pois essas áreas podem reagir de forma imprevisível durante o tratamento térmico.

Solução: Em peças que passarão por têmpera e revenimento a solda deve ser entendida sempre como uma solução paliativa e que deve ser evitada. Se a soldagem for realmente necessária, use técnicas de preparação adequadas, eletrodos compatíveis com a composição química do aço a ser soldado, pré aqueça a peça a ser soldada e utilize técnicas de pós-tratamento apropriadas para reduzir a concentração de tensões e garantir uma microestrutura homogênea.

7. Componentes Assimétricos

Evitar: Designs assimétricos, onde uma parte da peça pode esfriar muito mais rápido do que outra, levando a deformações.

Solução: Tente projetar a peça de maneira simétrica ou, se isso não for possível, preveja o sobremetal adequado para corrigir deformações.

8. Arestas e Pontos Afiados

Evitar: Arestas afiadas ou pontos agudos, que podem atuar como iniciadores de trincas durante o resfriamento.

Solução: Arredonde arestas e suavize quaisquer pontos agudos na geometria da peça.

9. Peças acabadas

Não enviar: Peças na dimensão final, pois a variação dimensional, como informado anteriormente, é intrínseca às operações de tratamento térmico.

Solução: Sempre prever sobremetal adequado às dimensões da peça, buscando, inclusive, o balanceamento de massas.

Evitar: usinagem grosseira, pois toda aresta que, ao passar o dedo desprotegido, traga o risco de ferimento, deve ser retrabalhada, pois além de representar um risco aos operadores, é também um ponto concentrador de tensões.

Solução: Não permitir a presença de rebarbas, principalmente nas áreas de alteração de forma/massa e furos.

Cuidado com o resfriamento inadequado!

É um grande engano se até aqui você pensou que apenas os formatos são os únicos responsáveis pelas formações de trincas, deformações dos aços e baixa performance das ferramentas.

Normalmente, pensando-se unicamente na microestrutura do material, quanto mais rápido for o resfriamento da têmpera, melhor, porém, a têmpera, sem o acompanhamento preciso de profissionais, também pode se transformar em um risco para integridade das ferramentas. Isso porque, o resfriamento drástico demais traz tensões internas, além de uma alta instabilidade térmica.

De outro lado, um resfriamento muito lento, visando evitar a ocorrência de trincas e deformações, pode trazer efeitos negativos para a microestrutura do material, que poderá afetar propriedades como tenacidade, resistência à compressão, polibilidade, etc.

Ou seja, o projetista, a ferramentaria e o tratador térmico devem trabalhar em conjunto, no sentido de se prever a geometria e o acabamento de tal forma a permitir a utilização de taxas de resfriamento adequadas durante as operações de tratamento térmico.

Unindo a geometria ao tratamento térmico ideal

As táticas para aumentar a vida útil de uma ferramenta, como já dito antes, começam logo pelo projeto das ferramentas.

Quando os estudos se alinham corretamente para uma geometria que aceite soluções térmicas com segurança, toda a perspectiva desta peça muda. Sendo assim, a geometria favorável ao tratamento térmico leva ao menor risco de trincas e deformações e, permite a utilização de taxas de resfriamento adequadas, resultando em melhor tenacidade e, por fim, uma MAIOR vida útil da ferramenta.

Boas práticas para têmpera

Primeiramente, como a têmpera é uma solução que também diz respeito à tenacidade, dureza, mudanças volumétricas e ajuste de aspectos mecânicos do aço, esta também tem boas práticas para ser realizada, proporcionando uma execução mais segura e uma maior vida útil das ferramentas.

Os principais cuidados giram em torno de:

– Informar o tipo de aço/liga enviado para tratamento térmico e, se possível, o fabricante ou distribuidor do mesmo, pois assim, saberemos exatamente onde buscar as informações para o correto tratamento térmico;

– Realizar o melhor projeto de usinagem: rota de usinagem (desbaste, acabamento, retífica etc.) e geometria, visando a introdução da menor quantidade possível de tensões e o melhor acabamento possível;

– O alívio de tensões antes da têmpera tem o objetivo de mitigar os riscos, mas é importante frisar que não os elimina por completo.

Enfim, agora que você já sabe mais sobre cantos vivos, deformações, os efeitos da têmpera e como todos esses fatores influenciam o aço para uma vida útil maior nas ferramentas, que tal visitar o nosso site para conferir mais infotecs? Aproveite, também, para nos acompanhar nas redes sociais e esteja atento às novidades da ISOFLAMA.

Nos vemos na próxima!

Processos térmicos para aumentar a vida útil de ferramentas confeccionadas em Aço Rápido

Aço Rápido é o material usado, principalmente, na fabricação de ferramentas de usinagem

Em geral, a composição do Aço Rápido contém tungstênio, cromo, vanádio, carbono e ferro, sendo usado, principalmente, na fabricação de ferramentas de usinagem, as quais trabalham com altas velocidades de corte. Sua relevância é histórica, por ser um importante ator na Segunda Revolução Industrial, ao contribuir para um salto de produtividade nas indústrias da época.

Até hoje é um material fundamental para a metalurgia mundial, por conta de suas propriedades mecânicas de alta resistência ao calor e à abrasão. Nesta matéria, você entenderá mais sobre esse aço e como melhorar as suas propriedades por meio de tratamento térmico.

Entrando em detalhes: o que é o Aço Rápido?

Este é um material com uma história interessante, tendo sido desenvolvido por várias pessoas ao longo do tempo. Mas, sua criação é frequentemente atribuída a dois engenheiros americanos, Frederick Winslow Taylor e Maunsel White. Ambos trabalhavam em uma aciaria chamada Bethlehem Steel, na virada do século, durante a Segunda Revolução Industrial.

Conhecido em inglês por High Speed Steel (HSS), “aço de alta velocidade” em tradução literal para o português, o material foi um importante ator no salto produtivo das indústrias da época. Suas características convenientes à aceleração dos processos – como a alta resistência à abrasão e à temperatura – aumentou drasticamente a velocidade de corte das ferramentas de usinagem.

Como comentado, os Aços Rápidos são assim chamados devido a capacidade de usinarem metais com velocidades de corte superiores às possíveis com outros tipos de aços (como os aços ferramenta, por exemplo). Isso porque, conseguem manter a alta resistência da aresta de trabalho mesmo em temperaturas na ordem de 500°C, desde que não sofram choques térmicos constantes.

Comumente, são utilizados para a fabricação de ferramentas de usinagem, desde as usadas domesticamente – como brocas – até as industriais para corte de outros metais, como fresas e bits, por exemplo.

Principais propriedades do aço rápido

São três as principais propriedades do aço rápido, as quais viabilizam o seu uso em ferramentas de usinagem.

• Dureza à quentura: os Aços Rápidos mantêm sua dureza mesmo em altas temperaturas de operação (~500°C), o que os torna adequados para usinar materiais duros (inclusive metálicos) a altas velocidades de corte.

• Resistência ao desgaste abrasivo: o que contribui para retardar o desgaste da aresta de corte da ferramenta sob condições de trabalho intensas. Essa propriedade, além de permitir uma boa vida útil, também garante que a ferramenta não perderá o fio de corte na área de trabalho.

• Resistência à compressão e à deformação térmica: eles mantêm sua forma e resistem à deformação mesmo em temperaturas elevadas, garantindo uma usinagem precisa.

• Tenacidade: apesar de sua alta dureza, os Aços Rápidos também possuem certa tenacidade, o que os torna menos propensos a quebras e lascamentos durante a aplicação, especialmente onde ocorre o que chamamos de “corte interrompido”, como em dentes de fresas, onde hora o dente está em contato com o material a ser usinado e hora não, gerando microimpactos e acúmulo de tensões durante a operação.

Principais aplicações

Dentre suas principais aplicações, podemos citar as seguinte ferramentas:

Fresas, brocas, machos, etc – corte rotativo;
Brocas, guilhotinas, etc – corte linear;
Punções, pentes e rolos laminadores, etc – trabalho a frio.

Exemplos de Aços Rápidos

Existem diversas formas de se classificar os Aços Rápidos, sendo as mais comuns de acordo com a composição química (material com ou sem cobalto, por exemplo) e de acordo com o processo de fabricação (aços convencionais, aços refundidos e aços sinterizados).

AISI M2: no Brasil, é o aço de entrada na linha de Aços Rápidos. Apresenta boa resistência ao desgaste, podendo chegar a durezas na ordem de 63/65 HRC.
AISI M35: é praticamente um AISI M2 com adição de ~5% de cobalto, o que confere uma resistência ao desgaste ainda maior, com leve perda de tenacidade.
AISI M4: encontrado no mercado brasileiro em sua versão sinterizada (metalurgia do pó), o que lhe confere maior tenacidade e maior resistência ao desgaste se comparado aos dois materiais citados anteriormente.

Existem diversas modificações e evoluções destes materiais disponíveis no mercado, principalmente quando falamos em aços sinterizados, onde, por exemplo, é possível encontrar materiais com teores de cobalto acima de 10%, podendo, inclusive, alcançar durezas na ordem de 70 HRC.

Tratamento térmico do aço rápido

O tratamento térmico para ferramentas confeccionadas em Aços Rápidos pode melhorar suas propriedades, conforme a funcionalidade, contribuindo para o prolongamento de sua vida útil.

De modo geral, a temperatura de austenitização (têmpera) dos Aços Rápidos é acima dos 1.150°C, sendo o mais comum a faixa entre 1.180 e 1.200°C.

Além disso, embora a temperatura de austenitização dos Aços Rápidos seja bem superior à dos aços ferramenta, o tempo em temperatura de austenitização é menor. Ou seja, demanda equipamentos com um bom grau de precisão e controle. Caso contrário, facilmente poderá haver fragilização do material durante o tratamento térmico, mesmo que a dureza esteja dentro da faixa especificada.

Justamente devido a estas características, a montagem da carga (peças) que será tratada é de suma importância. Na verdade, é o fator geométrico um critério a ser levado em consideração de forma rigorosa. Em outras palavras, em um tratamento térmico em forno a vácuo, por exemplo, não se pode colocar peças com fator geométrico muito diferentes em uma mesma carga. Afinal, uma peça menor aquecerá e resfriará mais rápido do que uma peça grande, além de demandar tempos em temperatura de austenitização diferenciados. Se, por exemplo, o tempo for baseado na peça grande, estes poucos minutos a mais que o ideal, em que a peça pequena ficará exposta à temperatura de austenitização, poderá comprometer sua microestrutura de forma definitiva, afetando propriedades, principalmente, como tenacidade e resistência ao desgaste.

Obtendo a melhor resposta dos componentes

Sendo assim, conseguimos obter a melhor resposta dos componentes em Aço Rápido a partir da utilização de fornos precisos, calibrados e aferidos. Mas também, precisamos ter o máximo controle e seleção adequada dos parâmetros de processo durante a têmpera e os revenimentos.

A realização da têmpera em forno a vácuo também contribui para garantir um melhor resultado do tratamento. Isso porque, além de oferecer proteção contra a descarbonetação, permite o controle preciso de temperatura e atmosfera em seu interior. Assim, contribui para a repetibilidade dos bons resultados.

A qualidade que você confia, agora para aço rápido

A ISOFLAMA já processa Aços Rápidos há muito tempo, porém, sempre em “carga fechada”, ou seja, tratamentos dedicados exclusivamente para determinados clientes. No entanto, recentemente, aumentamos nosso catálogo de serviços oferecidos, com o lançamento do tratamento térmico para Aços Rápidos em cargas compartilhadas, respeitando-se com afinco o critério geométrico. Isso significa que agora, as ferramentas confeccionadas nesse tipo de material poderão receber os serviços com a excelência já atestada em mais de 18 anos de experiência.

Nossos processos são realizados em equipamentos de alta tecnologia. No caso do tratamento térmico, como têmpera e revenimento, contamos com fornos a vácuo. Essa tecnologia possibilitam um maior controle de temperatura e pressão, proporcionando um resultado mais eficiente e com alto índice de repetibilidade de bons resultados.

Além da alta tecnologia, a Isoflama compreende os processos térmicos como uma arte. Sabemos que o fator que diferencia um tratamento térmico de excelência dos demais, é mais do que o conhecimento técnico. Na verdade, envolve experiência, capacidade de repetibilidade, prudência no manejo das peças tratadas e habilidades na operação dos equipamentos.

Saiba mais sobre nossos serviços e descubra como podemos contribuir para o aumento da vida útil dos componentes em aço rápido da sua indústria. Fale conosco.

Conheça o processo de têmpera para aço inox martensítico: indicações e como é realizado

Com elevado teor de carbono, o aço inox martensítico é adequado para a têmpera quando se deseja elevar a sua dureza

O aço inox martensítico apresenta elevado teor de carbono, quando comparado aos demais integrantes da família dos inoxidáveis. Ele é adequado para o processo térmico de têmpera, especialmente quando o objetivo do tratamento é aumentar a dureza do componente.

Breve definição sobre o aço inox martensítico

Antes de nos aprofundarmos no assunto da têmpera para o aço inox martensítico, precisamos compreender brevemente a definição deste material.

Sendo assim, são considerados aços inoxidáveis martensíticos os aços inoxidáveis com alto teor de carbono, geralmente de 0,1% e até um pouco mais de 1%. Além de ferro e carbono, os aços dessa família também contêm principalmente cromo e níquel em sua composição, o que confere a eles considerável resistência à corrosão, além de alta resistência mecânica e ductilidade.

Trata-se de um material adequado ao tratamento térmico, incluindo a têmpera, porque suas propriedades, como dureza e tenacidade, podem ser ajustadas a partir o manejo da temperatura.

As propriedades podem se diversificar?

Neste sentido, vale fazermos uma observação importante. As propriedades de cada aço inox martensítico podem ser diferentes dependendo do fornecedor. Isso porque, cada marca pode apresentar ligeiras alterações nas composições químicas, diminuindo ou reforçando determinadas propriedades. Este é um fator com alto impacto no resultado do tratamento térmico.

Um exemplo comum é o aço AISI 420, conhecido popularmente por aço 420. Embora seja um material muito popular, cada fornecedor apresenta o produto com composição e características um tanto quanto diferentes, além de também, costumeiramente, terem nomenclaturas distintas – informações fundamentais para os profissionais do tratamento térmico.

Assim, quem deseja contratar serviços de tratamento térmico para peças de AISI 420 ou quaisquer outros aços inoxidáveis martensíticos, deve revelar ao tratador as informações técnicas do material.

A omissão desta informação pode levar a consequências graves que envolvem não apenas o insucesso dos processos térmicos, como também a não-conformidades, como o surgimento de trincas durante a manipulação da peça.

Indicações para a têmpera de aço inox martensítico

Contendo uma taxa mais elevada de carbono do que as outras categorias de aço inoxidável, o martensítico apresenta resposta para os processos térmicos semelhantes aos aços carbono. Por isso, de modo geral, podemos afirmar que os aços inox martensíticos (410, 420, 420 mod e 420 S) são compatíveis com a têmpera.

Assim, o aço inox martensítico atinge as suas propriedades desejadas a partir do correto tratamento térmico. Contudo, existem alguns pontos que devem ser averiguados para definirmos se a melhor escolha de processo térmico é a tempera ou uma segunda, e até terceira, opção.

Nesse sentido, vale pensar no principal objetivo da ferramenta: dureza, tenacidade, baixa tensão residual etc. Sugere-se elencar as propriedades mais necessárias para a sua funcionalidade.

Isso porque, geralmente, mesmo após o tratamento térmico, o material não adquire uma combinação de propriedades como: baixa tensão residual com alta tenacidade ou alta resistência à corrosão com a baixa dureza.

Alternativas à têmpera

Fora a têmpera, existem outras duas alternativas para tratar ferramentas em aço martensítico. São elas: o tratamento a frio (subzero e criogenia) – seguidos de revenimentos – e a Isotenaz.

O subzero e a criogenia são processos de intenso resfriamento, chegando a temperaturas inferiores a -190°C. Apesar de serem soluções viáveis para o incremento da dureza, a escolha deve ser anualizada. Afinal, elas apresentam riscos elevados de propiciar trincas na peça.

A chamada “Isotenaz” é uma técnica da Isoflama. Ela preserva a resistência e a corrosão, e melhora a tenacidade. No caso dos componentes que exigem boa dureza e alta tenacidade, esse processo apresenta resultados importantes.

Como é realizada a têmpera do aço inoxidável martensítico?

Para aço inoxidável martensítico, geralmente realizamos a tempera antes da finalização da construção da ferramenta, quando o material está em seu estado recozido, ou seja, com baixa dureza. Sendo assim, o objetivo principal deste processo é aumentar a dureza da ferramenta.

De maneira geral, na têmpera dessa categoria de aço, elevamos a temperatura até a sua austerizarão, mantemos em patamar por determinado período – fatores que variam conforme a dimensão da peça e fornecedor do aço – para seguirmos com o rápido resfriamento. Ao final, geralmente forma-se uma camada de sobremetal de cerca de 2,00 mm.

Esse processo pode resultar em uma deformação inevitável e imprevisível. Porém, podemos diminuir as chances da ocorrência dessa adversidade com a realização prévia de um alívio de tensões. O alívio de tensão torna-se mandatório, não só por isso, mas porque também contribui para a redução do risco de trincas.

Como ocorre nos tratamentos de outras categorias de metais, após a têmpera realiza-se o processo de revenimento. Logo, em se tratando especificamente do revenimento, existem diversos aspectos que devem ser analisados, especialmente em relação à temperatura. Detalhes que merecem uma matéria própria.

Tratamento térmico para aço inox martensítico na Isoflama

A Isoflama tem profundo conhecimento e longa experiência no tratamento de aço inox martensítico. Em se tratando da têmpera, a realizamos em fornos a vácuo de alta tecnologia, que nos permite superior controle de temperatura e atmosfera, apresentando resultados ainda mais eficientes do que os processos tradicionais. Além disso, por meio do software do equipamento, obtemos uma maior capacidade de repetibilidade dos bons resultados.

Nossos métodos apresentam ainda mais benefícios. Por isso, te convido a conhecer como trabalhamos. As principais informações sobre os nossos serviços estão aqui mesmo neste site. Confira!

Têmpera em banho de sais, mufla ou a vácuo: os diferentes meios de tratamento térmico

Conheça as diferenças e a importância da têmpera em banho de sais, forno tipo mufla ou em forno a vácuo, na vida útil das ligas metálicas

Sinônimo de trabalho pesado, diversas peças metálicas são usadas em processos que exigem uma alta resistência e força mecânica. Porém, muitos metais possuem uma estrutura que, por si só, não suportariam tal pressão diária. É nesse ponto que entra em destaque a têmpera!

Esse é um processo que utiliza o aquecimento e resfriamento controlado para mudar a estrutura cristalográfica de um determinado material. Assim, estabilizando o carbono presente em sua composição e aumentando a dureza conforme a necessidade de quem busca esse processo térmico.

Confira abaixo mais algumas informações sobre a têmpera, suas diferentes formas de serem feitas e entenda o assunto com quem é especialista!

Têmpera: um processo cuidadosamente controlado

Em termos gerais, a têmpera opera com três etapas principais:

Aquecimento: onde a peça metálica começa a absorver calor;
Patamar: onde a temperatura já atingiu o o ponto ideal para que aconteça a mudança estrutural do metal em questão;
Resfriamento: onde, controladamente, o calor é extraído do material. Esta é uma das etapas mais críticas, pois, normalmente, o resfriamento deve ser o mais rápido possível, para que não haja tempo de a microestrutura voltar ao estado original. Entretanto, esta operação gera muitas tensões.

Temperar é modificar a estrutura de um material, onde há uma solubilização do carbono e demais elementos de liga presentes na composição química do mesmo. Essa característica eleva a dureza das peças metálicas e a sua ductilidade, possibilitando um uso melhor e mais duradouro nas indústrias.

Banho de sais, forno tipo mufla e forno a vácuo: quais são as diferenças?

Conforme a tecnologia e a aplicação de boas práticas foram avançando no setor metalúrgico, a modalidade a vácuo mostrou maiores vantagens quando falamos em têmpera. Porém, abaixo falaremos individualmente de cada forma de aplicação.

Banho de sais

Funcionando como um processo de imersão em uma espécie de poço cheio de sais apropriados, os quais conduzirão o calor para as peças metálicas. A temperatura e o tempo de permanência são calculados em função do tipo de material e a geometria da peça, a qual é submersa e emergida nesse banho.

A imersão da peça fria diretamente no banho de sais já aquecido gera choque térmico e muitas tensões. Motivo pelo qual, quem utiliza essa modalidade deve fazer uso de fornos auxiliares, para etapas de pré-aquecimento. Estes, vão aquecendo aos poucos o produto, minimizando assim as tensões.

O resfriamento é feito por imersão em outro equipamento, como por exemplo, em tanque de óleo, água, banho de sais com temperatura mais baixa etc. Ou seja, há a necessidade de se movimentar peças quentes.

Forno de Mufla

Normalmente, nos fornos tipo mufla a peça é aquecida junto com o forno, até chegar na temperatura ideal. Aqui, o princípio é semelhante ao de um forno convencional, como o que temos em casa.

Assim como no banho de sais, este processo não possui um sistema próprio de resfriamento. Ou seja, também há a necessidade de movimentação de peças quentes e, sem a adoção de uma forma de resfriamento segura, os aços podem sofrer tensões e trincas.

Forno a vácuo

É o que há de mais moderno em tratamento térmico, pois além de apresentar alta homogeneidade de temperatura em toda a câmara e um sistema de gerenciamento totalmente informatizado, a atmosfera sob vácuo protege a superfície das peças, eliminando a formação de carepas e/ou descarbonetação.

Além disso, o fato de ser equipamento totalmente informatizado, permite um maior nível de controle tanto do aquecimento quanto do resfriamento, tornando-os mais homogêneos entre a superfície e o núcleo da peça, minimizando assim as tensões.

Um outro diferencial é que o resfriamento ocorre no mesmo equipamento, ou seja, não há a necessidade de movimentação de peças quentes, o que traz mais segurança para a operação e também para as peças.

Outro ponto essencial é a repetibilidade de processos. Como os outros meios de tratamento térmico dependem do manuseio e da variável humana, um único minuto a mais em determinada temperatura pode ocasionar resultados diferentes nos materiais.

Além de tudo isso, o tratamento térmico em fornos a vácuo é ambientalmente correto, já que não há a emissão de poluentes e nem utilização de insumos nocivos ao meio ambiente e à saúde.

Sendo superior, por que não se usa apenas a têmpera a vácuo?

Mesmo com maiores vantagens sobre as outras formas de têmpera, há duas questões que impedem o uso absoluto do forno a vácuo:

Maior custo;
Ligas metálicas incompatíveis com esse tipo de forno.

Dependendo do tipo de liga ou aço que uma empresa utiliza e a verba disponível para a realização da têmpera, o banho de sal e o forno de mufla ainda podem ser mais viáveis. Contudo, não devemos ignorar seus riscos operacionais, a qualidade final e vida útil das peças e as questões ambientais, apenas pelo custo e economia.

Faça a têmpera com quem é especialista!

Após essa explicação sobre os diferentes meios de tratamento térmico, suas maiores vantagens e desvantagens, fica mais fácil entender qual processo térmico é ideal para as suas necessidades.

E se você ainda precisa de uma ajuda especializada, que realize o aprimoramento dos seus materiais, conte com a ISOFLAMA!

Com um know-how de quase 20 anos no mercado, contamos com equipamentos cada vez mais modernos e uma equipe especializada em avaliar, sugerir e realizar os serviços que você precisa com exatidão.

Entre em contato com a nossa equipe para mais informações, siga as nossas redes sociais para se manter atualizado em nossas novidades e confira outros materiais técnicos e informativos sobre o universo da metalurgia.

Até a próxima!

Qual é a diferença entre os processos térmicos a frio realizados com nitrogênio líquido subzero e criogenia?

Saiba como esses processos são aplicados na indústria e quais suas vantagens

Quando pensamos em tratamento térmico, normalmente nos vem à mente altas temperaturas e peças incandescentes. Porém, existem os tratamentos térmicos realizados à baixíssimas temperaturas, utilizando-se, por exemplo, nitrogênio líquido. Técnica essa que oferece benefícios significativos nas propriedades mecânicas dos materiais.

Para entender mais sobre esse processo e sua importância para a indústria, neste artigo vamos explorar alguns detalhes sobre o método de aplicação do nitrogênio líquido nos processos industriais, desde sua base técnica até as diversas vantagens.

Assim, abordaremos a diferença entre os processos térmicos a frio com nitrogênio líquido subzero e criogenia. Destacando também, os efeitos dessas técnicas nos materiais e os métodos de aplicação específicos.

Além disso, analisaremos também, os benefícios proporcionados por esse tipo de tratamento térmico, assim como as suas implicações nas indústrias automotiva, aeroespacial, metalúrgica e outras.

Então, se você quer saber mais sobre essa técnica e descobrir as perspectivas futuras e as possíveis inovações nesse campo vislumbrando o potencial contínuo desse método, chegou ao lugar certo. Continue a leitura e confira!

O que são processos térmicos a frio?

Os processos térmicos a frio são técnicas de tratamento que envolvem a manipulação de materiais em temperaturas muito baixas, resultando em alterações nas suas propriedades físicas e mecânicas. Desse modo, esses processos são cruciais em várias indústrias devido à capacidade de melhorar a durabilidade, resistência e desempenho dos materiais. Além disso, são capazes de otimizar processos de fabricação e reduzir custos de produção.

Diferença entre criogenia e subzero na metalurgia

Na prática, os termos “criogenia” e “subzero” são frequentemente usados de forma intercambiável para descrever o mesmo processo de tratamento térmico, que envolve a exposição do material a temperaturas muito baixas. No entanto, tecnicamente, “criogenia” se refere ao estudo e à produção de temperaturas extremamente baixas, enquanto “subzero” simplesmente significa abaixo de zero grau Celsius.

Assim, o tratamento térmico de subzero geralmente se refere ao processo de resfriamento de um material a temperaturas abaixo de zero grau Celsius. Mas, não necessariamente tão baixas quanto as temperaturas criogênicas típicas, que podem chegar a -196°C ou até mais baixas. Em resumo, a criogenia é um termo mais específico para temperaturas extremamente baixas, enquanto subzero é um termo mais genérico que pode incluir uma faixa mais ampla de temperaturas abaixo de zero.

Em metalurgia, por convenção, temos que:

Subzero: consiste da operação de resfriamento do aço a temperaturas abaixo de zero grau, geralmente entre -70ºC e -120ºC, utilizando-se soluções líquidas compostas da mistura de Nitrogênio líquido mais substâncias, tais como: Álcool, Acetona, CO₂ líquido ou adições de gelo seco.

Criogenia: consiste do resfriamento do aço em Nitrogênio líquido para alcançar a temperatura deste, ou seja, -196ºC.

Por que realizar o Subzero, ou Criogenia?

Certas ligas ferrosas, em função do teor em Carbono, elementos de liga e condições de resfriamento (taxa), deslocam para baixo (no diagrama TRC) as temperaturas de início (Mi) e fim (Mf) de transformação Martensítica. Nesses casos, quando o aço alcança a temperatura ambiente, apresentará uma determinada quantidade (% em volume) de Austenita não transformada, o que chamamos de “Austenita Retida”.

Essa Austenita Retida não é desejável, pois interfere negativamente em propriedades como resistência à compressão, tenacidade, resistência ao desgaste e na estabilidade dimensional durante o uso da ferramenta, além de, também ser prejudicial a processos como eletroerosão, retífica e posteriores processos termoquímicos aos quais a ferramenta venha a ser submetida, como nitretação e/ou revestimentos tipo PVD, onde pode causar, por exemplo, variações dimensionais e alterações de durezas. Portanto, essa Austenita retida precisa ser transformada em Martensita, já que as propriedades mecânicas dos aços são atendidas plenamente quanto maior a uniformidade microestrutural.

Esta transformação pode ser obtida através da realização de revenimentos ou do uso destes dois meios de resfriamento, os quais forçarão a transformação da “Austenita Retida” em Martensita. Portanto, o tratamento Subzero age para melhorar a uniformidade microestrutural e a estabilidade dimensional.

ISOCRIO^®

Processo ISOFLAMA de tratamento térmico em baixas temperaturas, que podem variar entre -70ºC e -196ºC, visando a transformação da Austenita Retida em Martensita

Procedimento

Metalurgicamente, o ideal é que o subzero ou criogenia sejam realizados logo após o resfriamento da têmpera. Porém, devido ao elevado nível de tensões a que a peça será exposta, em certas situações é recomendável sua realização entre o primeiro e o segundo revenimentos.

De modo geral, a operação consiste na imersão da peça de aço em Nitrogênio líquido (Criogenia) ou solução líquida de Nitrogênio e Álcool (Subzero) por, pelo menos, uma (1) hora e, em seguida, aguardar o retorno à temperatura ambiente. Na sequência, realizar o processo térmico de alívio de tensões ou revenimentos, visando a adequação/ajuste da dureza.

Quando utilizar o ISOCRIO®?

A decisão pela sua utilização depende de:

Composição química do aço;
Parâmetros de tratamento térmico utilizados: temperatura de austenitização e taxa de resfriamento na têmpera;
Geometria da peça.

A “geometria da peça” é fundamental importância, pois no tratamento térmico Subzero ocorre a formação de elevadas tensões e, consequentemente, maior risco de nucleação de trincas nas áreas de concentração destas tensões.

Vantagens

Como estes processos forçam a transformação da Austenita retida em Martensita, temos os seguintes benefícios:

Uniformidade microestrutural;
Estabilidade dimensional em trabalho;
Aumento da tenacidade;
Aumento da resistência ao desgaste;
Aumento da resistência à compressão;
Aumento da dureza em determinadas situações.

Limitações:

Conforme comentado anteriormente, o tratamento térmico em baixas temperaturas pode trazer vantagens, mas também traz riscos, motivo pelo qual devemos ter especial atenção a alguns fatores limitantes, como:

Dimensão de equipamento;
Controle da temperatura da solução do processo;
Operação exige extremo cuidado na manipulação das peças;
Aplicável para até determinadas dimensões de peças;
Risco de trinca cresce conforme dimensão e geometria da peça;

Diante do exposto, fica claro que não é possível generalizar a prática do subzero, pois há riscos envolvidos. Em certas situações, a realização de vários revenimentos (desde que respeitando-se os tempos e temperaturas corretos), por exemplo no caso de aços alta liga, como os das classes trabalho a frio e aços rápidos, pode produzir efeito similar na redução dos teores de “Austenita Retida”. Sendo assim, é sempre recomendável consultar nossa assessoria técnica para juntos definirmos qual a melhor rota de tratamento térmico para cada situação, levando-se em conta os objetivos desejados, a geometria da peça e os riscos envolvidos.

Leitura complementar: aplicação do Nitrogênio líquido na indústria

Como vimos, o Nitrogênio líquido pode ser utilizado em operações de tratamento térmico a frio de peças confeccionadas em aços, mas sua aplicação na indústria em termos de tratamentos térmicos não se limita ao setor metalúrgico. Sendo assim:

Indústria alimentícia

Este método é frequentemente utilizado na indústria alimentícia para congelar alimentos de forma rápida e eficiente como sorvetes, carnes, frutas e vegetais, preservando sua qualidade, textura e sabor.

Indústria eletrônica

Na indústria eletrônica, o Nitrogênio líquido é utilizado no resfriamento de componentes eletrônicos durante processos de fabricação, como a soldagem. Isso porque, ele ajuda a evitar danos térmicos aos componentes sensíveis e garante a qualidade dos produtos eletrônicos.

Armazenamento criogênico e criopreservação de materiais biológicos

O armazenamento criogênico de materiais biológicos, como células, tecidos, órgãos e amostras de DNA, também pode utilizar este tipo de processo. Portanto, biobancos, laboratórios de pesquisa e clínicas de fertilização in vitro a empregam para preservar material biológico a longo prazo.

Por fim, a criopreservação de células-tronco, óvulos, espermatozoides e outros materiais biológicos para uso em pesquisa médica, reprodução assistida e terapias regenerativas também podem empregar o Nitrogênio.

Essas são apenas algumas das muitas aplicações do Nitrogênio líquido na indústria. Afinal, sua versatilidade, baixa temperatura e capacidade de resfriamento rápido o tornam um componente essencial na variedade de processos industriais. Assim contribuindo para a produção de produtos de alta qualidade e o avanço da ciência e da tecnologia.

Quer saber mais sobre esses processos e muitos outros que podem potencializar a rotina industrial? Acompanhe o Infotec da ISOFLAMA e tenha acesso a inúmeros conteúdos sobre o assunto. Nos siga também nas redes sociais para ficar por dentro das novidades em primeira mão!