1. anelamento
O recozimento é um processo de tratamento térmico de metais que envolve aquecer lentamente o metal até uma temperatura específica, mantê-lo por um tempo adequado e depois resfriá-lo a uma taxa apropriada.
O objetivo deste processo é reduzir a dureza, melhorar a usinabilidade, eliminar tensões residuais, estabilizar dimensões e minimizar deformações e tendências a trincas.
Além disso, refina a estrutura do grão, ajusta a microestrutura e elimina defeitos estruturais.
Definição de Recozimento
Recozimento refere-se a um processo de tratamento térmico de metal onde o metal é lentamente aquecido até uma determinada temperatura, mantido por tempo suficiente e depois resfriado a uma velocidade adequada (normalmente resfriamento lento, mas às vezes resfriamento controlado).
Sua finalidade é amaciar materiais ou peças que foram fundidas, forjadas, soldadas ou cortadas, para melhorar sua plasticidade e tenacidade, homogeneizar sua composição química, eliminar tensões residuais ou adquirir as propriedades físicas desejadas.
Dependendo de sua finalidade, existem vários tipos de recozimento, como recozimento isotérmico, recozimento homogeneizante, recozimento esferoidizante, recozimento para alívio de tensão, recozimento recristalizante e recozimento de estabilização, recozimento de campo magnético e muito mais.
1. As ferramentas de metal podem perder sua dureza original devido à exposição ao calor durante o uso.
2. Aquecer o material metálico ou peça de trabalho a uma temperatura específica e mantê-la por um certo tempo permite um resfriamento lento. O recozimento pode diminuir a dureza e a fragilidade do metal e aumentar sua plasticidade. Também é conhecido como maletação.
Objetivo do Recozimento
1) Para reduzir a dureza e aumentar a usinabilidade;
2) Mitigar tensões residuais, estabilizar dimensões e diminuir tendências de deformação e fissuração;
3) Para refinar estruturas de grãos, ajustar a microestrutura e eliminar defeitos estruturais.
Na produção, os processos de recozimento são amplamente utilizados. De acordo com os diferentes objetivos de recozimento exigidos pela peça, existem diversas especificações para o processo de recozimento, como recozimento completo, recozimento esferoidizante e recozimento com alívio de tensão.
2. Normalizando
Normalização, também conhecida como normalização, é um processo de tratamento térmico de metal onde a peça é aquecida a uma temperatura de 30 a 50°C acima de Ac3 ou Accm, mantida por um determinado período e depois removida do forno para resfriar ao ar ou por água spray, névoa ou sopro de ar.
Sua finalidade é refinar o tamanho do grão e homogeneizar a distribuição do metal duro. A normalização difere do recozimento porque a taxa de resfriamento durante a normalização é ligeiramente mais rápida do que durante o recozimento, resultando em uma estrutura de normalização mais fina e propriedades mecânicas aprimoradas.
Além disso, a normalização por resfriamento fora do forno não ocupa equipamentos, tendo assim um maior índice de produção. Portanto, a normalização é usada tanto quanto possível na produção para substituir o recozimento.
Aplicações de normalização
1) Para aço de baixo carbono, a dureza após a normalização é ligeiramente maior do que após o recozimento, e a tenacidade também é melhor, tornando-o adequado como pré-tratamento para usinagem.
2) Para aços de médio carbono, pode substituir o revenido como tratamento térmico final, e também servir como tratamento preparatório para o endurecimento superficial conduzido por aquecimento por indução.
3) Para aço ferramenta, aço para rolamentos e aço de cementação, pode reduzir ou suprimir a formação de carbonetos de rede, obtendo assim a estrutura ideal necessária para o recozimento de esferoidização.
4) Para peças de aço fundido, pode refinar a estrutura fundida e melhorar a usinabilidade.
5) Para peças forjadas de grande porte, pode servir como tratamento térmico final, evitando assim uma grande tendência a trincas durante o endurecimento.
6) Para ferro fundido dúctil, melhora a dureza, resistência e resistência ao desgaste e é usado na fabricação de componentes importantes como virabrequins e bielas em automóveis, tratores e motores a diesel.
7) Para aço hipereutetóide, realizar a normalização antes do recozimento de esferoidização pode eliminar a cementita secundária da rede, garantindo a esferoidização completa da cementita durante o recozimento de esferoidização.
Estrutura pós-normalização: A estrutura do aço hipoeutetóide é F+S, do aço eutetóide é S e do aço hipereutetóide é S + cementita secundária e é descontínua.
O processo de tratamento térmico do metal envolve o aquecimento da peça a uma temperatura apropriada (Ac3 ou ACcm mais 30-50°C) (ver microestrutura do aço) e, em seguida, resfriamento ao ar após o isolamento. A normalização é usada principalmente para peças de aço.
O aço normalizado é semelhante ao aço recozido, mas esfria um pouco mais rápido e possui uma estrutura mais fina. Alguns aços com uma taxa crítica de resfriamento muito pequena podem transformar a austenita em martensita pelo resfriamento ao ar, mas esse tratamento não é considerado normalização, mas sim chamado de têmpera por resfriamento a ar.
Ao contrário, algumas peças de seção grande feitas de aço com uma taxa crítica de resfriamento maior não podem obter martensita mesmo se forem temperadas em água, e o efeito da têmpera está próximo da normalização.
A dureza do aço após a normalização é superior à do recozimento.
Durante a normalização, não é necessário resfriar a peça com o forno como no recozimento, o que economiza tempo do forno, melhora a eficiência da produção e, portanto, é geralmente substituído pela normalização tanto quanto possível na produção.
Para aço de baixo carbono com teor de carbono inferior a 0,25%, a dureza alcançada após a normalização é moderada, o que é mais propício ao corte do que ao recozimento, e geralmente a normalização é usada para preparar o corte.
Para aço de médio carbono com teor de carbono de 0,25-0,5%, também pode atender aos requisitos de corte após a normalização.
Para peças leves feitas deste tipo de aço, a normalização também pode servir como tratamento térmico final.
A normalização do aço para ferramentas com alto teor de carbono e do aço para rolamentos visa eliminar carbonetos de rede na estrutura e preparar a estrutura para o recozimento esferoidizado.
Processo de Tratamento Térmico de Peças de Aço – Normalização
O tratamento térmico do aço é dividido em duas categorias: tratamento térmico geral e tratamento térmico superficial.
Os tratamentos térmicos gerais comuns incluem recozimento, normalização, têmpera e revenido; o tratamento térmico de superfície pode ser dividido em têmpera de superfície e tratamento térmico químico.
A normalização é um processo de tratamento térmico no qual a peça de aço é aquecida a uma temperatura crítica acima de 30-50°C, mantida por um tempo apropriado e depois resfriada em ar calmo.
O principal objetivo da normalização é refinar a estrutura, melhorar o desempenho do aço e obter uma estrutura próxima do estado de equilíbrio.
Comparado com o processo de recozimento, a principal diferença na normalização é que a taxa de resfriamento da normalização é um pouco mais rápida, portanto o ciclo de produção do tratamento térmico de normalização é mais curto.
Portanto, quando o recozimento e a normalização podem atender aos requisitos de desempenho das peças, a normalização deve ser escolhida tanto quanto possível. A maioria das matérias-primas de aço de médio e baixo carbono geralmente utiliza tratamento térmico de normalização.
Os blanks de aço-liga em geral costumam usar recozimento. Se normalizado, devido à velocidade de resfriamento mais rápida, a dureza após a normalização é maior, o que não favorece o processamento de corte.
3. Diferença entre normalização e recozimento
O processo de tratamento térmico envolve aquecer a peça a uma temperatura adequada, manter essa temperatura por um período de tempo e, em seguida, retirá-la do forno para resfriamento ao ar livre.
A diferença entre normalização e recozimento é que a taxa de resfriamento da normalização é ligeiramente mais rápida do que o recozimento, resultando em uma estrutura mais fina na normalização do que no recozimento, melhorando assim as propriedades mecânicas.
Além disso, a normalização do resfriamento fora do forno não ocupa equipamentos, resultando em uma maior taxa de produção. Portanto, a normalização é usada tanto quanto possível na produção para substituir o recozimento. As principais aplicações de normalização incluem:
1. Para aços de baixo carbono, a dureza após a normalização é ligeiramente superior ao recozimento, com melhor tenacidade, servindo como pré-tratamento para corte.
2. Para aço de médio carbono, pode substituir o tratamento de têmpera como tratamento térmico final ou servir como tratamento preparatório antes do endurecimento da superfície usando aquecimento por indução.
3. Para aço ferramenta, aço para rolamentos e aço carburizado, pode reduzir ou inibir a formação de carbonetos líquidos, obtendo assim a boa estrutura necessária para o recozimento esferoidizado.
4. Para peças de aço fundido, pode refinar a estrutura fundida e melhorar a usinabilidade.
5. Para peças forjadas de grande porte, pode servir como tratamento térmico final, evitando assim a maior tendência a trincas durante a têmpera.
6. Para o ferro dúctil, pode melhorar a dureza, a resistência e a resistência ao desgaste, tornando-o adequado para a fabricação de peças importantes de veículos, tratores, motores diesel, como virabrequins e bielas.
A principal diferença entre recozimento e normalização está na taxa de resfriamento, sendo que a normalização tem uma taxa mais rápida, resultando em uma estrutura perlita mais fina. Assim, para o mesmo aço, a normalização produz maior resistência e dureza do que o recozimento.
A escolha entre recozimento e normalização deve ser baseada em situações específicas, geralmente considerando três aspectos:
1) Para melhorar a usinabilidade; o aço de baixo carbono deve ser normalizado. O aço de médio carbono com teor de carbono entre 0,25% e 0,45% pode ser recozido ou normalizado. O aço de alto carbono com teor de carbono entre 0,45% e 0,77% deve ser totalmente recozido, enquanto o aço hipereutetóide deve passar pelo recozimento esferoidizante. (Aço estrutural de baixo e médio carbono – normalização, aço estrutural de médio e alto carbono – recozimento total, aço para ferramentas de liga – recozimento esferoidizante)
2) Processabilidade do tratamento térmico; peças de formato complexo, grandes ou importantes devem ser recozidas. Como o recozimento esfria lentamente, a tensão interna é minimizada e a peça tem menos probabilidade de se deformar ou rachar. A normalização pode ser usada para peças gerais.
3) Custo de processamento; a normalização é menos dispendiosa do que o recozimento. Para reduzir custos e melhorar a eficiência da produção, a normalização deve ser utilizada tanto quanto possível, garantindo ao mesmo tempo a qualidade.
Tabela de Processos de Recozimento e Endurecimento
| Nome do processo | Objetivo | Escopo de aplicação | Observação |
| Recozimento Completo | (1) Refine a estrutura do grão.
(2) Eliminar Widmanstätten e estruturas em faixas. (3) Reduza a dureza e aumente a plasticidade para melhorar a usinabilidade. (4) Mitigar o estresse interno. (5) Para peças fundidas, remova os grãos grossos para melhorar a resistência ao impacto, a plasticidade e a resistência. |
(1) Para peças fundidas, forjadas e aço laminado a quente de aço hipoeutetóide de pequeno e médio porte.
(2) Para o tratamento térmico preliminar de aço hipoeutetóide. |
(1) O uso em aço hipereutetóide não é aconselhável, pois leva à formação de carbonetos tipo malha, reduzindo assim a tenacidade do material.
(2) Para grandes peças fundidas e forjadas, é empregado o recozimento completo; no entanto, devido aos efeitos da tensão, podem ocorrer deformações e fissuras, necessitando de alívio imediato da tensão. |
| Recozimento Incompleto | (1) Diminua a dureza, aumente a plasticidade e melhore a usinabilidade.
(2) Elimine o estresse interno. (3) Obtenha perlita esferoidizada. |
(1) Aços hipereutetóides, apresentando uma estrutura de metal duro não reticulada, raramente são usados para aços hipoeutetóides.
(2) O pré-tratamento térmico é empregado para aços com alto teor de carbono e aços para rolamentos. |
Quando existem carbonetos de rede no aço hipereutetóide, ele deve ser normalizado primeiro e depois submetido ao recozimento incompleto. |
| Recozimento Esferoidizante | (1) Obtenha perlita esferoidizada e elimine pequenas estruturas de rede em aço hipereutetóide.
(2) Reduza a dureza, aumente a plasticidade e a resistência. (3) Melhorar a usinabilidade. (4) Servir como tratamento térmico preparatório antes da têmpera. |
Este processo é empregado para melhorar a estrutura do aço para ferramentas de carbono, aço para ferramentas de liga e aço para rolamentos com um ωc superior a 0,65%. Melhora a sua maquinabilidade e prepara a estrutura para o tratamento térmico final, garantindo assim um desempenho superior. | O recozimento esferoidizante é um caso específico e uma progressão do recozimento incompleto. |
| Recozimento Isotérmico | (1) O uso do recozimento isotérmico resulta em uma estrutura perlita uniforme devido à decomposição da austenita em temperatura constante, especialmente para peças com grande seção transversal. Isto leva a propriedades mecânicas consistentes.
(2) O recozimento isotérmico permite que o aço, que é difícil de transformar em perlita por meio de métodos convencionais de recozimento, obtenha uma estrutura perlita. Isso facilita a usinagem e encurta o ciclo de produção. |
(1) O recozimento isotérmico, amplamente adotado na produção devido à sua finalidade, é especialmente utilizado para aços hipoeutetóides e aços eutetóides.
(2) O recozimento de ligas de aço é quase inteiramente substituído pelo recozimento isotérmico, em oposição ao recozimento total tradicionalmente utilizado. |
O tamanho do grão e a dureza obtidos em diferentes temperaturas isotérmicas variam. Em temperaturas isotérmicas mais altas, o grão é mais grosso e a dureza é menor. Por outro lado, em temperaturas mais baixas, o grão é mais fino e a dureza é maior. |
| Recozimento por Difusão | Elimine a segregação dendrítica em lingotes e peças fundidas para unificar a composição e a estrutura, melhorando assim o desempenho e facilitando as operações de usinagem. | (1) Usado principalmente para fundir lingotes e peças fundidas em grande escala.
(2) Para peças forjadas de aço de alta liga, o recozimento por difusão é implementado para preparar a microestrutura para posterior tratamento térmico e usinagem. |
Devido ao longo ciclo de produção e ao consumo substancial de eletricidade ou combustível no recozimento por difusão, peças com requisitos menos rigorosos geralmente não passam por este processo. |
| Recozimento de recristalização | (1) Metais sujeitos à deformação a frio podem ser aliviados do endurecimento por recozimento por recristalização. Este processo elimina tensões internas, reduz a dureza e aumenta a ductilidade, facilitando assim o processamento mecânico adicional.
(2) Após o processamento a quente, devido ao rápido resfriamento, a recristalização não é completa, resultando em alta tensão interna e dureza, necessitando de recozimento de recristalização. |
(1) Utilizado para restaurar a estrutura e o desempenho antes da deformação a frio (por exemplo, laminação a frio, trefilação a frio e puncionamento a frio) enquanto elimina tensões internas.
(2) Implementado como uma operação intermediária na deformação a frio para facilitar o processamento posterior. |
Quando as peças de aço sofrem deformação irregular a frio ou são submetidas a quantidades críticas de deformação aproximadamente entre 5% e 15%, a realização do recozimento de recristalização pode facilmente resultar em uma estrutura de granulação grossa. |
| Recozimento de alívio de estresse | (1) Elimine a tensão interna e estabilize as dimensões para reduzir a deformação durante a usinagem e o uso.
(2) Menor dureza para facilitar o corte e a usinagem. |
(1) Utilizado para peças fundidas e forjadas, como estrados, blocos de motores e carcaças de transmissão.
(2) Usado para aços de alta liga, principalmente para reduzir a dureza e aumentar a usinabilidade. (3) Para peças de alta precisão, a fim de eliminar o estresse após a usinagem e estabilizar as dimensões, uma temperatura mais baixa (200-400°C) é mantida por um período prolongado. |
(1) Para peças grandes e quando a carga do forno é substancial, é apropriado estender o tempo de isolamento de acordo.
(2) Ao aliviar a tensão de peças fundidas padrão, para evitar uma redução na resistência devido à grafitização secundária, a temperatura de aquecimento não deve exceder 600°C. |
| Recozimento de alta temperatura | Elimine a boca branca e a cementita livre, decomponha a cementita para melhorar a usinabilidade e aumentar a plasticidade e a tenacidade. | Usado para peças de ferro cinzento e ferro dúctil (quando ocorre boca branca). | Geralmente, o ferro fundido maleável não é usado. |
| Recozimento maleabilizante | Ao causar a decomposição da cementita, obtém-se grafite em flocos, o que aumenta significativamente a resistência e a plasticidade. | Usado para converter ferro fundido branco em ferro fundido maleável. | Durante o processo de resfriamento por recozimento, se o resfriamento do ar ocorrer antes de atingir 650°C, o material mantém boa tenacidade. No entanto, pode ocorrer fragilidade durante o resfriamento do forno. |
| Recozimento de grafitização em alta temperatura | Elimine a cementita livre na estrutura fundida, melhore a usinabilidade, reduza a fragilidade e melhore as propriedades mecânicas. | Comumente usado para ferro dúctil (quando uma certa quantidade de cementita livre causa boca branca). | Durante o resfriamento, a fragilidade aparece se a temperatura for reduzida gradualmente na faixa de 600 a 400 graus Celsius. Portanto, após a manutenção da temperatura de recozimento, o forno deve ser resfriado a aproximadamente 600 graus Celsius e imediatamente removido para resfriamento ao ar. |
| Recozimento de grafitização em baixa temperatura | Obter ferro dúctil com matriz ferrítica de alta tenacidade. | Frequentemente utilizado para ferro dúctil (quando apenas perlita aparece na estrutura fundida, sem cementita livre). | Quando a presença de perlita não for permitida na estrutura de base, o tempo de preservação do calor deverá ser prolongado de forma adequada; caso contrário, pode ser ligeiramente reduzido. |
| Recozimento em baixa temperatura | Reduza a fragilidade das peças fundidas, melhore a usinabilidade e melhore a tenacidade. | Comumente usado para ferro fundido cinzento e ferro dúctil (quando não aparece cementita, apenas perlita está presente). | Se a cementita livre estiver presente na estrutura fundida, o recozimento em alta temperatura é usado em vez deste processo de recozimento. |
| Normalizando | (1) Aumentar a dureza do aço de baixo carbono para melhorar sua usinabilidade.
(2) Refinar a estrutura do grão (como eliminar a estrutura de Widmanstätten, faixas, grãos grandes de ferrita e carbonetos em rede) para se preparar para o tratamento térmico final. (3) Aliviar tensões internas, potencializando o desempenho do aço de baixo carbono como pré-requisito para o tratamento térmico final. |
(1) Usado principalmente para aço de baixo carbono, aço de médio carbono e aço de baixa liga. Aço de alto carbono e aço de liga de alto carbono não são comumente utilizados, exceto quando há carbonetos reticulados, pois esses materiais sofrem transformação martensítica após a normalização.
(2) Empregada para têmpera de peças de reparo, esta técnica mitiga o estresse interno e refina a estrutura para evitar deformações e rachaduras durante a nova têmpera. |
Comparada ao recozimento, a normalização tem um ciclo de produção mais curto e maior utilização do equipamento. Além disso, pode melhorar as propriedades mecânicas do aço. Portanto, dependendo do material e dos requisitos técnicos, a normalização pode ser utilizada como substituto do recozimento em determinadas situações. |
| Normalização de alta temperatura | Melhorando a uniformidade dentro da estrutura, melhorando a usinabilidade, aumentando a resistência, a dureza e a resistência ao desgaste ou eliminando boca branca e carbonetos livres. | Usado principalmente para peças de ferro dúctil que exigem alta resistência e excelente resistência ao desgaste. | Quando a cementita livre estiver presente na estrutura fundida, a temperatura de recozimento deverá ser ajustada no limite superior. As peças fundidas com alto teor de silício devem ser resfriadas mais rapidamente para evitar a grafitização. |
| Normalização de baixa temperatura | Atingindo excelente resistência, tenacidade e ductilidade. | Usado principalmente para componentes de ferro dúctil onde são necessárias alta resistência e tenacidade, mas a demanda por resistência ao desgaste não é particularmente alta. | Durante o processo de utilização de ferro-gusa local para fundir ferro dúctil, é um desafio garantir plasticidade e resistência adequadas devido ao alto teor de enxofre e fósforo. Empregar um recozimento a baixa temperatura pode compensar eficazmente a falta de plasticidade e tenacidade induzida por este problema. |
