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Tratamentos de metais: entenda como funcionam os processos mecânicos e térmicos

Os tratamentos de metais são procedimentos que permitem modificar e melhorar as propriedades físicas e mecânicas desses materiais. Eles podem ser feitos por meio do aquecimento e resfriamento das peças, mudando a sua forma e características para que elas atendam a uma determinada função.

A mudança dos atributos dos metais depende da composição de cada um e, por esse motivo, surgiram diversas técnicas e processos para modificar esses elementos tão importantes para a indústria. Quer saber mais sobre os tratamentos de metais e quais são as suas principais vantagens? Continue a leitura deste artigo que preparamos para você!

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O que são os tratamentos de metais?

Para que as engrenagens de um automóvel e os rolamentos de uma máquina funcionem durante muitos anos sem quebrar, é necessário alterar a composição e as propriedades dos materiais que as compõem. Isso é denominado tratamento térmico e mecânico, por meio do qual é alterada a estrutura do metal para atender os requisitos da sua aplicação.

Os tratamento de um metal, pode ter o objetivo de torná-lo mais resistente a um corte a laser ou até a redução da sua dureza e melhora da tenacidade, por exemplo.

Confira as finalidades mais comuns dos tratamentos de metais:

  • aumento da resistência mecânica;
  • remoção de gases e tensões de tratamentos mecânicos a quente ou a frio;
  • eliminação de efeitos de tratamentos mecânicos ou térmicos aos quais o metal tenha sido previamente submetido;
  • melhora da usinabilidade;
  • modificação das propriedades mecânicas, como resistência e ductilidade;
  • alteração das características elétricas e magnéticas;
  • ajuste da textura bruta de fusão.

O aço é o material que melhor se comporta ao receber tratamentos térmicos, pois é o que mais se aproxima das propriedades desejadas, sendo o mais requisitado no mercado.

Quais são os principais processos térmicos e mecânicos?

As propriedades do aço e de outros metais podem ser alteradas pelo aquecimento desses materiais. O efeito de atingir temperatura limite crítica mais baixa ou a mais alta tende a alterar muitas propriedades dos metais, e o único critério que impacta diretamente o tratamento térmico é a quantidade de carbono presente em aços e outros metais ferrosos. Essa quantidade determina qual será o tipo de tratamento térmico que ele poderá receber.

Uma porta contra incêndio, por exemplo, é um tipo de equipamento que de acordo com sua classificação, pode ser composta por partes de metais que passaram por diferentes tipos de tratamento, pois batente, maçaneta e dobradiças requerem níveis diferentes de resistência à altas temperaturas.

Confira agora quais são os principais tratamentos de metais e como eles são feitos.

Carbonitretação

O processo de carbonitretação é empregado em aços com baixo teor carbono, em que se faz o enriquecimento superficial com carbono e nitrogênio simultaneamente. Ele é utilizado para fabricar peças com alta dureza superficial e alta resistência à fadiga de contato. A carbonitretação ocorre entre 800°C e 880°C.

Têmpera

A têmpera é um processo obtido em temperaturas diferentes, em que se aquece o metal para obter a organização dos cristais na fase chamada austenitização. Em seguida, é feito o resfriamento brusco, em água ou em óleo, para conseguir a estrutura martensita. Esse método aumenta a dureza e a resistência do aço.

Cementação

A cementação consiste na introdução do carbono na superfície do metal pelo mecanismo de difusão atômica. O objetivo desse método é aumentar a dureza superficial do material ao resfriá-lo rapidamente por têmpera, aumentando o teor de carbono no seu exterior e tornando-o duro. Enquanto isso, o núcleo permanece macio e resistente.

A cementação já é utilizada há muito tempo, mas o processo evoluiu com as novas técnicas de tratamento de calor, proporcionando produtos com ainda mais dureza e durabilidade. O método pode ser feito com gases, líquidos ou outras substâncias.

Alívio de tensão

O alívio de tensão ordena possíveis discordâncias decorrentes de outros processos que alteraram a microestrutura do metal e podem comprometer as macro tensões de natureza elástica. Ele evita que a peça empene, torça ou trinque durante a sua utilização. A temperatura fica entre 600°C e 680°C e o resfriamento é feito lentamente.

Recozimento térmico

O recozimento é feito a partir do aquecimento uniforme do metal a uma temperatura que ultrapasse a zona crítica, seguido do resfriamento gradativo. Esse procedimento tem como objetivo restaurar as propriedades do material que foram alteradas por um tratamento anterior, refinando as suas estruturas brutas de fusão. A temperatura pode variar entre 20 a 50 ºC, de acordo com o metal.

Normalização

A normalização facilita a usinagem das peças, visto que o processo diminui a granulação do aço e refina a estrutura do material. Isso confere melhores propriedades ao metal quando comparado ao recozimento, por exemplo. O método é feito em duas etapas: o aquecimento em atmosfera controlada e o resfriamento ao ar.

Solubilização

Nesse procedimento, os metais são aquecidos até que sejam dissolvidos um ou mais elementos de liga. Depois, eles são temperados para que esses elementos permaneçam em estado sólido, o que aumenta a dureza e a resistência mecânica das ligas.

Endurecimento

Os tratamentos de metais por endurecimento melhoram a dureza do material e a resistência ao desgaste. O processo pode ser apenas de revestimento ou total, o que depende da quantidade de carbono na composição do metal.

Nitretação

As peças que estão sujeitas a desgastes por atrito permanente podem romper com facilidade, como acontece com cilindros, pinos e rotores. Elas devem apresentar alta resistência ao desgaste a elevadas temperaturas, propriedade que é adquirida por meio da técnica chamada de nitretação.

Esse procedimento é utilizado para dar mais dureza na superfície das peças, além de aumentar a resistência contra fadiga, desgaste, corrosão e calor. O aço que melhor se adapta a esse tratamento é o chamado nitralloy, que contêm cromo, alumínio, molibdênio e níquel.

Normalmente, a nitretação é feita depois dos processos de endurecimento e revenimento e, por isso, as partes nitradas não requerem outro tratamento térmico adicional, o que confere às peças baixos níveis de distorção e deformação.

Quais são as vantagens dos tratamentos de metais?

Os tratamentos de metais trazem diversas vantagens para as peças metálicas. As principais delas são o aumento da resistência à deformação e ao empenamento, o que proporciona a fabricação de equipamentos ideais para trabalhos industriais com uma alta carga de trabalho e reduz os custos de manutenção e troca de peças.

Esses procedimentos também melhoram a usinabilidade e a conformabilidade dos materiais, e restauram a ductilidade após o resfriamento da peça. Assim, o tratamento térmico e mecânico otimiza o desempenho dos produtos ao aumentar as suas resistências e modificar outras propriedades.

Como você viu neste artigo, os tratamentos de metais são de extrema importância para que qualquer peça metálica da indústria funcione corretamente. Os desenvolvimentos e descobertas nessa área tornam os processos de tratamento mais confiáveis e eficazes, aumentando a qualidade e durabilidade dos equipamentos.

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