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Transformação de têmpera de aço
Transformação de têmpera de aço
1. Definição de têmpera de aço
O revenido é um processo essencial de tratamento térmico pós-têmpera do aço. Refere-se ao reaquecimento do aço martensítico temperado a uma temperatura abaixo do ponto crítico eutetóide A₁, mantendo a temperatura por um determinado período e depois resfriando-o até a temperatura ambiente a uma taxa controlada.
Após a têmpera, o aço forma martensita metaestável e austenita residual retida, apresentando dureza ultra-alta, mas fragilidade severa e enorme tensão residual interna. O serviço direto de peças temperadas causará facilmente deformação, trincas e instabilidade dimensional, portanto o revenido é um procedimento indispensável para todas as peças de aço temperadas.
2. Objetivos principais do revenido na produção industrial
- Ajuste propriedades mecânicas abrangentes
Reduza a dureza e fragilidade excessivas do aço temperado, equilibre dureza, resistência, plasticidade e tenacidade para atender aos diferentes requisitos de serviço de peças mecânicas, ferramentas e moldes.
- Elimine o estresse residual de têmpera
A têmpera gera grande estresse térmico e estresse de transformação tecidual. O revenido oportuno libera a tensão interna para evitar a deformação da peça e falhas de trincas durante o processamento ou serviço.
- Estabilize a microestrutura e a precisão dimensional
A martensita e a austenita retida são fases metaestáveis instáveis, que se decompõem espontaneamente e causam alteração de tamanho durante o uso a longo prazo. O revenido os converte em estruturas compostas de ferrite-carboneto estáveis para garantir precisão dimensional a longo prazo de componentes de precisão (rolamentos, ferramentas de medição, matrizes).
3. Quatro estágios de transformação de têmpera (evolução da microestrutura)
Todo o processo de transformação de revenido é dividido em quatro estágios contínuos sobrepostos com limites claros de temperatura e alterações metalúrgicas:
Estágio 1: Segregação de carbono e decomposição inicial de martensita (abaixo de 200 ℃)
- A difusão atômica é limitada; os átomos de carbono migram apenas distâncias curtas e segregam em deslocamentos, limites gêmeos e planos de rede martensita para formar zonas ricas em carbono.
- Acima de 80 ℃, a martensita supersaturada começa a se decompor e os carbonetos de transição ε ultrafinos precipitam dentro das ripas de martensita.
- A dureza cai ligeiramente, o estresse de distorção parcial da rede é aliviado; aplicado principalmente ao revenido a baixa temperatura para ferramentas de corte e peças de rolamentos (150–200 ℃).
Estágio 2: Decomposição da Austenita Retida (200–300 ℃)
A austenita retida residual gerada na têmpera se decompõe em ferrita bainítica + carbonetos finos. Esta transformação pode trazer uma ligeira recuperação da dureza e risco de fragilização local, que as fábricas de tratamento térmico precisam evitar para peças de alta tenacidade.
Estágio 3: Formação de Cementita Estável Fe₃C (250–500 ℃)
Os ε-carbonetos instáveis dissolvem-se e convertem-se em cementita lamelar estável. A matriz de martensita perde a maior parte do excesso de carbono e se transforma em ferrita de baixo carbono; a microestrutura composta é denominada troostita.
A dureza diminui obviamente enquanto a tenacidade e a ductilidade aumentam acentuadamente. O revenido em média temperatura (350–500 ℃) neste intervalo é amplamente utilizado para molas, componentes elásticos e matrizes de forjamento a quente, obtendo alto limite elástico e resistência à fadiga.
Estágio 4: Endurecimento de carboneto e recristalização de ferrite (acima de 500 ℃)
As partículas de cementita se agregam, esferoidizam e crescem; a matriz de ferrita sofre recuperação total e recristalização em grãos equiaxiais. A microestrutura final é a sorbita (cementita esferoidizada distribuída em ferrita mole).
O revenido em alta temperatura (500–650 ℃) combina com o têmpera para formar aço temperado e temperado, com excelente resistência e tenacidade abrangentes, usado para eixos, engrenagens, peças estruturais de serviço pesado em máquinas e na indústria automotiva.
4. Três classificações comuns de têmpera industrial
(1) Revenido em baixa temperatura (150–200 ℃)
Microestrutura: Martensita temperada com minúsculos ε-carbonetos
Propriedades: Alta dureza (58–64 HRC), leve melhoria de tenacidade, baixa tensão
Produtos típicos: Ferramentas de corte, medidores, anéis de rolamento, superfícies de engrenagens carburadas
(2) Revenido em temperatura média (350–500 ℃)
Microestrutura: Troostita temperada
Propriedades: Dureza média (40–50 HRC), excelente elasticidade e resistência à fadiga
Produtos típicos: Várias molas, discos de embreagem, moldes para cargas leves
(3) Revenimento de alta temperatura (500–650 ℃)
Microestrutura: Sorbito temperado
Propriedades: Dureza média (22–35 HRC), excelente combinação entre resistência e tenacidade
Produtos típicos: Virabrequins de motores, engrenagens de transmissão, bielas para serviços pesados, peças de válvulas hidráulicas
5. Principais fatores que influenciam a transformação do temperamento
- Temperatura de têmpera
O fator mais decisivo: a temperatura mais alta acelera a precipitação do metal duro, o engrossamento e a recristalização da ferrita, reduzindo a dureza e aumentando significativamente a tenacidade. Os aços-liga mudam todos os estágios de transformação para temperaturas mais altas devido ao efeito de fixação do elemento de ligaPMC.
- Tempo de espera
A fixação suficiente garante a transformação completa dos tecidos e o alívio total do estresse; uma retenção muito curta leva a um revenido incompleto e dimensões instáveis.
- Composição química do aço
Teor de carbono: maior teor de carbono forma mais carbonetos após o revenido, retendo maior dureza.Elementos de liga (Cr, Mo, V, W): retardam a decomposição da martensita e o engrossamento do carboneto, produzem carbonetos de liga, melhoram a resistência ao revenido (fenômeno de endurecimento secundário para aços para matrizes para trabalho a quente).
- Taxa de resfriamento após revenido
O aço carbono comum adota resfriamento a ar; o aço de alta liga sensível à fragilidade por revenido requer resfriamento rápido do óleo para evitar a segregação de impurezas intergranulares e a perda de tenacidade.
6. Defeitos Industriais Comuns Relacionados à Transformação de Revenimento
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