Mini-Projecto · Ficha de processo de tratamento térmico
Contexto
A "Metalfer, Lda.", uma empresa metalúrgica que fornece componentes para engrenagens e transmissões, recebeu uma encomenda de um lote de veios em aço-liga que precisam de ser temperados e revenidos antes de serem entregues ao cliente. A especificação do cliente exige uma dureza superficial entre 52 e 56 HRC e resistência a impactos moderados em serviço.
Foste destacado/a como técnico/a de laboratório para estabelecer o tratamento térmico deste lote: analisar a especificação e o diagrama TTT do material, definir os parâmetros do ciclo completo, indicar os equipamentos a usar e propor o plano de validação final. Trabalhas individualmente ou a pares, com apoio dos manuais técnicos e dos diagramas TTT/CCT fornecidos pelo professor.
Requisitos
Funcionais
- Ficha técnica de partida: identificar a composição química do material atribuído (aço-liga à escolha do grupo, com justificação) e as propriedades pretendidas.
- Leitura do diagrama TTT ou CCT do material escolhido, com identificação do nariz da curva, das linhas Ms/Mf e da zona de perlite/bainite.
- Ciclo de têmpera completo: temperatura de austenitização, tempo de encharque e meio de arrefecimento, com justificação de cada escolha.
- Ciclo de revenido: temperatura, tempo e justificação, ligada à função da peça (dureza vs tenacidade).
- Seleção de equipamentos: forno de tratamento e sistema de arrefecimento, com justificação face à peça e ao meio escolhido.
- Plano de validação: ensaios a realizar no fim do processo e critérios de aceitação/rejeição.
Não-funcionais
- Todas as escolhas justificadas com base no diagrama Fe-Fe3C, na curva TTT/CCT e na temperabilidade do material, não em "regras de bolso".
- Ficha de processo legível e rastreável, pronta a ser seguida por outro técnico sem dúvidas.
- Identificação de pelo menos um risco do processo (fissuração, empeno, dureza insuficiente) e da medida de mitigação correspondente.
Fases
Fase 1 · Especificação de partida (2h) Escolher o aço-liga do lote, reunir a ficha técnica (composição química, norma) e confirmar as propriedades pretendidas pelo cliente.
Fase 2 · Análise do diagrama TTT/CCT (3h) Ler o diagrama do material escolhido, identificar o nariz da curva, as linhas Ms/Mf e prever a microestrutura para diferentes velocidades de arrefecimento.
Fase 3 · Definir o ciclo de têmpera (3h) Temperatura de austenitização, tempo de encharque, meio de arrefecimento, com justificação face à temperabilidade e à geometria do veio.
Fase 4 · Definir o ciclo de revenido (2h) Temperatura e tempo de revenido, ligados à função do veio (dureza pedida vs resistência a impactos).
Fase 5 · Equipamentos e condições operatórias (2h) Selecionar o forno e o sistema de arrefecimento; identificar como ajustar os parâmetros à carga real do forno.
Fase 6 · Plano de validação e riscos (2h) Definir os ensaios finais (dureza, metalografia), os critérios de aceitação, um risco do processo e a sua mitigação.
Fase 7 · Apresentação (1h) Apresentar a ficha de processo à turma, explicando cada escolha e respondendo a perguntas sobre alternativas possíveis.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Especificação de partida e composição química corretas | 15% |
| Leitura do diagrama TTT/CCT e previsão de microestrutura | 20% |
| Ciclo de têmpera (parâmetros e justificação) | 20% |
| Ciclo de revenido (parâmetros e justificação) | 15% |
| Equipamentos e condições operatórias | 15% |
| Plano de validação, riscos e apresentação | 15% |
Erros comuns
- Escolher os parâmetros de têmpera sem consultar o diagrama TTT/CCT do material.
- Confundir dureza com temperabilidade ao justificar a escolha do aço.
- Definir o revenido só pela dureza pedida, esquecendo a exigência de resistência a impactos.
- Esquecer o tempo de encharque, definindo apenas uma temperatura de forno.
- Não identificar nenhum risco de processo nem a sua mitigação.
- Apresentar a ficha de processo sem justificação técnica, como se fosse uma receita arbitrária.
Bónus (opcional)
- Comparar o resultado esperado com dois aços-liga diferentes para o mesmo veio, discutindo as vantagens e desvantagens de cada um.
- Propor um recozimento de alívio de tensões intermédio, caso o veio seja maquinado ou soldado antes da têmpera.
- Estimar, a partir da curva de temperabilidade (ensaio Jominy), até que profundidade o veio atingiria dureza de martensite.
Reflexão
No final, responde: porque é que a mesma peça, com a mesma composição química, pode sair de um forno mole ou dura, consoante apenas a forma como foi arrefecida? E identifica uma decisão deste projecto em que trocaste dureza por tenacidade, explicando porquê essa troca foi a correta para a função da peça.