{"id":1650,"date":"2022-06-28T14:05:53","date_gmt":"2022-06-28T14:05:53","guid":{"rendered":"http:\/\/energy-ti.com\/?p=1650"},"modified":"2022-06-28T14:50:06","modified_gmt":"2022-06-28T14:50:06","slug":"heat-treatment-of-ti6al4v-titanium-alloy","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/energy-ti.com\/pt\/heat-treatment-of-ti6al4v-titanium-alloy\/","title":{"rendered":"Tratamento t\u00e9rmico da liga de tit\u00e2nio Ti6Al4V"},"content":{"rendered":"

Como sabemos, o tit\u00e2nio \u00e9 um metal extremamente ativo e facilmente polu\u00eddo por hidrog\u00e9nio, oxig\u00e9nio e carbono, qualquer uma destas subst\u00e2ncias pode afetar a liga de tit\u00e2nio, pelo que \u00e9 essencial controlar o artigo desde o material, equipamento, processo, teste e manuten\u00e7\u00e3o e assim por diante. O processo de tratamento t\u00e9rmico das ligas de tit\u00e2nio deve ser feito sob controlo rigoroso, para al\u00e9m de se utilizar um forno de v\u00e1cuo com prote\u00e7\u00e3o de \u00e1rgon, as ligas de tit\u00e2nio devem ser aquecidas numa atmosfera oxidante. Este processo envolve controlos precisos e tem de remover a camada de \u00f3xido da superf\u00edcie da pe\u00e7a. A liga e o tratamento t\u00e9rmico razo\u00e1veis podem melhorar efetivamente as propriedades das ligas de tit\u00e2nio. Existem muitos m\u00e9todos de tratamento t\u00e9rmico, para a liga de tit\u00e2nio de grau 5, o recozimento, o envelhecimento por t\u00eampera e o tratamento t\u00e9rmico qu\u00edmico s\u00e3o normalmente utilizados.<\/p>\n<\/div><\/section>
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Recozimento<\/h2>
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O recozimento \u00e9 o \u00fanico m\u00e9todo de tratamento t\u00e9rmico para o tit\u00e2nio puro e a liga de tit\u00e2nio \u03b1. O recozimento \u00e9 adequado para todos os tipos de ligas de tit\u00e2nio para eliminar o stress e melhorar a plasticidade da liga e a microestrutura est\u00e1vel. O processo de recozimento \u00e9 utilizado para v\u00e1rias ligas de tit\u00e2nio. O objetivo do recozimento \u00e9 melhorar a plasticidade do material e estabilizar a sua estrutura. O processo pode ser efectuado de tr\u00eas formas: recozimento de al\u00edvio de tens\u00f5es, recozimento de recristaliza\u00e7\u00e3o e recozimento duplo.<\/p>\n

O recozimento \u00e9 efectuado em forno de ar, ou recozimento em forno de g\u00e1s inerte ou forno de v\u00e1cuo, se houver necessidade de contamina\u00e7\u00e3o da superf\u00edcie das pe\u00e7as. Durante o recozimento isot\u00e9rmico, deve ser utilizado um conversor ou arrefecimento a ar se o tamanho da pe\u00e7a for demasiado grande para evitar uma microestrutura demasiado grande devido a uma velocidade de arrefecimento demasiado lenta. No recozimento duplo, arrefecimento a ar ap\u00f3s o primeiro aquecimento, as pe\u00e7as de tit\u00e2nio devem ser arrefecidas de forma dispersa, arrefecimento a ar for\u00e7ado, se necess\u00e1rio, para evitar que uma velocidade de arrefecimento demasiado lenta afecte o desempenho.<\/p>\n

Recozimento de tit\u00e2nio de grau 5<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n\n
Grau<\/td>\nChapas\/fitas de tit\u00e2nio<\/td>\nBarra\/fios de tit\u00e2nio<\/td>\n<\/tr>\n
Temperatura<\/td>\nTempo\/min<\/td>\nArrefecimento<\/td>\nTemperatura<\/td>\nTempo<\/td>\nArrefecimento<\/td>\n<\/tr>\n
Grau 5<\/td>\n700\u2103-870\u2103<\/td>\n15-60<\/td>\nArrefecimento do ar<\/td>\n700\u2103-800\u2103<\/td>\n60-120<\/td>\nArrefecimento do ar<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Nota: Arrefecimento do ar ou arrefecimento mais lento. Quando o recozimento duplo, a temperatura de transi\u00e7\u00e3o \u03b2 abaixo de 15 ~ 30 \u2103 por 1 ~ 2h, resfriamento ao ar ou resfriamento mais r\u00e1pido e, em seguida, 705-760 \u2103 por 1 ~ 2h, resfriamento ao ar.<\/em><\/p>\n

Os par\u00e2metros de controlo do tratamento t\u00e9rmico da liga de tit\u00e2nio incluem a temperatura da solu\u00e7\u00e3o, o tempo de solu\u00e7\u00e3o, o modo de arrefecimento (arrefecimento com \u00e1gua, arrefecimento com \u00f3leo, arrefecimento no forno) e a temperatura de envelhecimento. Diferentes ligas de tit\u00e2nio requerem diferentes temperaturas de recozimento. Se for necess\u00e1rio um recozimento \u03b2 ou um tratamento t\u00e9rmico de solu\u00e7\u00e3o \u03b2, Liga de Gr.5<\/a> ou outra liga do tipo \u03b1-\u03b2 deve ser mantida por pelo menos 30min acima da temperatura de transi\u00e7\u00e3o \u03b2 do lote de pe\u00e7as (30 \u00b1 15) \u2103 e, em seguida, resfriada \u00e0 temperatura ambiente no ar ou g\u00e1s inerte, n\u00e3o permitida com o resfriamento do forno. Se a t\u00eampera com \u00e1gua for necess\u00e1ria, ela deve ser mantida a 730 ~ 760 \u2103 por 1 ~ 3h ap\u00f3s a t\u00eampera com \u00e1gua antes do segundo recozimento.<\/p>\n<\/div><\/section>
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O recozimento \u00e9 o \u00fanico m\u00e9todo de tratamento t\u00e9rmico para o tit\u00e2nio puro e a liga de tit\u00e2nio \u03b1. O recozimento \u00e9 adequado para todos os tipos de ligas de tit\u00e2nio para eliminar o stress e melhorar a plasticidade da liga e a microestrutura est\u00e1vel. O processo de recozimento \u00e9 utilizado para v\u00e1rias ligas de tit\u00e2nio. O objetivo do recozimento \u00e9 melhorar a plasticidade do material e estabilizar a sua estrutura. O processo pode ser efectuado de tr\u00eas formas: recozimento de al\u00edvio de tens\u00f5es, recozimento de recristaliza\u00e7\u00e3o e recozimento duplo.<\/p>\n

O recozimento \u00e9 efectuado em forno de ar, ou recozimento em forno de g\u00e1s inerte ou forno de v\u00e1cuo, se houver necessidade de contamina\u00e7\u00e3o da superf\u00edcie das pe\u00e7as. Durante o recozimento isot\u00e9rmico, deve ser utilizado um conversor ou arrefecimento a ar se o tamanho da pe\u00e7a for demasiado grande para evitar uma microestrutura demasiado grande devido a uma velocidade de arrefecimento demasiado lenta. No recozimento duplo, arrefecimento a ar ap\u00f3s o primeiro aquecimento, as pe\u00e7as de tit\u00e2nio devem ser arrefecidas de forma dispersa, arrefecimento a ar for\u00e7ado, se necess\u00e1rio, para evitar que uma velocidade de arrefecimento demasiado lenta afecte o desempenho.<\/p>\n

Recozimento de tit\u00e2nio de grau 5<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n\n
Grau<\/td>\nChapas\/fitas de tit\u00e2nio<\/td>\nBarra\/fios de tit\u00e2nio<\/td>\n<\/tr>\n
Temperatura<\/td>\nTempo\/min<\/td>\nArrefecimento<\/td>\nTemperatura<\/td>\nTempo<\/td>\nArrefecimento<\/td>\n<\/tr>\n
Grau 5<\/td>\n700\u2103-870\u2103<\/td>\n15-60<\/td>\nArrefecimento do ar<\/td>\n700\u2103-800\u2103<\/td>\n60-120<\/td>\nArrefecimento do ar<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Nota: Arrefecimento do ar ou arrefecimento mais lento. Quando o recozimento duplo, a temperatura de transi\u00e7\u00e3o \u03b2 abaixo de 15 ~ 30 \u2103 por 1 ~ 2h, resfriamento ao ar ou resfriamento mais r\u00e1pido e, em seguida, 705-760 \u2103 por 1 ~ 2h, resfriamento ao ar.<\/em><\/p>\n

Os par\u00e2metros de controle do tratamento t\u00e9rmico da liga de tit\u00e2nio incluem temperatura da solu\u00e7\u00e3o, tempo de solu\u00e7\u00e3o, modo de resfriamento (resfriamento com \u00e1gua, resfriamento com \u00f3leo, resfriamento do forno) e temperatura de envelhecimento. Se for necess\u00e1rio recozimento \u03b2 ou tratamento t\u00e9rmico de solu\u00e7\u00e3o \u03b2, a liga Gr5 ou outra liga do tipo \u03b1-\u03b2 deve ser mantida por pelo menos 30 minutos acima da temperatura de transi\u00e7\u00e3o \u03b2 do lote de pe\u00e7as (30 \u00b1 15) \u2103 e, em seguida, resfriada \u00e0 temperatura ambiente no ar ou g\u00e1s inerte, n\u00e3o permitido com resfriamento do forno. Se a t\u00eampera com \u00e1gua for necess\u00e1ria, ela deve ser mantida a 730 ~ 760 \u2103 por 1 ~ 3h ap\u00f3s a t\u00eampera com \u00e1gua antes do segundo recozimento.<\/p>\n

Recozimento para al\u00edvio de tens\u00f5es<\/h3>\n

A t\u00eampera de al\u00edvio de tens\u00f5es do aquecimento e isolamento do tit\u00e2nio deve estar de acordo com a norma. Ap\u00f3s o isolamento, as pe\u00e7as devem ser arrefecidas em ar ou g\u00e1s inerte ou com o forno. A temperatura de aquecimento do recozimento de al\u00edvio de tens\u00f5es n\u00e3o deve exceder a temperatura de envelhecimento ou a temperatura de recozimento da fase 2 para ligas de tit\u00e2nio que tenham sido tratadas com uma solu\u00e7\u00e3o e envelhecidas ou submetidas a recozimento duplo.<\/p>\n

As temperaturas utilizadas para o recozimento de al\u00edvio de tens\u00f5es s\u00e3o inferiores \u00e0s da recristaliza\u00e7\u00e3o e o tempo de recozimento \u00e9 geralmente mais curto do que o da recristaliza\u00e7\u00e3o. Este processo \u00e9 efectuado para reduzir as tens\u00f5es residuais durante o fabrico. O processo produz combina\u00e7\u00f5es \u00f3ptimas de resist\u00eancia, ductilidade e estabilidade dimensional. Pode ser utilizado para reduzir as tens\u00f5es residuais indesej\u00e1veis durante as opera\u00e7\u00f5es subsequentes, incluindo a maquinagem e o tratamento t\u00e9rmico. \u00c9 ideal para ligas de tit\u00e2nio de fase dupla e pode tamb\u00e9m melhorar a sua resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o sob tens\u00e3o. Mas se quiser evitar o tratamento t\u00e9rmico, este m\u00e9todo n\u00e3o \u00e9 recomendado para si.<\/p>\n

Este processo pode ser efectuado a uma temperatura superior \u00e0 temperatura beta transus (transi\u00e7\u00e3o beta), que \u00e9 o ponto em que a fase alfa desaparece e a microestrutura se transforma numa estrutura de tipo c\u00fabico. Este m\u00e9todo \u00e9 utilizado para melhorar as propriedades mec\u00e2nicas das pe\u00e7as de liga de tit\u00e2nio que necessitam de ser moldadas em formas complexas.<\/p>\n

Recozimento para al\u00edvio de tens\u00f5es de tit\u00e2nio de grau 5<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n
Ligas<\/td>\nTemperatura<\/td>\nTempo\/min<\/td>\n<\/tr>\n
Grau 5<\/td>\n480\u2103 -650\u2103<\/td>\n60-240<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Nota: O recozimento de al\u00edvio de tens\u00e3o pode ser conclu\u00eddo simultaneamente a 760 ~ 790 \u2103 com forma\u00e7\u00e3o a quente.<\/p>\n

Recozimento isot\u00e9rmico<\/h3>\n

O recozimento isot\u00e9rmico proporciona a melhor plasticidade e estabilidade t\u00e9rmica. \u00c9 uma boa escolha para ligas de tit\u00e2nio bif\u00e1sicas que cont\u00eam grandes quantidades de elementos b-estabilizados. O processo requer o aquecimento da liga acima da temperatura de recristaliza\u00e7\u00e3o e a transfer\u00eancia para um forno de temperatura mais baixa. O calor preservado durante este processo \u00e9 transferido para a superf\u00edcie da liga por arrefecimento com ar. Este processo pode ser repetido v\u00e1rias vezes para se obter o resultado desejado.<\/p>\n

Recristaliza\u00e7\u00e3o Recozimento<\/strong><\/h3>\n

O processo de recozimento de recristaliza\u00e7\u00e3o \u00e9 um m\u00e9todo de ajuste da temperatura de um tipo espec\u00edfico de liga de tit\u00e2nio para eliminar tens\u00f5es b\u00e1sicas. O objetivo do recozimento de recristaliza\u00e7\u00e3o \u00e9 atingir as propriedades desejadas de plasticidade e resist\u00eancia. A temperatura para o recozimento de recristaliza\u00e7\u00e3o \u00e9 geralmente entre 450 e 650 \u2103.<\/p>\n

Durante o processo de recozimento por tra\u00e7\u00e3o, a recristaliza\u00e7\u00e3o de uma liga de tit\u00e2nio ocorre simultaneamente com um deslizamento de desloca\u00e7\u00e3o. Isso \u00e9 conhecido como um fen\u00f4meno de rendimento duplo. A temperatura de recozimento de 920 \u2103 aumenta a resist\u00eancia, enquanto diminui a plasticidade. Ap\u00f3s a recristaliza\u00e7\u00e3o, uma fase secund\u00e1ria \u00e9 precipitada. O tempo de recozimento prolongado n\u00e3o \u00e9 significativo na determina\u00e7\u00e3o das propriedades mec\u00e2nicas finais das ligas de tit\u00e2nio.<\/p>\n<\/div><\/section>
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Envelhecimento por arrefecimento<\/h2>
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O envelhecimento por t\u00eampera \u00e9 a principal forma de fortalecimento do tratamento t\u00e9rmico da liga de tit\u00e2nio Ti6Al4V, que utiliza a transforma\u00e7\u00e3o de fase para produzir o fortalecimento, tamb\u00e9m conhecido como tratamento t\u00e9rmico de fortalecimento. Ap\u00f3s o tratamento da solu\u00e7\u00e3o, as pe\u00e7as de liga de tit\u00e2nio devem ser tratadas com envelhecimento de acordo com as disposi\u00e7\u00f5es (veja a tabela abaixo). Ap\u00f3s o envelhecimento, as pe\u00e7as s\u00e3o arrefecidas em ar ou g\u00e1s inerte ou com o forno.<\/p>\n

Envelhecimento por t\u00eampera do tit\u00e2nio Gr.5\u00a0<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n
Grau<\/td>\nTemperatura<\/td>\nTempo\/h<\/td>\n<\/tr>\n
Grau 5<\/td>\n480\u2103 -690\u2103<\/td>\n2-8<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div><\/section>
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Tratamento t\u00e9rmico qu\u00edmico<\/h2>
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O tratamento t\u00e9rmico qu\u00edmico da liga de tit\u00e2nio tem como principal objetivo melhorar a resist\u00eancia ao desgaste, a estabilidade t\u00e9rmica e a resist\u00eancia da superf\u00edcie. Como sabemos, a liga de tit\u00e2nio tem um grande coeficiente de atrito e uma fraca resist\u00eancia ao desgaste (geralmente cerca de 40% inferior ao a\u00e7o), e a sua superf\u00edcie de contacto \u00e9 f\u00e1cil de unir e causa corros\u00e3o por atrito. A liga de tit\u00e2nio tem uma forte resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o em meio oxidante, mas uma fraca resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o em meio redutor (\u00e1cido clor\u00eddrico, \u00e1cido sulf\u00farico, etc.). Para melhorar estas propriedades, podem ser utilizados a galvanoplastia, a pulveriza\u00e7\u00e3o e o tratamento t\u00e9rmico qu\u00edmico, ou seja, a nitreta\u00e7\u00e3o, a oxigena\u00e7\u00e3o e outros m\u00e9todos. Ap\u00f3s a nitreta\u00e7\u00e3o, a dureza da superf\u00edcie nitretada \u00e9 2-4 vezes superior \u00e0 da superf\u00edcie sem nitreta\u00e7\u00e3o, o que pode obviamente melhorar a resist\u00eancia ao desgaste da liga e melhorar a sua resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o em meio redutor. A resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o da liga pode ser aumentada 7 a 9 vezes por oxigena\u00e7\u00e3o, mas a desvantagem \u00e9 que h\u00e1 alguma perda de plasticidade e resist\u00eancia \u00e0 fadiga.<\/p>\n<\/div><\/section>
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