O que é Alívio de Tensões?
O Alívio de Tensões é um tipo de tratamento térmico.O tratamento térmico de alívio de tensões é usado para reduzir as tensões residuais que surgem durante a soldagem ou outras operações de fabricação.
Embora o alívio de tensões possa ser feito por métodos mecânicos, como pelo martelamento ou vibração, o método mais comum e seguro ainda é por meios térmicos.
Origens das tensões
Estas tensões geralmente surgem na peça soldada devido ao
fenômeno da dilatação térmica, causada pelo calor introduzido pela soldagem.
Também podem ser geradas por tratamentos de têmpera,
conformação a frio, fundição, usinagem, e outras operações de fabricação e
revestimento.
Objetivos
Os principais objetivos do TTAT (Tratamento Térmico de
Alívio de Tensões) são:
- Aumento da ductilidade;
- Diminuição da dureza tanto da zona fundida quanto da zona termicamente afetada;
- Redução de empeno e alterações dimensionais (após usinagem);
- Aumento da resistência à fadiga;
- Aumento da resistência à corrosão.
Aplicabilidade
Principalmente para juntas soldadas, porém pode ser
necessário para equipamentos e estruturas como um todo.
Procedimento
Resumidamente, um procedimento de alívio de tensões prevê:
- Aquecimento uniforme e lento da peça à temperatura apropriada;
- Manutenção nesta temperatura por um determinado tempo (denominado tempo de patamar ou de encharque);
- Resfriamento uniforme (e lento) de modo a impedir a introdução de novas tensões.
Gráfico didático de alívio de tensões
Considere:
- TA – Taxa de Aquecimento
- TR – Taxa de Resfriamento
- Ti – Temperatura inicial
- Tf – Temperatura final
- Tp – Tempo de patamar
Para impedir mudanças na microestrutura ou dimensões da
peça, a temperatura máxima é mantida abaixo da temperatura crítica, ou seja,
antes que ocorra alguma mudança de fase.
A temperatura e tempo de encharque dependem de fatores como
a composição química do aço, sua microestrutura inicial e a espessura da peça
que está sendo tratada.
Além da uniformização e mantimento da temperatura ideal de
tratamento, são de particular importância para o sucesso do tratamento para
alívio de tensões um aquecimento e resfriamento lentos.
O aquecimento para a temperatura de tratamento deve ser tão
lento que a tensão de escoamento a quente seja alcançado tão uniformemente
quanto possível por toda a seção transversal (dependendo do tipo de aço e da
composição).
Isso se deve ser observado às materiais mais sensíveis a
variação de temperatura e de baixa tenacidade ou de zonas relativamente
frágeis, tais como ferro fundido, peças soldadas, peças temperadas (em especial
peças com a têmpera superficial).
O resfriamento a partir da temperatura de tratamento para
alívio de tensões é muito importante, porque um processo rápido demais poderá
resultar não apenas numa redução pequena das tensões, mas até mesmo num aumento
de tensões em comparação com o estado inicial, mesmo que todas as outras etapas
do processo (aquecimento, uniformização do calor, manutenção da temperatura)
sejam realizadas corretamente.
Fundamento técnico
O tratamento térmico de alívio de tensões consiste de modo
simplificado em reduzir o limite de escoamento do material, através do
aquecimento, para que assuma valores inferiores às tensões residuais.
Nesta condição, as tensões residuais provocam deformações
plásticas locais diminuindo de intensidade (daí o nome alívio).
Exemplo de peça sendo
tratada termicamente:
Necessidade do alívio de tensões
O alívio de tensões se faz necessário quando materiais estão
sujeitos a falha devido à presença de tensões residuais.
Essa situação é encontrada com mais frequência nas seguintes
condições:
- Aços com elevado teor de elementos de liga;
- Peças com elevadas espessuras;
- Peças submetidas a carregamentos cíclicos(fadiga);
Considerações metalúrgicas
- Para os aços carbono, somente os tratamentos realizados em temperaturas superiores a 500°C são realmente eficazes.
- Para cada tipo de aço, tempos e temperaturas especificas de tratamento são recomendadas.
- O tratamento térmico de alivio de tensões pode reduzir a tenacidade do metal de base. Isto se torna bastante relevante em ocasiões em que se faz necessário a execução do tratamento por mais de uma vez.
- O efeito da temperatura de tratamento é muito maior do que o do tempo de manutenção da peça naquela temperatura.
- Em geral, quanto menor for a temperatura de tratamento, maior deverá ser a duração/tempo do tratamento, para obtermos equivalente redução de tensões.
- Quanto mais baixa a tensão residual desejada, maior será a temperatura de tratamento recomendada dentro da faixa ideal para o tratamento.
- Deve se contar com uma elevada proporção de tensão residual, quando for especificada uma temperatura de tratamento relativamente baixa.
- De modo geral, pode-se dizer que o tratamento para alívio de tensões abaixo de 400 ºC não faz sentido, pois a esta temperatura a tensão de escoamento de todos os materiais consideráveis ainda é bem alto.
Considerações quanto a corrosão
As reações químicas, e a oxidação pode ser incluída nessa
categoria, são potencializadas e aceleradas pelo efeito da temperatura.
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