Tratamentos Térmicos e Mecânicos

Objectivos

O programa proposto tem por objectivo fundamental proporcionar a cobertura dos aspectos tecnológicos mais relevantes no domínio dos tratamentos térmicos e dar uma visão adequada da importância das alterações estruturais induzidas tendo em vista o comportamento esperado por parte do material.

A orientação dada à disciplina visará sobretudo:

- o domínio das técnicas mais adequadas às diferentes alterações estruturais pretendidas nos diversos materiais,

- a compreensão da influência da estrutura final do material sobre o seu comportamento em serviço, em particular no que respeita ao comportamento mecânico.

Caracterização geral

Código

7490

Créditos

6.0

Professor responsável

Rui Jorge Cordeiro Silva

Horas

Semanais - 5

Totais - 84

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

São necessários conhecimentos básicos nas seguintes áreas:

- metalurgia física,

- comportamento mecânico,

- técnicas de caracterização estrutural (metalografia, difracção de raios X, análise térmica).

Bibliografia

Textos de apoio à disciplina de Tratamentos Térmicos e Mecânicos, de F. M. Braz Fernandes.

 Principles of the Heat Treatment of Plain Carbon and Low Alloy Steels, C. R. Brooks, ASM International, Ohio, 1996.

 Steels. Microstructure and Properties, R. W. K. Honeycombe, Edward Arnold, London, 1981. Traduz. para português: M. A. Fortes e A. Ferro. Publ: Gulbenkian.

 Curso de Tratamentos Térmicos dos Aços (2 volumes), Editores: A. V. de Seabra, A. P. Loureiro; Ordem dos Engenheiros, Lisboa, 1981.

 Principles of Heat Treatment, M. A. Grossman, 3.ª edição, ASM, Cleveland, 1962.

 Heat Treatment, Structure and Properties of Nonferrous Alloys, C. R. Brooks, ASM, Ohio, 1984.

 Techniques de l''''''''Ingénieur.

 

Método de ensino

Duração das aulas

As aulas teóricas são agrupadas em dois blocos com uma duração total de cerca de 1 h 50 min.

As aulas práticas funcionarão por sessões de 3h, uma vez por semana, com um turno de 16 alunos.

 

Modo de funcionamento das aulas teóricas

As aulas teóricas consistirão, de um modo geral, numa exposição oral. Haverá no entanto vários pontos do programa onde a exposição oral do assunto será complementada por demonstrações de pequenas experiências ou por simulações em computador usando programas de natureza diversa.

Nos casos em que seja mais notório o carácter imediato de aplicação de noções adquiridas anteriormente noutras cadeiras, recorrer-se-á a uma breve apresentação, por parte dos alunos, de certos tópicos durante a parte inicial (cerca de 15 min) de um tempo lectivo.

 

Modo de funcionamento das aulas práticas

As aulas práticas funcionam com um turno de 16 alunos, sendo o turno decomposto em grupos de trabalho constituídos idealmente por três alunos (só se admitem grupos de dois ou de quatro alunos em casos excepcionais).

Ao longo das 14 semanas de duração do semestre, haverá um conjunto de aulas destinadas à realização de trabalhos práticos de carácter laboratorial repartidas pelos seguintes temas:

- realização de tratamentos térmicos e mecânicos,

- análise e interpretação de microestruturas,

- caracterização de propriedades mecânicas,

- análise de transformações de fases,

- caracterização estrutural (SEM, DRX),

- realização de protótipos de aplicações de ligas metálicas.

Método de avaliação

Critério de avaliação:

A avaliação contínua é baseada nos seguintes aspectos:

- a obtenção de frequência por parte dos alunos está condicionada à frequência das aulas teóricas e práticas e entrega e aprovação de dois relatórios de trabalhos laboratoriais; os relatórios dos alunos são objecto de uma discussão oral da qual resulta a classificação que é atribuída a cada um dos trabalhos;

- no decorrer do semestre serão realizados dois testes cujas datas são marcadas na 1ª aula teórica.

Em função dos resultados obtidos, surgirão as seguintes situações:

- a admissão a exame fica condicionada pela obtenção de frequência nos trabalhos práticos efectuados ao longo do semestre;

- ficam dispensados de exame final os alunos que tenham obtido nos testes uma média superior a 10 valores, desde que em no 1º teste tenham obtido um resultado superior a 7,5 valores.

 A classificação final será o resultado da média ponderada dos trabalhos práticos (peso 2), e

- dos testes (peso 3), no caso de dispensa de exame final, ou

- do exame final (peso 3), para os alunos admitidos a exame.

Conteúdo

Ligas ferrosas.

Aços. Características gerais das transformações com difusão. Cinética das transformações com difusão. Morfologias dos produtos de transformação. Propriedades mecânicas. Características gerais da transformação martensítica. Cinética da transformação martensítica. Morfologias das martensites. Propriedades mecânicas. Diagramas TTT. Transformação isotérmica. Transformação em arrefecimento contínuo. Temperabilidade. Definição. Quantificação. Ensaios de Jominy e de Grossman. Severidade de têmpera. Efeito dos elementos de liga. Diagrama de Schaeffer. Tratamento térmicos. Recozimentos. Recozimentos com austenitização completa. Recozimentos com austenitização incompleta. Recozimentos sub-críticos. Têmpera. Dependência de Ms e de Mf com o teor em carbono. Tratamento sub-zero. Austêmpera. Martêmpera. Meios de arrefecimento. Transferência de calor para fluidos vaporizáveis. Revenido. Diagrama de Menster. Precipitação de carbonetos de elementos de liga. Endurecimento secundário. Tratamentos térmicos de aços inoxidáveis. Sensibilização. Recozimentos de homogeneização / solubilização. Tensões residuais. Origem. Consequências. Consequências de natureza estrutural. Consequências de natureza mecânica. Relaxação de tensões. Técnicas de medição das tensões. Previsão dos estados de tensões. Tratamentos mecânicos. Granalhagem. Tratamentos termomecânicos. Deformação a quente. Recuperação e recristalização dinâmicas. Tratamentos termoquímicos. Cementação. Nitruração. Carbonitruração. Controle de atmosferas.

Ferros fundidos. Tipos de ferros fundidos. Características. Aplicações. Estabilização. Maleabilização. Recozimentos. Têmpera isotérmica.

Ligas leves. Ligas de Alumínio. Endurecimento por precipitação nas ligas de Alumínio. Classificação segundo o tipo de tratamento e a composição química. Ligas de Alumínio-Lítio. Características. Aplicações.

Ligas de Ti. Efeito dos elementos de liga. Ligas monofásicas (a ou b). Ligas bifásicas (a + b). Recozimentos. Endurecimento por precipitação. Características. Aplicações. 

Ligas de Cobre.

Bronzes.Latões. Recozimentos. Ligas endurecíveis por precipitação. Outros tratamentos. Características. Aplicações. 

Ligas com memória de forma. Superelasticidade. Efeito de memória de forma (simples e duplo). Tipos de ligas. Tratamentos térmicos e termomecânicos. Aplicações. 

Superligas. Superligas de base Níquel. Endurecimento de g e de g’ por solução sólida. Desajustamento reticular g/g’.Superligas de base Cobalto. Características. Aplicações.

Tratamentos superficiais por feixes de alta energia. 

Endurecimento superficial por laser.Absorção da energia. Transferência de calor. Têmpera. Endurecimento por onda de choque. Características gerais do equipamento. Aplicações. 

 

Aulas Práticas:

Tratamentos térmicos de aços. Dilatometria.Temperabilidade. Determinação do teor em austenite residual por difracção de raios X. Determinação de estados de tensões por difracção de raios X. Determinação de orientações preferenciais por difracção de raios X. Simulação computacional de tratamentos térmicos. Ligas com memória de forma.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: