PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos
Térmicos
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Objetivo da aula
Ao final desta aula, você deverá:
1. Saber ler e interpretar Diagramas TTT
2. Saber a diferença entre os Tratamentos Térmicos de
Recozimento,
Normalização,
Têmpera,
Revenido,
Martêmpera, Alívio de Tensões, Esferoidização
3.
Bem
como
provenientes
relacionar
de
os
Tratamentos
microconstituintes
Térmicos
com
as
propriedades mecânicas dos materiais.
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PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Diagramas de transformação de fases e
tratamentos térmicos
 Pra que servem Tratamentos Térmicos de Materiais?
Alterar as microestruturas e como consequência as
propriedades
mecânicas
dos
materiais.
Removendo
tensões, modificando a dureza e a resistência mecânica.
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Os tratamentos térmicos atuam no material
modificando:
 tensões
 dureza
 resistência mecânica
 ductilidade
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Curvas Temperatura –
Tranformação – Tempo (TTT)
• Vejamos o exemplo do diagrama de transformação
isotérmica ou diagrama TTT, obtido pelo resfriamento da
austenita e sua transformação determinada ao longo do
tempo.
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CURVAS TEMPERATURA
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CURVAS TEMPERATURA
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CURVAS TEMPERATURA
 Um resfriamento lento do material passando pelas
curvas de início e fim de transformação, terá como
produto
final
o
microconstituinte
Perlita.
Com
um
resfriamento rápido o produto transformado é a Martensita
com dureza superior da Perlita.
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CURVAS TEMPERATURA
 Um aço eutetóide (0,76%C) pode ter sua resistência
mecânica alterada de 700 MPa para 2000 MPa por simples
modificação na velocidade de Resfrimento a partir da zona
crítica. Não esquecendo que quanto maior a Dureza do
material, maior será sua Resistência Mecânica e menor a
Resistência ao Impacto.
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CURVAS TEMPERATURA
Vejamos o percurso do processo de Tratamento Térmico
descrito pelos pontos ABCD.
Aquecemos o material até acima da temperatura de
727ºC, ponto A, para ocorrer a transformação de fase.
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CURVAS TEMPERATURA
Resfriamos rapidamente o material até a temperatura do
ponto B e a mantemos constante.
A isoterma sai do ponto B, encontra o ponto C e se mantem
constante, passa pelo ponto 50% até encontrar o ponto D
(100%).
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CURVAS TEMPERATURA
A passagem pelo ponto D indica que a transformação de
fases está completa.
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TRATAMENTO TÉRMICO
Existem vários tipos de Tratamento Térmico, onde os mais
importantes são:
 Recozimento :
 Têmpera
 Recozimento Pleno
 Martêmpera
 Recozimento Subcrítico
 Austêmpera
 Recozimento alívio de Tensão
 Revenimento
 Normalização
 Esferoidização
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RECOZIMENTO
Visa reduzir a dureza do aço, aumentar a usinabilidade,
facilitar o trabalho a frio.
O recozimento é composto de três estágios:
Recuperação - Este primeiro estágio do recozimento é
verificado a temperaturas baixas. Nele ocorre um rearranjo
das
discordâncias,
configurações mais estáveis.
de
modo
a
adquirir
Não há nenhum efeito
sensível sobre as propriedades do material.
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RECOZIMENTO
Recristalização – Em temperaturas mais elevadas,
verifica-se grande alteração na microestrutura do
metal, com variações nas propriedades mecânicas.
Crescimento de Grão – A temperaturas mais elevada,
os grãos recristalizados tendem a crescer, mediante um
mecanismo que consiste na absorção por parte de
alguns grãos dos grãos circunvizinhos.
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RECOZIMENTO
Recozimento Pleno
Consiste em austenetizar o aço e resfriar lentamente
Aços hipoeutetóides
Aços hipereutetóides
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RECOZIMENTO
Recozimento Pleno
Diminuir a dureza, aumentar a ductilidade, melhorar a
capacidade de usinagem, ajustar o tamanho do grão e
eliminar as irregularidades do tratamento térmico
sofrido antes. Aquece a temperatura acima da zona
crítica e depois de certo tempo o forno é desligado e
resfriado dentro do forno.
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RECOZIMENTO
Recozimento Subcrítico e Alívio de Tensão
Este tratamento visa recuperar a dutilidade do aço.
Consiste em aquecer o aço a uma temperatura
normalmente na faixa de 600 a 680o C, seguido de
resfriamento lento.
Neste processo não ocorre a transformação em
Austenita,
pois
não
chega
a
temperatura
de
austenitização.
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RECOZIMENTO
Recozimento Subcrítico e Alívio de Tensão
Depois de aproximadamente 3 h o forno é desligado
e o material é resfriado dentro do próprio forno. Alivia as
tensões internas que surgiram na solidificação do aço, na
deformação à frio, na soldagem, na usinagem ou em aços
que sofrem grandes esforços (trilhos do metrô).
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NORMALIZAÇÃO
A normalização consiste na austenitização completa
do aço (750 a 950o C), seguida de resfriamento ao ar. Tem
por objetivo refinar e homogeinizar a estrutura do aço,
conferindo-lhe
melhores
propriedades
do
que
o
recozimento com grãos finos distribuídos de forma
homogênea.
É indicado normalmente para homogeinização da
estrutura após o forjamento e antes da tempera ou
revenimento.
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NORMALIZAÇÃO
Se compararmos, em um aço hipoeutetóide, a
estrutura normalizada com a recozida, tem-se que a
estrutura normalizada:
 possui a dureza e a resistência mecânica mais elevada,
ductilidade mais baixa e a resistência ao impacto é
semelhante nos dois casos.
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TÊMPERA
A tempera consiste em resfriar o aço, apartir de
uma temperatura de austenitização, a uma velocidade
suficiente rápida (água, salmoura e óleo) para evitar as
transformações perlíticas e bainíticas na peça. Deste modo
obtêm-se a estrutura martensita.
Essa velocidade de resfriamento dependerá da posição das
curvas em C, ou seja do tipo do aço e da forma e
dimensões da peça.
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TÊMPERA
Depois da tempera com a formação da martensita, o
material apresenta níveis de tensões internas muito alto,
devido ao resfriamento drástico e pela brusca mudança de
fases, então imediatamente após a têmpera, é preciso que
essas tensões sejam aliviadas ou eliminadas, para devolver
ao aço o equilíbrio necessário.
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REVENIMENTO
O revenimento é um tratamento usado em peças que já
passaram pela Têmpera, a fim de corrigir o excesso de
dureza causado pela própria têmpera, aliviando ou
removendo as tensões internas.
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REVENIMENTO
Este tratamento consiste em aquecer uniformemente até a
temperatura abaixo da austenitização (entre 100 e 700o C),
mantendo o aço nesta temperatura por tempo suficiente
para completa homogeinização dos grãos, sendo retirada
do forno para resfriamento ao ar.
Dependendo da temperatura, resultam pequenas ou
grandes alterações nas estruturas martensíticas.
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MARTÊMPERA
A martêmpera é um tipo de tratamento térmico indicado
para aços de liga, por que reduz o risco de empenamento
das peças, visando a obtenção da martensita.
Ela consiste em aquecer o aço até a temperatura de
austenitização, e então resfriar rapidamente (sem atingir a
curva TTT do aço), chegando assim a temperatura de
formação da martensita, é deixado isotérmico por um
certo tempo, então resfriado em banho de sal.
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MARTÊMPERA
A martensita obtida apresenta-se uniforme e homogênea,
diminuindo a facilidade de sofrer riscos e trincas.
Após a martêmpera é necessário submeter a peça ao
revenimento.
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ESFEROIDIZAÇÃO
Este é um tratamento que visa produzir uma
microestrutura
esferoidal,
constituída
de
pequenas
partículas aproximadamente esféricas de carboneto num
fundo ou matriz ferrita.
Aços com alto teor de carbono possuem muita cementita
e o recozimento não é suficiente para diminuir a sua
dureza. Esse tratamento transforma a cementita em
pequenas esferas, diminuindo a dureza do aço
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ESFEROIDIZAÇÃO
Eleva-se a temperatura do aço até um pouco acima da
linha inferior da zona crítica, para então esfriar e aquecer
alternadamente em torno dessa linha de transformação
inferior da zona crítica. Uma outra maneira é aquecer e
permanecer por tempo prolongado numa temperatura logo
abaixo da zona crítica.
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Fatores que influenciam os tratamentos
térmicos
TEMPO:
 O tempo depende diretamente das dimensões da
peça e da microestrutura desejada.
Quanto maior o tempo:
 Maior a segurança da completa dissolução das fases
para posterior transformação;
 Maior será o tamanho de grão;
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Fatores que influenciam os tratamentos
térmicos
TEMPERATURA:
 Depende do tipo de material e da transformação de
fase ou microestrutura desejada.
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Fatores que influenciam os tratamentos
térmicos
VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO:
 Depende do tipo de material e da transformação de fase
ou microestrutura desejada;
 Determina o tipo de microestrutura final do material.
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Fatores que influenciam os tratamentos
térmicos
VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO:
 Principais meios de resfriamento:
 Ambiente do forno (+brando);
 Ar;
 Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o de Pb);
Óleo; Água; Soluções aquosas de NaOh, Na2CO3 ou
NaCl (+ severos).
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Fatores que influenciam os tratamentos
térmicos
VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO:
 Como escolher o meio de resfriamento?
 É compromisso entre: Obtenção das características
finais
desejadas
(microestruturas
+
propriedades),
integridade da peça, acúmulo de concentração de
tensões.
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Diferença de resfriamento isotérmico e
contínuo no diagrama de transformação de
fases
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Bom Estudo!
Até a próxima aula!
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