CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SANTA CATARINA
UNIDADE DE ENSINO DE FLORIANÓPOLIS
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE METAL MECÂNICA - DAMM
Introdução a tecnologia
dos materiais
ProIn I
Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng
E-mail: pavanati@cefetsc.edu.br
Prof. Henrique Cezar Pavanati
Tratamentos térmicos
• Tratamento Térmico é um ciclo de
aquecimento e resfriamento controlad
o com o objetivo de alterar as suas
propriedades físicas e mecânicas, sem
mudar a forma do produto.
• Tem efeitos colaterais
• Pode ser um efeito colateral
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Tratamentos térmicos

Temperatura
Transformação do material
Usualmente obtida do diagrama de fases

Tempo
Homogeneização da temperatura na região de interesse

Taxas de aquecimento e resfriamento
Aquecimento – Riscos para a peça (trincas, empenamento)
Resfriamento – Governa a transformação

Atmosfera
Inibir reações indesejadas
Promover reações de interesses (trat. termoquímicos)
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Tratamentos térmicos
Tratamentos térmicos e controle
da microestrutura
•Finalidade:
Alterar as microestruturas e como consequênca
as propriedades mecânicas das ligas metálicas
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Tratamentos térmicos
Objetivo dos tratamentos térmicos
- Remoção de tensões internas
- Aumento ou diminuição da dureza
- Aumento da resistência mecânica
- Melhora da ductilidade
- Melhora da usinabilidade
- Melhora da resistência ao desgaste
- Melhora da resistência à corrosão
- Melhora da resistência ao calor
- Melhora das propriedades elétricas e magnéticas
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Tratamentos térmicos
Principais tipos
•
•
•
•
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Recozimento
Normalização
Têmpera e revenido (e variações)
Coalescimento ou esferoidização
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Tratamentos térmicos
Normalização
Recozimento pleno
Esferoidização
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Tratamentos térmicos
Microestruturas - Perlita
Perlita fina:
Perlita grossa:
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Tratamentos térmicos
Martensita
Martensita no titânio
Martensita nos aços
A transf. Martensítica
ocorre c/ aumento de
volume
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Tratamentos térmicos
Martensita revenida
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Tratamentos térmicos
Bainita
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Cementita eferoidizada
Cementita lamelar (perlita)
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Cementita esferoidizada
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Tratamentos térmicos
AUSTENITA
Resf. lento
Perlita
( + Fe3C) +
fase
próeutetóide
Resf. moderado
Resf. Rápido
(Têmpera)
Bainita
Martensita
( + Fe3C)
(fase tetragonal)
reaquecimento
Martensita
Revenida
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( + Fe3C)
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Recozimento
• Objetivos:
- Remoção de tensões internas devido aos tratamentos
mecânicos
- Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade
- Alterar as propriedades mecânicas como a resistência
e ductilidade
- Ajustar o tamanho de grão
- Produzir uma microestrutura definida
RESFRIAMENTO LENTO!!!!
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Tratamentos térmicos
Recozimento Pleno
Temperatura de
aquecimento
Recozimento para
alívio de tensões
Temperatura de a
quecimento
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Tratamentos térmicos
Normalização
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Normalização
• Procedimento
• Aquecer o material até a completa austenitização
• Resfriamento lento, geralmente ao ar
• Objetivo:
• Refinar os grãos do material
• Prepará-lo para a têmpera
• Melhora usinabilidade / acabamento superficial
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Tratamentos térmicos
Normalização
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Normalização
• Microestrutura resultante
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Tratamentos térmicos
Têmpera
• O que é Têmpera?
•
•
•
•
•
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Tratamento térmico
Comum nos aços
Aumento de dureza
Aumento da resistência a tração (~10%)
Estrutura ferrítico-perlítica torna-se martensítica
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Tratamentos térmicos
Têmpera e revenido ***
Objetivos:
 Obter estrutura matensítica que promove:
- Aumento na dureza
- Aumento na resistência à tração
- redução na tenacidade
** A têmpera gera tensões  deve-se fazer
revenido posteriormente
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Têmpera e revenido
• REVISÃO ESTRUTURA CRISTALINA
• Fator de empacotamento
• CCC = 0,68
• CFC = 0,74
• Com estes dados responda:
• Qual pode dissolver mais carbono?
• Vejamos novamente o diagrama:
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Têmpera e revenido
O QUE ACONTECE NO MATERIAL?
•
•
•
•
•
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Interstício “central” do CFC
É possível “enchê-lo” com carbono
Com o resfriamento rápido ele fica “aprisionado”
Ao invés de CCC o material fica TCC
Elevado nível de tensões internas
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Têmpera e revenido
• Revenido (tempering):
• Ciclo térmico de aquecimento / permanência em tem
peratura / resfriamento controlado para:
• Aquecimento abaixo da temperatura de transformação
em austenita (temperatura crítica)
• Aliviar tensões resultantes da têmpera
• “Calibrar” o valor da dureza
• Microestrutura resultante: Martensita revenida
SOLUÇÃO SÓLIDA INTERSTICIAL SUPERSATURADA DE ESTRUTURA TCC
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Têmpera e revenido
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Tratamentos térmicos
Têmpera e revenido
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Tratamentos térmicos
TEMPERABILIDADE
Propriedade que indica a profundidade e a distribuição da dureza de uma material temperado.
É afetada por:
• Composição química
• Tamanho de grão da austenita
• Estrutura do aço antes da têmpera
É determinada pelos seguintes métodos:
• Ensaio Grossman
• Ensaio Jominy
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Temperabilidade – ENSAIO JOMINY
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Temperabilidade – ENSAIO JOMINY
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Temperabilidade – ENSAIO JOMINY
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Temperabilidade – CURVAS JOMINY
AÇO 1045
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AÇO 4340
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Têmpera – Meios de resfriamento
• Falaremos a seguir dos meios de resfriamento convencio
nalmente usados nos tratamentos térmicos.
• Vejamos uma comparação em termos de troca de calor
(ou severidade)
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Têmpera direta
• Processo: Aquecimento até a austenitização e resfriamento,
geralmente em água, óleo ou salmoura.
• Objetivo: Endurecimento (hardening) pela transformação da
microestrutura em martensita.
Vantagem: Simplicidade
Bons resultados para peças pequenas com geometria
“simples”.
Desvantagens: Elevado choque térmico (trincas)
Empenamento
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Têmpera direta
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Tratamentos térmicos
Têmpera direta seguida de revenido
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Tratamentos térmicos
Têmpera direta
Microestrutura resultante :
Martensita
Elevada Dureza
Baixa tenacidade
A tenacidade melhora com
o revenido, às custas da
dureza
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TÊMPERA SUBZERO
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Martêmpera
• O objetivo é o mesmo da Têmpera Direta, mas a
tenuando seus efeitos de gradientes de tempera
tura (centro-superfície)
• A Microestrutura resultante é a martensita
• Também há necessidade de revenido
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Martêmpera
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• Patamar isotérmico
• Redução do choque térmico
• Redução do gradiente térmico centro-superfície
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Martêmpera - microestrutura
• A microestrutura também
é a martensita, mas o
nível de tensões internas
da peça é menor
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Austêmpera
• O Objetivo agora é formar a bainita
• Aquecimento até a austenitização
• Resfriamento rápido até abaixo do “cotovelo” da
curva TTT (~400oC)
• Manutenção da temperatura até a completa
transformação
• Resfriamento final ao ar ou em atmosfera
protetora
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Austêmpera
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Austêmpera - microestrutura
• Microestrutura resultante: Bainita
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Tratamentos térmicos
Austêmpera - microestrutura
• Propriedades:
• A bainita consegue aliar uma elevada dureza com boa
tenacidade
• Vantagens sobre a T+R
• Maior resistência ao impacto para uma mesma
dureza
• Menor perda por trinca e empenamento
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Esferoidização ou coalescimento
• Objetivo
Produção de uma estrutura globular ou esferoidal de ca
rbonetos no aço
 melhora a usinabilidade, especialmente dos
aços alto carbono
 facilita a deformação a frio
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Esferoidização - Microestrutura
ESFEROIDITA
- É obtida pelo reaquecimento (abaixo do eutetóide) da perlita ou
bainita, durante um tempo bastante longo
Cementita
lamelar (perlita)
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Cementita
esferoidizada
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