Tratamentos Térmicos
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Tratamentos Térmicos
 Finalidade:
Alterar as microestruturas e como
consequência as propriedades
mecânicas das ligas metálicas
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Tratamentos Térmicos
 Objetivos:
-
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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MATERIAL + TRATAMENTO TÉRMICO
O TRATAMENTO TÉRMICO ESTÁ
ASSOCIADO DIRETAMENTE COM
O TIPO DE MATERIAL.
PORTANTO, DEVE SER
ESCOLHIDO DESDE O INÍCIO DO
PROJETO
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Fatores de Influência nos
Tratamentos Térmicos
Temperatura
 Tempo
 Velocidade de resfriamento
 Atmosfera*

* para evitar a oxidação ou perda de
algum elemento químico (ex:
descarbonetação dos aços)
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Fatores de Influência nos
Tratamentos Térmicos
Tempo:
O tempo de trat. térmico depende muito
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
Tempos longos facilitam a oxidação
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Fatores de Influência nos
Tratamentos Térmicos

Temperatura:
depende do tipo de material e da
transformação de fase ou microestrutura
desejada
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Fatores de Influência nos
Tratamentos Térmicos
Velocidade de Resfriamento:
-Depende do tipo de material e da
transformação de fase ou microestrutura
desejada

- É o mais importante porque é ele que
efetivamente determinará a
microestrutura, além da composição
química do material
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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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Como Escolher o Meio de
Resfriamento ????
É um compromisso entre:
- Obtenção das caracterísitcas finais
desejadas (microestruturas e propriedades),
- Sem o aparecimento de fissuras e
empenamento na peça,
- Sem a geração de grande concentração de
tensões

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Principais Tratamentos Térmicos
Tratamentos Térmicos
Solubilização e
envelhecimento
Recozimento
Normalização
•Alívio de tensões
•Recristalização
•Homogeneização
•Total ou Pleno
•Isotérmico
Esferoidização ou
Coalescimento
Tempera
e Revenido
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1- 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
- Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas
- Produzir uma microestrutura definida
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TIPOS DE RECOZIMENTO





Recozimento para alívio de tensões (qualquer
liga metálica)
Recozimento para recristalização (qualquer
liga metálica)
Recozimento para homogeneização (para
peças fundidas)
Recozimento total ou pleno (aços)
Recozimento isotérmico ou cíclico (aços)
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1.1- RECOZIMENTO PARA
ALÍVIO DE TENSÕES

Objetivo
Remoção de tensões internas originadas de processos
(tratamentos mecânicos, soldagem, corte, …)

Temperatura
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase

Resfriamento
Deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de
distorções
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Ex:RECOZIMENTO PARA ALÍVIO
DE TENSÕES DOS AÇOS

Temperatura
Abaixo da linha A1
 em que
ocorre nenhuma
transformação
(600-620oC)
723 C
Ou linha crítica
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INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE
RECOZIMENTO NA RESIST. À TRAÇÃO E
DUTILIDADE
Alívio de Tensões
(Recuperação/Recovery)
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1.2- RECOZIMENTO PARA
RECRISTALIZAÇÃO

Objetivo
Elimina o encruamento gerado pela deformação à frio

Temperatura
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase

Resfriamento

Lento (ao ar ou ao forno)
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1.3- RECOZIMENTO
HOMOGENEIZAÇÃO

Objetivo
Melhorar a homogeneidade da microestruturade peças
fundidas

Temperatura
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase

Resfriamento

Lento (ao ar ou ao forno)
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1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU
PLENO
 Objetivo
Obter dureza e estrutura controlada para
os aços
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1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU
PLENO
Usado para aços
Temperatura
Hipoeutetóide 50 °C

acima da linha A3
Hipereutetóide Entre as
linhas Acm e A1
Resfriamento
Lento (dentro do forno)
 implica em tempo
longo de processo
(desvantagem)

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
+Fe3C
+
Recozimento
total ou pleno
+Fe3C
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1.1- RECOZIMENTO TOTAL OU
PLENO
 Constituintes
Estruturais resultantes
Hipoeutetóide ferrita + perlita grosseira
Eutetóide  perlita grosseira
Hipereutetóide cementita + perlita grosseira
* A pelita grosseira é ideal para melhorar a
usinabilidade dos aços baixo e médio carbono
* Para melhorar a usinabilidade dos aços alto
carbono recomenda-se a esferoidização
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1.5- RECOZIMENTO ISOTÉRMICO
OU CÍCLICO
Usado para aços




A diferença do recozimento
pleno está no resfriamento que é
bem mais rápido, tornando-o
mais prático e mais econômico,
Permite obter estrutura final +
homogênea
Não é aplicável para peças de
grande volume porque é difícil
de baixar a temperatura do
núcleo da mesma
Esse tratamento é geralmente
executado em banho de sais
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2- ESFEROIDIZAÇÃO OU
COALESCIMENTO
ESFEROIDITA
Objetivo
Produção de uma estrutura
globular ou esferoidal de
carbonetos no aço
 melhora a
usinabilidade,
especialmente dos aços
alto carbono
 facilita a deformação a
frio
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
+Fe3C
+
Esferoidização
ou
coalescimento
+Fe3C
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OUTRAS MANEIRAS DE PRODUZIR
ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
 Aquecimento por tempo prolongado a uma
temperatura logo abaixo da linha inferior da
zona crítica,
 Aquecimento e resfriamentos alternados
entre temperaturas que estão logo acima e
logo abaixo da linha inferior de
transformação.
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3- NORMALIZAÇÃO
Usada para aços
Objetivos:
 Refinar o grão
 Melhorar a
uniformidade da
microestrutra
*** É usada antes da
têmpera e revenido
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
+
+Fe3C
+Fe3C
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3- NORMALIZAÇÃO
 Temperatura
Hipoeutetóide acima da linha A3
Hipereutetóide acima da linha Acm*
*Não há formação de um invólucro de carbonetos
frágeis devido a velocidade de refriamento ser
maior
 Resfriamento
Ao ar (calmo ou forçado)
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3- NORMALIZAÇÃO
 Constituintes
Estruturais resultantes
Hipoeutetóide ferrita + perlita fina
Eutetóide  perlita fina
Hipereutetóide cementita + perlita fina
* Conforme o aço pode-se obter bainita
Em relação ao recozimento a microestrutura é mais
fina, apresenta menor quantidade e melhor
distribuição de carbonetos
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4- TÊMPERA
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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4- TÊMPERA
MARTENSITA
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4- TÊMPERA
 Temperatura
Superior à linha crítica (A1)
* Deve-se evitar o superaquecimento, pois formaria
matensita acidular muito grosseira, de elevada
fragilidade
 Resfriamento
Rápido de maneira a formar martensíta
(ver curvas TTT)
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4- TÊMPERA
 Meios
de Resfriamento
Depende muito da composição do aço
(% de carbono e elementos de liga) e
da espessura da peça
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TEMPERABILIDADE

CAPACIDADE DE UM AÇO ADQUIRIR DUREZA
POR TÊMPERA A UMA CERTA
PROFUNDIDADE

VEJA EXEMPLO COMPARATIVO DA
TEMPERABILIDADE UM AÇO 1040 E DE UM
AÇO 8640
A CURVA QUE INDICA A QUEDA DE DUREZA
EM FUNÇÃO DA PROFUNDIDADE RECEBE O
NOME DE CURVA JOMINY QUE É OBTIDA

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TEMPERABILIDADE

Veja como é feito o ensaio de
temperabilidade Jominy no site:

www.cimm.com.br/material didático
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TEMPERABILIDADE DOS AÇOS EM
FUNÇÃO DO TEOR DE CARBONO
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5- REVENIDO
*** Sempre acompanha a têmpera
Objetivos:
- Alivia ou remove tensões
- Corrige a dureza e a fragilidade,
aumentando a dureza e a tenacidade
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5- REVENIDO
 Temperatura
Pode ser
escolhida de
acordo com as
combinações
de
propriedades
desejadas
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5- REVENIDO
150- 230°C os carbonetos começam a precipitar
Estrutura: martensita revenida
(escura, preta)
Dureza: 65 RC 60-63 RC
230-400°C os carbonetos continuam a precipitar
em forma globular (invisível ao microscópio)
Estrutura: TROOSTITA
Dureza: 62 RC 50 RC
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5- REVENIDO
400- 500°C os carbonetos crescem em glóbulos,
visíveis ao microscópio
Estrutura: SORBITA
Dureza: 20-45 RC
650-738°C os carbonetos formam partículas
globulares
Estrutura: ESFEROIDITA
Dureza: <20 RC
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MICROESTRUTURAS DO
REVENIDO
TROOSTITA E
MARTENSITA
SORBITA
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


FRAGILIDADE DE REVENIDO
Ocorre em determinados tipos de aços quando
aquecidos na faixa de temperatura entre 375-475 °C
ou quando resfriados lentamente nesta faixa.
A fragilidade ocorre mais rapidamente na faixa de
470-475 °C
A fragilidade só é revelada no ensaio de resist. ao
choque, não há alteração na microestrutura.
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AÇOS SUSCEPTÍVEIS À
FRAGILIDADE DE REVENIDO
Aços -liga de baixo teor de liga
 Aços que contém apreciáveis quantidades de
Mn, Ni, Cr, Sb*, P, S
 Aços ao Cr-Ni são os mais suceptíveis ao
fenômeno

*é o mais prejudicial
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COMO MINIMIZAR A
FRAGILIDADE DE REVENIDO

Manter os teores de P abaixo de 0,005% e
S menor 0,01%

Reaquecer o aço fragilizado a uma
temperatura de ~600 °C seguido de
refriamento rápido até abaixo de 300 °C .
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6-
SOLUBILIZAÇÃO SEGUIDA DE
PRECIPITAÇÃO OU ENVELHECIMENTO
Consiste na precipitação de outra fase,
na forma de partículas extremamente
pequenas e uniformemente distribuídas.
 Esta nova fase enrijece a liga.
 Após o envelhecimento o material terá
adquirido máxima dureza e resistência.
 O envelhecimento pode ser natural ou
artificial.

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6- Tratamento térmico de
solubilização seguido de
envelhecimento
Solubilização
Resfriamento em
água
Chamado de
envelhecimento que
pode ser
natural ou artificial
Precipitação
A ppt se dá
A ppt se dá a acima da T
T ambiente ambiente
por
reaquecimento
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EXEMPLO: Sistema Al-Cu
Solubilização
5,65%
A fase endurecedora das ligas Al-Cu é CuAl2 ()
7- Outros tratamentos
térmicos
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TRATAMENTO SUB-ZERO

Alguns tipos de aço, especialmente os alta
liga, não conseguem finalizar a transformação
de austenita em martensita.
O tratamento consiste no resfriamento do
aço a temperaturas abaixo da ambiente

Ex: Nitrogênio líquido: -170oC
Nitrogênio + álcool: -70oC
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AÇO AISI 1321 cementado as linhas
Mi e Mf são abaixadas.

Neste aço a formação da martensita não se finaliza, levando a se ter
austenita residual a temperatura ambiente.
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AUSTEMPERA E MARTEMPERA


Problemas práticos no resfriamento
convencional e têmpera
A peça/ parte poderá apresentar empenamento ou
fissuras devidos ao resfriamento não uniforme. A parte
externa esfria mais rapidamente, transformando-se em
martensita antes da parte interna. Durante o curto tempo
em que as partes externa e interna estão com
diferentes microestruturas, aparecem tensões
mecânicas consideráveis. A região que contém a
martensita é frágil e pode trincar.
Os tratamentos térmicos denominados de martempera e
austempera vieram para solucionar este problema
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MARTEMPERA

O resfriamento é
temporariamente
interrompido, criando um
passo isotérmico, no qual
toda a peça atinga a mesma
temperatura. A seguir o
resfriamento é feito
lentamente de forma que a
martensita se forma
uniformemente através da
peça. A ductilidade é
conseguida através de um
revenimento final.
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AUSTEMPERA

Outra alternativa para evitar
distorções e trincas é o tratamento
denominado austêmpera, ilustrado
ao lado

Neste processo o procedimento é
análogo à martêmpera. Entretanto a
fase isotérmica é prolongada até
que ocorra a completa
transformação em bainita. Como a
microestrutura formada é mais
estável (alfa+Fe3C), o resfriamento
subsequente não gera martensita.
Não existe a fase de reaquecimento,
tornando o processo mais barato.
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MARTEMPERA E AUSTEMPERA
alternativas para evitar distorções e trincas
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CASO PRÁTICO 1
Faça uma análise do seguinte procedimento
adotado por uma da empresa
 Peça: eixo (10x100)mm
 Aço: SAE 1045
 Condições de trabalho: solicitação à abrasão
pura
 Tratamento solicitado: beneficiamento para
dureza de 55HRC
 Condição para tempera: peça totalmente
acabada
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CASO PRÁTICO 2
Qual o tratamento térmico que você acha mais
apropriado para um dado eixo flangeado para
reconstituir a homogeneidade microestrutural
com a finalidade de posteriormente ser
efetuada a tempera?
Informações: A região flangeada apresenta-se
com granulação fina e homogênea, resultante
do trabalho à quente; já o restante do eixo,
que não sofre conformação, apresenta-se
com microestrutura grosseira e heterogênea,
devido ao aquecimento para forjamento.
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CASO PRÁTICO 3
Porta insertos de metal duro são usados em
estampos progressivos, confeccionados em
aço AISI D2 e temperados para 60/62 HRC.
Este tipo de aço costuma reter até 50% de
austenita em sua estrutura à temperatura
ambiente. Há algum inconveniente disto?
Comente sua resposta.
RESUMOS
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TRANSFORMAÇÕES
AUSTENITA
Resf. lento
Perlita
( + Fe3C) + a
fase
próeutetóide
Resf. moderado
Bainita
( + Fe3C)
Resf. Rápido
(Têmpera)
Martensita
(fase tetragonal)
reaquecimento
Ferrita ou cementita
Martensita
Revenida
( + Fe3C)
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Tratamentos Térmicos
Recozimento
Total ou Pleno
Tempera e
Revenido
Recozimento
Isotérmico
Resfriamento
Lento
(dentro do forno)
Normalização
Resfriamento
ao ar
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Recozimento
Total ou Pleno
Recristalização
Isotérmico
Resfriamento
Lento
(dentro do forno)
Alívio de
tensões
Temperatura
Abaixo da linha A1 
Temperatura
Abaixo da linha A1 
Não ocorre nenhuma
transformação
Resfriamento
Deve-se evitar
velocidades muito
altas devido ao risco
de distorções
(600-620oC)
- Resfriamento
Lento
(ao ar ou dentro
do forno)
**Elimina o
encruamento
gerado pelos
processos de
deformação à frio