Tratamentos térmicos dos metais

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
ENGENHARIA DE SÃO CARLOS 
* 
:; 
'' 
RATAMENTOS TÉRMICOS 
DOS METAIS 
Eng. Tomio Kitice 
Prof. da Cadeira de Metalurgia 
Escola de EngEnharia Mackenzie - São Paulo 
Eng. Rubens Lima Pereira 
Prof. Contratado da Cadeira de Metalurgia 
Escola de Engenharia de São Carlos - São Carlos 
Publicação n. o 34 
SÃO CARLOS 
ESCOLA DE ENGENHARIA 
1960 
PREFÁCIO 
(Ensinando - aprendemos) 
(Seneca) 
I 
Este trabalho, sem grandes pretensões científicas, 
foi escrito para trazer aos que iniciam o estudo da Me-
talurgia, uma contribuição no campo dos tratamentos 
térmicos dos metais e ligas, de tão grande importância 
na aplicação dos mesmos. 
Os princípios básicos s~o_apxesentados_assim como 
uma parte de aplicação prática, 
Esperamos que o trabalho seja de utilidade para os 
estudantes das nossas Escolas de .Engenharia e Escolas 
Técnicas, como .também pará aquêles que labutam nas ofi-
cinas. 
Tomio Kitice 
Rubens Lima Pereira 
Agradecimento 
Os autores agradecem ao Eng 0 Alberto 
Albuquerque Arantes, do I, P. T. a col abç 
. ração prestada, permitindo a publicação 
das micrografias que ilustram êste tra-
balho. 
III 
ÍNDICE 
Prefácio 
Agradecimento 
Parte I 
Tratamentos térmicos dos aços 
v 
pg o 
I 
III 
Definição 1 
Influência da velocidade de esfriamento 
sôbre a transformação da austenita 
Curvas T T T, curvas em S ou curvas 
transformação isotérmica 
de 
Produtos da transformação da austenita 
nas diferentes faixas de temperaturas 
Perlita lamelar, Perlita fina, Bainita, 
Martensita, Ferrita e Cementita 
Fatôres que influem na curva T T T 
composição química 
tamanho do grão 
impuresas 
Tratamentos térmicos 
recosimento 
cuidados para efetuar 
texturas obtidas no 
propriedades mecânicas após o 
normalização 
texturas obtidas na 
propriedades mecânicas após a 
têmpera 
diâmetro das peças - influência na 
meio de 
endurecibilidade 
método de Grossmann 
método de Jominy 
influência do tamanho de grão na 
cuidados para efetuar 
texturas obtidas na 
1 
4 
7 
8 
10 
13 
14 
17 
19 
19 
25 
25 
26 
26 
26 
27 
30 
31 
33 
36 
39 
39 
42 
VI 
revenido 
fragilidade de 
textura de 
coalescimento 
textura obtida no 
Tratamentos isotérmicos 
recosimento 
austêmpera 
mar têmpera 
Têmpera superficial 
Bibliografia 
Parte II 
Tratamentos termo-químicos dos aços 
Introdução 
Cementação pelo carbono 
cementação em caixa 
o per ação de 
tratamento térmico das peças cementadas 
aços para cementar 
defeitos na cementação 
cementação parcial 
cementação à gás 
cementação em líquido 
Cianetação 
Nitreta_ção 
Outros tratamentos superficiais 
Sherardização 
Cromatização 
Ca1orização 
Si1iconização 
Oxidação 
Bibliografia 
Parte III 
Tratamento térmico dos ferros fundidos 
Introdução 
Diagrama ferro-carbono-silicio 
Os tratamentos térmicos 
alívio de tens6es 
pg. 
43 
44 
44 
45 
46 
46 
46 
47 
47 
49 
54 
55 
56 
56 
60 
62 
63 
64 
66 
66 
67 
68 
70 
7 1 
71 
71 
72 
73 
73 
75• 
76 
76 
78 
78 
causas das tensões internas 
recosimento para 
influência da temperatura no 
recosimento 
têmpera e revenido 
estrutura 
efeito da temperatura na têmpera 
execução do tratamento 
propriedades 
têmperas isotérmicas 
têmpera sup~rfici~l 
maleabilização 
introdução 
processos 
influência da composição química 
ferro maleável de núcleo branco 
composição 
recosimento 
características 
especificações 
ferro maleável de núcleo preto 
composição 
recosimento 
estrutura 
propriedades mecânicas 
especificações 
ferro maleável perlítico 
Bibliografia 
Parte IV 
Tratamentos de solubilização e precipitação 
Introdução 
Princípios de tratamento 
Propriedades das ligas tratadas 
Temperaturas e tempos de tratamentos 
Bibliografia 
*** 
VII 
pg. 
79 
80 
80 
83 
85 
85 
85 
86 
86 
86 
87 
87 
87 
88 
90 
92 
92 
93 
93 
94 
97 
97 
98 
100 
100 
100 
102 
103 
103 
108 
lll 
116 
_ Parte I 
Tratamentos· térmicos dos aços 
Definição 
Por tratamento térmico compreendemos a operação de 
aquecer um material a uma dada temperatura e esfriá-lo 
após certo tempo, em determinadas condições, com a fi-
nalidade de dar ao material propriedades especiais. Bs-
ses tratamentos alteram ou a velocidade de esfriamento 
e a temperatura de aquecimento ou a temperatura a que 
são esfriados os materiais. 
Influência da velocidade de esfriamento sôbre a trans-
formação da austenita 
O diagrama de equilíbrio ferro-carbono Fig. 1 cor-
responde ao e qui 1 íbrio me taes tá v e 1, alcança do com o 
resfriamento lento. 
Se a velocidade de esfriamento ou de aquecimento 
fôr mo di fi cada, a-s- linhas de transformação serão deslo-
cadas. Assim por exemplo, a temperatura de reação eute-
tóide (austenita ...... perlita)no aquecimento será tanto 
mais elevada quanto maior fôr a velocidade de aqueci~ 
menta e inversamente, quanto maior fôr a velocidade de 
esfriamento mais baixa será essa temperatura de trans-
formação, fig, 2o 
Estas variações de temperatura correspondem a his-
teresis, cdmum a vários fenômenos físicos. 
A ~elocidade de re~friamento p~de ser aumentada até 
um limite V1 (fig.3"), quando aparece um novo constitu-
inte junto à perlita,,que é a martensita e que se forma 
a temperaturas"mais b~ixas. Com o aumento da velocidade 
de resfriamento, a parte de austenita ainda não trans-
formada em perlita, é e~friada até uma temperatura, na 
o 
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160 
s 
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'r-6+L DIAGRAMA fi C 
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eX+ r. C -:, 
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I -to 1, 6 ;.>,o 1!.,5 .3,-o .:s,5 .;,o . 4,5 6;0 6;~ t;,o &,&r 
PORCiiNl'AGEM Dli CARBONO 
7e 
7Z3 
VELOCIOAOE 
INFLVÊNCIA DA VE.LOCIOADc .DE AQUECIMENTO 
OU ESFRJAMf::NTO IYA r~WPERATiiRA DE TR4NS;:::oR.-
MAC.iO evrerc~.o.e:: 
Fi~. 2 
o 
Figo 3 
I I 
INA/(lEMfTA I AM/<T~I'ISITA 
I 
qual nio ~ possível mais haver essa transformaçio. Con-
tinuando o resfriamen~o ·~ atingida a te~peratura onde 
se d' a formaçio da maitensita. 
Se a velocidade de resfriamento fôr ainda aumenta~ 
da, ser' atingida uma velocida~e Vc, acima da qual t8da 
a austenita se transforma em martensita nio aparecendo 
4 
mais perlitao Esta é a denominada velocidade crítica de 
es f ri amen to dês te aço, 
A perlita se forma por nucleação, os núcleos forma-
dos crescendo posteriormente, Se a veloriidade de esfri-
amento fôr muito elevada, não há tempo para o apareêi~ 
mento dos núcleos, até ser atingida a temperatura míni-
ma para a sua formação,e tôda a austenita vai se trans~ 
formar à temperaturas mais baixas em martensita, 
Estas reações ou transformações ocorrem normalmente 
enquanto há uma variação contínua da temperatura com o 
tempo. 
Davenport e Bain, em 1930, foram os primeiros a es-
tudar os fenômenos que ocorrem quando um aço aquecido é 
esfriado ràpidamente até determinada temperatura que é 
mantida fixa durante certo tempo, e dêsses estudos re~ 
sultaram as denominadas curvas de transformação isotér-
mica. 
Baseados nesses estudos é que foi conseguido de ma-
ne1ra satisfat6ria explicar os tratamentos térmicos dos 
aços, 
Curvas T T T, cu.rvas em S, ou curvas de transformação 
isotérmica 
O método seguido para a obtenção dessas curvas é o 
seguinte:·uma série de corpos de prova do aço a seres-
tudado, de pequenas dimensões, é aquecida a temperatu-
ras acima da zona crítica, (l) Estes corpos tornam~se 
então completamente austeniticos~ a seguir cada um dê-
les ~ por sua vez,. transferido ràpidamente para um lí-
quido '{banho de sal ou chumbo fundido mantido a uma 
temperatura T1 esc0lhida para observação,(2)e• aí perma-
necem respectivamente durante tempos determinados t 1 , 
t 2 , etc; ap6s essa permanência são esfriados ràpidamen-
mente em águafria ou salmoura, 
1. Zona crítica de um aço, ·é a faixa de temperaturas .compreendida 
entre- a temperatura eutetóide e as linhas de início de forma-
ção da ferrita ou cementita, •no resfriamento de um aço,depen-
dendo do teor de carbono disse aço. · 
2. O esfriamento, .da temperatura de austenitezação até a tempera-
tura Ti é pràticamente instantO:nea, •devido aos di.mensões .dos 
corpos.de prova.· 
5 
As estruturas obtidas são observadas ao microscó-
pio, A aus·teni ta não transformada a essa temperatura Tl:' 
e durante êsses tempos é reconhecida, pois se apresenta 
sob a forma de martensita, ·à temperatura ambiente,· após 
o esfriamento bruscoo 
Esses estudos podem ser feitos também por meios di-
latométricos, - variação das dimensões do corpo de pro-
va de acBEdo com as porcentagens dos constituintes pre-
sentes, .de medidas de dureza,, ou magnéticos,. mas o mais 
empregado é o exame ao microscópio. 
O mesmo tratamento é feito com outras amostras do 
aço para outras tempera tu r as T2 , T3 , e te, 
A c~da temperatura verifica-se que existe um tempo 
ti, em que tem início a transformação da austenita e 
outro tf em que há transformação total, (fig. 4) (1), 
Q Tt 
o 
~ Tz 
~ 73 
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............ ..... .......... -------- ....,.__- ~ 
-éi -.... f{ 
TEMPO IJE TRANSFORM,qç.4o :!JA AtiST~NITt4 EM Ff/NÇÁO DA TEMP. 
Fig, 4 
·h· :0,5% JA l/STéNtTA TMNSFOJZ -
MAOA GM PE/21-tTA OU Ir ::99,5% oc;:rRO coNSrtr~nrtrE 
Para facilidade de observação é considerado como 
ponto de inicio de transformação aquêle ém que é obser-
vado 0,5% de austenita transformada e como fim de 
transformação quando esta atinge a 99,5%, 
Para cada aço, o lugar dos pontos de mesma porcen-
tagem de transformação (interessando mais o inicio e o 
1. Eases sao os. pontos mais. interessantes. para estudo. 
6 
fim) traçado em um gráfico temperatura-tempo de trans-
formação,, forma o diagrama denominado curva em S, ·dia-
grama T T T (tempo, temperatura,· transformação) ou ain-
da, diagrama I. T (Isothermal Transformation). (fig. 5). 
800 
q5 1 2 ..5 (O 
i '''"11 I 11111 1 1 , , 1 1111!
1 
-1 T rflll 
! I ' \ I f-
-1- -1+ 
I 1 I 
/I 
-32. 
Mn-076 J 
Fig. 5 
o 
Abaixo da temperatura indicada pela linha M
5 
começa 
a aparecer a martensita. Esta transformação é pràtica-
mente instantânea, mas a cada temperatura a transforma~ 
ção se processa para uma determinada proporção de aus-
tenita. Para ser aumentada a quantidade de austenita 
transformada em martensita a tempe~atura deve ser abai~ 
xada. No gráfico aparecem então linhas horizontais mar-
cando as porcentagens de transformação a cada tempera-
tura - M50 - M90 da fig: 5, ·indicando 50 e 90% de 
transformação respectivamente. 
7 
Produtos da transformacão da austenita nas diferentes 
faixas de temperaturas 
Os aços ass1m tratados apresentam ao microscop1o, 
após esfriamento, diferentes estruturas,· conforme a 
temperatura .em que se permite que ocorra a transforma -
ção total da austenitao 
São citados em primeiro lugar as estruturas obser·, 
vadas em um aço e~tetóide; 
Perlita lamelar - logo abaixo da temperatura do eu-
tetóide (723°C), onde a transformação ~muito lenta, 
forma-Be a perlita lamelar grosseira de dureza entre 5 
e 20 Rockll C, (plancha I) 
PerTità Ilna - à medida que a temperatura de trans-
formação ~ baixada, a perlita formada apresenta lamelas 
cada vez mais finas, sendo tamb~m cada vez maior sua 
durezao A resistência mecânica, como ~ natural, tamb~m 
varia como pode ser visto na figo 6, 
!RO 
100 
\'la 
~ 
E 
90 
" ~ 80 
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60 
.so 
qt 0.3 0,4 0}5 0;6 q 7 
PO;eCENTAGii"M .DE CARBONO 
Fig. ô 
8 
O tempo de início de transformação diminui para 
depois tornar a aumentar, e a curva forma um cotovêlo. 
A perlita formada nessa zona, a aproximadamente .550°C, 
tem dureza entre 30 a .40 Rockwell C, e é chamada de 
troosto-perlita. As lamelas só são discerníveis ao mi-
croscópio com grandes aumentos . .: 
Bainita- .em temperaturas abaixo do cotovêlo da cur-
va e acima da linha Ms (faixa entre .450°. e 250°C apro.-
ximadamente) os produtos da transformação tendem para a 
forma acicular, tornando-se mais acentuada quanto mais 
baixa fôr a temperatura e o constituinte recebe. o nome 
de bainita. Sua dureza varia entre .40 a 65 Rockwell C. 
A bainÍta apesar de sua dureza, relativamente alta, .não 
é quebradiça, sendo portanto ótimas para a-lguns fins as 
suas características, 
Martensita - forma-se como foi visto,. abaixo da li-
nha Ms· Quanto mais baixa a temperatura, maior a quan-
tidade de martensita formada. (plancha II) 
Ferrita e·cementita- os aços hipoeutetóides e hi-
pereutetóides apresentam outras transformaç5~s além das 
j' indicadas que são rep~esentadas nos diagramas ou 
curvas em S p-or linhas q·ue marcam o início da separação 
.da ie.r.ri ta __ o.u cemen ti ta, respectivamente,· quando o aço 
é mantido em temperatur<l:s dentro da zona crítica. (fig. 
'7 e 8). · 
Fatores que-influem na curva T T 1:, 
a) Composicão quÍmica ~ As figuras 9 e 10 mostr.am 
que sendo aumenta4:l- o teor de carbono, de· um modo geral 
a curva T T T. se desloca para a direi ta.· 
·:·com exclusão do cobalto, ·todos os elementos de liga 
agem de modo idêntico ao carbono, isto é, retardam o 
início da. transformação da anstenita • 
. Este f a to pode ser explicado considerando que os e-
lementos de liga são soláveis no ferro a alta tempera-
tura (ferro garr{a) e que com· o.~abaiiar ~da_ temperatura o 
seu comportamento varia .. Enquanto alguns. elementos são 
soláveis na ferrita, outros tendem a formar carbonetos 
como mostra a tabela 1, elaborada por Bain. 
Segundo êste autor, estas reaç5es, solubilização ou 
formação de carbonetos, são os respons,veis pelo deslo-
camento da curva em S para a direita. 
Comparando as figs. 11 e 12 com a fig. 9, pode ser 
vista a influência da variação dó Manganês e do Crom6 
no deslocamento da éurva em s para a direita. 
Perlita - aço eutetóide - ataque - reativo de ácido nítrico. 1000 X 
Ma<ten•ita - aço temperado de 750" C. no eMamento -ataque 
- reativo de ácido níttico - 1000 X 
11 1rrr 'li' li'! 1 'i'l"i 1 ~~ 1rnnr nTTTl 8 I ! j I I ' I 
00 R --+--14..+-+-1 - )I ' ,... ! • - I . -
...-.;~ I I i : ~-:---j-
1--l-.1 ~i----.4',- I A-t' I-
'· IA o 
11,111 
I 
--'--= 
- '-!---
q5 I 2 5 !O {02 103 !o-'< lo !O r; 
TEMPO E'M .S~GVNDO.S 
c-qso 
Fig. 7 
9 
Os elementos de liga não só retardam a transforma-
çie- como podem modifica~ o formato da curva como ~ o~ 
servado comparando as figs. 13 e. 14" Pode ser obser•vado 
nestas curvas que as temperaturas d~ inicio e fim de 
formação de martensita tamb~m variam. 
:Existem certos tipos de aço em que o inicio da for" 
maç~o da martensita est' abaixo da femperatura ambien-
te. São assim obtidas as estruturas qUsteniticas em 'a1-
guns aços, como por exemplo o aço 18-8 (18~ Cr e 8% Ni) 
inoxidável. 
Alguns aços apresentam a linha de fim de transfor-
mação da martensita próxima à temperatura ambiente e 
neste caso podem apresentar a essa temperatura certa 
proporção de austeni ta, que ~ d~nominada "austeni ta re-
10 
TABELA I 
li 
!Dissolvido Formando Nas inclusões O:>mpostos i:g No estado 
1 na Carbone- não metálicas termetálicos elementar 
i L i Ferrita tos 
:I 
Ni Ni-Si Comp. ('!) s1.m 
Si " Si02 .M:xOy. 
Al " Al20s Etc. AlJVy 
Zr 11 ZrO ZrN 
X y 
Mn " sim MnS, .MnFéJ 
MnO.Si02 
C r " " Cr O 
X y 
w " " 
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X y X y 
Ti " " Ti O TffyCz X y 
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p , -· 
s ?. MnFeS 
w sím ZrS (h quandc 
>. 0_,.8% ±. 
Pb I I Pb {?) 
sidual" ou "austenita retida". 
A austenita nesta condição poderá, por um aqueci-
mento durante o serviço, se transformar em martensita e 
tornar o aço quebradiço. Êsse inconveniente, é elimina-
do com um duplo aquecimento do aço à temperatura abaixo 
da zona crítica (veja revenido). 
b) Tamanho do grão - A transformação austenita-per-
lita,'é um fenômeno que ocorre po~ nucleação e cresci-
mento como .já foi citado, e em geral se inicia em pon~ 
tos dos contornos dos grãos e se propaga para o interi-
oro. É evidente que quanto maiores forem os grãos, mais 
demorada é a transformação total e menor o ~6mero de 
li 
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~p íf.T. fd L ~ 1-- I E:§ 
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TE:MPO EM .se.d';;(Voos 
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Fig. 8 
1111 
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11 
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nácleos inici~is, o início de transformação sendo tam-
bém atrazado. ,Em outra~ palavras, a curv~ em S estar' 
mais deslocada para a direita, como pode éer visto na 
fig. 15 (1). 
O contr8le do tamanho dos grãos aços que devem ser-
1, As áre~s dos grãos sendo maiores, e a transformação iniciando-
se nos seus. contornos,, a transformação total de grão de auste-
nita em perlita ·zevará mais tempo para se processar.· 
Quanto maiores os grãos também menor a energia livre existente 
no material, 'e também nos seus contornos. ·Como as reações se 
iniciam nos.pontos de maior concentração de energia livre, ,os 
aços de granulação grosseira apresentam menor velocidade de 
nucleação, ,isto é, <OS núcleos iniciais de perlita se formam em 
menor número.· 
12 
tratados t~rmicam~nte apresenta entio grande importin-
cia prática. 
Lembramos aqui que o material com granulaçio gros-
seira apresenta propriedades inferiores a do mesmo ma-
terial com granulação fina,portanto nio há interêsse em 
trabalhar com aços de granulação grosseira para facili-
tar o tratamento t~rmico de tempera, ·que será descrito 
mais adiante~ 
O tamanho do grão do aÇo ~ em geral dado pela classifi 
cação da ASTM (American Society for Testing Materiais) 
fig. 16, ou determinada pela f6rmula: 
Boo I 
r-l 
700 
IA 
v 600 
o 
~ 500 
~ 400 
~ 
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TEMPO EM SEGUNDOS 
Mn -0,87 
Fig •. 9 
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-~~U..:-= -I-f- - - - +-- - -
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o.,s s 2 .s 10 a i> ~-' /0 10 10 10 6 
T~MPO liM .s&til/NDOS 
c-~eg Mn-Q29 
.Fig •. 10 
13 
1.5 ..J 
...J 
.3'3lQ 
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4<:) ).( 
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\) 
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~2~ 
47~ 
52~ 
S?~ 
58 
66 
onde x nómero de grios por polegada quadrada observa-
do com um aumento de 100x; N·= número da :classifica-
ç io do aço.· 
O tamànho de grio pode também ser determinado por 
comparação entre a fratura do aço em exame e fraturas 
de corpos de prova padrio, como os .tipo Shepherd. 
c) Lmpurezas - As impurezas que em g~ral se locali-
zam nos contornos dos grios, ·assim como heterogen_eida-
des da austenita, •nesses locais, que pod.em ocorrer,. de"". 
vido a uma baixa temperatura de aquecimento ou tempo-
insuficiente de perma~ência a temperatura correta cau-
sam distorções no reticulado,. criando tensões que faci~ 
litam a nÚcleaçio da pérlita, deslocando a curva .em S 
para a esquerda.-
14 
100 
u 
~-b~~~~~~~~~~~-4-4--+-+-+-~~ 28 ~ 
-35 ·....J 
l-+-l--+--+-+--+---i-36 ~ 
33~ 
-IT---+---f"'o..~--+-+--1---l-+-+--+-1 3:1 ~ 
rEA-1PO E'M .SEiQVNDOS 
Mn- 0;82 Si -2JOf Cr- O, 07 
.Fig. 11 
Tratamentos térmicos 
Na prática corrente os resfriamentos das peças não 
são instantâneos, existindo sempre uma certa velocidade 
de esfriamento que pode ser representada por uma curva 
contínua e as curvas em S estudadas não correspondem 
exatamente aos prpcessos usuais de tratamento t~rmico: 
entretanto são importantes para a compreensão das 
transformações. 
A estrutura formada em uma transformação isot~rmi­
ca, isto ~' quando ~ mantida a uma certa temperatura 
durante certo tempo, ~ uniforme, e no ~esfriamento con-
tínuo a estrutura final ~ uma mistura das estruturas 
ao 
11\1 '! I I'!""\ I 111111 I I I' 111 I 11\ 11 I 111 
J. E!lll I I ' j I J. ! I -- -
I I I I I !-- -~-- TI i 
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111 !111 1111 11 I 1111 .111 
0,5 I ;& ,S ro 
TEMPO EM .SEGVNOOS 
c- Q62 Mn-Q95 c.,- Q 15 
.Figo 12 
obtidas a cada nível de temperatura (1)" 
15 
RIJ '->· 
34 ....... 
38 ~ 
37 ~ 
$! ~ 
35 ~ 
41 ~ 
.;o~ 
55 
A fig, 17 esquematiza uma curva em S .estando sobre-· 
postas a ela curvas rep:resen tando ·di versas velocidades 
de esfriamento (2), 
Observa-se neste caso que se o resfriamento fôr 
muito lento, tôda transformação ocorre acima do cotovê-
1~ da curva e portanto o constituinte resultante ser' 
I. Com. exceção do tratamento que dá a estrutura m.artensítica. · 
2. -Esta curva T T T diferencia-se um. pouco da curva que pode ser 
traçada para resfriamento cont·ínuo e de forma sem.e lhante a de 
transformação isotérmica. ·A curva para resfriamento contínuo 
em. geral se apresenta deslocada um. pouco para a direita e a 
te.inperaturas m.a'is baixas.· 
16 
o 
o 
I f'jlill) 
eoor-T-T--r-7~--+-+--r~~--~~'~-~~~--~+-~~~ 
,200 
~~~-r-r-+~~c--~~~~~~~--4-~~~~-25~ 
...J 
TEMPO EM .SEGUNDOS 
Mn -0,46 
.Fig._13 
as~ 
33~ 
37~ 
.fz~ 
N 
47~ 
50~ 
perlita grosseira e o corpo de prova que sofreu êste 
tratamento se apresentará com dureza baixa. 
O esfriamento menos lento apresenta início e fim de 
transforiliação mais pr6ximo do cotovêlo da eurva, por-
tanto o produto resultante será uma perlita fina e o m~ 
terial apresentará dureza um pouco mais elevada que no 
caso anterior e maior resistência mecânica" 
O esfriameit~ mais rápido, em 6leo por exemplo, a-
pr,esenta um início de transformação em perlita fina,· 
próximo do cotovêlo da curva e não completa a transfor-
mação a não s~r na zona de formação de martensita. 
O esfriamento extremamente rápido, • em água, não dá 
tempo à austenita para se transformar a não ser na fai-
xa de temperatura de formação da martensita. 
17 
li 1111 I lllli li f1111 I" 11111 I, f!!l' I I" 11 ,4~ f-
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t.rTr~u I ~ ~ 
/Se. H/fJ. 
1111 li 1111 
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11 llll 
;o2 ter' /tr I~ 
'TEMPO EM .SE~LINDOS 
Mo -0,19 Ni -Q36 
,f 
Figo, 1,4 
~ 
Para que seja obtida uma estrutura martensítica o 
aço~deve ser esfriado de maneira que a curva represen-
tati'!"a de: seu··resfriamento passe à esquerda da curva em 
s (fig, 18)' 
A linha que passa tangenciando a .curva em S,. à es-
querda,dá a velocidade crítica de resfriamentofig, 18, 
Recozimento - é o tratamento térmico que consiste 
em se aquecer o aço, se fôr eutetóide ou hipÓeutetóide 
até 50°C acima da zona crítica .e se fôr hipereutetóide 
até 50°C acima do limite inferior dessa z.ona (fig, 19) 
e esfriá-lo, após uma certa p~rmanência a essa tempera-
tura,· lentamenteo .Esse esfriamento é em geral feito 
mantendo a peça no interior do forno desligado ou tam-
bém controlando-se a velocidade de esfriamento do forno 
18 
/300 
700 
600 1' 'l :-i 
u g~ o 
.500 ,..~ 
~ ~(;) 3'1tv. 
~ 400 
~ 
1:::: 3oo 
~ 
~ 2oo 
~ /00 K: 
o 
0_,5 f 2 .s 10 10 I~ 
TEMPO ElW .SEGUI'o/.DOS 
c- 0.,37 Mn -Q77 Cr"-0.98 
'rAMANHO Gt<Áo Z-3----
.Figo, 15 
Na prática o material pode ser esfriado um pouco mais 
ràpidamente, envolvendo-o com areia, cinza ou cal, 
,Este tratamento permite restituir as propriedades 
de um material submetido anteriormente a um tratamento 
mecânico ou térmico, regularizar texturas brutas de fu-
são, e remover tensões. 
Quando o tratamento é f~ito s6 com a finalidade de 
remover tensões, o a4uecimento pode ser feito a tempe-
raturas mais baixas,, quando já ocorre uma recristaliza~ 
ção parciaL Essa temperatura é da ordem de 500'0 -
550°C. 
O t~mp.q 'de permanência a temperatura de recozimento 
é para os aços comuns da ordem de 20 minutos para cada 
centímetro de espessura da peça. 
19 
Existem gráficos que dão o tempo aproximado de a-
quecimento de peças em função da espessura, quando são 
colocados no forno, a diferentes temperaturas, Dois 
dêsses gráficos são dados nas figs. 20 e 2F,, 
Cuidados para efetuar o recozimento 
A temperatura e o tempo de aquecimento devem ser 
bem controlados para que a austen-i:tização seja completa 
nos aços hipoeutetóides e eutetóides, sem causar um 
crescimento excessivo dos grãos. 
No caso dos aços hipereutetóides a temperatura não 
deve ultrapassar também a indicada, -- .50°C acima do li-
mite inferior da zona crítica ~ para evitar no resfria-
mento lento, quando o aço é completamente austeni tiza-
do, a formação de uma rê~~ contínua de cementita nos 
contornos dos grãos,. dand~ maior fragilidade ao aço, 
O aquecimento deve ser feito homogêneamente em tôda 
a peça para evitar distorç6~s, - aquecer a peça lenta-
mente até 650~700°C,.para os aços ca~bdno e até 850°C 
para os aços rápidos, e a seguir'--el·éV~r a temperatura 
ràpidamente até a indicada para reduzir o perigo de de§ 
carbonetação, oxidação, ou crescimento do grão, e sem~ 
pre que possível em.um meio neutro ou redutor para evi-
tar a oxidação e descarbonetação superficial.· Plancha 
IIL 
No tratamento de peças longas ou de formas compli-
cadas, estas devem ficar bem e homogeneamente apoiadas, 
para evitai distorç6es .. Esses aquecimentos podem ser 
feitos também em banhos de sais fundidos, podendo ~er 
controlados mais fàcilmente os fenômenos de descarbone-
tação e oxidação. 
O tempo de aquecimento neste caso é diferente, o 
gráfico da fig. 22, dando indicaç6es a respeito. 
Textura dos aços recozidos 
Os aços recozidos apresentam em sua textura, con-
forme o seu teor de carbono, os constituintes já conhe·· 
ciclos; ferrita e perlita, perlita, ·ou perlita e cemen-
tita, planchas IV, I e V,. respectivamente. 
GRÃO N~i. 
Fig. 16 
Fenita e perlita - aço super aquecido, normalizado - Beirada descarbonetada -
ataque - reativo de ácido nítrico. 200 X. 
Ferrita e perlita - aço hipoeutetóide - ataque - reativo de ácido nítrico - 200 X. 
Perlita e cementita - aço hipereutetóide - ataque - reativo de picrato de sódio. 200 X. 
GRAO N~S GI<AO N'! 6 
GRÃO N9. 7 GRAO N!:B 
Figo 16 
22. 
TGMPO -ESCALA LOQA!?lTMICA 
.Fig. 1'7 
V e 
TEMPO / 
CURVA .DE ESFRIAMENTO PARA OBTE~ ESTRUTURA MARrENsfflc4 
Fig. 18 
900 
't 
~ 800 
r.... 
~ 
~ 
~ 
,00 
~ 
PORCENTAGéM DE CARBONO 
FAU45 .l>ê TEMPERATURA DE RECOZIMENTO/ 
TÊMPERA t: NORMALIZAÇAÕ DOS AÇOS COMUNS. 
60 
t"" 
"" ~30 1\ ""' " ~ \ ~ 1\. ~· 
50 
40 
'~ ~ I'--
I'- ~'--.. 
............. 
1---~ I~ --.... -t--!f:..s !r--r--/0 
o 
.::IQO 4-00 .SOO 600 700 800 300 (f!JDO 1/0D Ji!OO 
/ê'"MPGRATVR.,q Ell? "C 
Do ;t:"ORNO 
7"~MPO NECESS'AR/0 PARA A0UEC/MEN7"0 DO CENTRO 
.DE BARRAS À TEMP.E:R'ATUR.,q DO I="ORNO 
Figs. 19 e 20 
23 
24 
/300 
/,?()() 
f/IJO 
'IJ !000 
Q 900 
~ 800 
~ '/00 
~ 600 
~ 
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~ 
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~ 200 
{00 
-iJ7 7 7 ~...--'""' 
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00 s !O 1.5 20 25 30 -3.5 
7EMPO EM MINUTOS 
7EA-?PO NEC6-5S4RIO ?ARA At:;JOEC/MENro :DO C.t:/1/r.RO 
..D~ .2!iiV9PRA.S EM F'OQNO A ;.i}'50 ""C 
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I ' i 7 _./ ;....- . ~ I ..4 /.1150 -!300 
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...,/ ...,....-. ' I --=-- I ~~-·· T I 
i l I I o 
o 10 zo .30 40 50 60 :ro ao so too 
iJIÂMETROS EM mm 
7".€"~PO .J.>G A~t/J!iC'/WGNTO ..::z>E 8A.HRAS EM BANHOS 
..J:)€ .S4L. 
Fig. 22 
25 
Propriedades mecânicas dos aços recozidos 
As propriedades mecânicas médias dos aços carbono 
reco~idos estão repre1>entados no gráfico da fig, 23. 
·Normalização - êste proê.:esso consiste em aquecer o 
aço até uma temperatura àcima.:Lda;:;zónãccríticá (30°C a-
cima da temperatura de recozimento para os aços hipoeu-
tétóides e eutetóides e .5Q°C acima da zona crítica para 
os aços hmpereutetóides fig. i9 e esfriá-lo ao ar, ou 
30 
20 
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O q 1 0,2CJ,5 0,4 Cp o,., ~~ C)i O,S I,() i, 1 1.~ til J.4 1,5 - - - -
?ORCENTAúEM J)f! CARBONO 
,E"FE.-ITO .DO TEOR .DE C"i.RBONO N4 PROPRIEDADE .DOS AÇOS RliC.OZI.PO$ 
.Fig· 23 
26 
mais ràpidamen te que no recozimento.·. 
A finalidade da normalização é uniformizar a mi-
croestrutura e refinar a granulação.'.É um tratamento ~a­
plicado a peças fundidas .e forjadas .• Em peças que serão 
temperadas pode-se aplicar também .êste tratamento, para 
com a redução da granulação, reduzir o perigo de empe-
namento. 
Peças de grande volume costumam ser normalizadas ao 
em vez de serem recozidas. 
Textura dos aços normalizados 
Os aços normalizados apresentam em sua textura a 
troosto-perlita, ou perlita fina e a ferrita ou cemen-
tita conforme·o teor de carbono. 
É observado mic~ogràficamente que os aços normali-
zados apresentam menor proporção de fe~rita ou cementi-
ta, do que o mesmo material n.o .estado recozido. Em al-
guns casos.êsses constituintes podem mesmo não apareceL 
A troosto-perlita é pois um constituinte que nor-
malmente não contém como a perlita 0,83%.de carbono. 
Se o aço fôr hipoeutetóide contém menor teor de 
carbono; se fôr hipereutetóide contém maior teor. 
Propriedad~s mec8nicas de aços normalizados 
O gr,fico da fig. 24,:apresenta •s propriedades mé-
dias de aços normalizados, de temperaturas vari,veis 
entre i000° e '750°C; os resultados referem-se à barras 
de 32mm de diâmetro. 
Têmpera - consiste no aquecimento do aço a tempera-
tura idêntica ao d~?: recozimento seguido de: um resfria-
m,en to r'pido em 'gua, óle~, ar, etc.· dependendo do ma-
terial, tamanho da peça e propriedades desejadas. , 
.Este tratamento tem por fim aumentar grandemente a 
dureza dos aços e seus limites de resistência e escoa-
mento, mas diminui muito a resiliência, o alongamento e 
a ductilidade. ·Para que o aço apresente as propriedades 
como descrito acima a sua estrutu~a deve ser marten~í­
ticâ. · 
O fator que influi na têmpera é a velocidade de es-
friamento, cuja curva representativa como Ja foi expli-cado deve passar à esquerda da curva em S" · 
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o ~' az a~ o.~ o,s '16 a? ~e q9 t.o f' r,.z 
Pt:JRC&IYTA<iEM .De CA/<.!?ONO 
?ROPR!EOADES ME01NIC4S .:PE AÇOS NORM/IL.IZ/IPOS 
.Fig. ~4 J' foram estudados os fat8res que influem nesta 
.curva. Serão examinados agora aquêles que influem na 
velocidade de esfriamento: êsses fatôres são: 
á) diâmetro das peças 
As peças perdem calor pela superfície, havendo um 
gradiente de temperaturas do .centro para a periferia. A,\ 
secção da peça, assim como sua forma, ter' influência 
então na velocidade de esfriamento e na têmpera. 
As figs. 25 e 26 nos dão as velocidades de esfria -
menta a 700°C, de ·barras de aço de diferentes di-âmetros, 
28 
f2 
~ 
1.1.1 
~ 5o nt-+--++-+--+---1----lf----1------1-
~ 
~ ~ 40 ll-+--+t---Y"+----+--+--+-+----1 
~~ 
\ij' 30 t---'t--'lr-+----t--+--+--+---1 
~}1 
~ Eo~~~~r+--1---~~~ 
~ - /0 ~~~~~cl-~~--t,--+----1 g 
~ 
~ 10 20 . .30 
J:JISTÂNCIA M PGI?JFER/4 
VELOCIDADE .DE E.SJ!="Ié'/AMEN7"0 EM AtsC/A IYA rEMPE.f.PA-
TVR.q .D€ 700°C 
1 
Qt.14NDO ESF.R.!ADOS .D.e:- BS0°C 
.Fig. 25 
\ /62 5 
" 
1\ 
\ 
ePié. ~ :50 ~ 
-~ <i1· ~o <;6, F'OD 
o 
O /O 20 .30 4o 50 GO ,,., 
J)JSrÂNCIA DA PERIFERJA 
VE.t;.OC:/0-"!.D.f!;;- 0.1!::" E.SFRM!iMt:-NIO .t::M dLJ:O N,s::; 7"E'MP&f"RATVR;if 
.DE. '?OC<:>C; GV4NOO ESFRIADOS DE 8!i'0°C 
.Fig, 26 
quando temperados de 850°·L · 
Peças finas de um determinado aço podem portanto 
ser temperadas, completamente .em um dado meio (fig. 2'7) 
As peças m~dias tamb~m podem ser completamente tem-
peradas, mas pode acontecer de ter ~ superfície tempe-
7~PO 
.$0Sii!~PO.stCAÔ .DE c.IMA CURVA .!>E E,::;F'RI.AME:NrO CONr!tvuo 
A' VMA CVt<VA EM 'S".;p.E t./"'fA PEÇA. 
F- CVRVA .DE E..SPRI'AMENTO SVPE,f!FICIAL. 
2· CCIIZVA .DE ,I!$PR/4MEIVTO NO C'Gf'I7RO 
29 
TEMpO 
.SOBRGPO.S/,<;-'l-0 Pé </MA CVRV.4 .Dé E.SPRIAMe!VTO CONT/NVO À (/.M"J 
CVRVA EM ::;-- J>E VM-'1 PEÇA 
1'- CV.<ZVA &>S t!!'SF'R/AHENTO SUPEIZI='/C/Al. 
2.- CURVA ..D& GSIORIANENro N<:> Ct!:N7J'?0 
.Fig. 28 
rada completamente e o centro não (fig. 28), 
As peças grossas podem temperar na superfície fi-
cando com a parte central mole, ou então não temperar 
absolutamente. {fig, ·. 29) 
30 
2 
TEMPO 
SOBR~POSiçÁO DE UMA CURVA .DE ESFRIAMENTO CONr/Íyuo DE 
DE UMA PE(;A À l/MA Cc/R VA EM '$'~ 
1- CVRVA :!>li ESFRIAMEI'/TO SVP.ERP/CJAL 
2- CURVA .DE ESFRIAMENTO DO CENTRO 
2 
1 
7EMPC> 
1 e2 • CVRV"'S DE ESFRII<IMENrC> EM Ó~EO NA SVPERRCIE E "fO CENrRO 
t'e2'- /OiiM .t::M AêrVA 
.Fig, 30 
b) meto de têmpera 
A vel_ocidade de esjriamen to es.:tá também estreita-
mente ligada ao segundo fator que é o meio de -têmpera. 
Uma determinada peça, pode não tomar têmpera se es-
friada .em 6leo e ficar temperad~ se f6r esfriada em 
água. (fig.·so). 
31 
Os diversos meios de têmpera podem então ser clas-
sificados pela sua ~severidade de têmpera", que 6 pro-
porcional à capacidade do banho .em extrair calor da pe-
ça. 
A tabela 2 nos dá o valor da severidade de têmpera 
"H'' para alguns meios,, aplicável em barras de diâmetro 
entre 2,5 e 7,.5 em, segundo Grossmann, 
A temperatura do meio de têmpera tamb6m tem influ-
.ência, pois .em geral quanto mais elevada fôr sua tempe-
ratura, menos ràpidamente extrai calor da peça" No caso 
de emprêgo de óleos muito viscosos, um pequeno aqueci-
mento pode levar a um efeito contrárioi 
As curvas da fig. 31, nos dão as velocidades de es-
friamento nos centros de barras de aço de 25mm de diâ~ 
metro,, quando esfriados em água a diferentes temperatu-
ras. 
Ao temperar uma peça, deve ser escolhido o meio de 
têmpera menos en6rgico, mas suficiente para dar ao aço 
a.estrutura martensítica" 
Endurecibilidade - A dureza máxima obtida pela têm-
pera 6 influenciada sbmente pelo teor de carbono como 
pode ser visto na fig. 32, 
Como já foi .explicado, os elementos de liga tornam 
o aço mais fàcilmente temperável, ·atrasando o início da 
o o 
~ 
/000 
800 
i 
i.: 
{;00 
~ t,oo T 
~ 200 
~ o o f O 20 30 40 
.S&G"CNYDO$ 
CVRVAS zu: E.:SF'RIAMEIYTO .DO CENTRO .DE ~RIOS CllJN0120S 
DE iE>5n?m DE DIAMErR01 TEMPERADOS lãM AGUA A DIVERS4S TEMP. 
Fig,. Si 
32 
Meio 
Ar 
Oleo 
Agua 
Salmoura 
Ideal 
Tabela II 
Severidade de têmpera ''H." 
Sem agi ta- Agitação 
ção branda 
0,02 
o, 25--0,30 0,30--0,35 
0,90-1,00 1,00-1,10 
2,00 2,00-2,2J 
00 
Agitação 
moderada 
o, 35--04.0 
1,2J-1,30 
Agitação 
forte 
0,50--0,80 
1,60-2,00 
Agitação 
violenta 
0,80-1,10 
_4,0 
5,0 
transformação aus teni ta-per li ta (a f as tamen to da curva 
em S para a di~eita) assim como torna ~a1s lenta a sua 
velocidade de transformação, (1) no entanto não influem 
na dureza máxima. 
70 
50 
I i 
I / -
I/ v .50 
,I , 
I / 
I I 
I I I 
I 
I I I 
I 
4o 
30 
20 
J 
..1JVREZA MA~-11//f.A Ot:iii-lil/1 EM AÇOS 
FC//v'Ç-40 SC;,-viêlii-.€ .DO l?:O~ z;;E C>9i<!BOrt0 
.Figo. 32 
1. Outros fatores que influem são o tamanho de grão e as impure-
zas, ceamo também já foi explicado.· 
33. 
O teor do carbono tem também inf~uência no desloca-
mento da .curva; 
Quanto mais alto o seu teor,. mais·Jácil é temperar 
o aço.· Isto também é verdade para os aços hip e r eu t.é tói-
des,· dcisde que a temperatura atingida no aq~ecimento 
seja supe~io~ à cur~a Acm•' do diagrama de equilíbrio,· 
isto é,' os carbonetos sejam completamente dissolvidos 
na austenita. 
Uma peça feita.com um determinado aço .e que não to-
ma têmpera, •mesmo quando .esfriada em um meio de alta 
severidade de t€mpera,.pode ser refeita com outro aço,· 
e- temperar fàcilmente, ·ao ar,· por exemplo . 
. Estes aços têm então mais alta temperabilidade ou 
.endurecibilidade por têmpera, , têrmo que pode ser defi-
nido como a suscetibilidade de um aço a desenvolver uma 
estrutura martensítica. A temperabilidade é medida pela 
profundidade· de têmpera. 
A fig.·.aa mostra a variação da dureza ao longo do 
diâmetro de diferentes barras de alguns tipos de aços, 
qv.ando temperado-s_ em água e 6leo-. ·, 
.Em uma peça que tempera parcialmente,. o núcleo não 
endurecend~, ·a modifi~ação de dureza é rápida na zona 
próxima onde é observada a presença de ·-50% de martensi-
ta (fig, · ~4), '.Este teor marca a passagem da zona tempe-
rada para a não temperada,-por definição. 
Dois são os métodos mais utilizados para medir a.eo 
durecibilidade de um aço. 
1) Mitodo de Grosmann. Uma série- de ·barras cilin -
dricas de dl. ferentes diâmetro's,. consti tuída:s do "aço que 
está sendo estudado,· é temperada em determinàdas condi~ 
i;;ões, •.e depois de cortadas,· são medidas as durezas ao 
longo de um diâmetro desta secção.· · . .,, 
Define-se-então o d-iâmetro crítico .De ou diâmet-ro 
ideal Di,· que é o diâmetro do maior corpo de prova .com 
o qual é obtido a têmpera completa .em tôda a secção, 
Quanto maior o valor de De,. maior a temperabilidade dq 
aço. • 
.Este· diâmetro pode ser encontrado,· quando em um 
gráfico é marcada a dureza no .centro de barras de diâ~ 
metros diferentes, fig.·.as.•Onde ocorre a variação 
brusca de dureza,.correspo~dé o diâmetro crítico. 
O gráfico da fig •. 86, ~orr~l~~iona o diâm~tro ideal 
AÇO SAE 1040 
(A ç n c O Jlll \1 .1 o ( .t fi ti(! ... (1/ 
( • o '!> u, •. ~ ''• 
TEMPERADO EM 
60 
5o 
40 
J.O 
20 
I O , .. .. ,,,.. .. , ...... ... •.. 
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300 
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AÇO SA€3240 
(A ( () Ç H V V /J" }f I IJ V I I ! 
C•t',J~ O,.f-'1''• t,••t1,9(1 1,1!"1~ N!•I.~O i',t•()'/, 
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JOO Q: lll 
PARTE 
/'l/AO TéMPERADA 
SO% 
M-'fRTENSI T-4 
35 
/OO% 
VAR!ACAO ZJE DUREZA EM FUNÇAÕ J)A M4RTENSI/A PRESENTE 
"' _u 60 
-.1 
-.1 
lei 
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Q 
4o 
qs 
CVI?VAS DG L)U~GZAS NO 
obtido com têmpera 
.Fig,. ~4 
CGNT.RO .DE 1341êR4S DE AÇO SAE-t090 
?"~MIP',GRAPAS 
.Figo. 35 
ideal (1) aos diimetros ideais em 
lo ·A têmpera ideal é a têmpera teórica que permite esfriar a su-
perfície da peça, <da temperatura de têmpera a temperatura do 
b~nho, <instantâneamente, A têm_,Pera em salmoura agitada, ,apro-
Xl.ma-se dessa têmpera';·;b'deal , · 
; 
36 
2,0 
1,8 
o 1,6 
(l 
t4 ~ 
Jlc 
~2 ::: 
~ tO o 
o qs 
~ 
~ <~ 
~ 
Figo 36 
função dos diversos meios de têmpera (severidade de 
têmpera H) e a fig. 3'7 correlaciona os diâmetros ideais 
aos diâmetros com os quais são obtidos teores mais ele-
vados do que .50% de martensita nos centros das barras 
(até 100%). 
2) M~todo de Jominy - Consiste em temperar pela ba-
se, por meio de um jato d'água, em um dispositivo apro-
priado, um corpo de prova, de forma padrão, cilíndrico, 
fig. 38. 
Depois de temperado, o corpo é aplainado ao longo 
de 2 geratrizes opostas, em uma profundidade de 0,4mm: 
numa das faces assim obtidas são feitas impressões de 
dureza, a partir da extremidade temperada, em interva-
los de 1/16''. 
Os resultados são transcritos em um gráfico, e for-
mam então a curva de temperabilidade, marcando a varia-
ção de dureza a partir da base temperada. 
Uma variação ·brusca da curva a distâncias prox1mas 
da extremidade temperada in di c a um aço de ·baixa tempe-
r.abilidade (figs. 39 e 40). 
::: 
37 
-"" 
~ ~0~~--~~~--~~~ 
..0/AME'TROS IDEAIS CO/If MAI.S .DL:: SO% .DE M4RTEN-
Si7'A E.IVf RELAÇÃO A Di COM .50% DE MAR TENS/TA 
Figo, 37 
I 
~ 
<jl6/ %" 
' 
::: 
~ 
' 
~ !'' 
:!;O. O/O 
COR.PC .:z;c PROV-4 E .J:)J.SPOS/7/VO 
P."'t,.::C:.-'1 ~NSA/0 .DE v0/14/ N Y 
Figo 38 _. 
.~· 
38 
70 
""'t --~-·:. 
o 
o 
(!) 0,80% Cr- O;Z5%Mo ·1,81'"/of'/i 
@ f,()o% Cr- o,2o%Mo @ 0,40%C 
@ -"Bo% Nt. -0,25~Mo 
@ o_4-0%C -o,ZS%/VIo 
, I I I I, I tI f I I I I 
-+ 
I 
O 4 B ~ K ~ ~ U B ~ ~ 
.i)/:5 TÂNCIA .Zi/1 $XTR$:Mi.0Af;)J; .Z>O C.P. EM 'líi 
CURVAS J)€ JOMINY PARA AÇOS CO/VI 0.4% C é J)JFE-
RéNrE:s ELJ::."MENTO~ DE i.IGA.; E: AÇOS COM TEORES 
VARIADOS .DE CARBONO E 0.,5%Mn.~ 1;75%/'li e D;2S% /Vio 
Figs. 39 e .40 
39 
Pequenas alterações na material causam variações 
nas .curvas, .. e hoje em dia muitos aços já foram estuda-
dos e traçadas as faixas de temperabilidade respectivas 
_Esses aços levam após o número designativo, a 1 etra H. 
(.Especificação SAE'), Na fig. · 41 são mostradas algumas 
curvas d&sse tipo. · 
A tabela 3 mostra a correspondência dos diâmetros 
de barras temperadas .em var1os meios, que apresentam 
certa dureza central,., com as distâncias da. extremidade 
de corpos de prova Jominy, ·que apresentam a mesma dure-
za, 
Assim,· exemplificando: com um determinado aço que 
apresenta uma dureza X.,, a distância de 13/16" no ensaio 
de Jominy, pode ser obtid·á a mesma dureza no centro de 
barras de 1;9 - 2~4- 3.2- 3~4 e 3;5 polegadas de diâ-
metro,' se forem temperadas respectivamente nos seguin-
tes meios: óleo sem agitação, óleo agitado,, água sem a-
gitação, ,água agitada e salmoura sem agitação. 
Influência do tamanho de grão na endurecibilidade, 
A endurecibilidade dos aços é grandemente alterada 
pela variação do tamanho de grão, •.como most.ram o gráfi-
co da fig •. 42 e também a fig. 15 .. 
Cuidados a serem ·tomados na têmpera 
1) No aquecimento as precauções são id.ênticas às 
que devem ser tomadas para o recozimento. 
2) A temperatura e o tempo de permanência nesta de-
vem ser bem controlados para evitar crescimento de grã~ 
ocasionando inconvenientes .como:' empenament.os, grandes 
tensões residuais,' aparecimento 'dé trincas • 
. 3) Para acelerar o resfriamento é aconselhável agi-
tar a peça ou manter o banho agitado durante o resfria-
mento, -Com isto é impedida. a fixação das bôlhas forma-
das junto à peça,· que diminuem a velocidade de resfria-
mento, por impedir um .contato mais íntimo .entre a peça 
e· o líquido.· 
.4) A quantidade de líquido deve ser suficiente para 
evitar uma grande modificação da temperatura dêste. 
40 30 
40 
I I C O, ff/O~tB Mno_3Sjo.b5 
~ I Si0_,20/C?,35 Ni4, iO /5.30 
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MV~o,6ojo,55 
N/ o,35/o. 75 
Mo 0,15/0,25 
zo :s:~:~ :E~86S2-~ : 1 -~ -n 
O 4 8 12 16 20 .?~ ZB 32 
LJISTÂ NCIA DA EXTREMIPAJ)E DO CORPO DE .PROI/:4 EM Yt6' 
FAIX4S .DE 7EMPE'RAElii..IOAOE DE ALGUNS .4 ÇOS 
Figo 4i 
TABELA 3 41 
Explicações: 
Correspondência entre o diâmetro de barras tempera-
das em vários meios e a distância da extremidade do 
corpo de prova J ominy, para uma mesma dureza. 
A dureza obtida no ensaio de Jominy para cada posi-
ção sucessiva de 1/16", pode ser obtida no centro de 
barras com os diâmetros indicados, quando temperadas em 
meios de têmpera, que possuem as severidades de têmpera 
dadas. 
1• Distâ-ncia Diâme-tro em polegadas da barra equivalente-,temperadaj 
[' àa extre~ ~ ,, 
midade do 
I corpo de Óleo sem Óleo a- Água sem Á~ua a- Salmoura Têmpera 
prova Jo- agitaçãc gitado agitação g1tada sem agi- ideal 
miny em tação 
polegadas H=oJ 25 H=02 45 I H= i. O If:=1.5 H=2.0 H=co 
. .. I 1/16 Q.1 o. 15 0·3 0·35 0.4 Q.7 
2/16 1/8 Q.2 0-3 0·5 0-65 Q.'75 1.15 
3/16 o;35 0.55 o.85 1.0 1.25 1.6 
4/16 1/4 0.5 0.80 1.15 1.3 1.5 1.9 
.5/16 0.6 0.95 1..4 1.6 1.'75 2.2 
6/16 3/8 0-8 1.2 1.6 1.8 2.0 2.4 
'7/16 
1/2 
1.0 1.4 1.8 2.0 2.'3 2.'7 
8/16 1.1 1.5 2.1 2. 3 2.5 2.9 
9/i6 1.3 1.'7 2. 3 2. 5 2.'7 3. 2 
10(·6. 5/8 1.4 1.9 2.5 2.'7 2.9 3.4 
11/16 1.6 2.1 2.8 3.0 3. 2 3.6 
12'/16 3/4 1.'7 2. 2 3.1] 3.2 3.4 3.8 
13/16 1. 9 2.4 3.2 3.4 3.5 4-0 
14'/16 '7/8 2.0 2.5 3.3 3.5 3.'7 4.2 
15/16 2.1 2.'7 3. 5 3.'7 3.9 4.A 
16/16 1 2.3 2,8 3.'7 3.9 4.1 4.6 
1'7/16 2.4 
l 
3.0 3.9 4.1 4.2 4.'7 
18/16 1 1/8 z. 5 I 3.1 .4.(!) 4.2 4.4 4-9 
19/16 
1/4 
2: 5;- ' 3.3 4.1 4.4 4.5 5.0 
20/16 1 2.Ç i 3.4 4.3 4.5 4.'7 5.1 2Í/16 2.8 3.5 4.4 .4.'7 4.8 5.3 
22/16 1 3/8 I 2.9 3.6 4.5 4.8 4.9 5.4 
23/16 
1/21 
3.0 3.'7 .4. '7 5.0 5.1 5~5 
24/16 1 3.1 3.8 4.8 5.1 5.2 5.6 
25/16 3.2 4.0 4.9 5.2 5.3 5.8 
26/16 1 5/8 I 3.3 4.0 5.0 5.3 5.4 5.9 
27/16 3.4 4.1 5.1 5.4 .5.5 6.0 
28/16 1 3/4 3.5 4.2 5.2 5.5 5.6 6.1 
29'/16 3.6 4.3 5. 3 5.6 5.6 6.2 
30/.16 1 '7/8 3.6 4.4 5.4 5.'7 5.'7 6.2 
31/16 3.7 4.5 5.5 5.8 5.8 6.3 
32/16 2 3.8 4.5 5.5 5.8 .5.9 6.4 
42 
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PORCE"NTAtiEM .DE C4R.BONO 
INF/J/ÉNC/4 .P0 /AMANHO .D& GR-iõ N4 ÇN.L>VR&:C/B/UPA.OE POS AÇ'OS 
Fig. 42 
Textura dos aços temperados 
_0 constituinte micrográfico dos aços temperados ~ a 
ma~tensi ta._Pl ancha II, Esta se revel a ao mi c~o scópio 
sob a forma de finas estrias retas geralmente entrecor-
tandoose segundo as três direções de um triângulo" É um 
aspecto característico, mas nem sempre muito pronuncia-
do. Um aquecimento brando permite por em relêvo mais 
fàcilmen te esta estrutura. 
A sua dureza elevada ~ explicada com as seguintes 
teorias: 
l) precipitação de partículas de carboneto submi-
croscópicas no reticulado do ferro alfa, que impedem o 
deslizamento ao longo dosplanos de escorregamen to. 
2) distorção do reticulado do ferro. 
43 
Os fenomenos acima citados criam tensões interna6. 
3) A martensita é constituída por uma solução su-
persaturada e metaestável de carbono no ferro alfa, e 
se apresenta com a estrutura tetragonal de corpo cen-
trado, devido justamente a essa supersaturação. Não a-
presenta portanto variações de composição química de um 
ponto para outro. Esta supersaturação com modificação 
da estrutura cristalina do ferro é que causa a dureza 
da martensi ta. 
Esta é a explicação mais recente e que melhor solu-
ciona as questões relativas a rápida formação da mar-
tensita, ao ser atingido e ultrapassada a linha M
5 
das 
curvas T T T. 
Quando o resfriamento não é muito rápido, dependen-
do do material, aparece junto com a martensi ta a troos-
ti ta, Plancha VI. 
Nos àços de baixo teor de 'carhon.o (hipoeu tetóides) 
e para baixas velocidades de esfriamento pode aparecer 
também ferri ta, Esta aparece também quando o aço é tem-
perado de dentro da zona crítica. 
Revenido - consiste no aquecimento de um aço tempe-
rado, à temperaturas inferiores à da zona crítica, se-
guido de um resfriamento. 
O tratamento de revenido restitui aos aços parte 
das propriedades perdidas pela têmpera, principalmente 
a resistência aos choques. 
Esses tratamentos são feitos geralmente entre as 
temperaturas de 100-~ e 650°C e seu efeito varia diret§. 
mente com esta e com o tempo de permanência a temperatg 
r a. 
Para tratamentos entre 220° e 820° C podem ser uti-
lizadas as chamadas côres do revenido, para determinar 
a tempera tu r a a tingida, 
Dentro dessa faixa, os aços comuns apresentam côres 
variáveis com a temperatura atingida, côres estas devi-
das à decomposição"da .luz por camadas de óxidos, muito 
finas, formadas na superfície da peça. As côres apre-
sentadas são as seguintes, de acôrdo com a temperatura 
atingi da: 
amarelo-claro 
amarelo-ouro 
pardo-avermelhado 
- 220° c 
~ ~40° c 
- 260° c 
44 
roxo 
azul 
azul-claro 
- 2aooc 
- 300°C 
- azooC 
Este é um processo muito usado na pr,tica. 
Os aços especiais - com elementos de liga - também 
são coloridos quando aquecidos em um meio oxídante.As 
temperaturas de aquecimento para obtenção dessas côres 
variam com o elemento de liga e teor apresentado, 
Fragilidade de revenido 
Certos --aços-carbono apresentam fragilidade quando 
submetidos a ensaios de choques, a temperatura de 270° 
a ~70° C. Esta temperatura é vari,vel com o teor de 
carbono e o grau de encruamento do aço, É a chamada 
fragilidade azul; êles devem então ser utilizados em oy 
tras faixas de temperatura. Esta fragilidade parece ser 
devida à existência de oxigênio e nitrogênio. 
Certos aços com elevados teores de manganês (i,25 a 
2:6%) e aços níquel-cromo, após a têmpera, sendo reve ., 
nidos entre 430 e 600° C e esfriados lentamente, apre-
sentam--se fr,geis; se, no entanto, forem esfriados 
bruscamente, tornam-se dúctei~-
Estas anormalidades pareé~m ser devidas a uma pre-
cipitação de carbonetos-nos~~côntornos dos grãos durante 
o esfriamento lento, A adição de ô,~ a Oy5% de molibdê~ 
nio, conforme a secção do corpo de prova (maiores teo-
res para maiores secções) elimina a fragilidade por e~ 
vitar a precipitação dos carbonetos 
Os aços que após a têmpera apresentam uma certa 
quantidade de austenita retida, podem após _o tratamento 
de revenido apresentar fragilidade pela formação de 
martensita durante êste último tratamento. Um segundo 
revenido destas peças elimina essa fragilidade" 
Textura dos aços revenidos 
Com o aquecimento, a martensita presente nos aços 
temperados começa a sofrer alterações desde que a tem-
peratura ultrapasse 100° C, porém a essa temperatura a 
textura apresenta pouca diferença da martensi ta. 
A temperatura mais elevada essa alteração j' é bem 
Martensita e troostita - temperado de 750" C no resfriamento - ataque -
reativo de ácido nítrico. 500 X. 
45 
visível e o material apresenta o que se chama textura 
sorbíti c a, ainda bem semelhante à marten si ta (tempera-
turas de 250° a 550° C). 
A textura que se apresenta com tratamentos a tempe-: 
raturas mais áltas denomina-se sorbita. O seu aspecto é 
a de pequenos glóbulos de ·.cementita sob um fundo de 
ferrita, mantendo uma distribuição que lembra a textura 
mantensítica de onde proveio. Plancha VIL.· 
Coalescimento - ·quando as tempera tura.~s de reveni do 
se avizinham do limite inferior da zona crítica, apa~e­
ce uma textura denominada coalescida. Esta pode ser ob-
tida também por um aquecimento prolongado, e oscilando 
em tôrno de 720° C, a partir dos aços recozidos. 
Entre todos os tratamentos a que um aço pode ser 
submetido, êste é o que dá dureza mais ·baixa (fi.g. 48) 
800 
700 
600 
-.J 
~ 500 
~ 
~ 4oo 
~ .:Joo 
~ 
~ 
200 
/00 
:')I 
~ " 
~-· \ ~ Vi 
~~ I--- l 
1- l' 
I 
/ 
I 
I p-
I ~ I--:2:A -
v coAt.ESC!DOS(~IfJI .. ,n t::::: i--~ I 
PORCENTAGEM DE CARBONO 
.Figo 48 
46 
Textura de aço~ coalescidos 
Os aços coalescidos apresentam glóbulos grandes de 
cementita dispersos na ferrita. Plancha VIII, 
Tratamentos ~sotérmicos dos acos 
Baseados no conhecimento das curvas em S, podemos 
executar os chamados tratamentos isotérmicos. 
Recozimento - Esfriando-se bruscamente um aço com-
pletamente austenitizado, a uma temperatura abaixo da 
zona crítica, mas acima do cotovelo da curva (550°··c a-
proximadamente), e deixando-se a essa temperatura du-
rante o tempo suficiente para terminar a transformação 
da austenita (fig. 44), executamos um recozimento iso-
térmicoo 
TEMPO- ESC. LOG. 
Fig, .44 
Os produtos de transformação resultantes são os 
mesmos obtidos pelo recozimento simples, isto é, ferri-
ta e perlita ou perlita ou perlita e cementita, depen-
dendo do teor de carbono do aço, porém a estrutura for-
mada é mais homogênea, e pode-se escolher uma determi/ 
nada temperatura de esfriamento no qual se consegue di-
m1nu1r o tempo de recozimento de uma peça e a sua dure-
za .. 
Sotbita - aço temperado e revenido - ataque - teativo de ácido nlhico. 500 X. 
Fenita e glóbulos de cementita - aço coalescido - ataque -
reativo de ácido nítrico. 1000 X. 
47 
Após as transformações a peça pode ser esfriada mais 
ràpi dam ente, 
Austémpera - Este método consiste em esfriar brus-
camente o aço, da temperatura de austenitização para 
uma temperatura abaixo do cotovelo da curva em S, mas 
acima de M s, na faixa de formação da baini ta (fi gc 45), 
Aes ESFRIAMENTO 
PRODUTO: .,8,4/NITA 
7"-EMPO - êSC. LOG. 
Figo 45 
Como já foi visto, a bainita apresenta elevada du-
reza (quando formada a baixas temperaturas) mas não é 
tão frágil, como a estrutura apresentada por um aço 
temperado e revenido apresentando a mesma dureza, como 
pode ser visto no exemplo da fig. 46 . 
. Este processo é indicido para peças de pequenas 
secções, pois o meio de esfriamento (sal ou metal fun-
dido) dá uma baixa velocidade de esfriamento. Com aços 
ligas os diâmetros podem ser aumentados. 
Não havendo uma queda de temperatura mui to grande e 
não hav~~do formação de martensita, as tensões internas 
que aparecem são menores do que na têmpera,. não havendo 
distorções e emperramento das peças. 
A ~ustêmpera é usada para tratamentos de arames, 
peças de armas, etc. 
Mar têmpera - O esfriamento brusco da têmpera produz 
tensões internas nas peças, podendo ocas1onar o apare-
cimento de empenamen tos e trincas. 
l'l 
48 I 
"ol 
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.50 ~ 
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ln"~Pe.<i',.. \ ê ~eYêllf!.DO 
I 1/C/ST&. ~p~ 
\ 
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30 
20 
lO 
o 
.,v 4.s 5o 55 6o 65 
.PUREZA ROCKWELL C 
.Fig. 46 
O tratamento conhecido por martêrnpera, que consiste 
em esfriar o material a urna temperatura pouco acima de 
Ms, até a temperatura ser pràticarnente igualada no cen-
tro e na superfície e sem- dar tempo para que haja iní-
cio de formação de baini ta, seguido de uin resfriamento 
ao ar até a temperatura ambiente, evita Ssses inconve-
nientes. Comêste tratamento é evitado também o apare-
cimento de trincas microscópicas que aparecem geralmen-
te nos aços de alto carbono temperados violentamente, e 
que diminuem a sua resistência e aumentam a fragilidade 
Esse tratamento é representado esquernàticarnente na 
fi g, 47. 
Na têmpera comum as tensões aparecem devido a que 
às transformações austenita-rnartensit~ ocorrem em tem-
pos relativamente diferentes, nos diversos pontos da 
peça- periferia e centro ou. partes finas e partes 
grossas. 
No tratarnen to de rnartêrnpera o gradiente de tempera-
tura é muito menor durante o resfriamento para formação 
de rnartensita, e esta ocorre então muito mais uniforme-
mente em tôda a peça, o mesmo acontecendo com o apare-
cimento das tensões. 
Esse tratamento_, assim corno o de austêrnpera, apre-
senta dificuldades quando as peças são de grande espes-
49 
Ae.3 
PRO.DUTO: tvfART~NSI TA 
Ti:MPO- Esc.. Lo9 . 
. Figo 47 
sura: para removê-las utilizam-se aços ligas adequados 
e agitação do meio de resfriamento c 
Após a martêmpera, o aço, se fôr o caso, pode ser 
revenido, para que sejam obtidas as propriedades dese-
jadas, 
Na tabela 4, 
de fusão, e .faixa 
térmicos, 
são dadas as composições, temperatura 
de emprêgo de sa1s para tratamentos 
TEMPERA SUPERFICIAL DOS ACOS 
' 
A têmpera superficial de peças de aço, é aplicada 
quando é desejada sàmente uma camada endurecida, ou 
quando pôr sua forma, dimensões, e tipo de aço emprega-
do, não é possível endurecê-la por meio da. têmpera nor-
maL 
O processo consiste como o nome indica, em aquecer 
rápida e só superficialmente, a peça ou zonas da peça 
que devem ser temperadas, esfriando-as a seguir ràpida-
men te. 
O aquecimento pode ser feito por meio de chamas 
fig. 48, ou por meio de.correntes induzidas aqueci-
mento por indução fig. 49 e 50. 
Figo 48 
Os tratamentos em geral são feitos mecânicamente, 
podendo haver deslocamento da peça sob 6 sistema de a-
qri:ecimento, e esfriamento, ou o deslocamento dêstes es-
tando a peça fixada, ou combinação de movimentos, 
As peças assim tratadas podem sofrer deformaç5es e 
cuidados especiais devem ser tomados para prevení-las, 
podendo a peça, inclusive, se:r.· feit·a, depois de previs-
to ou verificado o· grau de deformação que sof:r.erá, com 
uma deformação igual, mas de sentido cbntrário àquela,. 
fig. 51. . 
Fig, 49 
.Figo 50 
Peças grandes em geral sofrem pequenas deformações, 
pois que a grande massa.metálica fria, pode suportar os 
esforços causados pelas tensões que surgem na fina ca-
mada temperada. 
52 
.DE,t:ORMAç.f"O 
~~·' rzmz,zv;;~Zú?zl>T~ 
L___ __J 
(a) 
(h) .])<:FORMAçÃO .D4D4 ANTES .DA 7"ÊMPERA 
PARA EVITAR O CASO (Ot) 
Fig, 51 
Esta camada pode ter sua pro·fundidade 
demente, na dependência da velocidade·...Oe 
da chama ou peça ou tempo de aquecimento, 
da de do aço, meio de têmpera, etc, 
variando grau 
caminh amen to 
temperabili~ 
Os aços de alto teor de carbono, apresentam mais 
fàcilmente, quando assim tratados, destacamentos da ca-
mada enáurecida. São recomendados para êsse tratamento 
principalmente aços contendo entre Ó;4 e 0;6% de carbo-
no,. 
*** 
TABELA 4 
-- - -----. ·-· 
'· 
NaJV03 NaCl KCl DaCl2 NaN02 J<N03 CaCl 2 Na(Jif Na2(])3 
f( (]\f 
! 
Cloreto Cloreto Cloreto Nitrato Nitrato Nitrato Cloreto Cianeto Carbong Cianeto Tempe- Zona de te(T]. 
sódio potássio bário sódio sódio potássio cálcio sódio to sódio po tás - ratura peratura de 
si o de fu- uso r e come(} 
são dado 
, o c o c I 
I 40 50 50 60 140 160 6 50 40 50 _, 50 60 22 o 26 0 630 
96 min .. 37 o 400 6 50 
:30 40 15 40 30 50 54 9 
620 811) 
115 25 25 35 , 45 5!5 480 510 760 
45 5!5 45 55 ' 67 5 73 5 
898 
15 25 ?.O· 30 50 60 595 675 925 
20 30 70 80 705 76 o . 925 
lO 20 80 ·90 76 o 815 1095 
'98 mln 
, '980 1035 1340 
4 8 92 '96 87 o ·955 1260 
4 max I i li ·96 ml n 4 max 620 785 '955 
' I. i) 
- ,. '· ~ 4 max 96 mln 6?.0 785 955 
5 10 40 5o 35 40 620 840 955 
15 25 45 50 20 30 (l3aCD3 ) 62 o 815 955 
?.0 30 15 25 30 40 20 30 620 785 895 
10 15 70 80 10 15 620 815 955 
15 25 60 70 15 25 620 815 ·955 
40 50 40 50 5 10 6?.0 815 955 
60 70 30 40 4 95 525 675 
55 65 35 4F 495 525 6751 
I 
I 
' 
I 
li 
- .. .. .. - - ------- . --
54 
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*** 
PARTE 11 
TRATA"-1ENTOS TER!·40 -QU I ~11 COS DOS ACOS 
INTRODUCÃO 
55 
Por cemen taç ão compreendemos o tratamento termo-
químico de aumento do teor de um elemento na superfície 
de um metal ou liga, com o fito de obter certas propri-
edades superficiais. 
O têrmo cemen tação é empregado para o tratamento 
que tem o fito de aumentar ? teor de carbono na super-
fície dos aços; os outros tr·a tamen tos termo-químicos e-
xecutados sôbre aços ou outras ligas, tomam designações 
diferentes, 
A cementação é um processo conhecido há muito tem-
po, havendo citação no primeiro livro conhecido sabre 
metalurgia: De La Pirotecnia: - Vannoccio Biringuccio -
1540 - Sôbre o método de fabricar aço - cap. VIL 
O processo já era empregado a 1200 anos A, C, no E-
gito, como p6de ser verificado por exames metalográfi-
cos feitos em peças dessa época.·· 
O processo de cementação consiste em aquecer a par-
te a ser cementada em contato com um sólido, líquido 
ou gás, contendo o ou os elementos cementant.es e que 
podem cedê-los a essa temperatura, ocorrendo então a 
sua difusão da periferia para o centro da peçao 
A cementação dos aços pelo carbono é empregada de 
maneira a elevar a sua du~eza superficial, deixando o 
seu núcleo mais mole e tenaz, as peças apresentando en-
tão maior resistência ao desgaste e com boa resistên-
cia aos choques. Como exemplo de aplicações podem ser 
citadas engren~gens, assentos dos mancais nos virabre-
quins, pinos de pistão de automóvel, excêntricos, etc. 
As peças para serem cementadas, devem ser submeti-
das a êsse tratamento depois de ·prontas, tornando-se 
necessário s~mente um pequeno acabamento superficial, 
para evitar a retirada de parte da camada cementada, 
justamente a mais rica em carbono. Na Plancha IX, pode 
56 
ser visto o aspecto micrográfico junto a superfície, de 
uma peça cemen tada. · 
CEMENTAÇÃO PELO CARBONO 
Esta se faz pelo processo sólido ou em ca~xa, como 
é denominado, e pelo processo. de gás, pela ação do CO. 
3 Fe + 2 CO~C (no ferrO) + C02 (1) 
No processo líquido a cementação prov~velmente tam-
bém ocorre pela ação do mesmo gás, que nêle está dis-
solvido~ Outras reações também ocorrem nas cementações 
a gás e por líquido. 
CEMENTAÇÃO EM CAIXA 
Na cementação em caixa a ação do 00 vai depender da 
relação CO:C0 2 , que é função da temperatura (fig~ 52) 
desde que haja carbono suficiente em presença, segundo 
a reação:,r/oo 
1000 
30o 
8oo 
700 
çoo 
Goo 
~o o 
.300 
I I 
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~~~~ 
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\ 
I 
o 10 2030 40.50 &O '70 IJD!JIA /t:>O CO#! 
~o oco 
Fig, 52 
(2) 
Aço cementado - Periferia - troosto - perlita - Interior -
ferrita e perlita - ataque - reativo de ácido nítrico. 150 X. 
57 
A cementação que ocorre, como já foi dito, por ab~ 
sorção e difusão do carbono pela superfície metálica é 
possível, pois que à temperatura de tratamento, o ferro 
está na forma alotrópica gama que pode absorver e dis-
solver-carbono.Se a relação CO:C02 é aumentada, o teor 
de carbono no ferro também será aumentado e há interês-
se então em manter o teor de CO ·bem alto para que não 
possa ocorrer a descarbonetação, ( figs, .53 e .54). 
~C-r Fe 
/ 
Fe :se / 
cuRI0. 
~ ·; ,./ I 
,J-;#!/ ~VS7êJ vjm 1/ J I f: E!< RITI"J / I 
a7 ~ v / /}; I ~ - •( ~c _d( VAv v ~ / - ~ ~y ,éf>o ;;---, 
~ v -~ ~ --:ç..._-9 -
r>"- -- - --
68 72 76 80 84 88 .92 (00 
PORCéNTAGEM DE co 
Fig, 53 
Por Ssses gráficos pode ser observado que qllianto 
mais alta a temperatura maior a relação CO:CO;., necessá-
ria para obter o mesmo teor de carbono no ferro. 
O fenômeno o;:;or-rendo por difusão, quanto mais alta 
a temperatura mais rápido é o fBnÔmeno, porém as tem-
peraturas de tratamento são mantidas na faixa entre 
900 a 950°C principalmente visando um menor desgaste 
dos fornos e das caixas. Nesta faixa o material está 
completamente austenitizado e a reação é relativamente 
rápida • 
. Na cementação sólida ou em caixa sempre são obtidas 
condições satisfatórias quanto a relação CO:C0 2 , desde 
58 
que o material esteja austenitizado, para o aumento do 
teor de carbono. 
Estas condições são ainda melhoradas pela adição :J 
de agentes catalíticos, sendo mais generalizado o emprf 
go do Carbonato de Bario. A ação dêste elemento ainda 
não está bem explicada. 
PORCENTAGEM .DE Cq 
Q 24 20 /6 12 8 4 o 
~ lóO.---,----.----.---~---r~~ 
~ 
"'t 
u /.20~--~----,_~--+----+-+--44-4+m 
~ 
~qBor---~~~---4~~r-~~~~ 
<.:) 
~ 
~ Q4o r-~-r--~~~~~~~~~1~H 
v 
~ (\_ o 76 80 8~ 88 ..9Z ..96 /00 
PORCENTAGEM Dfi CO 
.Fig. ~4 
Podemos ter as seguintes reações: 
reaç_ão aumento da relação· CO/C02 
Ba COs + C"'";BaO + 2 co (3) pelo aumento d·e co 
' 
BaO + C02~BaC03 (4) pela diminuição de co2 
ou ainda 
BaC0 3 ...::;.BaO + C0 2 (5) 
BaO + 2 CO+ 3 Fe;;:::BaC03 + C ·(no ferrO) (7): 
Outra teoria bastante aceita é a seguinte: 
59 
O carbonato de Bario, com o aquecimento se decompôe 
lentamente segundo a reação (5) liberando co2 gue com-
bina-se com o carbono, dando o~monõxido de carbono, 
(reação 6) enriquecendo a mistura com êste gás; o des-
prendimento de C0 2 facilita o apareéim.ento_do COe ·:Este 
reage com o ferro segunda a reação (1) • 
. No resfriamento, diminui a relação CO: C0 2 , segundo 
.a reação (2) e gráfico da fig.52, ocorrendo então are-
ação (4). 
Uma teoria qu~ explica. razoàvelmen te .O proc;:es_§>O po-
de ser resumida nas seguintes reaçõesl-' 
BaC03 + c _-saa + 2 CXJ (3) 
a decomposição do carbonato de bario em presença do 
carvão dando diretamente monoxido de carbono, e para 
cada temperatura, mantendo um teor dêsse gás, mais ele-
vado do que o indicado pela curva da· fig" .52. 
Se ocorresse a reação de decomposição (5) e a se-
guir a reação (6) esta só atingiria a curva de equilí-
brio, (fig .. 52) e não seria obtida uma atmosfera mais 
rica em monoxido de carbono. 
Pela lei de ação das massas, quanto maior fôr a 
concentração de CXJ, mais rápida se torna a· reação, que é 
o verificado comparando cemen taçõ es executadas só com 
carvão e com carvão mais carbonato de bario. 
A segu1r ocorreria a reação (7}: 
BaO + 2 CO + 3 Fe-!:.BaC03 + C "(No ferro") 
o carbonato se recompondo - tendo somente função 
catalític~··- e o ferro absorvendo carbono, a reação 
sendo ativada pela existência de uma atmosfera· mais 
r.i c a em monoxi do, ' 
A mistura de carvão e Carbonato de Bario, toma o 
nome de cemento (1), e foi estudada e aplicada pela 
primeira vez por •Caron em 1906, Esse pesquisador utili-
zou e r.ecom~ndava uma mistura de 60% de carvão (de m! 
deira, ossos ou chifres) ~ 40% de Carbonato de Bario. O 
cemen to com essa composição 1 eva o seu nome. 
Tossi indica a seguinte composição como sendo ma1s 
1. Qualquer elemento ou mistura utilizada com o mesmo fim, toma o 
nome de cemento. 
60 
barata e produzindo melhores efeitos. 
003 Ba - 15% e carvão de madeira - 85%~ 
utilizado a uma temperatura de 880 ~ 910°C. 
Recomenda gue de~e ser evitado o uso de carvão an~­
mal (couro, ossos, etc.) bem como o mineral, devido a 
impurezas nocivas que podem introduzir no aço (S e P). 
O carvão deve ser moido a uma granulação fina (5mm 
ou menos) ou mesmo a pó e a s'eguir ser bem misturado 
com o carbonato. 
O teor de carbonato adicionado parece ter influên-
C1a no teor de carbono superficial no final do trata-
mento. 
OPERAÇÃO DE CEMENTAÇÃO 
Com o cemento ou com carvão puro (1) 6 formada uma 
camada bem socada, de aproximadamente dois centímetros 
de espessura no fundo de uma caixa metálica. 
Sôbre essa camada são colocadas as peças a serem " 
cementadas, deixando entre si uma distância de dois 
centímetros. Se as peças são muito grandes essas dis-
tâncias podem ser aumentadas. 
As peças são recobertas com cemento, também bem so-
cado, com uma camada da mesma espessura já indicada, e 
sôbre esta são colocadas mais peças. Dessa maneira pode 
ser cheia completamente a caixa, sendo tomado o cuidado 
de manter na parte superior uma camada de cemento. 
A caixa é tampada e colocada no forno. A vedação da 
caixa se fôr perfeita diminui o consumo de cemento. 
A temperatura a ser atingida varia entre 850° e 
1000°C sendo recomendado como já foi visto a faixa en-
tre 900-950°C .. 
O teor desejado de carbono na camada periférica é 
da ordem de 0,8-0,9%. Se o teor fôr mais elevado apare-
ce cementita livre nos contôrnos dos $rãos, dando maior 
fragilidade ao aço. 
O teor de carbono varia da periferia para o centro 
da peça, essa variação sendo função da temperatura e do 
tempo de permanência como pode ser visto nos gráficos 
das figuras 55 e 56. 
1. wmo já foi indicado o carvão puro não cemen ta bem a nao ser 
com operação demorada. 
'·'" «-------r--/000"' 
.95o•c 
61 
'.2r-------T---~--T-----~ 
goo"'C 
o_t2 
~ 
~ /, 2 H-\'"<----+ 
~ 
~ 
~ ~8 1---T---T---"d-
~ 
C,/6 
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~ c,'r t----T--t-----"<,---__,.,~---t----+-----1 
~"-! 
~ 
~ !Oh 
~ 00~----~~----J-~~=-~--~~=---~ 
....._ 0,12 O,IE 0,.20 
.EM POLEGI"'DAS 
EFE'/TO DO /EMPO NA CEMENTAÇÂO .DO 
FERI?O À r&MPERAíl/RAô ..)';)I~E.QENT&S 
Fig, 55 
A profundidade da camada cementada é controlada 
pràticamente por meio de corpos de prova, retirados de 
tempos em tempos da caixa e que são quebrados,. A ôlho 
pode ser observada a espessura da camada~ 
O tempo de permanência vae depender da espessura 
desejada da camada, e é função também da temperatura. 
Terminado o tempo de tratamento, as peças podem ser 
deixadas no forno para esfriar, mas é mais recomendável 
deixá-las esfriar fora do forno. Com o abaixamento da 
temperatura, o teor da co2 é aumentado, e as peças no 
interior da caixa estando em uma atmosfera mais rica 
nêsse gás, descarbonetam em parte. As caixas fora do 
forno esfriam màj.s 'r.àpidamerrie -evi tandp em parte o fe-
nômeno. 
62 ~ 
~ 1,2. 
~ 
~ 
~ qe ~~~-+------+-----~------~ 
~ 
~ R o,-t 
~ 
"-J 
~ 0~----::~,...--_..::~::---"'=~-~-:----' 
~ ~I& 
,PENETRAçÃO Svf POLEGA.OA 
-- Fig. 56 
Deve ser evitado o emprêgo de caixas muito grandes 
para peças pequenas, para evitar diferenças de cementa-
ção entre as peças que ficam próximas às paredes das 
caixas e as mais centrais .. Este fenômeno FOde ocorrer 
devido à ·baixa condutividade térmica do carvão, dando 
causa a um longo tempo para homogenização da temperatu-
ra na ca1xa. 
TRATAMENTO TERMICO DAS PEÇAS CEMENTADAS 
O material cementado tendo ficado muito tempo a al-
tas temperaturas deve sofrer um tratamento térmico para 
regeneração da granulação, queem geral fica grosseira, 
e um tratament~ de t~mpera para endurecer mais a s~per­
fície, que é o fim visado. 
Esse tratamento pode ser levado a efeito do seguin-
te modo: 
a) normalizar, a temperatura dêsse tratamento sendo 
indicada pelo teor de carbono original do material, 
Dess~ maneira a granulação do material é diminuida, 
b) temperá-la de uma temperatura indicada pelo teor 
de carbono da parte periférica. 
Este segundo tratamento não alterará mui to a parte 
interna, pois a temperatura é insufici~nte, e ela con-
63 
tinuará dúctiL 
Outro tramento também recomendado é o seguinte: 
1) temperar a peça de aproximadamente 900°Co 
2) aquecer a 770°C e temperar novamente, 
.Es~c;a segunda têmpera dá uma superfície ·bastante du~ 
ra e tenacidade ao núcleo. 
Outros tratamentos podem ser feitos e estão esquema-
tizados na fig, .57, 
F~~~~~-=~~~çAÕ 
~~- -/Ae~o N<Jdec:_ 
1\LV_!c;n 
I Ac, au Svp~rfiéle -
I 
lqtS% C 
T.EOR l)E CARBONO --
l2EP.R~..:SE#TAÇ40 .€St;U~NÁT101 .1'JE ..:1)/1/F.fl;S'as rl<tifrAN&NTOS 
/1 t:i?V4 PO.DEM ..SER cSUBMGTI'Pt/S Aç:JS CG;WêN?»PtJS 
.Figo ,5r7 
A Plancha X mostra o aspecto de uma peça cementada 
e trata da termicamente, Temp·ex-ada, 
AÇOS PARA CEMEl\1'fAR 
Qualquer aço de baixo teor de '-arbono - geralmente 
sendo ~mpregados aços co~ até 0~2% C- pode ser cemen-
tado, 
O teor de manganês deve ser ·baixo, menor do que 
0;4'J{Mn, pois que .êsse elemento torna frágil a .camada 
cemen tada, tornando fácil o seu destacamento da parte 
·não cementada. Outros autores já :recomendam aços com 
até l% de manganês, 
Outros elementos que também devem aparecer em ·bai<O 
xos teores são; o alumínio. o vanadio e o silício pois 
que restringem a zona austenitica, êste último podendo 
64 
também promover ainda a grafi ti zação do carbono. 
O níquel é empregado em teores até .5%. É um ele-
mento desejado, pois apesar de diminuir a velocidade de 
difusão, impede .em parte o crescimento dos grãos e dá 
maior tenacidade ao aço, Aços cromo-níquel. também são 
utilizados, facilitando a têmpera e dando camadas mais 
duras em seções maiores. O rnolibdenio é também mui tas 
vêzes empregado. 
Para peças que devem resistir a esforços elevados, 
além de ap resen tarern grande dureza. super fi ci al, devem 
ser empregados êsses aços ligas, ·bem mais caros, e em 
casos comuns, em que só é exigido dureza para resistên-
cia ao desgaste, podem ser empregados os aços ao carbo-
no. 
Na tabela V, são dados alguns aços para cernentação 
e suas aplicações. 
DEFEITOS NA CEMENTAÇÃO 
As peças cementadas podem apre.s\,;ntar defeitos, que 
aparecem durante essa operação· ou durante os tratamen-
tos térmicos posteriores Podem ser devidos ao material 
empregado ou a operações mal conduzidaso 
Entre .êsses defeitospodernos citar: 
1) deformações - devidas a aquecimentos ou esfria-
mentos defeituosos das peças, ou má colocação das peças 
no interior das caixas, 
2) destacamentos de camada cemen tada, possl velrnen te 
devido a. ait.os teores de manganês ou temperatura· baixa 
de cementação, dificultando a difusão: o destacamento 
pode ocorrer quando há variação ·bru.sca do teor de car-
·bono da parte cernentada para a não cernentada, 
3) fragilidada na superfície - teor muito elevado 
de carbono na periféria da peça, com aparecimento de 
urna rede de c~rnentita. Mesmo que o aço seja revenido 
após a têmpera, a rede de cernentita, dura e frágil, 
torna a camada cementada frágil, Esta fragilidade pode 
ser corrigida procedendo-se a um trataq~ento de coales-
cimento, seguido de têmpera; os glóbulos de cementita 
que permanecem após a têmpera e reven_ido não acarretam 
fragilidade e aurnen tam a.. resistência ao desgaste. 
4) trincas superficiais- êste fenômeno ocorre na 
rnaior.parte das vêzes devido<' à deieitci._de"'t~mpera::;~po§ 
Aço cementado - temperado - Periferia - martensita - Interior -
ferrita e martensita - ataque - reativo de ácido nítrico. 500 X. 
TABELA V 
Aços para cementação e suas u ti li z ações 
tipo composição Aplicações 
SAE c Mn Ni C r JÍj:i:J l' 
3115 o, 13-0,18 0,40.-0,60 1, 10~1, 40 0,55-0,75 
En gren agen s, brocas de 
perfurações geà lfgi c as 
3120 0,17-0,22 0,60-0,80 1,10-1,40 0,55~0,75 
Eragrenagens, coroas,pf: 
nhões 
412 o 0,17-0,22 0,70-0,.90 o,6o-o,8o 0,20.;.0,30 
4611) 0,13-0,18 0,45-0,65 1, 65-2,00 0,20-0,30 Engrenagens, pinos, ei-
46 2 o 0,17-0,22 0,45-0,65 1, 65-2,00 0,20-0,30 xos 
612 o. 0,17-0,22 0,70-0,90 0,70-0,.90 o,1omin 
2 3 2 o 0,17-0,22 o,4o~o,6o 3,25-3,75 
2512 o, 09-0,14 0,45-0,60 4,75-5,25 Vibraquins, engrenagens 
3315 o, 13-0,,18 0,45-0,60 3,25.:..3,75 1,40-0,75 
Engrenagens, pinos, Pi 
nos de pistão 
~ 
43 2 o 0,17-0,22 o, 45-0,65 1,65-2,00 0,40-0,60 o,. 2 o- o} 3 o Eixos, engrenagens,pi-
4820· o1 18-o,23· 0,50-0,70 3,25-3,75 0,20-0,30 
nos. 
-
66 
terior a cementação. 
5) pontos moles - a presença de óxidos na superfí-
cie da peça pode causar .êste defeito. 
Sauveur chama de anormais os aços que apresentam 
pontos mol.es, e normais os outros, e segundo êsse autor 
os aços acalmados, desoxidados com silício, zirconio ou 
titanio são normais,e os efervecentes,aca1mados no mol-
de com alumínio, são anormais. 
Segundo Colpaert nos aços cemen ta dos com estrutura 
hipereu tetóide, quando se forma uma orla de ferri ta en~ 
tre os grãos de perlita e a rêde de cementita o aço é 
considerado anormal e tende a apresentar pontos moles. 
Plancha XI- Cita como prováveis origens dessa textura a 
existência no aço de óxidos de ferro e ou óxido de alu-
mínio, 
CEHENTAÇÃO PARCIAL 
Muitas vêzes ocorre a necessidade de só parte de 
uma peça precisar ser cementada. 
Vários métodos são recomendados, com aplicações a-
proximadamente definidas em cada caso: podem ser cita-
dos os seguintes métodos: 
1) cimentar a parte da peça que não deve sofrer o 
tratamento com cimento a base de silicato de sódio. 
(silicato de sódio e caolim) 
2) coberturas dessas partes com cobre depositado e-
letroB. ticamen te. 
3) cobertura com areia fina - método não muito efi-
ciente, pois há penetração do .gás CO através os grãos 
de areia. 
4) deixando nas áreas especificadas uma certa quan-
tidade de metal, que será usinada posteriormente,. sendo 
retirada dessa maneira a camada cemen tada . 
. CEJV!ENTAÇÃO A GÁS 
As peças são introduzidas em um forno juntamente 
com gases tais como metana, etana, etc •. Esses gases não 
são usados puros, pois dessa maneira depositam muita 
fuligem sôbre as peças, que atrazam a reação. Contro-
lando a temperatura e a quantidade de oxigênio e por-
Aço com estrutura anormal - Perlita cementita e ferrita - aço cementado 
a 900" C durante três horas - ataque - reativo de ácido nítrico. 500 X. 
67 
tanto a quantidade de 00 formado, a cementação pode ser 
controlada. 
As reações de cementação que ocorrem podem ser as~ 
s~m exp 1 i cadas: 
2 00 + 3 Fe~C (No ferro) + C0 2 (a) 
· (1 o) 
Os gases carbonetantes devem circular para afastar 
de junto da superfície da peça os gases resultantes das 
reações, que são descarbonetan tes (C02 , H2 , H 2 0}. 
Segundo Grossmann a velocidade de cementação por 00 
saturado de benzeno, é da mesma grandeza da velocidade 
de cemen tação em caixa. 
Depois da cementação é possível manter a peça aque-
cida em ambiente não cementante possibilitando uma 
ma~or difusão do carbono, tornando mais homogenea a ca~ 
mada. 
CEMENTAÇÃO EM LIQUIDO 
A cementação é feita em sais fundidos, geralmente 
cianeto de sódio, em presença de outros sais: cloretos 
e carbonatos alcalinos, ~ de bario, de cálcio ou de es-
troncio,- êstes elementos tendo função de catalizadore& 
As reações para cementação são as seguintes: 
2 Na (Cri) + Ba Ci_2 :;;::: Ba(CN) 2 + 2 Na Cl (11) 
Ba(CN)2 + 3 Fe ~ C(No ferrO) + Ba CN2 (12) 
Na tabela VI são dadas composições de banhos para 
cementação. A temperatura varia entre 840 .a 950°C. 
Podem ser obtidas camadas com até 6,0mm de profun-
didade, com banhos para. cemen tação pro funda. 
A cementação em banho é segundo alguns autores, 
muito mais rápida do que em