Trabalho AÇOS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL 
ESCOLA DE ENGENHARIA 
DEPARTAMENTO DE MATERIAIS 
ENG02002 MATERIAIS CONSTRUÇÃO MECÂNICA I 
 
 
 
 
 
TRABALHO - AÇOS 
 
 
 
 
 
ANÁLISE METALOGRÁFICA DE AMOSTRA DE AÇO 
 
 
 
 
 
BRUNA DOS SANTOS BOLL 
 
RÉGIS SOUZA 
 
 
 
 
 
 
GRUPO H 
 
 
 
Porto Alegre 
2021
 
 
BRUNA DOS SANTOS BOLL 
 
RÉGIS SOUZA 
 
 
 
 
 
ANÁLISE METALOGRÁFICA DE AMOSTRA DE AÇO 
 
 
 
 
Trabalho apresentado em 2021/1 como requisito 
parcial para obtenção de aprovação na disciplina 
de Materiais de Construção Mecânica I do curso 
de Engenharia Mecânica da Escola de 
Engenharia da Universidade Federal do Rio 
Grande do Sul. 
 
Prof. Marcelo Mabilde 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Porto Alegre 
2021 
 
 
RESUMO 
 
Onipresente na engenharia, o aço é um dos materiais com a maior gama de 
aplicações em construções mecânicas, sendo comumente encontrado em processos 
de fabricação e peças que exigem grande confiabilidade e manipulação de 
propriedades mecânicas. Seu baixo custo de obtenção, produção em larga escala, 
conformabilidade e fundibilidade contribuíram para o aprofundamento no estudo de 
suas propriedades e hoje é possível manipular sua estrutura de modo a se obter 
propriedades específicas de interesse. Assim, o presente trabalho teve como 
objetivo a análise metalográfica de um aço de composição e aplicação 
desconhecidas fornecido pelo Laboratório de Caracterização de Materiais da 
Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LACAR). O objetivo principal da análise 
foi obter a completa caracterização do material. Isto é, determinar sua 
microestrutura, composição química, inclusões não metálicas presentes, processos 
de tratamentos térmicos e mecânicos pelos quais o material possa ter passado, teor 
de carbono e a classificação do aço. Para isso, a análise metalográfica foi realizada 
em, além da peça original, quatro amostras que passaram pelos tratamentos 
térmicos de recozimento, normalização, têmpera em água e têmpera em óleo. 
Através dos procedimentos experimentais e posterior análise dos resultados, foi 
possível determinar que o material em questão se tratava do aço AISI T1 que é 
normalmente usado na fabricação de todos os tipos de ferramentas de corte, como 
ferramenta de torneamento, fresa, alargador, broca, lâmina de serra, broca 
helicoidal, também altamente adequado para ferramentas de conformação a frio, 
como aríetes de extrusão a frio e matrizes , bem como moldes de plástico com 
elevada resistência ao desgaste e parafusos. 
. 
. 
. 
 
 
 
Palavras chaves: AISI T1, Metalografia, Microestrutura Tratamentos Térmicos. 
 
 
 
ABSTRACT 
 
Ubiquitous in engineering, steel is one of the materials with the widest range of 
applications in mechanical constructions, being commonly found in manufacturing 
processes and parts that require great reliability and handling of mechanical 
properties. Its low cost of production, large-scale production, conformability and 
castability contributed to the study of its properties and today it is possible to 
manipulate its structure in order to obtain specific properties of interest. Thus, the 
present study aimed at the metallographic analysis of a steel of unknown composition 
and application provided by the Materials Characterization Laboratory of the Federal 
University of Rio Grande do Sul (LACAR). The main objective of the analysis was to 
obtain the complete characterization of the material. That is, determine its 
microstructure, chemical composition, non-metallic inclusions, heat and mechanical 
treatment processes through which the material may have passed, carbon content, 
and steel classification. For this, the metallographic analysis was performed in 
addition to the original part, in four samples that went through the heat treatments of 
annealing, normalization, water quenching and oil quenching. Through the 
experimental procedures and subsequent analysis of the results, it was possible to 
determine that the material in question was AISI T1 steel, which is normally used in 
the manufacture of all types of cutting tools, such as turning tool, milling tool, reamer, 
drill, saw blade, twist drill, also highly suitable for cold forming tools such as cold 
extrusion rams and dies, as well as high wear resistant plastic molds and screws. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Keywords: AISI T1, Metallography, Microstructure, Heat Treatments. 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 - Correspondência entre as escalas de dureza. (Fonte: Notas de aula do prof. Marcelo 
Mabilde) ................................................................................................................................................14 
Figura 2 - Classificação de grãos conforme a A.S.T.M. (Fonte: Metalografia dos produtos siderúrgicos 
comuns, 1969) .......................................................................................................................................16 
Figura 3 - Microestrutura composta por uma rede de cementita proeutetóide (branca) que envolve 
colônias de perlita. Aço contendo 1,4% de C. (Fonte: Notas de aula, prof. Marcelo Mabilde) ............17 
Figura 4 - Microestrutura de ferrita (Fonte: Notas de aula, prof. Marcelo Mabilde) .............................18 
Figura 5 - Microestrutura de perlita em aço após recozimento pleno (Fonte: Notas de aula, 
prof.Marcelo Mabilde) 
...............................................................................................................................................19 
Figura 6 - Martensita não revenida – tem aparência de agulha ou ripa (<0,6%C), ou, ainda, forma de 
placa ou chapa (>0,6%C). (Fonte: Notas de aula, prof. Marcelo Mabilde) ...........................................20 
Figura 7 - Diagrama de fases Fe-C para região dos aços. (Fonte: CALLISTER, Ciência e Engenharia 
de Materiais: Uma Introdução, 8ª ed) ..................................................................................................21 
Figura 8 - Representação esquemática do dilatômetro (Fonte: SILVA, André; MEI, Paulo. Aços e ligas 
especiais, 2ª ed, 1988) ........................................................................................................................22 
Figura 9 - Curvas TTT esquemáticas para aços proeutetóides (Fonte: SILVA, André; MEI, Paulo. Aços 
e ligas especiais, 2ª ed, 1988) ............................................................................................................24 
Figura 10 - Diagrama TTT para aço hipotetóide (Fonte: Heaat Treater's Guide Practices and 
Procedures for Irons and Steels) ...................................................................................................24 
Figura 11 - Durômetro analógico de bancada utilizado na medição (Fonte: imagem retirada do drive 
da disciplina) .........................................................................................................................................30 
Figura 12 - Embutidora Struers similar à existente no laboratório (Fonte: imagem retirada do drive da 
disciplina) ...........................................................................................................................................32 
Figura 13 - Lixadeira metalográfica manual de 4 pistas similar à utilizada no laboratório (Fonte: 
Imagem retirada da internet) ...............................................................................................................32 
Figura 14 - Politriz metalográfica automática Struers utilizada (Fonte: Imagem retirada do drive da 
disciplina) ...........................................................................................................................................33 
Figura 15 - Microscópio óptico Zeiss utilizado (Fonte: Imagem retirada da internet: www.zeiss.com).34 
Figura 16 - Tabela de classificação das inclusões segundo a escala Jernkontoret.(Fonte:Notas de 
aula do prof. Marcelo 
Mabilde)....................................................................................................................36 
Figura 17 - Forno elétrico do LACAR que é utilizado para os tratamentos térmicos. (Fonte: Imagem 
disponível no drive da disciplina) .......................................................................................................37 
Figura 18. Comparação da dureza Vickers das amostras conforme posição na peça e tratamento 
realizado (Fonte: Os autores) ............................................................................................................42 
 
 
Figura 19. Micrografia transversal da amostra original com aumento de 100x (a) e contorno das 
inclusões (b) ......................................................................................................................................43 
Figura 20. Micrografia longitudinal da amostra original com aumento de 100x. .............................44 
Figura 21. Micrografia da amostra original com aumento de 100x antes (a) e após (b) tratamento com 
ácido. ..............................................................................................................................................44 
Figura 22. Imagens micrográficas da amostra recozida com aumento de 1000x. a) Imagem original; 
b) Após ajuste de Threshold; c) Inversão de cores; d)Contorno dos pontos claros. ...........................45 
Figura 23 - Imagens micrográficas da amostra recozida com aumento de 100x (a), 1000x (b) e 
detalhe destacando a estrutura perlita observada (c). ........................................................................46 
Figura 24. Imagens micrográficas da amostra normalizada com aumento de 100x (a) e 1000x (b), 
com destaque para estrutura perlita observada. ..................................................................................47 
Figura 25 - Imagens micrográficas da amostra temperada em água com aumento de 1000x. .......48 
Figura 26 - Imagens micrográficas da amostra temperada em óleo com aumento de 1000x. ........48 
Figura 27. Curva TTT do aço AISI T1.................................................................................................. 50 
Figura 28. Curva da dureza em função do tempo e da temperatura de têmpera do aço AISI T1 
(superior) e ensaio Jominy do aço O1 (inferior) ..................................................................................51 
Figura 29. Curva de revenimento do aço AISI T1................................................................................52 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 - Tabela da escala de Mohs (Fonte: Notas de aula do prof. Marcelo Mabilde). ...............13 
Tabela 02 - Resultados da Análise de Dureza Rockwell das Amostras. .........................................41 
Tabela 03 - Conversão de Unidades de Dureza das Amostras. ......................................................41 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE EQUAÇÕES 
 
Equação 01 - Relação entre a percentagem de perlita e percentagem de carbono na amostra. .......38 
Equação 02 - Resistência à tração. ............................................................................................41 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ...........................................................................................11 
1.1 PROBLEMA ......................................................................................11 
1.2 OBJETIVO ........................................................................................11 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .................................................................12 
2.1 METALOGRAFIA ..............................................................................12 
2.2 DUREZA ...........................................................................................13 
 2.2.1 Dureza de Risco - Escala Mohs .................................................13 
 2.2.2 Dureza de Impacto - Escala Shore ............................................14 
 2.2.3 Dureza de Penetração ...............................................................14 
 2.2.4 Escala de Brinell ........................................................................15 
 2.2.5 Escalas de Vickers e Knoop ......................................................15 
 2.2.6 Escala de Rockwell ....................................................................15 
2.3 TAMANHO DE GRÃO .......................................................................16 
2.4 MICROCONSTITUINTES DO AÇO ..................................................17 
 2.4.1 Cementita ...................................................................................17 
 2.4.2 Ferrita .........................................................................................18 
 2.4.3 Perlita .........................................................................................18 
 2.4.4 Austenita ....................................................................................19 
 2.4.5 Martensita ..................................................................................19 
 2.4.6 Bainita ........................................................................................20 
2.5 DIAGRAMA FERRO-CARBONO ......................................................20 
2.6 CURVAS TTT, CCT E JOMINY ........................................................21 
 2.6.1 Curvas TTT ................................................................................22 
 2.6.2 Curvas CCT ...............................................................................25 
 2.6.3 Curvas Jominy ...........................................................................25 
2.7 TRATAMENTOS TÉRMICOS ...........................................................26 
 2.7.1 Recozimento ..............................................................................27 
 2.7.2 Normalização .............................................................................28 
 2.7.3 Têmpera .....................................................................................29 
 2.7.4 Revenido ....................................................................................29 
3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL .........................................................30 
 3.1 ENSAIO DE DUREZA INICIAL .........................................................30 
 
 
 
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 3.2 PREPARAÇÃO DA AMOSTRA .........................................................31 
 3.2.1 Corte ..........................................................................................31 
 3.2.2 Embutimento ..............................................................................31 
 3.2.3 Lixamento ..................................................................................32 
 3.2.4 Polimento ...................................................................................33 
 3.2.5 Ataque Químico .........................................................................34 
 3.2.6 Análise Macroscópica e Microscópica .......................................34 
 3.3 ENSAIO DE DUREZA ........................................................................35 
 3.4 ANÁLISE DE INCLUSÕES ................................................................36 
 3.5 ANÁLISE DO TAMANHO DE GRÃO .................................................36 
 3.6 TRATAMENTOS TÉRMICOS ............................................................373.6.1 Recozimento ..............................................................................37 
 3.6.2 Normalização .............................................................................38 
 3.6.3 Têmpera à água .........................................................................39 
 3.6.4 Têmpera à óleo ..........................................................................39 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................39 
 4.1 ANÁLISE DE DUREZA ......................................................................40 
 4.2 AMOSTRA ORIGINAL .......................................................................42 
 4.2.1 Análise de Inclusões ..................................................................42 
 4.2.2 Análise da Microestrutura ..........................................................44 
 4.3 AMOSTRA RECOZIDA ......................................................................45 
 4.3.1 Percentual de Carbono ..............................................................45 
 4.3.2 Análise da Microestrutura e Tamanho de Grão .........................46 
 4.4 AMOSTRA NORMALIZADA ..............................................................46 
 4.4.1 Análise da Microestrutura e Tamanho de Grão .........................46 
 4.5 AMOSTRA TEMPERADA EM ÁGUA ................................................47 
 4.5.1 Análise da Microestrutura ..........................................................47 
 4.6 AMOSTRA TEMPERADA EM ÓLEO ................................................48 
 4.6.1 Análise da Microestrutura ..........................................................48 
 4.7 CONSIDERAÇÕES FINAIS ...............................................................49 
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...........................................................53 
 
 
 
 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
 
1.1 PROBLEMA 
 
Neste trabalho foi proposta a caracterização de uma peça de aço de aplicação 
e composição desconhecidas a partir da realização de diversos ensaios de dureza e 
análises metalográficas em diferentes amostras do material em questão. 
A análise metalográfica, que consiste na observação da microestrutura do aço, 
em conjunto com ensaios de dureza e embasamento teórico tornam possível a 
caracterização completa de determinado material. Para isso, são analisadas 
diversas amostras do material submetidas a diferentes tratamentos térmicos (tais 
como o recozimento, normalização, têmpera em água e têmpera em óleo) a fim de 
se obter suas respostas às condições impostas e, assim, determinar as principais 
propriedades mecânicas do mesmo. 
Ao final da análise é possível determinar a microestrutura, a composição 
química, as inclusões não-metálicas presentes, os processos de tratamentos 
térmicos e mecânicos pelos quais o material possa ter passado, o teor de carbono e 
a classificação do aço. Ainda, com tais resultados se pode avaliar o material quanto 
a sua aplicação e propor mudanças, através de tratamentos térmicos, na sua 
microestrutura a fim de melhorar suas propriedades mecânicas para a aplicação de 
interesse. 
 
 
1.2 OBJETIVO 
 
Este trabalho tem como objetivo a caracterização completa de uma peça de 
aço de aplicação e composição desconhecidas a partir da realização de diversos 
ensaios de dureza e análises metalográficas em diferentes amostras do material. 
Para isso, as microestruturas, inclusões não metálicas e durezas serão analisadas 
em conjunto para amostras submetidas aos tratamentos térmicos de recozimento, 
normalização, têmpera em água e têmpera em óleo. 
 
 
 
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Ao final do presente trabalho, objetiva-se determinar a microestrutura, a 
composição química, as inclusões não-metálicas presentes, os processos de 
tratamentos térmicos e mecânicos pelos quais o material possa ter passado, o teor 
de carbono e a classificação do aço em questão. Ainda, com tais resultados 
pretende-se avaliar o material quanto a sua possível aplicação e caso necessário 
propor mudanças, através de tratamentos térmicos, na sua microestrutura a fim de 
melhorar suas propriedades mecânicas para a aplicação de interesse. 
 
 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
2.1 METALOGRAFIA 
 
A metalografia é uma ferramenta muito importante utilizada no controle de 
qualidade de processos metalúrgicos. A análise metalográfica permite identificar as 
alterações na microestrutura do material devido a tratamentos térmicos e/ou 
mecânicos, variações na composição química e taxa de resfriamento do material. 
O exame metalográfico é utilizado para melhor esclarecimento do 
comportamento da amostra utilizada, podendo identificar pontos de atenção futuros 
e possíveis falhas no material. 
A análise metalográfica pode ser dividida em análise macrográfica e análise 
micrográfica. A análise macrográfica é feita a olho nu com pouca ampliação (menos 
de 50x) com o intuito de analisar a superfície de uma peça tratada, devidamente 
polida e atacada com um reagente químico. Com esse tipo de análise pode-se 
observar o conjunto, referente a homogeneidade do material, a distribuição e 
natureza das falhas, impurezas da amostra e alguns processos de fabricação 
aplicados a ela. 
Já a análise micrográfica é feita com o auxílio de um microscópio e torna 
possível uma observação mais detalhada do material com relação ao grão que o 
compõe, o teor de carbono da amostra, as fases presentes, dentre outras 
características. 
Para os dois tipos de análise é necessário retirar um pedaço da peça, tornando 
 
 
 
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um ensaio destrutivo, e realizar alguns tratamentos nessa amostra. Esses 
tratamentos são lixamento, polimento e posterior ataque químico. 
 
 
2.2 DUREZA 
 
A dureza é uma propriedade extremamente relevante para a análise de um 
material e ela busca quantificar em uma escala numérica a resistência de um 
material a uma deformação plástica de forma localizada, sendo diretamente 
relacionada às forças de ligação dos átomos que compõem o material. Existem 
várias maneiras de mensurar a dureza, dentre as quais podemos destacar dureza 
de risco, dureza de impacto e dureza de penetração, sendo essa última a forma 
mais comum. 
 
2.2.1 Dureza de Risco - Escala Mohs 
 
Essa escala foi criada pelo alemão Friedrich Mohs, e busca classificar a dureza 
dos minerais pela capacidade que um tem de riscar o outro. Nessa escala o talco 
representa o material de menor dureza e o diamante o de maior dureza e, para 
classificar um material nessa escala, deve-se utilizá-lo para riscar os materiais 
padrões que representam os diferentes níveis de dureza da escala e observar quais 
níveis ele foi capaz de riscar e em quais ele foi riscado pelo material padrão da 
escala. Na Tabela abaixo encontram-se os materiais padrões da escala de Mohs. 
 
Tabela 1 - Tabela da escala de Mohs (Fonte: Notas de aula do prof. Marcelo Mabilde). 
 
 
 
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2.2.2 Dureza de Impacto - Escala Shore 
 
Escala de dureza criada por Albert F. Shore, comumente usada para medir a 
dureza de polímeros, elastômeros e borrachas. O método consiste em medir a 
profundidade da impressão deixada no material com a aplicação da carga e é 
dependente de outros fatores além da dureza, como das propriedades viscoelásticas 
e da duração do ensaio. 
 
2.2.3 Dureza de Penetração 
 
As medidas de dureza por penetração são as mais relevantes para os 
procedimentos executados neste trabalho. Elas se baseiam na penetração de um 
corpo externo de características conhecidas no material de prova através da 
aplicação de força. Então a impressão deixada é medida com alta precisão para 
determinar a dureza do material. Existem várias escalas que medemdureza através 
da penetração, sendo algumas delas: Rockwell, Brinell, Knoop e Vickers. A 
correlação entre algumas dessas escalas pode ser vista na figura abaixo. 
 
Figura 1 - Correspondência entre as escalas de dureza. (Fonte: Notas de aula do prof. Marcelo 
Mabilde). 
 
 
 
 
 
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2.2.4 Escala de Brinell 
 
Um penetrador esférico é aplicado à superfície do material de teste, tendo uma 
força exercida sobre o mesmo. Os padrões de carga variam de 500 a 3000 
quilogramas em incrementos de 500 quilogramas. Durante a realização do teste, a 
carga é mantida constante durante um intervalo de tempo pré-determinado. 
O número de dureza de Brinell (HB) é uma função tanto da intensidade da 
carga aplicada, como do diâmetro da penetração resultante. Este diâmetro é medido 
com um microscópio especial de baixa potência, utilizando uma escala que está 
impressa na ocular. O diâmetro medido é então convertido ao número 20 apropriado 
HB usando um gráfico onde apenas uma escala é utilizada com esta técnica. 
 
2.2.5 Escalas de Vickers e Knoop 
 
Ambas as escalas são mais utilizadas para ensaios de microdureza, com um 
penetrador piramidal de diamante. As cargas aplicadas são menores do que as 
usadas em outros métodos, gerando uma deformação muito menor e dificultando a 
medida da mesma, tornando necessária a utilização de equipamentos mais precisos 
e, consequentemente, mais caros. 
 
2.2.6 Escala de Rockwell 
 
Esse método de medição de dureza foi proposto pela empresa Rockwell em 
1922, sendo atualmente o método mais amplamente utilizado na indústria. A dureza 
de Rockwell é muito utilizada devido a vários motivos, dentre eles podemos citar: 
-Baixo custo; 
-Ampla faixa de valores (vai de metais moles como o cobre até aços temperados); 
-Leitura simples e direta da dureza (o valor de dureza não depende da área da 
impressão). 
 
 
 
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Um penetrador é forçado para dentro da superfície de um material a ser 
testado, sob condições controladas de carga e de taxa de aplicação da carga. Então 
é medida a profundidade ou o tamanho da impressão resultante que, por sua vez, é 
relacionada ao número de dureza. As escalas de dureza Rockwell foram 
determinadas em função do tipo de penetrador e do valor da carga maior. 
As escalas mais utilizadas para peças da magnitude do objeto de estudo deste 
trabalho são Rockwell B e Rockwell C. A escala de Rockwell B é feita a partir de um 
indentador esférico de aço temperado, uma pré-carga de 10kg e uma carga de 
100kg. Já a medida Rockwell C é aferida através de um indentador piramidal de 
diamante com uma pré-carga de 10kg e uma carga de 150 kg. 
 
 
2.3 TAMANHO DE GRÃO 
 
O grão é, em sua essência, um cristal isolado na matéria em estado sólido e o 
conhecimento de suas características é imprescindível para a compreensão das 
propriedades do material, tais como ductilidade, resistência ao desgaste e dureza. 
Para uma melhor identificação desses grãos a American Society for Testing and 
Materials (ASTM) estabeleceu normas de comparação segundo o seu tamanho e 
forma, tendo suas amostras padrões mostradas na figura 2. Para cada carta é 
atribuído um número entre 1 e 8, que é denominado número de tamanho de grão, 
sendo que quanto maior esse número, menor será o tamanho do grão. 
 
Figura 2 - Classificação de grãos conforme a A.S.T.M. (Fonte: Metalografia dos produtos siderúrgicos 
comuns, 1969). 
 
 
 
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A relação entre o tamanho de grão e as propriedades do material pode ser 
resumida de forma simplificada à afirmação de que quanto menor o tamanho do 
grão mais duro o material, essa alta dureza, no entanto, vem ao custo de uma 
menor resistência à fratura. 
 
 
2.4 MICROCONSTITUINTES DO AÇO 
 
Um aço é formado por uma série de microconstituintes que variam de acordo 
com diversos parâmetros do material, tais como o teor de carbono e os tratamentos 
térmicos aos quais a peça foi submetida. 
 
2.4.1 Cementita 
 
A cementita, também conhecida como carboneto de ferro (Fe₃ C), é o 
componente mais duro na composição dos aços contendo cerca de 6,67% de 
carbono. Devido à alta dureza é também extremamente frágil e quebradiça. Em 
baixas temperaturas é um material ferromagnético, perdendo essa característica aos 
212°C. 
 
Figura 3 - Microestrutura composta por uma rede de cementita proeutetóide (branca) que envolve 
colônias de perlita. Aço contendo 1,4% de C. (Fonte: Notas de aula, prof. Marcelo Mabilde). 
 
 
 
 
 
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2.4.2 Ferrita 
 
Também conhecida como ferro alfa, é uma formação cristalina de ferro com 
estrutura cúbica de corpo centrado que se mantém estável à temperatura ambiente. 
É o microconstituinte do aço que apresenta a menor dureza e a maior tenacidade, 
sendo basicamente ferro puro, com muito pouco carbono solúvel e outras 
impurezas. É um componente altamente dúctil e magnético, sendo responsável por 
passar essas características para o aço. Aços com baixo teor de carbono são 
constituídos majoritariamente de ferrita 
 
Figura 4 - Microestrutura de ferrita (Fonte: Notas de aula, prof. Marcelo Mabilde). 
 
2.4.3 Perlita 
 
É uma mistura eutetóide de duas fases, ferrita e cementita. Sua estrutura está 
constituída por lâminas alternadas de ferrita e cementita, sendo a espessura das 
lâminas de ferrita superior à das de cementita. Por possuir cementita e ferrita em 
sua composição, a perlita não é tão frágil quanto a cementita, porém não é tão dúctil 
quanto a ferrita, possuindo assim uma dureza intermediária entre as duas. 
Nos aços de baixo carbono, a perlita se localiza nos contornos de grão da 
ferrita. Já em aços com teor de carbono próximos a 0,8% ela se localiza na forma de 
grãos envolvidos por ferrita. Quando atacada quimicamente, a perlita assume uma 
 
 
 
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coloração escura, na forma de grãos pretos. 
 
Figura 5 - Microestrutura de perlita em aço após recozimento pleno (Fonte: Notas 
de aula, prof.Marcelo Mabilde). 
 
2.4.4 Austenita 
 
É uma fase sólida não magnética constituída de ferro gama, que se organiza 
em uma estrutura cristalina cúbica de corpo face centrada (CFC) e é instável à 
temperatura ambiente. A austenita é o ponto de partida para vários tratamentos 
térmicos, pois, a partir do resfriamento dela, é possível obter diversos 
microconstituintes dependendo das condições desse resfriamento. Possui máxima 
solubilidade de 2,11% de carbono no ferro à 1148ºC. 
 
2.4.5 Martensita 
 
É formada quando o aço austenitizado é resfriado rapidamente ou 
bruscamente (como no tratamento térmico de têmpera), sendo extremamente 
importante por possuir uma dureza muito alta. A dureza da martensita depende do 
teor de carbono e dos elementos de liga do aço, sendo que um maior teor de 
carbono resultará em uma martensita de maior dureza. 
Quando a liga aquecida é resfriada rapidamente, a separação da cementita ou 
da ferrita não ocorre. Por consequência, a austenita se transforma em uma solução 
sólida supersaturada de carbono alfa, a martensita. A martensita, no estado pós 
 
 
 
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têmpera, praticamente nunca é utilizada, sendo necessária a aplicação de um 
tratamento térmico posterior a têmpera. Este tratamento térmico, denominado 
revenimento, tem como objetivos aliviar as tensões geradas pela formação da 
martensita. 
 
Figura 6 - Martensita não revenida – tem aparência de agulha ou ripa (<0,6%C), ou, ainda, forma de 
placa ou chapa (>0,6%C). (Fonte: Notas de aula, prof. Marcelo Mabilde). 
 
2.4.6 Bainita 
 
A bainita possui aspecto semelhante ao da martensita sendo composta de 
agulhas largas de ferrita e placas finas de cementita. Ela é obtida através do 
resfriamento, isotérmico, da austenita em temperaturas de banho entre 200°C e 
500°C. 
 
 
2.5 DIAGRAMA FERRO-CARBONO 
 
O diagrama de fases ilustra as temperaturas em que ocorrem as 
transformações de fase em uma ligade ferro-carbono. Assim, o diagrama de fases 
 
 
 
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reúne algumas das mais importantes informações sobre a liga Fe-C, tais como as 
fases presentes e suas proporções, os limites de solubilidade do carbono em cada 
fase, as temperaturas de transformação de fases, entre outras. No diagrama estão 
contidas as linhas A1, A3 e ACM, muito usadas como parâmetro limitante nos 
tratamentos térmicos e que serão abordadas na seção 2.7. 
 
Figura 7 - Diagrama de fases Fe-C para região dos aços. (Fonte: CALLISTER, Ciência e Engenharia 
de Materiais: Uma Introdução, 8ª ed). 
 
2.6 CURVAS TTT, CCT E JOMINY 
 
Muito utilizadas para o estudo dos processos que envolvem aquecimento e 
resfriamento de peças em aço, as curvas TTT, CCT e JOMINY são de extrema 
importância para o presente trabalho. Nos diagramas que serão apresentados a 
seguir, é utilizada uma escala logarítmica de tempo e as curvas contidas separam as 
fases presentes no aço conforme a temperatura ou a taxa de resfriamento, e o 
tempo ou a distância. Além disso, os diagramas em vigência também podem conter 
 
 
 
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informações de dureza, propriedade de suma importância quando se trabalha com 
tratamentos térmicos em aços. 
 
2.6.1 Curvas TTT 
 
Um aço resfriado muito lentamente a partir do campo austenítico apresentará, 
à temperatura ambiente, uma ou mais das fases ferrita, perlita e cementita, 
dependendo do seu teor de carbono. Porém, se o resfriamento do aço a partir da 
região austenítica for muito rápido (por exemplo, resfriando-se diretamente em 
água), aparecerão outros constituintes metaestáveis como a bainita e a martensita, 
que não são previstos no diagrama fases ferro- cementita. Para se acompanhar a 
formação desses constituintes utiliza-se curvas TTT (temperatura, tempo e 
transformação). 
Para se obter curvas TTT utiliza-se, normalmente, o dilatômetro, um 
equipamento bastante sensível, que mede a variação do comprimento da amostra 
em função da dilatação ou contração térmica e da transformação de fase. As 
transformações de fase implicam na formação de novas fases, normalmente com 
densidades diferentes da fase original, e isto ocasiona contração ou expansão da 
amostra por diferenças estruturais, as quais são detectadas pelo dilatômetro. 
 
Figura 8 - Representação esquemática do dilatômetro (Fonte: SILVA, André; MEI, Paulo. Aços e ligas 
especiais, 2ª ed, 1988). 
As curvas TTT são específicas para cada material e apresentam as 
transformações pelas quais os materiais passam quando são submetidos a 
tratamentos térmicos em que a transformação da austenita em outros 
 
 
 
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microconstituintes ocorre isotermicamente. Ou seja, apresenta as microestruturas 
geradas quando material é mantido em uma determinada temperatura, sendo 
resfriado a partir da zona austenítica, por um determinado tempo. 
Para se utilizar as curvas TTT, existem duas regras básicas: 
1) Ao se caminhar por linhas paralelas ao eixo dos tempos ocorrem as 
transformações por difusão, as quais são irreversíveis, mesmo que se passe 
posteriormente pela região martensítica. 
2) A martensita só é formada se houver austenita disponível, e a reação é 
completada depois da temperatura ser levada abaixo da temperatura final de 
formação da martensita. 
 
A figura 10, apresenta a curva TTT de um aço hipoeutetóide. Na curva, acima 
da temperatura A1, a austenita é estável. A área à esquerda do início da 
transformação consiste em austenita instável. A área à direita da linha de fim de 
transformação é o produto no qual a austenita se transformará a temperatura 
constante. A área entre o início e o fim da transformação consiste em quatro fases 
(austenita e ferrita, ou austenita mais o produto no qual está se transformando, 
perlita, bainita ou martensita). 
O ponto no início da linha de transformação mais à esquerda é conhecido 
como nariz do diagrama. Em todos os diagramas, exceto para o aço eutetóide, há 
uma linha adicional acima da região do nariz. Esta linha indica o início da 
transformação da austenita em ferrita proeutetóide, em aços hipoeutetóides, ou 
cementita proeutetóide, em aços hipereutetóides. 
A linha horizontal Ms representa a temperatura na qual a transformação da 
austenita em martensita se inicia. O produto de transformação acima da região do 
nariz é a perlita. A microestrutura da perlita é a estrutura lamelar característica de 
camadas alternadas de ferrita e cementita. Logo abaixo da linha A1, perlita lamelar 
grossa é formada com uma dureza de cerca de 15 HRC. Conforme a temperatura de 
transformação diminui, a estrutura lamelar característica é mantida, mas o 
espaçamento entre as camadas de ferrita e cementita torna-se cada vez menor, até 
que as camadas separadas não podem mais serem resolvidas com o microscópio 
óptico. Com a diminuição da temperatura de transformação a perlita se torna cada 
 
 
 
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vez mais fina, resultando em uma maior dureza. 
Entre a região do nariz, de aproximadamente 550 °C e a temperatura Ms, um 
novo agregado de ferrita e cementita aparece. Esta estrutura, é chamada de Bainita. 
Na temperatura superior da faixa de transformação, ela se assemelha à perlita e é 
conhecida como bainita superior. Em baixas temperaturas, ela aparece como uma 
estrutura preta semelhante a uma agulha, semelhante à martensita e é conhecida 
como bainita inferior ou acicular. 
 
Figura 9 - Curvas TTT esquemáticas para aços proeutetóides (Fonte: SILVA, André; MEI, Paulo. 
Aços e ligas especiais, 2ª ed, 1988). 
 
Figura 10 - Diagrama TTT para aço hipotetóide (Fonte: Heaat Treater's Guide Practices and 
Procedures for Irons and Steels). 
 
 
 
 
 
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2.6.2 Curvas CCT 
 
Embora as curvas TTT sejam ferramentas importantíssimas no estudo das 
transformações de fases que ocorrem em aços e ferros fundidos, a maior parte dos 
tratamentos térmicos reais utilizados para aços emprega resfriamento contínuo e 
não a manutenção do aço em uma temperatura constante para que ocorra a 
transformação. Assim, é importante conhecer o efeito da aplicação de uma taxa de 
resfriamento sobre a austenita. 
De fato, as transformações dos aços nos processos industriais ocorrem 
majoritariamente por resfriamento contínuo e não isotermicamente. Em vista disso, 
foram desenvolvidas as curvas CCT (Continuos Cooling Trasformation). 
As curvas CCT são utilizadas quando se trabalha com taxas de resfriamento 
constantes. Neste diagrama o mais importante é o quanto a peça será resfriada por 
unidade de tempo, não o tempo em si. As curvas CCT representam as fases que se 
formam em determinado material durante o seu resfriamento à uma taxa contínua 
em função do percentual de carbono contido em sua composição e as dimensões da 
peça e, assim, apresentam os microconstituintes que serão formados. 
Assim como as curvas TTT, as curvas CCT também são específicas para cada 
material e geradas experimentalmente. Por meio deste diagrama é possível realizar 
a inferência das proporções da constituição final do aço após um resfriamento 
contínuo e analisar por quais fases a Austenita passa ao longo de todo o processo 
de resfriamento. Cabe notar que quanto maior a taxa de resfriamento, mais duro 
será o aço resultante. 
 
2.6.3 Curvas Jominy 
 
As curvas Jominy - ou Método Jominy - também chamado de ensaio de 
resfriamento da extremidade. Este método é um dos mais usados no Brasil, sendo 
padronizado pela ASTM, SAE, ABNT e AISI. O método de Jominy consiste no 
aquecimento, e posterior resfriamento, utilizando um corpo de prova cilíndrico com 
 
 
 
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uma polegada de diâmetro e quatro polegadas de comprimento. A temperatura do 
corpo de prova é elevada até a temperatura austenítica e logo em seguida é jateado 
com água em suas extremidades. Em seguida a peça é cortada longitudinalmente e 
tem suas pontas retificadas. Por último, são realizados testes de dureza ao longoda 
superfície cortada, partindo - da extremidade que recebeu o jato. Estes resultados 
são usados para construir a curva Jominy do aço que correlaciona a dureza com a 
distância Jominy da superfície da peça. 
 
 
2.7 TRATAMENTOS TÉRMICOS 
 
Os tratamentos térmicos são constituídos de processos de aquecimento e 
resfriamento de materiais, a fim de alterar as características físicas deste material de 
maneira controlada. 
Essas mudanças podem ser tanto para aproximar determinadas propriedades 
dos materiais quanto para reverter determinados processos pelos quais o material 
possa ter passado, ou até mesmo reduzir tensões criadas devido a processos de 
conformação, laminação, usinagem entre outros. 
Em geral os tratamentos térmicos buscam aumentar ou diminuir a dureza, 
aumentar a resistência mecânica e melhorar fatores como ductilidade, usinabilidade 
e resistência ao desgaste. 
Por vezes, este processo de aquecimento e resfriamento em que consistem os 
tratamentos térmicos que podem alterar a microestrutura, ou seja, as fases do 
material. Podendo até mesmo alterar o número de fases que se observa antes e 
depois do tratamento. 
Para que o tratamento térmico seja aplicado de maneira eficaz devem-se 
considerar os seguintes fatores: o aquecimento do material; o tempo de 
permanência na temperatura de aquecimento (tempo de encharcamento); a 
velocidade de resfriamento; a atmosfera do forno. 
 
 
 
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Dentre os tratamentos térmicos mais comuns, estão: o recozimento, a 
normalização, a têmpera e o revenido. 
 
2.7.1 Recozimento 
 
O recozimento é o tratamento térmico que se realiza com a intenção de 
remover tensões de trabalho anteriores (tanto à frio quanto à quente), diminuir a 
dureza, remover tratamentos térmicos anteriores, ajustar o tamanho do grão e 
homogeneizar a estrutura do material. 
O recozimento pode ser subdividido em 3 tipos: recozimento pleno, 
recozimento intercrítico e recozimento subcrítico. 
O recozimento pleno é o recozimento em que são removidos tratamentos 
térmicos anteriores e realizado o ajuste do tamanho do grão do material. O 
recozimento pleno resulta em uma fase de perlita grossa, podendo ser 
acompanhada de ferrita (aços hipoeutetóides), acompanhada de cementita (aços 
hipereutetóides) ou ainda perlita grossa pura (aços eutetóides). 
Este procedimento ocorre acima da zona crítica, isto é, acima da temperatura 
de austenitização. O material é aquecido a uma temperatura superior às linhas A1 e 
A3, que representam as temperaturas críticas da reação eutetóide, e é mantido à 
essa temperatura por determinado tempo. O processo de manter o material a essa 
temperatura elevada denomina-se encharcamento. Logo após o encharcamento a 
peça é resfriada lentamente dentro do forno. 
O recozimento pleno acaba por reduzir a dureza do material e reduzir as 
discordâncias em sua microestrutura, resultando em uma maior tensão de 
escoamento e limite de resistência. 
Recozimento intercrítico ou esferoidização é um tratamento térmico para aços 
com teor de carbono superior à 0,6%, ou seja, aços de alto carbono. 
O processo de esferoidização visa globulizar a cementita no contorno de grão e 
nas lamelas de perlita a fim de melhorar a usinabilidade do aço e melhorar a sua 
 
 
 
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trabalhabilidade. A maneira mais utilizada para gerar esta fase é o aquecimento e 
resfriamento intercalados logo acima e abaixo da linha limite de transformação. 
Já o recozimento subcrítico é realizado para reduzir tensões provenientes de 
processos de usinagem ou de deformação. Esse tipo de recozimento não acarreta 
na mudança de fase, pois todo o processo é realizado abaixo da temperatura crítica 
do material (temperatura na qual ocorre a mudança de fase, T < 727°C). 
 
2.7.2 Normalização 
 
A normalização é um processo de tratamento térmico em que a amostra é 
aquecida e depois resfriada ao ar, obtendo-se assim uma granulação mais fina na 
microestrutura do material do que quando resfriada em um forno. 
A normalização possui o mesmo do recozimento pleno, porém levando 
vantagem com relação à obtenção de um grão mais fino e um refino mais uniforme 
das lamelas de perlita contidas no material. 
Durante a normalização, o material é aquecido a temperaturas acima das de 
recozimento, para se obter uma maior homogeneidade da austenita. Como o 
resfriamento na normalização é mais rápido, não se corre o risco de fragilizar o 
material. 
Com relação ao recozimento pleno, os aços normalizados possuem uma maior 
dureza e uma resistência à tração. 
No entanto, na normalização não é processada toda a separação da ferrita, 
que deveria se separar na zona de temperatura crítica. Nesse caso, a austenita se 
transforma em uma perlita lamelar muito fina, que contém mais ferrita que a 
proporção normal. Nesse caso, torna-se impossível a avaliação do teor de carbono 
através de uma amostra recozida, pois a amostra aparenta possuir um teor de 
carbono maior do que o real. 
 
 
 
 
 
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2.7.3 Têmpera 
 
A têmpera possui o principal objetivo de aumentar a dureza da peça, formando 
microestruturas mais duras, como por exemplo: bainita e martensita. 
A têmpera é um processo em que não se deixa ocorrer a separação da ferrita, 
ou cementita, e ainda não permitindo a transformação da austenita remanescente 
em perlita lamelar. A têmpera é constituída de um aquecimento, da mesma forma 
como o encharcamento no recozimento, em que a amostra é novamente 
austenitizada e logo após resfriada bruscamente. 
A peça pode ser resfriada em solução de água e sal, água e óleo. A solução na 
qual a peça será resfriada influi diretamente no comportamento final da peça, pois 
para diferentes tempos de resfriamento, obtém-se diferentes durezas e estruturas. 
A têmpera em solução salina representa a maior taxa de resfriamento, porém 
essa maior taxa de resfriamento acarreta em uma maior concentração de tensões 
internas devido a contração do material. Essa maior taxa de resfriamento é 
vantajosa no que diz respeito a temperabilidade dos materiais, pois quanto maior a 
taxa de resfriamento, maior a possibilidade de se temperar materiais menos 
suscetíveis à têmpera. 
A têmpera em água pura possui uma taxa de resfriamento maior que a do óleo, 
porém menor que a da solução salina de água. A partir da formação de um material 
de alta dureza, porém extremamente frágil, na maioria das aplicações é necessário 
fazer um processo de revenimento após a têmpera. 
 
2.7.4 Revenido 
 
O revenido é um processo que segue a têmpera. O processo de revenimento é 
necessário para peças antes da sua utilização, pois o processo de têmpera acarreta 
em um nível elevado de tensões internas devido ao rápido resfriamento da estrutura, 
o que por consequência aumenta a dureza da peça, e sua fragilidade. 
 
 
 
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Durante o revenimento, a peça é aquecida a uma temperatura abaixo da 
temperatura crítica (727°C) e mantida por determinado tempo antes de sofrer um 
rápido resfriamento. 
Nesse processo, a microestrutura TCC (Tetragonal Cúbica de Corpo Centrado) 
da martensita passa para a estrutura CCC (Cúbica de Corpo Centrado) através da 
difusão da cementita na estrutura. A temperatura de revenimento depende da 
dureza que se deseja na peça final. 
 
 
3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
3.1 ENSAIO DE DUREZA INICIAL 
 
Para caracterizar a peça, o primeiro passo foi o ensaio de dureza. Inicialmente 
a superfície da peça foi lixada e, então, foi realizado um ensaio de dureza em 
durômetro semelhante à figura 11. Após isso, a peça foi cortada de modo a destacar 
uma amostra, que por sua vez teve sua superfície lixada de modo a deixá-la plana 
para o ensaio de dureza da seção transversal. 
 
Figura 11 - Durômetro analógico de bancada utilizado na medição (Fonte: imagem retirada do drive 
da disciplina). 
 
 
 
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3.2 PREPARAÇÃO DA AMOSTRA 
 
Tendo a confirmaçãode que a dureza da peça se encontrava dentro da 
tolerância adequada para seguir com os experimentos e caracterização da peça, a 
amostra passou por procedimentos de maneira a prepará-la para uma análise mais 
detalhada. 
 
3.2.1 Corte 
 
Foi utilizado um equipamento policorte para realizar o corte da peça. Este 
equipamento é de alta rotação e destinado ao corte de materiais metálicos. É 
importante ressaltar que tal equipamento possui refrigeração a água, evitando assim 
que haja aquecimento demasiado da superfície da peça - que poderia esconder 
características originais por meio de mudanças na microestrutura da peça. 
 
3.2.2 Embutimento 
 
O processo de embutimento foi realizado com o uso de uma embutidora 
automática Struers (figura 12), que utiliza baquelite como resina para embutir a 
peça. Neste processo não são necessários cuidados quanto ao aquecimento da 
amostra pois a temperatura utilizada é de 180°C (baixa em relação as temperaturas 
que alterariam características da peça). O processo dura cerca de 10 minutos (5 de 
aquecimento e 5 de resfriamento). 
 
 
 
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Figura 12 - Embutidora Struers similar à existente no laboratório (Fonte: imagem retirada do drive da disciplina). 
 
3.2.3 Lixamento 
 
O lixamento foi uma parte importante para preparar a amostra para a análise. 
Este processo deve ser feito de forma gradual, utilizando lixas de granulação 220, 
320, 400, 600 e 1200. 
 
Figura 13 - Lixadeira metalográfica manual de 4 pistas similar à utilizada no laboratório (Fonte: 
Imagem retirada da internet) 
 
 
 
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Em cada etapa temos que tomar o cuidado de lixar em uma única orientação, 
desta maneira retirando os riscos da amostra. A cada transição entre lixas a amostra 
foi rotacionada em 90°, tornando possível diferenciar as linhas de um lixamento de 
seu anterior. 
 
3.2.4 Polimento 
 
Após o lixamento, a peça foi polida em uma politriz rotativa automática com 
alumina e lubrificada com água (figura 14). Durante o polimento a peça foi 
rotacionada em sentido contrário ao da politriz, evitando desta maneira marcas de 
polimento. 
 
Figura 14 - Politriz metalográfica automática Struers utilizada (Fonte: Imagem retirada do drive da 
disciplina). 
Logo após o polimento a amostra foi lavada em água, retirando-se assim as 
impurezas do polimento, e em seguida seca com um secador. Vale ressaltar que a 
maneira de secar a amostra foi feita de modo a evitar manchas de secagem. A única 
amostra a ser analisada antes do ataque químico foi a da peça original, de modo a 
identificar inclusões não metálicas. 
 
 
 
 
 
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3.2.5 Ataque Químico 
 
O ataque foi feito com Nital 2% (composição com 2% de ácido nítrico em 
volume e 98% de álcool etílico em volume). O tempo de ataque varia dependendo 
do tratamento que a amostra sofreu, tendo pelo menos 3 segundos. A amostra foi 
mergulhada evitando a formação de bolhas na superfície atacada. 
 
3.2.6 Análise Macroscópica e Microscópica 
 
Na análise macroscópica não se pôde concluir muito, pois esta foi feita a olho 
nu. Nas amostras analisadas só foi avaliada a opacidade pós ataque. 
Para a análise microscópica as amostras foram analisadas com um 
microscópio óptico Zeiss (figura 15). Na primeira amostra, após o ataque, utilizaram-
se ampliações de 50X e 1000X para a seção transversal. Na mesma amostra 
utilizou-se uma ampliação de 100X e 1000X para a análise de inclusões não 
metálicas. Nas amostras que passaram por tratamentos térmicos foram utilizadas 
ampliações de 100X e 1000X. 
 
Figura 15 - Microscópio óptico Zeiss utilizado (Fonte: Imagem retirada da internet: www.zeiss.com). 
 
http://www.zeiss.com/
 
 
 
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Um software fornecido pela mesma marca do microscópio foi utilizado para 
obter as fotografias computacionais. Outro software - chamado ImageJ - foi utilizado 
para análise da área escura das fotografias computacionais da amostra que passou 
pelo recozimento, de maneira a determinar a porcentagem de carbono da peça. 
 
 
3.3 ENSAIO DE DUREZA 
 
Para os ensaios de dureza foi utilizado o durômetro analógico do laboratório 
(figura 11 da seção 3.1), configurados para as escalas de dureza HRB e HRC 
(Hardness Rockwell B e C). A primeira medição foi sempre feita na escala HRC para 
avaliar qual a escala mais apropriada para cada amostra. Quando o valor obtido 
pelo durômetro de escala HRC ficou entre 20 e 67 HRC as medições posteriores 
seguiram sendo feitas neste. 
Na obtenção de um valor inferior a 20 HRC ou superior a 67 HRC torna-se 
necessária a mudança para a escala HRB, pois, medições abaixo de 20 HRC são 
imprecisas nesta mesma escala e durezas acima de 67 HRC não existem em aços 
comuns ao carbono, o que evidencia a imprecisão da medição. 
Para que o ensaio de dureza fosse realizado com eficiência foi necessário se 
atentar à preparação da peça, mantendo-a bem polida e livre de impurezas para que 
fatores externos não influenciem na medição de dureza. As medições foram 
executadas cinco vezes tanto no centro quanto na superfície da amostra, sendo 
esse mesmo procedimento repetido depois de cada processo térmico efetuado, 
resultando na obtenção das médias de dureza e de seu devido desvio para cada 
caso. 
 
 
 
 
 
 
 
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3.4 ANÁLISE DE INCLUSÕES 
 
Antes do ataque químico a peça é analisada no microscópio, tanto em seu 
corte transversal quanto em seu corte longitudinal, para determinar a natureza das 
inclusões existentes. A ampliação utilizada foi de 100x e 1000X e as imagens 
conseguidas foram comparadas com a classificação de Jerkontoret de inclusões não 
metálicas adotada pela ASTM (figura 16). 
 
Figura 16 - Tabela de classificação das inclusões segundo a escala Jernkontoret.(Fonte: Notas de 
aula do prof. Marcelo Mabilde). 
 
3.5 ANÁLISE DO TAMANHO DE GRÃO 
 
Para determinar o tamanho de grão é utilizada uma foto da superfície da 
amostra após o ataque químico em uma ampliação de 100x, tanto para a amostra 
recozida quanto para a amostra normalizada. Nessa ampliação as amostras podem 
ser comparadas com a Carta Padrão de Tamanho de Grão da ASTM (figura 2 na 
seção 2.3). 
 
 
 
 
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3.6 TRATAMENTOS TÉRMICOS 
 
Foram analisadas 5 amostras no trabalho, sendo uma delas da peça original e 
as outras 4 contendo os tratamentos térmicos. São eles recozimento, normalização, 
têmpera à água e tempera à óleo. Todos os tratamentos foram realizados no forno 
elétrico do LACAR (figura 17), sem cuidado de atmosfera, o que permite a oxidação 
e descarbonetação superficial das amostras. 
 
Figura 17 - Forno elétrico do LACAR que é utilizado para os tratamentos térmicos. (Fonte: Imagem 
disponível no drive da disciplina.) 
 
3.6.1 Recozimento 
 
O recozimento foi realizado a uma temperatura de acima da temperatura de 
austenitização com base no aço estimado na Seção 4.3.1. Essa seria uma 
temperatura acima da necessária para a peça em questão, porém era necessário 
austenitizar todas as amostras de todos os grupos ao mesmo tempo e não se 
conhecia a porcentagem de carbono de nenhuma delas. 
Foram feitas medidas de dureza na amostra após o lixamento com fita para 
confirmação de que a camada descarbonetada tinha sido removida do material. A 
 
 
 
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preparação do corpo de prova foi feita (embutimento, lixamento, polimento e ataque) 
e logo após ensaios metalográficos foram realizados na amostra. 
Na análise microscópica da amostra recozida é possível determinar a 
porcentagem de carbono pois o recozimento deve produzir uma estrutura perlítica 
grosseira provavelmente em matriz ferrítica (que aparece mais escuro na fotografia 
computacional). O que aparece como mais claro são estruturas proeutetóides, neste 
caso ferrita. O percentual de carbono foi avaliado através do percentual de área 
escura, este que por sua vez foi estimado de duas maneiras diferentes:observação 
visual e uso do software ImageJ. Tendo o percentual de área escura o percentual de 
carbono é calculado pela relação: 
𝐴𝑒𝑠𝑐 𝑥 0,77% = %𝐶 
Equação 01 - Relação entre a percentagem de perlita e percentagem de carbono na amostra. 
 
3.6.2 Normalização 
 
Os tratamentos térmicos a seguir foram realizados em três amostras diferentes, 
todas colocadas em conjunto dentro do forno. A diferença entre eles se dá pelo 
resfriamento das 3 peças, que ocorreram em meios diferentes, a normalização se 
deu em ar. 
A normalização é um processo comumente utilizado para alívio de tensões. 
Como o próprio nome já diz, a normalização objetiva homogeneizar a estrutura e a 
distribuição de tensões, bem como a micrografia. 
Para o aço estimado na Seção 4.3.1 recomenda-se o alívio de tensões após a 
usinagem e antes do endurecimento para minimizar a possibilidade de distorção. 
Aquecer em atmosfera neutra à temperatura de 600 a 700 ° C, e deixar de molho 
por aproximadamente duas horas, seguido de resfriamento lento no forno. 
 
 
 
 
 
 
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3.6.3 Têmpera à água 
 
Para a têmpera em água do aço estimado na Seção 4.3.1 recomenda-se que 
aqueça lenta e uniformemente até a temperatura de revenido, deixe de molho por 
não menos de 2 horas (uma hora por 25 mm de espessura total). Recomenda-se 
também um revenido duplo. A temperatura recomendada é 530-580 ° C para 
ferramentas de corte. 
 
3.6.4 Têmpera à óleo 
 
Na têmpera a óleo a peça foi retirada rapidamente do forno e mergulhada em 
um balde com óleo. O resfriamento no óleo foi mais lento do que o na água, uma 
vez que o meio possuí menor taxa de resfriamento, o que também se adequa à 
curva CCT. 
Ao final de cada tratamento térmico, cada amostra foi preparada (teste de 
dureza, embutimento, lixamento, polimento e ataque) e analisada 
microscopicamente. 
 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Nesta seção serão apresentados e discutidos os resultados dos testes 
realizados nas amostras, que passaram por diferentes tratamentos térmicos. Ao 
longo das subseções serão apresentadas tabelas de comparações dos valores de 
dureza, medidos no centro e na superfície das amostras, e imagens da 
microestrutura da amostra em questão. 
A primeira subseção trará a análise da dureza das amostras e sua variação 
com os tratamentos térmicos aplicados. As subseções sequentes foram divididas de 
acordo com o tratamento térmico ao qual a amostra fora submetida. Assim, a 
 
 
 
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discussão iniciar-se-á com a análise e caracterização da amostra original, onde 
serão abordadas além das microestruturas, as inclusões não-metálicas presentes na 
amostra. Na sequência, será analisada a amostra que fora recozida, nessa 
subseção será estimado o percentual de carbono contido na peça original, analisado 
o tamanho de grão na microestrutura e discutido possíveis tratamentos térmicos ou 
termoquímicos superficiais aos quais a peça possa ter sido submetida. 
Nas subseções que se seguem serão abordadas a normalização, a têmpera 
em água e a têmpera em óleo. Nessas, os valores de dureza serão analisados em 
conjunto com as microestruturas resultantes afim de se compreender o 
comportamento e obter uma caracterização completa do aço em questão. 
Por fim, ao final da seção os resultados obtidos para cada um dos tratamentos 
térmicos aos quais as amostras foram submetidas serão unificados para uma 
discussão completa acerca da caracterização, propriedades e comportamento do 
aço em questão. Para isso, em conjunto com as análises obtidas ao longo das 
discussões que seguem nas subseções seguintes, valer- se-á da comparação com 
resultados teóricos provenientes das bibliografias de referência. 
 
4.1 ANÁLISE DE DUREZA 
 
A dureza das amostras foi medida em equipamento Rockwell em sua superfície 
e centro, conforme dados na tabela 02. 
 
ORIGINAL 
Posição/Medida 1 2 3 4 5 Média Desvio 
Centro (HRC) 63.9 62.1 65.0 65.0 65.1 64.22 1.283355 
Superfíce (HRC) 67.0 67.0 66.0 66.5 66.1 66.52 0.476445 
 
 RECOZIDA 
Posição/Medida 1 2 3 4 5 Média Desvio 
Centro (HRB) 96.8 97.8 98.2 96.4 96.1 97.06 0.904434 
Superfíce (HRB) 92.4 93.8 98.1 93.5 93.5 94.26 2.212013 
 
 
 
 
 
 
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AR 
Posição/Medida 1 2 3 4 5 Média Desvio 
Centro (HRC) 21.2 22.00 20.5 22.1 20.9 21.34 0.694982 
Superfíce (HRC) 23.5 24.1 25.1 22.3 25.8 24.16 1.366748 
 
ÁGUA 
Posição/Medida 1 2 3 4 5 Média Desvio 
Centro (HRC) 65.3 66.1 64.8 64.5 65.6 65.26 0.634823 
Superfíce (HRC) 66.9 66.5 67.0 64.9 66.8 66.42 0.870057 
 
ÓLEO 
Posição/Medida 1 2 3 4 5 Média Desvio 
Centro (HRC) 36.8 35.4 36.8 35.2 37.1 36.26 0.887694 
Superfíce (HRC) 36.1 35.5 38.7 37.4 37.9 37.12 1.308434 
Tabela 02 - Resultados da Análise de Dureza Rockwell das Amostras 
 
Para fins de comparação, a média da dureza em cada posição das peças 
foi convertida para as escalas Rockwell C (HRC), Rockwell B (HRC), Vickers 
(HV) e Brinell (HB), quando aplicável. A tabela 03 apresenta os resultados em 
detalhes, incluindo a resistência à tração aproximada, calculada a partir da 
equação 02. Também é possível observar na figura 18 o gráfico comparativo 
da dureza Vickers em cada ponto. 
 
Rm = 500 * HB * 6,89×10-3 eq. 02 
 
Onde Rm é a resistência à tração aproximada (MPa) e HB é o valor da 
dureza na escala Brinell. 
 
 Centro Superfície 
Amostra/Escala HV HRB HRC HB 
Rm 
(MPa) 
HV HRB HRC HB 
RM 
(MPa) 
Original 800 - 64.2 722 2487.3 865 - 66.5 >739 >2546 
Recozida 234 97.1 19 222 764.8 218 94.3 15 208 716.6 
Normalizada 243 98.5 21.3 231 795.8 260 101 24.2 247 850.9 
Temperada óleo 354 - 36.3 336 1157.5 363 - 66.4 344 1185.1 
Temperada 
água 
832 - 65.3 739 2545.9 865 - 37.1 >739 >2546 
Tabela 03 - Conversão de Unidades de Dureza das Amostras 
 
 
 
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9 
 
 
Figura 18. Comparação da dureza Vickers das amostras conforme posição na peça e 
tratamento realizado (Fonte: Os autores) 
 
A partir dos resultados, podemos inferir sobre algumas características da 
peça analisada. A diferença entre o valor da dureza na superfície e no centro 
não foi significativa, o que indica que a peça não passou por tratamento 
superficial e deve apresentar o mesmo tipo de estrutura em todos os pontos. 
Com relação à faixa de valores, a amostra original apresenta características de 
um aço ferramenta, com alta dureza. A têmpera em água não influenciou na 
dureza do material, enquanto que os demais tratamentos térmicos provocaram 
diminuição significativa na dureza, tornando este aço macio e de fácil 
usinagem. 
 
 
4.2 AMOSTRA ORIGINAL 
 
A análise microscópica da peça original, em conjunto com o ensaio de dureza, 
se faz necessária para determinar as inclusões não-metálicas, a dureza e as 
microestruturas presentes na peça. 
 
4.2.1 Análise de Inclusões 
 
A partir da comparação das imagens micrográficas da amostra original 
D
u
re
za
 V
ic
k
e
rs
CENTRO
SUPERFÍCIE
 
 
 
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com a carta padrão JK (figura 16), utilizada pela norma ASTM E 45 -46T, foi 
possível inferir sobre os tipos de inclusões não metálicas presentes na peça 
analisada. Na Figura 19a podemos observar a presença de inclusões pontuais 
no corte transversal da amostra, com distribuição aleatória, sem a formação de 
strings, estas características são compatíveis com a inclusão do tipo D, Óxidos. 
Quanto à série, foi realizada a medida do tamanho das partículas com o 
software ImageJ e obervado diâmetro de Ferret médio de 5,1μm, ou seja, trata-
se de série fina. Na Figura 19b podem ser observados os contornos das 
partículas definidos no software para realizar a medida, o corte na imagem foi 
feito para analisar regiões com luminosidade equivalente e evitar erros na 
medida. Severidade 5 
 
a) 
 
b) 
 
Figura 19. Micrografia transversal da amostra original com aumento de 100x (a) e contorno das 
inclusões (b) 
 
Na Figura20, é apresentada a imagem micrográfica longitudinal da 
amostra. Neste caso, são observadas inclusões com as características de 
óxidos, porém, também há a presença de strings. As partículas aparecem 
como pequenos riscos interrompidos e em sequência, similar ao padrão do tipo 
A Sulfetos. A imagem não apresenta escala, portanto, a definição da série foi 
feita por comparação ao tamanho das partículas do tipo óxido presentes na 
imagem, ou seja, série fina. Severidade 2. 
 
 
 
 
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Figura 20. Micrografia longitudinal da amostra original com aumento de 100x. 
 
4.2.2 Análise da Microestrutura 
 
A Figura 21 apresenta as micrografias da amostra original antes (aumento 
de 100x) e após (1000x) passar por ataque ácido com Nital. O ataque expõe as 
microestruturas e é possível visualizar os grãos de ferrita, com colocação mais 
clara, e de perlita, mais escura. A presença em maior quantidade da estrutura 
perlítica influencia na dureza elevada observada na peça original, uma vez que 
a ferrita é mais macia e maleável do que a perlita. 
 
a) 
 
b) 
 
Figura 21. Micrografia da amostra original com aumento de 100x antes (a) e após (b) tratamento com 
ácido. 
 
 
 
 
 
 
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4.3 AMOSTRA RECOZIDA 
 
4.3.1 Percentual de Carbono 
 
A partir da análise de imagens micrográficas da amostra após passar pelo 
recozimento, é possível estimar o percentual de carbono no aço. Para este fim, 
foi utilizado o software ImageJ, ajustado o Threshold da imagem para melhor 
definir as áreas claras e escuras e então calculado o percentual de área escura 
na imagem. A Figura 22 traz todas as etapas utilizadas no software para 
identificação das áreas claras e escuras da imagem original (a). Na imagem b, 
foi feito o ajuste de Threshold destacando a diferença de cor dos 
microconstituintes. Para melhor visualizar, foi feita a inversão das as cores (c) e 
gerada a imagem do contorno identificado pelo software para cálculo da área. 
 
a)
 
b)
 
c)
 
d)
 
Figura 22. Imagens micrográficas da amostra recozida com aumento de 1000x. a) Imagem 
original; b) Após ajuste de Threshold; c) Inversão de cores; d)Contorno dos pontos claros 
 
 
 
 
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O resultado obtido foi de 11,83% de área clara na imagem original da 
amostra recozida. Conforme abordado na revisão teórica, a área escura 
corresponde à estrutura perlita, e o teor de carbono pode ser calculado pela 
equação 01. Assim, obtemos que a amostra possui 0,679% de carbono e essa 
porcentagem juntamente com os dados de dureza nos leva a conclusão que o 
respectivo material é o aço T1 um aço de ferramenta de corte. 
 
4.3.2 Análise da Microestrutura e Tamanho de Grão 
 
Após o recozimento da peça, se compararmos as figuras 23a e 23b, 
ambas com aumento de 1000x, claramente pode ser observado aumento no 
tamanho dos grãos. Também pode ser destacada a formação de perlita 
grosseira, no detalhe em zoom apresentado na Figura 23c, reduzindo a dureza 
do aço e aumentando sua usinabilidade. Ambas cementita e ferrita apresentam 
coloração clara na amostra atacada com ácido, porém, a cementita apresenta 
maior dureza. Uma vez que a dureza da peça diminuiu com o recozimento, 
sugere-se que os grãos mais claros que aparecem na figura 23b corresponde à 
ferrita. 
Comparando a Figura 23a com a classificação de tamanho de grão ASTM 
(Figura 2), pode-se concluir que a amostra possui padrão 6. 
a)
 
b)
 
c)
 
Figura 23 - Imagens micrográficas da amostra recozida com aumento de 100x (a), 1000x (b) 
e detalhe destacando a estrutura perlita observada (c). 
 
4.4 AMOSTRA NORMALIZADA 
 
4.4.1 Análise da Microestrutura e Tamanho de Grão 
 
 
 
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9 
 
 
Com a normalização da peça, houve um aumento considerável da fase 
ferrítica que aparece em formato de grãos globulares de tamanho menor 
(Figura 24b), o que está de acordo com a redução da dureza observada na 
amostra. Também há regiões de perlita fina, conforme destacado em vermelho 
na figura 24b. 
Comparando a Figura 24a com a classificação de tamanho de grão ASTM 
(Figura 2), pode-se concluir que a amostra possui padrão 8. 
 
a) 
 
b) 
 
Figura 24. Imagens micrográficas da amostra normalizada com aumento de 100x (a) e 1000x 
(b), com destaque para estrutura perlita observada 
 
4.5 AMOSTRA TEMPERADA EM ÁGUA 
 
4.5.1 Análise da Microestrutura 
 
Comparando as Figuras 21b e 25, observa-se que a estrutura da amostra 
não apresentou mudança significativa com a têmpera em água. Esse resultado 
é corroborado com os valores de dureza antes e após a têmpera em água, os 
quais não apresentaram variação significativa. Ou seja, podemos observar 
perlita e ferrita na micrografia. 
 
 
 
 
 
 
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Figura 25 - Imagens micrográficas da amostra temperada em água com aumento de 1000x 
 
4.6 AMOSTRA TEMPERADA EM ÓLEO 
 
4.6.1 Análise da Microestrutura 
 
A amostra temperada em óleo apresentou diminuição na dureza, este é 
um indicativo de que não houve formação de estrutura martensítica. Na Figura 
26, não são obervadas estruturas em forma de agulha, características da 
martensita. Comparando a imagem com as micrografias da amostra original e 
recozida, observamos o tamanho de grão intermediário com a presença de 
perlita, ferrita e cementita. 
 
 
Figura 26 - Imagens micrográficas da amostra temperada em óleo com aumento de 1000x 
 
 
 
 
 
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4.7 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
A partir das análises realizadas na peça, obtém-se que o aço possui elevada 
dureza, com 0,679% de carbono. A têmpera em óleo não foi suficiente para formar 
estrutura martensítica, ou aumentar a dureza da peça. No caso da têmpera em 
água, foi mantida a dureza com diminuição do tamanho de grão. Após o 
recozimento, a peça apresentou dureza menor do que 230 Brinell, aumentando sua 
usinabilidade. Quanto a tratamentos térmicos na peça original, não foi observada 
variação significativa na dureza entre centro e superfície, portanto pode-se concluir 
que não houve tratamento térmico superficial. 
A partir do teor de carbono e dureza da peça antes e após o recozimento, o 
aço pode ser identificado como tipo AISI T1, conforme catálogo da empresa Waldun 
Steel. A empresa recomenda banho de pelo menos duas horas e têmpera dupla 
para este aço, o que pode explicar a ineficiência da têmpera em óleo realizada. 
O aço AISI T1, que possui tungstênio em sua composição, é usualmente 
aplicado em ferramentas de corte, ferramentas de conformação a frio e moldes para 
transformação de plásticos. Os aços que possuem elementos como tungstênio, 
molibdênio, vanádio e cromo na sua composição apresentam alto controle 
dimensional e isenção de trincas durante o tratamento térmico, além de elevada 
resistência ao desgaste. 
O diagrama TTT do aço AISI T1 é apresentado na Figura 27, onde podemos 
observar que a formação de perlita em um resfriamento superior a 4 minutos. 
 
 
 
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Figura 27. Curva TTT do aço AISI T1 (Fonte: Atlas of Isothermal Transformation and Cooling 
Transformation Diagrams, American Society for Metals) 
Não foi encontrado o ensaio Jominy para o aço AISI T1, ou para outros da série T. 
Para fins ilustrativos, é apresentado o ensaio para o aço O1, do tipo ferramenta, que 
possui tungstênio em sua composição, porém em menor quantidade. Também é 
apresentada a curva da dureza em função do tempo e da temperatura de têmpera 
do aço T1. Ambas na Figura 28. Observa-se que a têmpera em temperaturas 
elevadas provoca diminuição na dureza do aço, conforme observado nos resultados 
experimentais. 
 
 
 
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Figura 28. Curva da dureza em função do tempo e da temperatura de têmpera do aço AISI T1 
(superior) e ensaio Jominy do aço O1 (inferior) (Fonte: Heat Treaters Guide Practices and Procedures 
for Irons and Steels by Harry Chandler) 
 
A partir da curva de revenimento (Figura 29) podemosinferir que a amostra original 
passou por têmpera em temperatura entre 500 e 550ºC. 
 
 
 
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Figura 29. Curva de revenimento do aço AISI T1 (Fonte: Heat Treaters Guide Practices and 
Procedures for Irons and Steels by Harry Chandler) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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9 
 
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
AMERICAN SOCIETY FOR METALS. Atlas of Isothermal Transformation 
and Cooling Transformation Diagrams, 1977 
 
COLPAERT, Hubertus. Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comuns, 
4ª ed, 2008. 
 
CALLISTER, William D.; RETHWISCH, David G. Ciência e Engenharia de 
Materiais: Uma Introdução, 8ª ed. 
 
GERDAU AÇOS FINOS PIRATINI, Manual de Aços, 2003 
 
HARRY CHANDLER, Heat Treaters Guide Practices and Procedures for 
Irons and Steels, 1995 
 
WALDUNSTEEL. Caracterização do aço. Disponível em: 
https://waldunsteel.com/pt/products/t1-steel/ 
 
Notas de Aula – prof. Marcelo Mabilde 
 
 
 
https://waldunsteel.com/pt/products/t1-steel/