Engenharia dos Materiais Metálicos - Parte 2 (2)

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Engenharia dos Materiais 
Metálicos
Prof.: João Matias
joao.matias@iff.edu.br
Instituto Federal Fluminense (IFF) campus Cabo Frio
Engenharia Mecânica
Referências Bibliográficas
➢ Ciência e Engenharia de Materiais, uma Introdução.
Callister; Rethwisch. 8ª edição, Editora gen|LTC.
(Capítulos 7, 9, 10 e 11)
Bibliografia complementar:
➢ Aços e Ligas Especiais. Costa e Silva; Mei. 3ª edição, Editora Blucher.
➢ Metalurgia Mecânica. Dieter. 2ª edição, Editora Guanabara Dois, 1981.
➢ Ensaios de Materiais. Garcia; Spim; Santos. 2ª edição, Editora gen|LTC.
Diagramas TTT
Diagramas TTT – Introdução
• Normalmente, o equilíbrio para os sistemas sólidos é atingido somente com
taxas de resfriamento extremamente lentas, o que é inviável na prática.
• Na realidade, os processos de soldagem e conformação mecânica e os
tratamentos térmicos conferem aos aços microestruturas fora do equilíbrio
(metaestáveis).
• Tais modificações microestruturais são representadas de maneira
conveniente por diagramas que incorporam transformações de fase em
função do tempo e da temperatura de processamento.
• A aplicação destes diagramas permite o planejamento e a realização
adequada de tratamentos térmicos, com o objetivo de conferir ao material
as propriedades mecânicas desejadas.
Nucleação e Crescimento de uma Fase
Nucleação e Crescimento de uma Fase
Nucleação e Crescimento de uma Fase
• Uma transformação isotérmica (mesma temperatura) não ocorre
instantaneamente. É necessário um certo tempo para que a reação aconteça
totalmente (ou parcialmente). Este efeito é observado nas chamadas curvas “S”.
Diagramas TTT – Introdução
• A dependência da fração transformada da nova fase em relação ao tempo de
processamento (cinética da transformação) é de fundamental importância nas
modificações microestruturais resultantes. Geralmente, a cinética da
transformação é medida com a temperatura constante (transformação
isotérmica).
• A maioria das transformações de fase exige um tempo finito para se processar
por completo. A taxa de transformação na condição de equilíbrio é tão lenta que
microestruturas no verdadeiro equilíbrio raramente são obtidas.
• Para transformações em resfriamentos e aquecimentos fora das condições de
equilíbrio, as transformações são deslocadas para temperaturas mais baixas
(super-resfriamento) ou mais altas (superaquecimento), respectivamente, do que
aquelas indicadas pelo diagrama de equilíbrio. O deslocamento das
transformações depende da taxa de variação da temperatura.
Diagramas TTT – Introdução
• Exemplo: Influência da temperatura na taxa de transformação da austenita em
perlita (reação eutetoide) para um aço eutetoide (0,77 %C).
Diagramas TTT – Introdução
• A dependência da transformação de fase em uma temperatura constante
em relação ao tempo é expressa de maneira adequada por diagramas de
transformações isotérmicas ou diagramas transformação – tempo –
temperatura (Diagramas TTT).
• Ou, em inglês, ITT (Isothermal Temperature Transformation).
• Os diagramas TTT dos aços preveem diretamente a formação de
microestruturas e não de fases, como eram observados nos diagramas de
equilíbrio (diagramas de fase).
Diagrama TTT do Aço 
Eutetoide (0,77 %C)
• A taxa de transformação em uma
dada temperatura é inversamente
proporcional ao tempo necessário
para que a reação seja concluída.
Isto é, quanto menor for este tempo,
maior a taxa.
• Portanto, deve-se fazer uma curva
“S” para várias temperaturas com o
objetivo de se montar uma curva
TTT completa.
Diagrama TTT do Aço 
Eutetoide (0,77 %C)
• O início e o final da transformação
dependem da temperatura de
processamento.
• Em temperaturas imediatamente
abaixo da eutetoide (727°C), isto é,
pequenos super-resfriamentos, a
taxa de reação é muito lenta. Por
exemplo, a 700°C são necessários
longos tempos (105 s) para que 50%
da reação ocorra.
Formação da Perlita (Transformação Perlítica)
• Um resfriamento brusco (AB)
antecede o início da
transformação perlítica.
• Em aproximadamente 620°C, a
transformação perlítica se
inicia no ponto C (~ 3,5 s) e se
processa isotermicamente,
estando concluída no ponto D
(~ 15 s).
Perlita
• Surgimento de perlita grosseira
e perlita fina.
• A espessura das camadas de
ferrita e cementita na estrutura
lamelar da perlita depende da
temperatura de formação.
Perlita Grosseira vs Perlita Fina
Perlita Grosseira Perlita Fina
Perlita Grosseira vs Perlita Fina
Diagrama TTT do Aço Hipereutetoide com 1,13 %C
• Para as ligas ferro-carbono com
outras composições, uma fase
proeutetoide (ferrita ou
cementita) coexistirá com a
perlita, como já visto no
Diagrama de Fases Fe-Fe3C.
• Logo, haverá um diagrama TTT
para cada composição de aço.
Bainita
• Além da perlita, outro
microconstituinte que é produto
da transformação austenítica é a
bainita.
• A microestrutura da bainita
consiste nas fases ferrita (α) e
cementita (Fe3C) e, dessa forma,
processos difusionais estão
envolvidos na sua formação.
Bainita
• A bainita se forma em temperaturas
abaixo das quais a perlita se forma.
• As curvas TTT geralmente
apresentam formato de “C” e um
joelho (ou nariz) no ponto N, onde a
taxa de transformação é máxima.
• Enquanto a perlita se forma acima do
joelho da curva (entre 540 e 727°C), a
bainita se forma abaixo deste
patamar (entre 215 e 540°C).
Bainita
• As transformações perlíticas e
bainíticas são, na realidade,
concorrentes entre si, e uma vez
que uma dada porção de uma liga
tenha se transformado em perlita
ou bainita, a transformação no
outro microconstituinte não será
possível sem um reaquecimento
para formar austenita novamente.
Bainita
• A bainita se forma como agulhas ou
placas, dependendo da temperatura
de transformação.
• Os detalhes microestruturais da
bainita são tão finos que sua
resolução só é possível usando
microscopia eletrônica.
• A micrografia eletrônica ao lado
mostra um grão de bainita
(posicionado diagonalmente),
composto de uma matriz de ferrita e
partículas alongadas de cementita.
Ferrita
Cementita
Bainita
Bainita
Bainita
• A bainita pode ser obtida nos aços ao carbono mediante um tratamento
isotérmico abaixo do joelho (ou nariz) da curva TTT e acima da temperatura Mi.
A bainita é classificada como superior (a) 
ou inferior (b), de acordo com a 
temperatura na qual é formada, havendo 
diferenças de morfologia e de 
propriedades mecânicas.
Propriedades Mecânicas da Bainita
• Uma vez que os aços bainíticos apresentam uma estrutura mais fina, eles são, em
geral, mais resistentes e mais duros que os aços perlíticos. Ainda assim, exibem
uma combinação desejável de resistência e ductilidade.
Propriedades Mecânicas da Bainita
• A maior resistência mecânica da bainita inferior em relação a bainita superior se
deve ao fato de seus cristais de ferrita serem menores e também porque os
carbonetos que se precipitam no interior da ferrita serem mais finos do que os
carbonetos encontrados na bainita superior. Os precipitados mais finos são
mais efetivos em impedir o movimento das discordâncias.
• A ductilidade e a tenacidade da bainita inferior tendem a ser maiores do que a
da bainita superior, porque as partículas mais grosseiras de carbonetos
localizadas entre os contornos dos cristais de ferrita na bainita superior têm um
forte efeito fragilizante.
Martensita
• Outro microconstituinte, chamado de martensita, que neste caso também é uma
fase, ainda se forma quando as ligas Fe-C austenitizadas são resfriadas
rapidamente (temperadas) até uma temperatura relativamente baixa (próxima à
temperatura ambiente).
• A martensita é uma estrutura monofásica fora do equilíbrio (metaestável), que
resulta de uma transformação adifusional da austenita e pode ser considerada
um produto que compete com a perlita e a bainita.
• A transformação martensítica ocorre quando a taxa de resfriamento brusco é
rápida o suficiente para prevenir a difusão do carbono.
• Logo, qualquer difusão que por ventura ocorra resultará na formação das fases
ferrita e cementita.Martensita
• Na transformação martensítica, a austenita CFC (cúbica de
corpo centrado) sofre uma transformação polimorfa para
martensita TCC (tetragonal de corpo centrado).
• Logo, todos os átomos de carbono permanecem como
impurezas intersticiais na martensita, formando uma solução
sólida supersaturada capaz de se transformar em outras
estruturas se aquecida a temperaturas nas quais as taxas de
difusão se tornam apreciáveis.
• No entanto, geralmente os aços retêm indefinidamente sua
estrutura martensítica à temperatura ambiente.
• Uma vez que a transformação martensítica não envolve
difusão, ela ocorre quase instantaneamente e, portanto,
independe do tempo.
TCC
c > a
Martensita
• A tetragonalidade (c/a) da martensita aumenta com a quantidade de
carbono no aço, sendo a fórmula proposta por Kurdjmov a mais aceita:
a
a
a
c
𝒄
𝒂
= 𝟏 + 𝟎, 𝟎𝟒𝟔 . (%𝑪)
CCC CFC
TCC
Fe
Fe
C C
Fe
Martensita
Martensita
• A tetragonalidade (c/a) da martensita aumenta com a quantidade de
carbono no aço.
Martensita
• A tetragonalidade (c/a) da martensita aumenta com a quantidade de
carbono no aço.
Martensita
• Os grãos da martensita assumem a aparência
de placas ou de agulhas (ripas).
• A fase branca na micrografia ao lado é a
austenita (residual), que não se transformou
durante o resfriamento rápido.
• Na prática, sempre fica uma pequena
porcentagem de austenita retida (ou
residual). Esta quantidade aumenta com o
%C em solução sólida.
• A martensita, assim como outros
microconstituintes (por exemplo, a perlita),
podem coexistir.
Martensita
Martensita
• O início da transformação
martensítica é representado pela linha
horizontal M (início).
• Duas outras linhas, M(50%) e M(90%),
indicam os percentuais da
transformação da austenita em
martensita.
• As temperaturas dessas linhas variam
com a composição da liga, porém, elas
devem ser relativamente baixas, já
que a difusão do carbono não deve
ocorrer.
Martensita
• Transformação martensítica:
γ (CFC) → M (TCC)
• Trata-se de uma reação adifusional,
resultante de um resfriamento rápido a
partir do campo austenítico.
• Ocorre por um mecanismo de
cisalhamento da rede cristalina.
• A velocidade de resfriamento deve ser
suficientemente elevada para evitar as
transformações da austenita que
dependem da difusão.
Martensita
• A transformação ocorre no intervalo entre as
temperaturas Mi e Mf .
• Quanto mais elementos em solução sólida na
austenita, menores serão as temperaturas Mi e Mf .
Variação de Mi e Mf com o 
%C dissolvido na austenita
Martensita
• A transformação ocorre no intervalo
entre as temperaturas Mi e Mf .
• Quanto mais elementos em solução
sólida na austenita, menores serão
as temperaturas Mi e Mf .
Variação de Mi e Mf com o 
%C dissolvido na austenita
Propriedades Mecânicas 
da Martensita
• Dentre as várias microestruturas que
podem ser produzidas nos aços, a
martensita é a mais dura e resistente,
porém a mais frágil.
• A ductilidade da martensita é
desprezível (aproximadamente zero).
• A densidade de discordâncias na
martensita é muito elevada, da ordem
de 1010 a 1012 cm/cm3.
Propriedades Mecânicas 
da Martensita
• A dureza da martensita depende da
quantidade de carbono presente na
composição química do aço. Obviamente,
quanto maior o %C aprisionado, maior a
distorção causada pelo mesmo quando
temperado.
• No entanto, a dureza do aço temperado
apresenta uma pequena queda para teores
maiores que 1,2%C, devido ao aumento da
quantidade de austenita retida.
• Normalmente o teor de carbono mínimo
necessário para formar 100% de martensita
é aproximadamente 0,35 %C. Logo, aços
baixo carbono (%C < 0,35) não são
temperáveis. Nestes casos, haverá sempre
uma mistura de martensita e ferrita, por
mais rápido que seja o resfriamento.
Propriedades Mecânicas da Martensita
Martensita
• A austenita é ligeiramente mais densa
(compacta) que a martensita e, portanto,
na transformação de fases durante a
têmpera, ocorre um aumento de volume
(de 2 a 4%).
• Consequentemente, quando peças
grandes são temperadas, trincas podem
se formar como resultado das tensões
internas.
• Isso se torna um problema
especialmente quando o teor de carbono
é superior a 0,5%.
Exercício
• Considerando o diagrama TTT do aço eutetoide,
especifique a microestrutura final
(microconstituintes e %) resultante das
transformações isotérmicas para 3 tratamentos
térmicos distintos, todos partindo de 760°C:
a) Resfriar rapidamente até 350°C, manter por
104 s e temperar até a temperatura ambiente.
b) Resfriar rapidamente até 250°C, manter por
100 s e temperar até a temperatura ambiente.
c) Resfriar rapidamente até 650°C, manter por
20 s, resfriar rapidamente até 400°C, manter
por 103 s e, então, temperar até a
temperatura ambiente.
Influência dos 
Elementos de Liga
• A presença de outros elementos de liga além
do carbono (Cr, Ni, Mo, W, Ti, Nb, V ...) causa
alterações significativas nas posições e formas
dos diagramas TTT, tais como:
1) Deslocamento da curva para tempos mais
longos (para a direita).
2) Formação de uma inflexão separada para a
bainita.
• Os aços em que o carbono é o principal
elemento de liga são denominados aço
carbono, enquanto os aços liga apresentam
concentrações consideráveis de outros
elementos.
Aço liga 4340
Influência dos Elementos de Liga
0,40%C - 1,0%Mn + 0,8%Cr + 0,8%Cr + 0,3%Mo + 1,8%Ni
Os elementos de liga, via de regra, 
retardam as reações difusionais, ou seja, 
deslocam as curvas TTT para a direita.
Outro efeito dos elementos de liga é abaixar as 
temperaturas Mi e Mf dos aços (de início e fim da 
transformação martensítica, respectivamente).
Influência dos Elementos de Liga
Classificação dos Aços
Sistema de Classificação dos Aços
Sistema de Classificação dos Aços
Classificação Composição
10XX Aços Carbonos comuns
11XX
Aços de usinagem fácil, com alto 
enxofre (S)
40XX Aço-Mo (0,25% Mo)
41XX
Aço-Cr-Mo (0,4 até 1,1% Cr; até 
0,35% Mo)
43XX
Aço-Ni-Cr-Mo (1,65 até 2% Ni; 
0,4 até 0,9% Cr; 0,2 até 0,3%Mo) 
Liga metálica Componentes Característica Uso 
Latão Cobre e Zinco Resistente à corrosão Navios, tubos
Bronze Cobre e Estanho Resistente à corrosão Moedas, sinos
Aço Ferro e carbono Resistente à corrosão
Navios, utensílios 
domésticos
Aço inoxidável Aço e Cromo Resistente à corrosão
Talheres, utensílios 
domésticos
Aço -Níquel Aço e Níquel Resistência mecânica
Canhões, material de 
blindagem
Aço-Tungstênio Aço e Tungstênio Alta dureza
Brocas, pontas de 
caneta
Alnico
Aço, alumínio, níquel e 
cobalto
Propriedades 
magnéticas
Fabricação de imãs
Amálgama
Mercúrio, prata e 
estanho
Resistência à oxidação Restauração de dentes
Ouro 18 quilates Ouro e cobre
Alta ductibilidade e 
maleabilidade
Jóias
Prata de lei Prata e cobre Aumento da dureza
Utensílios domésticos,
ornamentos
Electron 
Liga de magnésio
Mg, alumínio, 
manganês, zinco
Resistência mecânica 
e térmica
Peças muito leves
Diagramas TRC
Diagramas TRC – Introdução
• Os diagramas TTT representam apenas transformações isotérmicas. Contudo, a maioria
dos tratamentos térmicos realizados nos aços envolve o resfriamento contínuo até a
temperatura ambiente.
• Assim, os diagramas são modificados para as transformações que ocorrem conforme a
temperatura é variada constantemente ao longo do tempo.
• O controle sobre a taxa de variação da temperatura é feito através do meio de
resfriamento.
• No resfriamento contínuo, o tempo necessário para o início e o término da reação são
retardados. Dessa forma, as curvas isotérmicas são deslocadas para tempos mais
longos e temperaturas mais baixas.
• Assim são formados os diagramas de transformações por resfriamento contínuo
(Diagramas TRC).
• Ou, em inglês, CCT (Continuous Cooling Transformation).
Diagramas TRC
• Sobreposição dos diagramas TTT e TRC
para o aço eutetoide.
• A bainita não irá se formar quando um
aço eutetoide (na prática, em nenhum aço
carbono comum) for resfriado
continuamente até a temperatura
ambiente.
• Isso ocorreporque toda a austenita já terá
se transformado em perlita antes. Assim,
toda a região da transformação da
austenita em perlita termina
imediatamente abaixo da inflexão (joelho)
da curva.
Diagrama TRC do 
Aço Eutetoide
• Para qualquer curva de resfriamento que
passe através de AB, a transformação será
interrompida no ponto de interseção.
Com a continuação do resfriamento, a
austenita que não tiver reagido começará
a se transformar em martensita após o
cruzamento com a linha M(início) ou Mi.
• Em relação à transformação martensítica,
as linhas M(início), M(50%) e M(90%)
ocorrem em temperaturas idênticas, tanto
no diagrama TTT quanto no TRC, pois, são
independentes da velocidade de
resfriamento.
Diagrama TRC do 
Aço Eutetoide
• Para o resfriamento contínuo de um aço,
existe uma taxa de resfriamento crítica,
que passa tangente ao joelho da curva, a
partir da qual produzirá uma
microestrutura totalmente martensítica.
Diagrama TRC do 
Aço Liga 4340
• Uma das razões para a adição de elementos
de liga aos aços é facilitar a formação de
martensita ou de bainita por resfriamento
contínuo, mesmo em componentes
espessos.
• Nos aços ligados, o diagrama TRC é alterado
de tal forma que se pode obter a bainita
por resfriamento contínuo, utilizando
velocidades intermediárias entre as
requeridas para se obter martensita e
ferrita/perlita. Neste caso, entretanto, é
mais provável que se obtenha uma mistura
de bainitas, inferior e superior.
Diagrama TRC do Aço Liga 4140
Tratamentos Térmicos
Tratamentos Térmicos dos Aços
• Os tratamentos térmicos são operações de aquecimento e resfriamento
controladas que visam modificar as características (microestrutura e
propriedades) dos materiais metálicos.
• Quando estas operações são conjugadas a etapas de conformação mecânica,
recebem o nome de tratamentos termomecânicos.
Recozimento Pleno
• O recozimento pleno consiste na austenitização do aço seguida de resfriamento ao
forno desligado, ou seja, lentamente (por várias horas) até a temperatura
ambiente.
• A austenitização para o recozimento é feita a poucos graus (~ 50°C) acima da
curva A3 nos aços hipoeutetoides ou também a poucos graus (~ 50°C) acima de A1
nos aços hipereutetoides.
• O recozimento pleno visa reduzir a dureza do aço, aumentar a usinabilidade ou
facilitar o trabalho a frio.
• O resultado microestrutural é perlita grosseira (além de qualquer fase
proeutetoide), relativamente macia e dúctil.
Normalização
• A normalização consiste na austenitização do aço seguida de resfriamento ao ar,
até a temperatura ambiente.
• A austenitização para normalização é feita em temperaturas um pouco maiores
que a do recozimento pleno: 50 a 100°C acima de A3 nos aços hipoeutetoides e
alguns graus acima de Acm nos aços hipereutetoides.
• A normalização é realizada principalmente quando se deseja refinar os grãos e
homogeneizar a estrutura, visando obter melhor resposta à têmpera e ao revenido
posteriores.
• É tradicionalmente utilizada após a conformação mecânica e antes da têmpera.
• O resultado microestrutural é perlita fina (além de qualquer fase proeutetoide),
mais dura, resistente e tenaz que a perlita grossa.
Normalização Aço SAE 1045 (0,45%C) antes e depois da 
normalização
Temperaturas de Encharque
Normalização
Normalização e Recozimento de um Aço Eutetoide
Recozimento Pleno: 
Perlita Grossa
Normalização: 
Perlita Fina
Recozimento Pleno x Normalização
• Do ponto de vista das propriedades
mecânicas, a perlita fina apresenta
maior dureza, tenacidade e resistência a
fadiga, ao passo que a perlita grossa
fornece maior ductilidade e torna o aço
mais usinável.
Propriedades Mecânicas de Aços Recozidos
Propriedades Mecânicas de Aços Normalizados
Recozimento para Esferoidização
• É um tratamento térmico realizado para se obter uma estrutura de cementita
globulizada (ou esferoidita) em uma matriz ferrítica.
• Os aços com esta estrutura apresentam alta ductilidade e baixa dureza,
podendo ser usinados ou deformados com facilidade.
• Existem basicamente 3 formas de se realizar este tratamento:
Recozimento para Esferoidização
• Ocorre a coalescência da cementita (Fe3C), formando a esferoidita.
Antes Depois
Temperatura
Tempo
Recozimento para Esferoidização
• Ocorre a coalescência da cementita (Fe3C), formando a esferoidita.
Recozimento para Esferoidização
• Ocorre a coalescência da cementita
(Fe3C), formando a esferoidita.
Recozimento para Esferoidização
• Ocorre a coalescência da cementita (Fe3C), formando a esferoidita.
Recozimento para Esferoidização
• Os aços com médio e alto carbono (> 0,3%) e com microestrutura composta de
perlita grosseira ainda podem ser muito duros para serem convenientemente
usinados ou deformados plasticamente.
• O tratamento de esferoidização apresenta melhor resultado nos aços com
maior teor de carbono (> 0,3%).
• A taxa de formação da cementita globulizada (esferoidita) será mais rápida
quanto mais fina for a perlita. Além disso, o trabalho a frio prévio aumenta esta
taxa de reação.
• A esferoidização é um tratamento prolongado, com duração média entre 10 e
20 horas.
Recozimento para Esferoidização
Temperaturas de Encharque
Recozimento Isotérmico
• São tratamentos onde a estrutura de perlita + fase pró-eutetóide (ferrita ou
cementita) é obtida isotérmicamente, após uma etapa de austenitização.
• Geralmente, são necessários dois fornos:
1) No primeiro, à resistência elétrica, realiza-se a austenitização.
2) No segundo, com banho de sais fundidos ou metal líquido (chumbo, por
exemplo), realiza-se a etapa de transformação isotérmica.
Recozimento Isotérmico
• Quanto mais baixa a temperatura de
transformação, mais finas resultarão as
lamelas de perlita.
• O recozimento isotérmico realizado em
temperaturas bem próximas ao joelho
(nariz) da curva TTT produz uma perlita
extremamente fina.
• Este tratamento recebe o nome de
"patenting“ e é usualmente utilizado nos
aços com teor de carbono entre 0,5% a
0,8% que serão conformados a frio com
operações de estiramento.
"patenting" em um aço AISI 1080 (eutetoide)
Recozimento para Recristalização
• Consiste no aquecimento do aço encruado até temperaturas que promovam a
recristalização.
• A seleção da temperatura e do tempo deste tratamento depende muito das
propriedades desejadas.
• Em linhas gerais, a temperatura pode variar de alguns graus abaixo de A1 até o
campo austenítico. Surgem então algumas classificações para os diferentes tipos
de recozimento:
▪ Recozimento subcrítico (abaixo de A1)
▪ Recozimento intercrítico (entre A1 e A3)
▪ Recozimento com austenitização (acima de A3)
Recozimento para Alívio de Tensões
• Devido às inúmeras etapas térmicas e mecânicas pelas quais um aço passa até
obter sua forma final, tensões residuais vão se acumulando e podem provocar
deformações intensas (empenamento e distorções) e até trincas.
• Uma maneira de eliminar (ou reduzir) essas tensões residuais é através do
tratamento térmico subcrítico (abaixo de A1) de alívio de tensões, geralmente
realizado abaixo de 650°C.
• Por ser subcrítico, não ocorre nenhuma mudança de fase, mas somente uma
redução do limite elástico.
• Normalmente é empregado em situações nas quais a peça passou por usinagem
intensa, soldagem, conformação a frio e em fundidos.
Temperaturas de Encharque
Temperaturas 
de Encharque
Têmpera
• É o tratamento térmico realizado para se obter a martensita, sendo uma estrutura
extremamente dura e frágil.
• Consiste na austenitização seguida de resfriamento rápido, geralmente em água ou óleo.
• Contudo, o resfriamento pode ser realizado até mesmo ao ar, dependendo da
temperabilidade do material e das dimensões da peça.
• Normalmente o teor de carbono mínimo necessário para formar 100% de martensita é
aproximadamente 0,35 %C. Logo, aços baixo carbono (%C < 0,35) não são temperáveis.
Nestes casos, haverá sempre uma mistura de martensita e ferrita, por mais rápido que
seja o resfriamento.
• Em geral, após a têmpera realiza-se outro tratamentotérmico, o revenido, que será
oportunamente abordado.
Ciclo Térmico da Têmpera
• O resfriamento, a partir do campo
austenítico, deve ser rápido o
suficiente para não permitir a
precipitação de cementita (Fe3C).
• A velocidade de resfriamento na
têmpera está relacionada à
composição química do material.
Têmpera
Têmpera
• A severidade do resfriamento na
têmpera faz surgir gradientes
térmicos acentuados entre o centro
e a superfície da peça, uma vez que
a superfície resfria-se mais
rapidamente que o centro,
originando assim tensões residuais
na têmpera.
Têmpera
Têmpera
Têmpera
• Os gradientes de temperatura entre o centro e a superfície da peça fazem surgir
tensões internas (residuais) associadas a dois fenômenos:
1) Contração: O centro e a superfície não se contraem ao mesmo tempo, ou seja, há
uma "contração diferencial" da peça.
2) Expansão Diferencial: Causada pelo fato da reação martensítica ocorrer primeiro
na superfície e depois no centro, que se resfria mais lentamente.
• Dependendo da magnitude das tensões resultantes da combinação dos fatores
acima, pode ocorrer o empeno ou até mesmo o trincamento da peça.
Têmpera
• Para uma mesma peça, os gradientes de temperatura serão tão maiores quanto
mais severo for o meio de têmpera. Por outro lado, para um mesmo meio de
têmpera, os gradientes serão maiores nas peças de maior espessura.
• Muitas vezes, para evitar trincas e empenos, em peças de geometria complexa,
contendo mudanças bruscas de seção, entalhes, saliências, furos e/ou cantos
vivos deve-se utilizar um meio ou regime de resfriamento menos brusco, em
combinação com um material de temperabilidade compatível.
Severidade do Meio de Têmpera (H)
• A severidade do meio da têmpera (H) é um índice que dá uma medida da
influência dos meios de têmpera sobre a profundidade e a distribuição da dureza
em uma peça de aço temperada, sob diferentes condições de agitação.
• Quanto maior a severidade da têmpera, maior é a velocidade de resfriamento e
maiores são os riscos de trincas e empenos.
• Peças fabricadas com aços mais ligados são mais temperáveis, mas são também
mais susceptíveis à trincas e empenos, por possuírem mais baixa condutividade
e, dessa forma, serem propensos a elevados gradientes de temperatura durante
o resfriamento.
Severidade do Meio de Têmpera (H)
Meios de Resfriamento e Microestruturas
➢ Neste exemplo:
• A (Forno) = Perlita grossa.
• B (Ar) = Perlita fina.
• C (Ar soprado) = Perlita ainda
mais fina que a anterior.
• D (Óleo) = Perlita e Martensita.
• E (Água) = Martensita.
• T (Taxa mínima ou Velocidade
crítica) = Martensita.
Têmpera Sub-zero
• A têmpera sub-zero é geralmente
realizada em aços ligados, pois, a
adição de elementos de liga
normalmente abaixa as linhas de início
e fim da transformação da austenita em
martensita (Mi e Mf , respectivamente),
podendo fazer com que Mf chegue a
temperaturas negativas.
Têmpera Sub-zero
Têmpera Sub-zero
• A solução para este caso é realizar a
têmpera sub-zero.
• Este tratamento requer um meio
líquido ou gasoso com temperatura
abaixo de zero (0°C). Normalmente
gelo seco, névoa de nitrogênio
líquido ou até mesmo nitrogênio
líquido.
Têmpera Sub-zero
Têmpera Sub-zero
• A peça normalmente não é resfriada diretamente neste meio, pois ele não fornece
eficientemente o arrefecimento necessário para “vencer” o cotovelo da curva TTT.
• Se mergulhássemos uma peça a 900°C em nitrogênio líquido teríamos uma violenta
formação de nitrogênio gasoso em volta da peça o que prejudicaria a remoção de
calor da mesma.
• Por este motivo, a peça só é inserida no meio sub-zero após um prévio tratamento
de têmpera realizado num meio que possibilite “vencer” o cotovelo da curva TTT.
• Neste caso a martensita se formou em duas etapas. Na primeira, onde o
resfriamento foi efetuado a partir da temperatura de austenitização. Logo em
seguida, foi realizado a têmpera sub-zero e a austenita que não havia transformado
na primeira etapa se transforma em martensita na segunda etapa.
Influência da 
Severidade da Têmpera 
e do Tamanho da Peça 
na Dureza
• As curvas em U são obtidas
através do método de
Grossman e são dependentes
do meio de resfriamento e da
composição química do metal.
Influência da 
Severidade da Têmpera 
e do Tamanho da Peça 
na Dureza
• As curvas em U são obtidas
através do método de
Grossman e são dependentes
do meio de resfriamento e da
composição química do metal.
Martêmpera
• Na martêmpera, o resfriamento é executado a
uma temperatura superior a de formação da
martensita (Mi), através de um banho de sais.
• Deve-se manter o resfriamento nesta faixa por
tempo suficiente para que a temperatura do
núcleo e da superfície da peça se equalizem e,
então, resfriar até a temperatura ambiente,
geralmente ao ar para aços com alta
temperabilidade.
• O produto da transformação é a martensita,
logo, será necessário realizar o revenido após o
resfriamento completo (assim como na
têmpera). Este tratamento será abordado a
seguir.
Martêmpera
• Na martêmpera devem ser empregados dois
fornos: a austenitização pode ser feita em um
forno à resistência e o resfriamento e
manutenção na temperatura logo acima de Mi
é feito em um forno de banho de sais ou de
óleo.
• Com a equalização da temperatura de núcleo
e superfície, espera-se que, ao passar pela
temperatura Mi, a transformação martensítica
ocorra simultaneamente em toda a secção da
peça, minimizando as distorções e
possibilidades de trincas em componentes
cuja geometria traga este tipo de risco.
Martêmpera
• A martêmpera permite um maior controle
dimensional sobre os lotes de peças e uma
menor perda por trincas e empenos do que a
têmpera convencional.
• A grande desvantagem da martêmpera em
relação à têmpera convencional é que seu
custo é maior. Entretanto, dependendo do aço
e da geometria da peça fabricada, o ganho
com a eliminação das trincas e empenos
compensa o investimento e os custos
operacionais adicionais.
Temperabilidade
• A temperabilidade representa a capacidade do aço em endurecer por
transformação martensítica, como resultado do tratamento térmico de têmpera.
• Um aço de alta temperabilidade endurece pela formação de martensita não só
na superfície, mas também em uma longa profundidade da peça tratada.
• Porém, se a taxa de resfriamento do núcleo não for suficientemente rápida para
evitar o cotovelo da curva TTT do aço, a martensita não irá se formar.
Temperabilidade
(Pavanati, 2010)
Temperabilidade
• O Ensaio Jominy: um ensaio de temperabilidade que utiliza uma única barra
cilíndrica de 1” de diâmetro e 4” de comprimento. Esta barra é austenitizada e
depois resfriada em condições padronizadas pela norma NBR 6339.
Ensaio Jominy
• A barra cilíndrica é
austenitizada e em seguida
resfriada por um jato de água
em condições padronizadas.
• O jato de água entra em
contato somente com a face
inferior do corpo de prova.
• Logo, em posições mais
afastadas do jato, a taxa de
resfriamento será menor.
Ensaio 
Jominy
Ensaio Jominy
• Após resfriada a peça,
faz-se, longitudinalmente
uma trilha retificada e
mede-se a dureza a partir
da extremidade resfriada.
Ensaio Jominy
• Portanto, obtém-se um perfil de dureza versus distância da extremidade
resfriada, de acordo com a NBR 6339.
Ensaio Jominy
Ensaio Jominy
Ensaio Jominy
• Exemplo: Qual aço apresenta a maior temperabilidade, A ou B ? Explique.
Ensaio Jominy
• Nas regiões bem próximas à extremidade
resfriada, a estrutura é essencialmente
martensítica.
• Quando se distancia desta região a
velocidade de resfriamento diminui e a
tendência é que se obtenha quantidades
crescentes dos constituintes bainita,
ferrita e/ou perlita.
• Com isso, a dureza cai. Essa queda será
maior nos aços de mais baixa
temperabilidade.
Fatores que Influenciam a Temperabilidade do Aço
• A temperabilidade está intimamente ligada à posição da curva TRC do aço.
• Quanto mais deslocada para a direita for a curva TRC, ou seja, quanto mais
retardadas forem as reaçõesdifusionais da austenita em ferrita, perlita e bainita,
mais temperável será o aço.
• Os principais fatores metalúrgicos que produzem o efeito de aumentar a
temperabilidade do aço são:
▪ Tamanho de grão
▪ Homogeneidade no campo austenítico
▪ Composição química
Fatores que Influenciam a Temperabilidade do Aço
➢ Tamanho de grão:
• Os contornos de grão são locais preferenciais para nucleação de ferrita, perlita e
bainita.
• Logo, quando se aumenta o tamanho de grão a área total de contornos diminui, ou
seja, o número de sítios para nucleação é reduzido e, com isso, as reações
difusionais são retardadas.
• Portanto, quanto maior o tamanho de grão da austenita maior a temperabilidade
do aço.
• O tamanho de grão da austenita é controlado pela temperatura de austenitização.
Fatores que Influenciam a Temperabilidade do Aço
➢ Tamanho de grão:
• No entanto, deve-se evitar tamanhos de grão da austenita muito grandes porque:
▪ Diminui a tenacidade.
▪ Gera tensões residuais.
▪ É mais fácil de empenar.
▪ É mais fácil de ocorrer fissuras.
Fatores que Influenciam a Temperabilidade do Aço
➢ Homogeneidade no campo austenítico:
• Mesmo no campo austenítico, o aço pode conter precipitados e inclusões
formadas por compostos residuais ou elementos de liga presentes em sua
composição. Estes precipitados e inclusões também são locais preferenciais para
nucleação de ferrita e perlita.
• Assim, dissolvendo-se esses precipitados e inclusões na austenita, por meio de
uma temperatura de austenitização mais alta, a temperabilidade do aço será
aumentada.
Limitações na Temperatura de Tratamento
• Conforme mencionado, a temperatura de austenitização deve ser alta suficiente
para promover a dissolução da quantidade máxima de precipitados e
homogeneização necessários para a transformação.
• Entretanto, a temperatura de tratamento deve ser baixa o suficiente para evitar o
crescimento de grãos austeníticos, pois um tamanho de grão excessivo da
austenita prévia gera martensitas com placas espessas de baixa tenacidade, mesmo
tendo realizado um tratamento de revenido posterior.
Limitações na Temperatura de Tratamento
860°C 1060°CAISI 4340
Austenita Prévia
Martensita
Limitações na Temperatura de Tratamento
AISI 4340
• Presença de maior quantidade de austenita retida (γ) em
temperaturas de tratamento maiores, identificada por DRX.
• Decréscimo da tenacidade ao impacto.
Limitações na Temperatura de Tratamento
• Trincas de têmpera devido à excessiva
extensão dos contornos de grãos
como resultado de uma elevada
temperatura de austenitização.
• Trincas associadas preferencialmente
a contornos de grãos austeníticos
grosseiros.
Fatores que Influenciam a Temperabilidade do Aço
➢ Composição química:
• A adição de elementos de liga em solução sólida na austenita desloca a curva
TTT para a direita, porque tem o efeito de reduzir a difusividade do C e do Fe na
rede cristalina.
• Alguns elementos têm um efeito mais pronunciado do que os outros, como é o
caso do boro que com apenas 20 ppm em solução na austenita já é capaz de
aumentar drasticamente a temperabilidade. Por outro lado, o cobalto parece ser
o único elemento que não exerce influência nas curvas TRC, nem no
posicionamento delas e nem no valor das temperaturas Mi e Mf .
• Por isso, para um mesmo teor de C, aços liga possuem temperabilidade maior
que os aços carbono comuns.
Fatores que Influenciam a Temperabilidade do Aço
➢ Composição química:
AISI % C % Cr % Ni % Mo
1040 0,40 - - -
5140 0,40 0,85 - -
8640 0,40 0,50 0,55 0,20
4140 0,40 1,00 - 0,20
4340 0,40 1,85 0,80 0,25
Quanto mais elementos de liga em solução
sólida na austenita, maior a temperabilidade
do aço, pois os coeficientes de difusão dos
diversos elementos decrescem. Dessa forma,
as reações difusionais são retardadas.
Influência da 
Composição Química na 
Temperabilidade do Aço
• Variação do teor de
carbono (%C) em aços ligas
da série 8600.
Influência da Composição Química na 
Temperabilidade do Aço
• Nos aços comerciais, a composição química é
especificada por faixas (mínimo e máximo).
• Para o aço AISI 4140, por exemplo, a
composição química pode variar dentro dos
seguintes intervalos:
Influência da Composição Química na 
Temperabilidade do Aço
• Dada a forte influência da composição
química na temperabilidade, o que se
estabelece, para cada grau é uma
"faixa de temperabilidade", que é o
resultado de inúmeros ensaios Jominy
realizados em diversas corridas.
• Faixa de temperabilidade do aço AISI
4140:
Influência da 
Composição Química na 
Temperabilidade do Aço
• Faixa de temperabilidade do aço
AISI 8640:
Influência da Composição Química na 
Temperabilidade do Aço
0,40%C - 1,0%Mn + 0,8%Cr + 0,8%Cr + 0,3%Mo + 1,8%Ni
Os elementos de liga, via de regra, 
retardam as reações difusionais, ou seja, 
deslocam as curvas TTT para a direita.
Este efeito aumenta a temperabilidade dos aços.
Influência da Composição Química na 
Temperabilidade do Aço
Diagrama TTT do aço AISI 1035
Influência da Composição Química na 
Temperabilidade do Aço
Revenido
• A martensita é uma estrutura bastante dura e resistente, sendo também muito
frágil. Logo, o processo de têmpera introduz um elevado nível de tensões
residuais na peça.
• O revenido (ou revenimento) é o tratamento térmico que permite aumentar a
tenacidade e a ductilidade, além de reduzir as tensões internas provenientes da
têmpera.
• O revenido é realizado logo após a têmpera e consiste no aquecimento
(subcrítico) do aço martensítico em temperaturas entre 200 e 650°C, seguido por
resfriamento ao ar.
• Para escolha da temperatura ideal é preciso ter em mãos as curvas de revenido,
onde são representadas as propriedades mecânicas em função da temperatura de
revenido para cada aço.
Ciclo Térmico do Revenido
Revenido
Revenido
• Curva de revenimento
do aço AISI 1045:
Revenido
• Curva de revenimento
do aço AISI 4140:
Revenido
• Sendo a martensita uma estrutura metaestável, o aquecimento em temperaturas
inferiores a A1 age em favor do estabelecimento do equilíbrio, ou seja, a formação
de uma estrutura de ferrita mais carbonetos (Fe3C, M7C3, M23C6).
• Assim, fornecendo temperatura e tempo para que haja difusão, o carbono, em
supersaturação na martensita, precipita-se na forma de carbonetos.
• Essa precipitação, que empobrece a matriz em carbono, conduz à gradativa
diminuição da dureza na medida em que os precipitados vão se tornando mais
grosseiros pelo coalescimento dos mesmos.
• A estrutura resultante deste tratamento é a martensita revenida, composta por
ferrita + carbonetos.
Revenido
• No revenimento em baixas temperaturas (200-250°C) precipitam-se carbonetos
finos do tipo ε (Fe2,4C de estrutura HC). Nestas temperaturas a dureza pouco se
altera porque os carbonetos finos ainda conferem boa resistência e
contrabalançam o empobrecimento de carbono na martensita, que ainda é baixo.
• Com o aumento da temperatura de revenido, o carboneto de equilíbrio
(cementita: Fe3C) vai substituindo ε. Na faixa de 350 a 650°C, nos aços ao carbono
e baixa liga, vai ocorrendo gradativamente o coalescimento dos carbonetos, o que
provoca a acentuada queda na dureza e na resistência.
Revenido
• Um revenido realizado entre 600 e 650°C, chamado de “alto revenido”, produz
uma estrutura de martensita revenida que mais se aproxima de ferrita +
carbonetos (cementita). Os carbonetos são grosseiros e redondos, distribuídos na
matriz “quase-ferrítica”. A estrutura, assim descrita, se assemelha à da esferoidita.
• Entretanto, como os tempos de tratamento são menores do que o recozimento
para esferoidização, a estrutura obtida por têmpera e alto revenido é mais
resistente, muito embora apresente boa tenacidade para uma vasta gama de
aços. Em alguns deles, inclusive, esta estrutura obtida por têmpera e alto
revenido é a que apresenta melhor combinação de tenacidade e resistência
mecânica.
Variação da dureza no 
revenido da martensita 
em ligas Fe-C
Revenido
• De uma forma geral, a precipitaçãodurante o revenido ocorre da seguinte maneira:
• 1) Até 250°C ocorre a precipitação de finos carbonetos do tipo ε (carboneto rico em
carbono com estrutura HC). Nesta condição a quantidade de carbono na martensita é
reduzida a aproximadamente 0,3%.
• 2) Entre 230-280°C ocorre a decomposição da austenita retida em ferrita e cementita,
com características de bainita.
• 3) Entre 160-400°C ocorre precipitação e crescimento de cementita (Fe3C). Os
carbonetos do tipo ε se dissociam formando cementita.
• 4) Entre 400-700°C ocorre crescimento e arredondamento da cementita (Fe3C)
precipitada.
Revenido
Revenido
• A microestrutura da martensita
revenida é composta pelas fases
estáveis ferrita e cementita e
consiste em partículas de
cementita extremamente
pequenas e dispersas em uma
matriz contínua de ferrita.
• Esta microestrutura é semelhante
à da cementita globulizada
(esferoidita), exceto que as
partículas de cementita são
expressivamente menores.
Propriedades Mecânicas 
da Martensita Revenida
• A martensita revenida pode ser
quase tão dura e resistente
quanto a martensita, porém com
ductilidade e tenacidade
substancialmente aumentadas.
Propriedades Mecânicas 
da Martensita Revenida
• A martensita revenida pode ser
quase tão dura e resistente
quanto a martensita, porém com
ductilidade e tenacidade
substancialmente aumentadas.
Propriedades Mecânicas da Martensita Revenida
Revenido
• A influência do tempo de revenido é muito menor do que a da temperatura.
• O tempo ideal, recomendado na literatura e por alguns fabricantes, é de cerca de
30 minutos por polegada de seção, mas isto pode variar de caso para caso.
• Em aços de mais alta liga, o tempo de tratamento deve ser maior, podendo chegar
a 2 horas por polegada.
Revenido
Esquema de um ciclo térmico para o 
revenimento de um aço 1080 
(ASM Metals Handbook, Vol 4, 1991)
Endurecimento Secundário
• Alguns elementos de liga têm o efeito de
retardar o amolescimento e ainda
promover algum endurecimento durante o
revenido.
• Os elementos mais efetivos nessa função
são o Mo, V, W, Cr, Ti, Nb. Eles formam
carbonetos (MoC, VC, WC ...) que são mais
estáveis e coalescem em temperaturas
mais elevadas do que a cementita.
• O endurecimento secundário é muito
utilizado nos aços ferramenta para trabalho
a quente e usinagem (aços rápidos), além
de alguns aços inoxidáveis martensíticos. Endurecimento secundário
aço inox martensítico com 13%Cr
Fragilidade do Revenido
• Em alguns aços, o revenido em certas faixas de temperatura pode provocar a
queda brusca da tenacidade ao impacto.
• A faixa crítica em que ocorre a fragilização é característica de cada aço. Nos aços
médio C e baixa liga, a faixa crítica situa-se entre 230 e 350°C, ao passo que nos
aços ao Cr-Ni a fragilização surge entre 375 a 575°C.
• Nos aços que apresentam a fragilidade do revenido, deve-se evitar o tratamento
na faixa crítica, selecionando uma temperatura inferior ou superior. Optando-se
por temperaturas de revenido superiores, a taxa de resfriamento deve ser elevada
de modo a se evitar a permanência na faixa crítica.
• Os aços que necessitam ser revenidos na faixa crítica possuem pequenas adições
de molibdênio (até 0,5%) e silício, que minimizam o problema.
Fragilidade do Revenido
• Este fenômeno também é conhecido como Fragilidade Azul, pois ocorre
geralmente na faixa de temperatura (230 e 350°C) em que o aço apresente uma
coloração azulada.
Fragilidade do Revenido
• Exemplo:
Aço AISI 4140
(tempo de revenido 1h)
Austêmpera
• A austêmpera é o tratamento que promove a
transformação isotérmica da austenita em bainita.
• A bainita possui tenacidade e resistência à fadiga
superiores às da martensita revenida.
• Não é realizado o revenimento após a austêmpera.
• O processo consiste em austenitizar o aço de 50 a
100°C acima de A3. Após, resfria-se rapidamente o
material em banho de sais, óleo ou chumbo líquido,
até a temperatura de transformação (250 a 400°C).
Utiliza-se para isso um forno tubular que mantém o
banho na temperatura desejada. Por fim, após
completada a transformação em Bainita (B), resfria-
se ao ar até a temperatura ambiente.
Ciclo Térmico da Austêmpera
Austêmpera
Austêmpera
• Propriedades mecânicas do aço 1095 (0,95 %C) submetido a três diferentes
tratamentos térmicos:
(ASM Metals Handbook, Vol 8)
Resumo
TRATAMENTO NO QUE CONSISTE INDICAÇÃO MICROESTRUTURAS PROPRIEDADES
RECOZIMENTO PLENO
Austenitização seguida de
resfriamento ao forno
Amolesce o material para
usinagem ou conformação a
frio
Perlita grossa + fase pró-
eutetóide
Dureza/Res.Mec 
Ductilidade 
Tenacidade → / 
NORMALIZAÇÃO
Austenitização seguida de
resfriamento ao ar
Homogeneização; refino de
grãos; prepara o material
para um tratamento de
têmpera a seguir
Aços de baixa temperabilidade:
perlita fina + fase pró-eutetoide.
Em aços de média e alta
temperabilidade pode ocorrer
bainita e até martensita
Dureza/Res.Mec →
Ductilidade →
Tenacidade → / 
RECOZIMENTO PARA 
ESFEROIDIZAÇÃO
Tratamento prolongado (10
a 15 horas) logo abaixo ou
cíclico em torno da
temperatura A1 do aço. Não
funciona bem para aços
baixo carbono (<0,30%)
Amolece o material para
usinagem ou conformação a
frio – nesse sentido é mais
eficiente
Esferoidita – carbonetos
grosseiros e esferoidizados em
matriz ferrítica dúctil
Dureza/Res.Mec 
Ductilidade 
Tenacidade → / 
TÊMPERA
Austenitização seguida de
resfriamento rápido suficiente
para promover a transformação
martensítica. O meio de
resfriamento não deve ser
excessivamente brusco para não
provocar empenos e
trincamentos. A temperatura de
austenitização deve ser alta
suficiente para homogeneizar e
dissolver o máximo de elementos
de liga, mas deve ser baixa
suficiente para evitar o
crescimento de grãos
Endurece o material
Martensita
(Em aços média e alta liga, além
de martensita, consideráveis
quantidades de austenita retida e
carbonetos não dissolvidos
podem estar presentes)
Dureza/Res.Mec 
Ductilidade 
Tenacidade 
TRATAMENTO NO QUE CONSISTE INDICAÇÃO MICROESTRUTURAS PROPRIEDADES
REVENIDO
Aquecimento do aço
temperado (martensítico)
na faixa de 200oC a
650oC (em poucos casos
até 700oC)
- Alivia tensões
- Confere tenacidade
modifi-cando a
microestrutura da
martensita.
Martensita revenida, com 
caracterísitcas que variam 
bastante com a temperatura de 
tratamento
Variam muito com a
temperatura de revenido:
Dureza/Res.Mec  / 
Ductilidade  / →
Tenacidade  / 
MARTÊMPERA Ver figura 1
Endurecer o material,
porém com um nível menor
de tensões internas,
minimizando a incidência
de trincas e empenos.
Martensita
(Em aços média e alta liga, além
de martensita, consideráveis
quantidades de austenita retida e
carbonetos não dissolvidos
podem estar presentes)
Dureza/Res.Mec 
Ductilidade 
Tenacidade 
AUSTÊMPERA
Tratamento isotérmico
para produção de bainita
(ver figura 2)
Produzir aços bainíticos
Bainita superior ou inferior
(conforme a temperatura
escolhida)
Ver figura 3.
Figura 1 -
Martêmpera
Figura 2 -
Austêmpera
Figura 3
Tratamentos Térmicos de Superfície
• A têmpera superficial é um tratamento de têmpera convencional que é aplicado
apenas na região superficial da peça.
• Muitas vezes, é interessante produzir peças com alta dureza superficial com um
núcleo que tenha uma dureza mais baixa e, consequentemente, maior
tenacidade.
• O desgaste dos materiais ocorre na superfície, logo, quando o desgaste for uma
solicitação importante no componente mecânico, a dureza elevada tende a ser
requerida, porém, somente na superfície.
• Exemplos: Engrenagens e eixos.
Tratamentos Térmicos de Superfície
• Exemplo: Engrenagens.
• Neste componente, é interessante ter a
superfície dos dentes da engrenagem com
elevada dureza, para suportar o carregamento
mecânico localizado (contato entre os dentes) e
o desgaste causado pelos seus movimentos
relativos.
• No entanto, é necessário que o núcleo do dente
daengrenagem tenha tenacidade suficiente
para suportar vibrações ou sobrecargas
Têmpera Superficial por Chama
• Uma chama, geralmente de oxi-acetileno, com alta intensidade é aplicada sobre
a área desejada.
• A temperatura é elevada até a região da transformação da austenita.
• A profundidade de endurecimento pode ser aumentada pelo prolongamento do
tempo de aquecimento.
Têmpera Superficial por Chama
• Para uma produção em menor escala, a têmpera por chama é mais econômica,
pois utiliza equipamentos de menor custo (porém, o custo da manutenção é
maior. Além disso, pode ser aplicada a peças de grandes dimensões mais
facilmente que a têmpera por indução.
Têmpera Superficial por Indução
• No endurecimento por indução, a peça é colocada no interior de uma bobina
submetida à passagem de corrente alternada. O campo eletromagnético gerado
energiza a peça, provocando seu aquecimento por efeito Joule.
• Dependendo da frequência e da corrente, a taxa e a profundidade de
aquecimento podem ser controladas.
Têmpera Superficial por Indução
• O tempo de aquecimento na têmpera por
indução é bastante curto, de 1 a 10 segundos.
Este tempo deve ser o menor possível para não
causar o superaquecimento da peça, o que
poderia levar ao aparecimento de trincas.
• O resfriamento da peça pode ser feito com a
imersão em um tanque com o líquido de
arrefecimento, ou com o uso de spray
arrefecedor, logo após o aquecimento por
indução.
• Vídeos.
	Slide 1: Engenharia dos Materiais Metálicos
	Slide 2: Referências Bibliográficas
	Slide 3: Diagramas TTT
	Slide 4: Diagramas TTT – Introdução
	Slide 5: Nucleação e Crescimento de uma Fase
	Slide 6: Nucleação e Crescimento de uma Fase
	Slide 7: Nucleação e Crescimento de uma Fase
	Slide 8: Diagramas TTT – Introdução
	Slide 9: Diagramas TTT – Introdução
	Slide 10: Diagramas TTT – Introdução
	Slide 11: Diagrama TTT do Aço Eutetoide (0,77 %C)
	Slide 12: Diagrama TTT do Aço Eutetoide (0,77 %C)
	Slide 13: Formação da Perlita (Transformação Perlítica)
	Slide 14: Perlita
	Slide 15: Perlita Grosseira vs Perlita Fina
	Slide 16: Perlita Grosseira vs Perlita Fina
	Slide 17: Diagrama TTT do Aço Hipereutetoide com 1,13 %C
	Slide 18: Bainita
	Slide 19: Bainita
	Slide 20: Bainita
	Slide 21: Bainita
	Slide 22: Bainita
	Slide 23: Bainita
	Slide 24: Propriedades Mecânicas da Bainita
	Slide 25: Propriedades Mecânicas da Bainita
	Slide 26: Martensita
	Slide 27: Martensita
	Slide 28: Martensita
	Slide 29: Martensita
	Slide 30: Martensita
	Slide 31: Martensita
	Slide 32: Martensita
	Slide 33: Martensita
	Slide 34
	Slide 35
	Slide 36: Martensita
	Slide 37
	Slide 38: Martensita
	Slide 39: Martensita
	Slide 40: Martensita
	Slide 41: Propriedades Mecânicas da Martensita
	Slide 42: Propriedades Mecânicas da Martensita
	Slide 43: Propriedades Mecânicas da Martensita
	Slide 44: Martensita
	Slide 45: Exercício
	Slide 46: Influência dos Elementos de Liga
	Slide 47: Influência dos Elementos de Liga
	Slide 48: Influência dos Elementos de Liga
	Slide 49: Classificação dos Aços
	Slide 50: Sistema de Classificação dos Aços
	Slide 51: Sistema de Classificação dos Aços
	Slide 52
	Slide 53
	Slide 54
	Slide 55
	Slide 56
	Slide 57: Diagramas TRC
	Slide 58: Diagramas TRC – Introdução
	Slide 59: Diagramas TRC
	Slide 60: Diagrama TRC do Aço Eutetoide
	Slide 61: Diagrama TRC do Aço Eutetoide
	Slide 62: Diagrama TRC do Aço Liga 4340
	Slide 63: Diagrama TRC do Aço Liga 4140
	Slide 64: Tratamentos Térmicos
	Slide 65: Tratamentos Térmicos dos Aços
	Slide 66: Recozimento Pleno
	Slide 67: Normalização
	Slide 68: Normalização
	Slide 69: Temperaturas de Encharque
	Slide 70: Normalização
	Slide 71: Normalização e Recozimento de um Aço Eutetoide
	Slide 72: Recozimento Pleno x Normalização
	Slide 73: Propriedades Mecânicas de Aços Recozidos
	Slide 74: Propriedades Mecânicas de Aços Normalizados
	Slide 75: Recozimento para Esferoidização
	Slide 76: Recozimento para Esferoidização
	Slide 77: Recozimento para Esferoidização
	Slide 78: Recozimento para Esferoidização
	Slide 79: Recozimento para Esferoidização
	Slide 80: Recozimento para Esferoidização
	Slide 81: Recozimento para Esferoidização
	Slide 82: Temperaturas de Encharque
	Slide 83: Recozimento Isotérmico
	Slide 84: Recozimento Isotérmico
	Slide 85: Recozimento para Recristalização
	Slide 86: Recozimento para Alívio de Tensões
	Slide 87: Temperaturas de Encharque
	Slide 88: Temperaturas de Encharque
	Slide 89: Têmpera
	Slide 90: Ciclo Térmico da Têmpera
	Slide 91: Têmpera
	Slide 92: Têmpera
	Slide 93: Têmpera
	Slide 94: Têmpera
	Slide 95: Têmpera
	Slide 96: Têmpera
	Slide 97: Severidade do Meio de Têmpera (H)
	Slide 98: Severidade do Meio de Têmpera (H)
	Slide 99: Meios de Resfriamento e Microestruturas
	Slide 100: Têmpera Sub-zero
	Slide 101: Têmpera Sub-zero
	Slide 102: Têmpera Sub-zero
	Slide 103: Têmpera Sub-zero
	Slide 104: Têmpera Sub-zero
	Slide 105: Influência da Severidade da Têmpera e do Tamanho da Peça na Dureza
	Slide 106: Influência da Severidade da Têmpera e do Tamanho da Peça na Dureza
	Slide 107: Martêmpera
	Slide 108: Martêmpera
	Slide 109: Martêmpera
	Slide 110: Temperabilidade
	Slide 111: Temperabilidade
	Slide 112: Temperabilidade
	Slide 113: Ensaio Jominy
	Slide 114: Ensaio Jominy
	Slide 115: Ensaio Jominy
	Slide 116: Ensaio Jominy
	Slide 117: Ensaio Jominy
	Slide 118: Ensaio Jominy
	Slide 119: Ensaio Jominy
	Slide 120: Ensaio Jominy
	Slide 121: Fatores que Influenciam a Temperabilidade do Aço
	Slide 122: Fatores que Influenciam a Temperabilidade do Aço
	Slide 123: Fatores que Influenciam a Temperabilidade do Aço
	Slide 124: Fatores que Influenciam a Temperabilidade do Aço
	Slide 125: Limitações na Temperatura de Tratamento
	Slide 126: Limitações na Temperatura de Tratamento
	Slide 127: Limitações na Temperatura de Tratamento
	Slide 128: Limitações na Temperatura de Tratamento
	Slide 129: Fatores que Influenciam a Temperabilidade do Aço
	Slide 130: Fatores que Influenciam a Temperabilidade do Aço
	Slide 131: Influência da Composição Química na Temperabilidade do Aço
	Slide 132: Influência da Composição Química na Temperabilidade do Aço
	Slide 133: Influência da Composição Química na Temperabilidade do Aço
	Slide 134: Influência da Composição Química na Temperabilidade do Aço
	Slide 135: Influência da Composição Química na Temperabilidade do Aço
	Slide 136: Influência da Composição Química na Temperabilidade do Aço
	Slide 137
	Slide 138
	Slide 139
	Slide 140
	Slide 141: Influência da Composição Química na Temperabilidade do Aço
	Slide 142: Revenido
	Slide 143: Ciclo Térmico do Revenido
	Slide 144: Revenido
	Slide 145: Revenido
	Slide 146: Revenido
	Slide 147: Revenido
	Slide 148: Revenido
	Slide 149: Revenido
	Slide 150
	Slide 151: Revenido
	Slide 152: Revenido
	Slide 153: Revenido
	Slide 154: Propriedades Mecânicas da Martensita Revenida
	Slide 155: Propriedades Mecânicas da Martensita Revenida
	Slide 156: Propriedades Mecânicas da Martensita Revenida
	Slide 157: Revenido
	Slide 158: Revenido
	Slide 159: Endurecimento Secundário
	Slide 160: Fragilidade do Revenido
	Slide 161: Fragilidade do Revenido
	Slide 162: Fragilidade do Revenido
	Slide 163: Austêmpera
	Slide 164: Ciclo Térmico da Austêmpera
	Slide 165: Austêmpera
	Slide 166: Austêmpera
	Slide 167: Resumo
	Slide 168
	Slide 169
	Slide 170: Tratamentos Térmicos de Superfície
	Slide 171: Tratamentos Térmicos de Superfície
	Slide 172: Têmpera Superficial por Chama
	Slide 173: Têmpera Superficial por Chama
	Slide 174: Têmpera Superficial por Indução
	Slide 175: Têmpera Superficial por Indução