07 MEC MB 1 Ensaios Mecânicos I

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Ensaios Mecânicos I 
 
 SENAI- SP, 2002 
 
 
Trabalho elaborado pela Escola SENAI Roberto Simonsen 
do Departamento Regional de São Paulo. 
 
 
 
Coordenação Geral Dionisio Pretel 
 
Coordenação Laur Scalzaretto 
Alcindo Daniel Fávero 
 
Organização João Carlos Voltarelli 
 
Editoração Écio Gomes Lemos da Silva 
Silvio Audi 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Escola SENAI Roberto Simonsen 
Rua Monsenhor Andrade, 298 – Brás 
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Sumário 
 Página 
 
Normalização dos ensaios 3 
Diagrama ferro-carbono 7 
Tratamento térmico 21 
Temperar e revenir 47 
Recozer aço 53 
Macrografia 57 
Micrografia 79 
Dureza 147 
Impacto 165 
Molas 173 
Embutimento 227 
 
 
 
 
 
 
 
 
 3 
Normalização dos ensaios 
A normalização descreve as condições em que um material deve 
ser ensaiado, para que não ocorram resultados duvidosos. Ela é 
conseguida através de uma série de recomendações já testadas 
em laboratórios confiáveis e reunidas em normas técnicas 
estabelecidas por entidades especializadas. 
 
No Brasil, a entidade encarregada do estabelecimento dessas 
normas é a ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas. 
Outras Normas são conhecidas e utilizadas no Brasil, tais como 
a ASTM (Estados Unidos) e a DIN (Alemanha). 
 
A normalização dos ensaios traz uma série de vantagens: 
• Reduz o desentendimento entre fabricante e consumidor; 
• Torna a qualidade de produção mais uniforme; 
• Reduz os tipos similares de peças e materiais; 
• Diminui o custo unitário da produção; 
• Orienta o projetista na escolha do material mais adequado 
ao produto a ser fabricado; 
• Permite a comparação dos resultados obtidos sem diferentes 
laboratórios, pela adoção do mesmo método de ensaio. 
Tipos de ensaios 
Os ensaios podem ser classificados segundo diversos critérios, 
por exemplo: 
a) quanto aos resultados que fornecem, os ensaios podem ser 
quantitativos ou qualitativos. 
 
 4 
Os ensaios quantitativos determinam as propriedades do 
material ensaiado através de números. Por exemplo, um ensaio 
de cisalhamento é quantitativo porque permite determinar os 
valores numéricos para propriedades mecânicas do material 
testado. Esses valores podem servir de base para aplicações 
práticas, como determinar o diâmetro de um rebite que vai unir 
duas chapas em um determinado produto. 
 
Os ensaios qualitativos, são apenas indicativos de qualidades 
dos materiais e não medidas numéricas. Assim, um ensaio de 
som pode detectar trincas em peças fundidas sem, contudo, 
medi-las. 
 
b) Dependendo das condições de realização, os ensaios podem 
ser: práticos ou tecnológicos. 
 
Ensaios práticos: Os ensaios práticos não necessitam de 
equipamentos especiais e, geralmente, baseiam seus resultados 
na observação direta de amostras do material. Os tecnológicos 
são mais complexos, tanto no que se refere às normas técnicas 
que devem ser observadas, quanto ao equipamento necessário. 
 
Como exemplo de ensaio prático, podemos citar o ensaio de 
centelha. Nesse ensaio, um material é classificado segundo as 
centelhas que emite ao ser atritado em um esmeril. 
 
 
 
Outro ensaio prático é o ensaio com lima, utilizado para verificar 
a dureza de um material, pela maior ou menor facilidade de 
soltar cavacos que ele apresenta em atrito com outros. Assim, 
 5 
um material mais mole apresentará um volume maior de 
cavacos do que outro, de maior dureza. 
 
O exemplo mais simples de ensaio prático é, entretanto, o 
ensaio visual. É, geralmente, o primeiro tipo de controle que se 
faz em relação a um material e pode ser usado para distinguir 
materiais pela sua cor característica; verificar defeitos de 
superfície (porosidade, trincas, etc); fazer controle de qualidade 
do acabamento superficial de laminados, peças usinadas, 
revestimentos superficiais (tintas, cromação, etc), entre outras 
Ensaio tecnológico 
O ensaio de resistência à compressão constitui um exemplo de 
ensaio tecnológico, porque exige a utilização de equipamento 
especial (prensa para aplicar a pressão, dinamômetro para 
medir a força aplicada), além de obedecer normas técnicas que 
determinam desde o formato e dimensões de corpo de prova, 
até o procedimento técnico e análise dos resultados. 
 
De acordo com a possibilidade, ou não, de aproveitamento do 
material após a realização dos ensaios, estes podem ser 
classificados em: ensaios não-destrutivos e ensaios destrutivos. 
 
Os ensaios não-destrutivos, como o próprio nome indica, não 
inutilizam o material ou o corpo de prova ensaiado, permitindo 
sua utilização prática após o ensaio. 
 
Um exemplo de ensaio não-destrutivo é o ensaio com raio x. 
Nesse ensaio, o corpo de prova (ou o próprio produto acabado) 
é passado por um aparelho de raio x e suas falhas são 
identificadas em um filme radiográfico. 
 
Outros ensaios não-destrutivos incluem o uso de partículas não 
magnéticas, ultrassom ou líquidos penetrantes – todos eles 
permitem detectar falhas nos materiais, sem prejudicar sua 
posterior utilização prática. 
 
 6 
Nos ensaios destrutivos, os corpos de prova são inutilizados ou 
pela sua destruição ou por alguma marca deixada pelo ensaio 
(riscos muito visíveis, amassamentos, trincas, etc.). 
 
O ensaio de resistência à compressão é destrutivo, pois produz 
deformações, trincas ou ruptura do corpo de prova. 
 
 7 
Diagrama Ferro-Carbono 
As ligas de ferro-carbono são as mais utilizadas dentre todas as 
ligas metálicas. O ferro é um metal abundante na crosta terrestre 
e caracteriza-se por ligar-se com outros elementos, metálicos ou 
não metálicos, dos quais o principal é o carbono. O diagrama 
ferro -- carbono é fundamental para facilitar a compreensão sobre 
o que ocorre com as ligas ferrosas quando submetidas a 
operações de tratamento térmico, que modificam suas 
propriedades mecânicas para aplicações sob as mais variadas 
condições de serviço. 
 
Inicialmente, observaremos as transformações do elemento ferro 
quando submetido ao aquecimento ou resfriamento lentos. 
 
 O ferro, como todos os metais tem uma estrutura cristalina. A 
disposição própria e regular dos átomos de cada metal, em forma 
de cristais, se chama rede cristalina ou reticulado cristalino. 
 
O ferro sólido, quando aquecido ou resfriado, apresenta 
diferentes estruturas em seu reticulado cristalino; 
conseqüentemente, suas propriedades também ficam diferentes. 
Esse fenômeno se denomina alotropia e é representado pelas 
letras do alfabeto grego: α, β, γ, δ, etc. 
 
 8 
O gráfico a seguir mostra a curva característica de resfriamento 
ou aquecimento. do ferro puro e sua correspondente 
transformação alotrópica. 
 
 
 
No intervalo de 1538ºC e 1394ºC o ferro puro se solidifica em 
reticulado cúbico de corpo centrado CCC, chamado Fe δ (ferro 
delta). 
 
A 1394ºC se realiza a reestruturação do reticulado cúbico de 
corpo centrado em reticulado cúbico de face centrada, 
permanecendo até 912ºC. O reticulado cúbico de face centrada 
CFC denomina-se Fe γ (ferro gama) ou austenita. 
 9 
A 912ºC o ferro puro sofre mudança na estrutura do reticulado 
novamente para cúbico de corpo centrado CCC, chamado Fe α 
(ferro alfa) ou ferrita. Abaixo dessa temperatura, a estrutura do 
reticulado do ferro é cúbica de corpo centrado. 
 
O trecho abaixo de 770ºC não representa mudança de estrutura 
do reticulado, mas o surgimento de propriedades magnéticas do 
ferro; o Feα abaixo de 770ºC é magnético e acima de 770ºC não 
tem propriedades magnéticas. 
 
A mudança estrutural do reticulado cristalino do ferro traz consigoa modificação de suas propriedades; assim, o Feα quase não 
dissolve o carbono; o Feγ dissolve até 2,11% de carbono e o Fe δ 
dissolve até 0,09% de carbono. Essa situação ocorre devido à 
estrutura cúbica de face centrada do Feγ apresentar uma 
distância maior entre os átomos do que a estrutura cúbica de 
corpo centrado do Feα e Feδ, então é mais fácil aceitar átomos 
estranhos, como por exemplo, átomos de carbono. A esse 
fenômeno damos o nome de solubilidade no estado sólido. 
 
O ferro puro raramente é usado, comumente está ligado com o 
carbono. No gráfico apresentado foi vista a curva de resfriamento 
ou aquecimento do ferro puro com indicações das formas 
alotrópicas e suas respectivas temperaturas de transformação. 
Nas ligas de ferro – carbono existem também as formas 
alotrópicas α e γ, mas as temperaturas de transformação oscilam 
em função do teor de carbono na liga. O diagrama abaixo de fase 
ferro – carbono, auxilia na visualização dessas oscilações 
importantes para o estudo dos aços e ferros fundidos. 
 
 10 
 
 
O diagrama de fase ferro – carbono pode ser dividido em três 
partes: 
de 0 a 0,008%C - ferro puro 
de 0,008 a 2,11%C - aço 
de 2,11 a 6,69%C - ferro fundido 
Fases relevantes do diagrama ferro-carbono 
Ferrita (α) 
Solução sólida de carbono em ferro CCC , existente até a 
temperatura de 912ºC, caracteriza-se pela baixa solubilidade de 
carbono no ferro, chegando ao máximo de 0,0218% a 727ºC. 
 11 
Austenita (γ) 
Solução sólida de carbono em ferro CFC, existindo entre as 
temperaturas de 912ºC e 1495ºC, e com solubilidade máxima de 
carbono no ferro de 2,11% a 1148ºC. 
Ferrita (δ) 
Solução sólida de carbono em ferro CCC, sendo estável até 
1538ºC, quando o ferro se liqüefaz. A solubilidade do carbono é 
baixa, atingindo um máximo de 0,09% a 1495ºC. Quando não 
houver referência contrária, o termo ferrita, subentenderá a 
ferrita α . 
Cementita (Fe3C) 
É um carboneto de ferro de alta dureza com teor de carbono de 
6,69% de carbono. 
Linhas relevantes do diagrama ferro-carbono 
Linha A1 
Indica a ocorrência de uma parada (Arrêt) durante a 
transformação. Assim ao resfriar um aço com 0,77% C, observa-
se uma “parada” na temperatura de 727ºC, ou seja, enquanto a 
transformação γ → α+ Fe3C não se completar a temperatura 
permanecerá constante. 
 
 
 12 
Linha A2 
Indica a temperatura de transformação magnética do ferro CCC a 
770ºC. 
Linha A3 
Indica a temperatura de transformação γ → α. À medida que o 
teor de carbono vai aumentando, a temperatura A3 vai 
diminuindo, até o limite de 727ºC, onde se encontra com A1. 
Linha Acm 
Indica a temperatura de transformação γ → Fe3C. Inicia-se a 
727ºC com 0,77% C e vai aumentando com a elevação do teor de 
carbono, até atingir 1148ºC a 2,11% C. 
Linha Solidus 
Indica que, abaixo desta linha, todo material estará no estado 
sólido. 
Linha Liquidus 
Indica que, acima desta linha, todo material estará na forma 
líquida. 
Pontos relevantes do diagrama ferro-carbono 
Ponto eutético 
Indica a presença de uma liga eutética, com 4,3% C a 1148ºC. 
Ponto eutetóide 
Indica a presença de uma liga eutetóide, com 0,77%C a 727ºC. 
 13 
Componentes da estrutura dos aços 
No ponto eutetóide se verifica uma transformação importante no 
estudo dos aços, ou seja um aço com 0,77%C acima de 727ºC 
encontra-se no estado de austenita. No ponto eutetóide a 
austenita se transforma em uma mistura de duas fases – ferrita e 
cementita – que se denomina perlita. 
 
 
 
A perlita tem uma estrutura finamente raiada que, semelhante a 
madrepérola, está formada de lâminas finíssimas superpostas, 
alternando-se uma camada de ferrita e outra de cementita, 
conforme a figura a seguir. 
 
 
 
Assim os aços com 0,77% C são chamados de eutetóides. Aços 
com menos de 0,77%C são chamados hipoeutetóides e com 
mais de 0,77%C são chamados hipereutetóides. 
 14 
Embora a perlita não seja uma fase, e sim um constituinte, é 
possível prever quais são as microestruturas presentes nos aços 
após o resfriamento lento. 
 
Os aços hipoeutetóides (até 0,77%C) apresentam em sua 
microestrutura ferrita e perlita conforme mostra a figura 
esquemática abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço 
hipoeutetóide com aproximadamente 0,3%C, submetido ao 
ataque reativo de nital, ampliado 200 vezes. Os grãos escuros 
são de perlita e os grãos brancos são de ferrita. 
 
 
 
 15 
Os aços eutetóides (0,77%C) apresentam em sua microestrutura 
somente perlita, conforme mostra a figura esquemática abaixo. 
 
 
 
 
A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço 
eutetóide com 0,77%C, submetido ao ataque reativo de nital, 
ampliado 1000 vezes. 
 
 
 
Nota-se a estrutura lamelar; as linhas escuras representando a 
cementita e as linhas brancas a ferrita. 
 
 16 
Os aços hipereutetóides (0,77% a 2,11%C) apresentam em sua 
microestrutura perlita e cementita, conforme mostra a figura 
esquemática a seguir. 
 
 
 
 
 
 
A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço 
hipereutetóide com aproximadamente 1%C, submetido ao ataque 
reativo de picral, ampliado 200 vezes. 
 
Nota-se que a cementita está disposta em torno dos grãos de 
perlita, formando uma rede. 
 
Os aços hipoeutetóides apresentarão tanto maior quantidade de 
ferrita quanto menos carbono contiverem, e os aços 
hipereutetóides tanto maior quantidade de cementita quanto mais 
se aproximarem do teor de 2,11% de carbono. A figura a seguir 
mostra de modo esquemático o teor de carbono e sua 
microestrutura correspondente. 
 
 
 
 17 
Interpretação final dos diagramas 
Os aços hipoeutetóides (0,4%C por exemplo) têm pouco carbono, 
portanto há pouca perlita e quase nenhuma cementita livre. A 
maior parte de massa constitui-se de ferrita que é Feα , 
caracterizando-se pela baixa dureza, porém com alta ductilidade. 
O diagrama de fase apresentado a seguir, indica as fases 
presentes nos pontos determinados e o respectivo estado físico 
do aço hipoeutetóide com 0,4% C, quando submetido ao 
resfriamento lento. 
 
 
 
Ponto Temperatura 
aproximada 
Estado 
físico 
Fases 
presentes Comentários 
A 1600ºC líqüido líqüida Toda a matéria líqüida. Todo o carbono dissolvido 
B 1480ºC líqüido líqüida Início da solidificação. Forma-se o primeiro cristal sólido 
C 1450ºC mistura 
líqüida 
+ 
sólida 
Campo bifásico. 
O líqüido vai transformando-se continuamente em austenita 
D 1350ºC sólido austenita Todo material solidificado. O ultimo líqüido solidificou-se 
E 1000ºC sólido austenita Apenas sólido presente – austenita - é Fe CFC com todo 
carbono dissolvido 
F 780ºC sólido austenita Início da transformação da austenita em ferrita. O carbono 
começa a liberta-se 
G 750ºC sólido 
austenita 
+ 
ferrita 
CFC transforma-se continuamente em CCC, libertando 
carbono para formar a perlita 
H 727ºC sólido 
perlita 
+ 
ferrita 
Completada a transformação 
I <727ºC sólido 
perlita 
+ 
ferrita 
Material pronto para ser utilizado 
 18 
Nos aços hipereutetóides (0,9%C por exemplo), devido ao alto 
teor de carbono, teremos a formação de cementita mais a perlita. 
O diagrama de fase apresentado a seguir mostra as fases 
presentes e o respectivo estado físico do aço hipereutetóide com 
0,9% C ,quando submetido ao resfriamento lento. 
 
 
 
Ponto Temperatura 
aproximada 
Estado 
físico 
Fases 
presentes Comentários 
A > 1500ºC líqüido líqüida Toda a matéria líqüida. Todo o carbono dissolvido. 
B 1500ºC líqüido líqüida Início da solidificação. Forma-se o primeiro 
cristal sólido. 
C 1450ºC mistura 
líqüida 
+ 
sólida 
Campo bifásico.O líqüido vai transformando-se continuamente 
em austenita. 
D 1430ºC sólido austenita Todo material solidificado. O último líqüido solidificou-se. 
E 1000ºC sólido austenita Apenas sólido presente - austenita - é Fe CFC 
com todo carbono dissolvido. 
F 800ºC sólido austenita Início da transformação da austenita em 
cementita. O carbono começa a libertar-se. 
G 760ºC sólido 
austenita 
+ 
cementita 
CFC transforma-se continuamente em CCC, 
libertando carbono para formar a cementita. 
H 727ºC sólido 
perlita 
+ 
cementita 
Completada a transformação. 
I < 727ºC sólido 
perlita 
+ 
cementita 
Material pronto para ser utilizado. 
 19 
Efeito da velocidade de resfriamento nos 
aços 
Um aço resfriado muito lentamente a partir do campo austenítico 
apresentará, em temperatura ambiente, uma ou mais das fases 
ferrita, perlita e cementita, dependendo de seu teor de carbono. 
 
 
 
Porém, se o resfriamento do aço a partir da região austenítica for 
muito rápido impede-se a formação da perlita. Certamente 
produz-se um rearranjo cúbico de face centrada (CFC) para 
cúbico de corpo centrado (CCC), porém os átomos de carbono 
permanecem retidos em seu núcleo. Como o resfriamento é 
rápido e a dimensão do reticulado cristalino α é menor que a 
dimensão do reticulado cristalino γ, o carbono é forçado a 
permanecer no reticulado cristalino α, causando deformação e 
tensão, a conseqüência disso é uma estrutura dura, quebradiça, 
acicular denominada martensita, que não é prevista no diagrama 
ferro carbono. 
 
 
 20 
 21 
Tratamento térmico 
Tratamentos térmicos são ciclos térmicos a que são submetidos 
os aços. São compostos por operações de aquecimento, a uma 
velocidade adequada, com permanência por tempo suficiente em 
temperatura de tratamento correta e velocidade de resfriamento 
compatível com o objetivo desejado. 
 
Os tratamentos térmicos visam alterar a estrutura natural dos 
aços, conferindo ou melhorando suas propriedades mecânicas. 
 
Os principais objetivos dos tratamentos térmicos são: 
• remoção de tensões internas (oriundas de resfriamento 
desigual, trabalho mecânico ou outra causa); 
• aumento ou diminuição da dureza; 
• aumento da resistência mecânica; 
• melhora da ductilidade; 
• melhora da usinabilidade; 
• melhora da resistência ao desgaste; 
• melhora das propriedades de corte; 
• melhora da resistência à corrosão; 
• melhora da resistência ao calor; 
• modificação das propriedades elétricas e magnéticas. 
 22 
Fatores de influência nos tratamentos 
térmicos 
O tratamento térmico é composto por um ciclo de tempo - 
temperatura, e os fatores mais importantes a considerar são: 
aquecimento, tempo de permanência nessa temperatura e 
resfriamento. 
 
Aquecimento: como o objetivo principal do tratamento térmico 
é a modificação de suas propriedades mecânicas. Verifica-se que 
isso só é conseguido mediante uma alteração em sua estrutura. 
Assim sendo, o aquecimento é feito acima da zona crítica até sua 
completa austenitização, ou seja, a dissolução total do carboneto 
de ferro no ferro gama. O diagrama de fase Fe-C permite 
visualizar as temperaturas mínimas de transformação alotrópica 
em função do teor de carbono do aço em tratamento. 
 
 
 
Na fase de aquecimento, dentro do processo de tratamento 
térmico, são apropriadamente consideradas a velocidade e a 
temperatura máxima de aquecimento. 
 
A velocidade de aquecimento deve ser adequada à composição e 
ao estado de tensões do aço. 
 23 
Como tendência geral, o aquecimento muito lento provoca um 
crescimento excessivo dos grãos de austenita, tornando o aço 
frágil. Por outro lado, um aquecimento muito rápido em aços 
ligados ou em aços com tensões internas (provocadas por 
fundição, forjamento, etc.) poderá provocar empenamento ou 
mesmo aparecimento de fissuras. 
 
A temperatura de aquecimento deverá ser adequada para que 
ocorram as modificações estruturais desejadas. Se ela for inferior 
a temperatura de transformação, as modificações não ocorrerão; 
se for demasiadamente superior ocorrerá um crescimento 
indesejável dos grãos de austenita. Essa temperatura de 
aquecimento depende da composição química do aço e 
principalmente do seu teor de carbono. 
 
A figura a seguir mostra de modo esquemático o crescimento do 
grão da austenita devido a temperaturas excessivas. 
 
 
Na prática, o máximo que se admite é 50ºC acima de A3 para os 
aços hipoeutetóides. Para os aços hipereutetóides, devido à 
necessidade de altas temperaturas para dissolução do carboneto 
de ferro, será inevitável o crescimento de grão de austenita. No 
tratamento térmico, o crescimento do grão de austenita é mais 
prejudicial que a presença de carboneto não dissolvido; assim, a 
temperatura recomendada é inferior à linha Acm , mais 
precisamente, 50ºC acima de A1. 
 24 
 
Tempo de permanência na temperatura de 
aquecimento – o tempo de permanência na mesma 
temperatura deve ser o suficiente para que as peças se 
austenitizem de modo uniforme em toda a secção. Se o tempo 
de permanência for além do necessário, pode haver indesejável 
crescimento dos grãos de austenita. Empiricamente, adotam-se 
2 minutos por milímetro de espessura. Assim, para uma peça 
com 20mm de espessura serão necessários 40 minutos de 
permanência na temperatura de aquecimento para a completa 
difusão dos elementos da liga na austenita. 
 
Resfriamento – Este é o fator mais importante do ponto de 
vista de tratamento térmico, pois a velocidade de resfriamento 
determinará efetivamente a estrutura e as propriedades finais 
desejadas. 
 
 25 
Os meios de resfriamento usuais são: ambiente do forno, ar e 
meios líqüidos. O quadro abaixo apresenta em ordem crescente 
de velocidade alguns meios de resfriamento. 
 
Meio de resfriamento 
Solução aquosa a 10% NaOH 
Solução aquosa a 10% NaCL 
Solução aquosa a 10% Na2CO3 
Água a 0ºC 
Água a 18ºC 
Água a 25ºC 
Óleo 1 
Óleo 2 
Óleo 3 
Água a 50ºC 
Tetracloreto de carbono 
Água a 75ºC 
Água a 100ºC 
Ar liqüido 
Ar 
Vácuo 
 
A figura ao lado permite comprovar a importância do diagrama de 
resfriamento contínuo na determinação dos constituintes e suas 
respectivas propriedades, que resultam de quando os aços são 
submetidos a diferentes velocidades de resfriamento. 
 
 
 26 
Examinando a figura podemos concluir que: um aço esfriado 
muito lentamente, no forno, por exemplo (curva A), começa a se 
transformar em perlita ao atingir o ponto Ai e, ao atingir Af, é 
inteiramente Transformado em perlita. Essa perlita é de 
granulação grosseira e apresenta baixa dureza; logo, aços 
esfriados muito lentamente apresentam, em temperatura 
ambiente, o constituinte perlita de granulação grosseira e de 
baixa dureza. 
 
Com esfriamento mais rápido, em ar, por exemplo (curva B), o 
aço apresentará perlita fina, com dureza elevada. Com 
velocidade de esfriamento maior, em óleo (curva C), a 
transformação iniciada em Ci e terminada em Cf dá como 
constituinte perlita mais fina, com dureza maior. Com 
resfriamento ainda mais rápido (curva D), verifica-se que o início 
de transformação se dá no ponto Di. A velocidade de 
esfriamento agora é tal que não possibilita que a curva de 
esfriamento D toque na curva de fim de transformação, de 
modo que a transformação em perlita apenas se inicia, 
interrompendo-se em seguida e, ao atingir o ponto DMi, a 
austenita que não se transformou passa a martensita, cuja 
formação termina em DMf. A estrutura resultante dessa 
velocidade de esfriamento é simultaneamente perlita e 
martensita. 
 
Com esfriamento muito rápido (curva F), em água, verifica-se 
que a curva de esfriamento não toca na curva de transformação, 
de modo que não há transformação da austenita em produto 
lamelar, mas simplesmentepassagem a martensita, quando, no 
esfriamento, são atingidas as temperaturas correspondentes a 
Mi e Mf. Logo, os aços esfriados mais rapidamente são os mais 
duros. Há uma curva de esfriamento (curva E), que tangencia a 
curva C de início de transformação para esfriamento contínuo. 
 
 27 
Essa velocidade de esfriamento, denominada velocidade crítica 
de têmpera, indica que é desnecessário esfriar-se o aço mais 
rapidamente para que se produza estrutura martensítica. Pode-
se definir a velocidade crítica de esfriamento (ou de têmpera) 
como a menor velocidade de esfriamento que produzirá 
estrutura inteiramente martensítica. 
 
Em última análise, o tratamento térmico será escolhido de 
acordo com a estrutura e as propriedades que se desejam. 
Assim, quando se visa obter a máxima dureza, deve-se procurar 
produzir a estrutura martensítica, isto é, escolher um tratamento 
térmico com esfriamento rápido. Quando se visa ao mínimo de 
dureza, é necessária a estrutura perlítica, ou seja um 
resfriamento lento. 
 
Efeitos da secção da peça - A velocidade de esfriamento é 
afetada pela secção da peça, pois seu interior se esfria mais 
lentamente que a superfície. A figura abaixo mostra de modo 
esquemático o esfriamento do centro e o da superfície de uma 
peça em três meios de esfriamento diferentes. 
 
 
Formas de tratamento térmico do aço 
Recozimento 
É o tratamento térmico que visa reduzir a dureza do aço, 
aumentar a usinabilidade, diminuir a resistência à tração, 
remover tensões de trabalhos a frio ou a quente, atingindo a 
microestrutura ou as propriedades desejadas. 
 28 
Existem, basicamente, 3 tipos principais de recozimento: 
• Recozimento total ou pleno. 
• Recozimento para alívio de tensões ou subcrítico. 
• Esferoidização. 
 
Recozimento total ou pleno – consiste em austenitizar o 
aço a uma temperatura de mais ou menos 50ºC acima da linha 
A3 para aços hipoeutetóides e de 50ºC acima de A1 para 
hipereutetóides. O aço deve ser mantido nesta temperatura o 
tempo suficiente para que ocorra a solubilização do carbono e 
dos outros elementos de liga na austenita. Em seguida, deve-se 
fazer um resfriamento lento dentro do próprio forno, controlando-
se a velocidade de resfriamento de aproximadamente 25ºC por 
hora. O diagrama de fase Fe-C apresentado abaixo mostra de 
modo esquemático as faixas de temperatura para o recozimento 
pleno. 
 
 
 
Obtém-se, no recozimento pleno, uma estrutura de perlita 
grosseira que é a microestrutura ideal para melhorar a 
usinabilidade dos aços de baixo e médio teor de carbono (0,2% 
a 0,6%C); para aços de alto carbono, é preferível a estrutura 
“esferoidita”; obtida pelo coalescimento. 
 
 29 
A figura ao lado indica que os 
constituintes estruturais que 
resultam do recozimento pleno 
são: perlita para os aços 
eutetóide, perlita e ferrita para 
os aços hipoeutetóides e 
perlita e cementita para os 
aços hipereutetóides. 
 
 
Recozimento para alívio de tensões ou subcrítico - 
consiste no aquecimento do aço a uma temperatura entre 10ºC 
e 20ºC abaixo de A1, objetivando aliviar tensões provocadas por 
transformações mecânicas, corte por chama, soldagem, etc. 
 
A peça deve ser mantida a essa temperatura de 1 a 2 horas e, 
em seguida, resfriada lentamente no próprio forno, na cal ou ao 
ar livre. A figura a seguir mostra esquematicamente as faixas de 
temperaturas utilizadas no recozimento para alívio de tensões ou 
subcrítico. 
 
 
 
 30 
Esferoidização: o recozimento de esferoidização aplica-se 
principalmente em aços de médio e alto teor de carbono, com a 
finalidade de melhorar a usinabilidade. O tratamento objetiva 
transformar a rede de lâminas de cementita, em forma globular 
ou esferoidal de carboneto, em aço. A figura a seguir mostra 
esquematicamente a microestrutura do aço, antes e após o 
recozimento de esferoidização. 
 
 
Antes Depois 
 
Para ocorrer essa transformação, o aço deve ser aquecido entre 
680ºC e 750ºC. Esta temperatura deve ser mantida o tempo 
suficiente para homogeneizar a temperatura em toda a peça e o 
resfriamento deve ser lento, cerca de 10º a 20ºC por hora. A 
figura a seguir mostra esquematicamente as faixas de 
temperaturas utilizadas no recozimento de esferoidização. 
 
 
 
 31 
Normalização 
Esse tratamento térmico consiste 
na austenitização completa do aço, 
seguida de resfriamento em ar 
tranqüilo. A figura aao lado mostra 
no diagrama Fe-C que a faixa de 
temperatura para a normalização, 
supera a linha A3 para os aços 
hipoeutetóides e a linha Acm para os 
aços hipereutetóides. Essa 
temperatura situa-se entre 35ºC e 
40ºC, conforme o teor de carbono 
do aço em consideração. 
 
 
O objetivo deste tratamento é obter uma microestrutura mais fina 
e homogênea dos cristais. A normalização é usada no aço, após 
a fundição, forjamento ou laminação, preparando-o para uma 
boa resposta à têmpera. 
 
Têmpera: é um tratamento térmico que executamos no aço 
com teor de carbono maior que 0,3%C, com a finalidade de 
obter combinações de dureza e resistência mecânica. A 
estrutura que permite tais combinações é a estrutura 
martensítica. 
 
A têmpera é composta por um conjunto de três etapas: 
aquecimento, manutenção numa determinada temperatura e 
resfriamento. 
 
No aquecimento, o aço deve ser austenitizado em torno de 50ºC 
acima da linha A3 para aços hipoeutetóides. Para aços 
hipereutetóides a temperatura é de 50ºC acima de A1, isto é, nos 
aços hipoeutetóides a ferrita e a perlita se transformam em 
austenita. Nos aços hipereutetóides a perlita se transforma em 
austenita e a cementita continua inalterada por ser um 
constituinte duro. 
 32 
A figura a seguir mostra no diagrama Fe-C a faixa de 
temperatura de têmpera em função da porcentagem de carbono 
no aço. 
 
A permanência do aço numa determinada temperatura deve ser 
suficiente para que a superfície e o centro da peça adquiram a 
mesma temperatura e ocorra a solubilidade completa do 
carbono. Como regra, 2 minutos por milímetro de espessura do 
material são suficientes. 
 
O resfriamento na têmpera determina efetivamente a estrutura 
martensítica, portanto ele deve ser feito em um meio que 
possibilite uma curva de resfriamento que passe à esquerda do 
cotovelo da curva em C, evitando assim a transformação da 
austenita em produtos normais. A figura a seguir mostra a curva 
de resfriamento para temperar aço 1080; a linha Mi indica o 
início, e a linha Mf, o fim da transformação da austenita em 
martensita. 
 
 33 
Revenido 
É um tratamento térmico que normalmente se realiza após a 
têmpera com a finalidade de aliviar as tensões internas, diminuir 
a dureza excessiva e a fragilidade da martensita temperada, e, 
assim, aumentar a ductilidade e resistência ao choque. O 
revenido deve ser feito logo após a têmpera, para se evitar a 
perda de peças por ruptura provocada pelas tensões da 
têmpera. A figura a seguir mostra de modo esquemático o ciclo 
de têmpera e revenido. 
 
 
 
A temperatura do revenido 
varia em função do tipo de 
aço, dureza e característica 
mecânica desejada. O 
diagrama abaixo permite 
avaliar o efeito da temperatura 
de revenido sobre a dureza e 
a resistência ao choque de um 
aço 1045 temperado. Cada 
material possui uma curva 
característica. 
 
 
A temperatura de revenido também tem o objetivo de regularizar 
a dureza. Isso pode ser feito de duas maneiras. Uma delas é 
experimental, e se revine a peça aos poucos a partir de 100ºC, 
medindo-se a dureza em cada faixa até que se obtenha a dureza 
desejada. Outra maneira é a consulta aos diagramas de 
 34 
revenido, onde se lê diretamente o valor da temperatura em 
função da dureza desejada. Um exemplo de aplicação do 
diagrama é apresentado na figura abaixo.A manutenção numa determinada temperatura é um importante 
fator para peças de massa elevada. Como regra, deve-se 
manter por 60 minutos, adicionando-se uma hora para cada 
polegada de espessura da peça. 
 
O esfriamento após o revenido é feito em ar livre, salvo nos 
casos de aços que sofrem um fenômeno chamado fragilidade ao 
revenido (aços ligados ao Cr e Ni), quando revenidos nas faixas 
entre 260ºC e 315ºC e, também, entre 450ºC e 600ºC. É 
recomendado que, no caso de dúvida quanto à susceptibilidade 
do aço a este problema ou quando o revenido tiver que ser feito 
nestas faixas de temperatura, que seja seguido de resfriamento 
brusco em água fria. 
 35 
Tratamentos isotérmicos 
Esses tratamentos baseiam-se no conhecimento das curvas em 
C ou TTT e nos fenômenos que ocorrem durante o aquecimento 
e o resfriamento dos aços, possibilitando substituir com 
vantagens os tratamentos térmicos convencionais. Dentre esses 
tratamentos, destacam-se a austêmpera e a martêmpera. 
Austêmpera 
Esse tratamento isotérmico aproveita as transformações da 
austenita que ocorrem a uma temperatura constante. O 
constituinte que se origina na austêmpera é a bainita, que se 
caracteriza pela alta ductilidade, tenacidade e resistência 
mecânica, conhecida como “efeito mola”, portanto, com 
propriedades superiores à da martensita revenida. A austêmpera 
consiste em submeter o aço a uma seqüência de operações e 
transformações: 
• aquecimento a uma temperatura que possibilite a 
austenitização; como regra, seguir os parâmetros de 
aquecimento da têmpera; 
• resfriamento num banho mantido a uma temperatura 
constante, geralmente entre 260ºC e 400ºC; 
• permanência no banho a essa temperatura para, 
isotermicamente, ocorrer a transformação da austenita em 
bainita; 
• resfriamento até a temperatura ambiente, em ar livre ou 
banho de sal. 
 
 36 
A figura a seguir representa esquematicamente o diagrama de 
transformação da austêmpera. 
 
 
Martêmpera 
Esse tratamento consiste em interromper o resfriamento a partir 
da temperatura de austenitização, de modo a retardar o 
resfriamento do aço por alguns instantes em uma temperatura 
pouco superior à linha MI (temperatura de início da 
transformação martensítica), resultando numa uniformização de 
temperatura na superfície e no centro das peças submetidas a 
esse tratamento. Esse procedimento diminui a perda de peças 
por trincas e empenos, que são defeitos causados pelo 
resfriamento rápido da têmpera convencional. A martêmpera 
consiste em submeter o aço a uma seqüência de operações: 
• Aquecimento a uma temperatura de austenitização; 
• Resfriamento num meio fluido quente (óleo quente, banho de 
sal) até uma temperatura acima da transformação 
martensítica (linha Mi ); 
• Manutenção nesse meio de resfriamento até a uniformização 
da temperatura entre a superfície e o núcleo da peça; 
• Resfriamento posterior a uma velocidade moderada 
(geralmente em ar) de modo a prevenir diferenças de 
temperatura entre a superfície e o núcleo das peças. 
 37 
Após a martêmpera, as peças são submetidas a uma operação 
comum de revenido, como se tivessem sido temperadas. A 
figura a seguir representa esquematicamente o diagrama de 
transformação da martêmpera. 
 
 
Têmpera superficial 
Na têmpera superficial produz-se uma mudança da estrutura 
cristalina localizada apenas na superfície do aço, que adquire as 
propriedades e características típicas da estrutura martensítica. 
 
Esse processo tem como objetivo aumentar consideravelmente a 
resistência ao desgaste na superfície e manter a tenacidade do 
núcleo das peças tratadas. 
 
Devem ser empregados aços de 0,3% a 0,6% de teor de 
carbono. 
 
A têmpera superficial pode ser realizada por dois processos: 
chama e indução. 
 
 38 
Têmpera por chama: o aquecimento da peça é feito por meio 
da incidência de uma chama oxiacetilênica na superfície da peça, 
a uma temperatura acima da zona crítica (727ºC), atingindo uma 
camada predeterminada a endurecer; em seguida é feito um 
resfriamento por jateamento de água. 
 
Existem dois métodos de aquecimento para têmpera superficial: 
circular e linear. A figura a seguir mostra esquematicamente uma 
peça submetida ao método circular combinado com o movimento 
progressivo giratório. 
 
 
 
A próxima figura mostra esquematicamente um dispositivo 
próprio para têmpera superficial linear. 
 
 
 39 
Têmpera superficial por indução: o calor para aquecer a 
peça até a temperatura de austenitização pode ser gerado na 
própria peça por indução eletromagnética. A peça a ser 
temperada é colocada dentro de uma bobina. Um gerador 
fornece a corrente elétrica de alta freqüência, que cria um campo 
magnético na bobina. Esse campo magnético provoca um fluxo 
de corrente elétrica na peça (princípio de indução). O 
aquecimento da peça é gerado pela resistência do material ao 
fluxo da corrente elétrica. A figura a seguir mostra o processo de 
têmpera superficial por indução. 
 
 
 
Alcançada a temperatura de têmpera, resfria-se rapidamente a 
peça por meio de um jato de água ou óleo. 
Tratamentos termoquímicos 
Os processos termoquímicos são aplicados nos aços com baixo 
teor de carbono com o objetivo de aumentar sua dureza 
superficial e a resistência ao desgaste, mantendo o núcleo dúctil 
e tenaz. 
 
 40 
Absorvendo um elemento endurecedor, o material modifica sua 
composição química superficial. A figura a seguir ilustra esta 
situação. 
 
 
 
Os tratamentos termoquímicos mais usados são: 
• cementação; 
• nitretação; 
• carbonitretação; 
• boretação. 
 
Esses tratamentos são feitos com substâncias sólidas, líquidas 
ou gasosas. 
Cementação 
Aplica-se a aços com até 0,30% de carbono e com baixo teor de 
elementos de ligas. 
 
A cementação é aplicada em peças como engrenagens, eixos, 
parafusos, etc., que necessitam de resistência mecânica e de alta 
dureza na superfície e núcleo dúctil com boa tenacidade. 
 
O aço é colocado em um meio rico em carbono e aquecido a uma 
temperatura acima da temperatura de transformação em 
austenita, pois neste estado ele consegue dissolver melhor o 
carbono. A profundidade de penetração do carbono depende do 
tempo de cementação. 
 41 
O diagrama abaixo mostra a influência do tempo e da 
temperatura na penetração superficial de carbono. 
 
 
 
Como o processo se dá por difusão, a camada superficial 
apresentará grande saturação do elemento carbono na 
superfície, decrescendo em direção ao núcleo como mostra a 
figura abaixo. 
 
 
 
As temperaturas de cementação mais elevadas favorecem a 
penetração reduzindo o tempo de cementação, porém, conferem 
uma granulação mais grosseira, o que reduz os limites de 
resistência a tração, torção, flexão, etc. 
 
Os valores mais usuais de temperatura de cementação oscilam 
de 850ºC a 950ºC. 
 42 
O tempo de cementação é determinado em função da espessura 
da camada cementada desejada, da temperatura e do meio 
cementante. Obviamente, quanto maior for o tempo e mais alta a 
temperatura, mais profunda será a camada. 
 
A tabela abaixo relaciona o tipo de cementação com o meios 
cementantes 
 
Tipo de cementação Meios cementantes 
Sólida 
(caixa) 
Carvão vegetal duro 
Carvão coque 20% 
Ativadores 5 a 10% 
Líquida 
(banho em sais fundidos) 
Cianeto de sódio 
Cianeto de bário 
Cianato de sódio 
Cianato de bário 
Outros sais 
Gasosa 
(fornos de atmosfera) 
Gás metano 
Gás propano, etc. 
 
Os aços, depois de submetidos à cementação, devem ser 
temperados; geralmente não se faz o revenido, mas, se for 
necessário aliviar as tensões residuais da têmpera, faz-se, então 
o revenido com temperatura entre 160º e 200ºC. 
Nitretação 
É um tratamento termoquímico de endurecimentosuperficial 
semelhante à cementação, que se caracteriza pela introdução 
superficial de nitrogênio no aço até uma certa profundidade, sob 
a ação de um ambiente nitrogenoso a uma temperatura 
determinada, para formar uma camada dura de nitretos. 
A nitretação é realizada com os seguintes objetivos: 
• obtenção de elevada dureza superficial, maior do que nos 
outros processos, exceto na boretação; 
• aumento da resistência ao desgaste; 
• aumento da resistência à fadiga; 
• aumento da resistência à corrosão; 
• melhoria de resistência superficial ao calor. 
 43 
A nitretação é realizada com temperatura inferior à zona crítica, 
de 500ºC a 560ºC, tornando as peças menos suscetíveis a 
empenamentos ou distorções. Após a nitretação, não é 
necessário têmpera para produzir dureza na camada nitretada. 
 
A nitretação pode ser feita em meio líquido ou gasoso. O 
nitrogênio introduzido na superfície do aço combina-se com o 
ferro, formando uma camada de nitreto de ferro de elevada 
dureza. 
 
Na nitretação gasosa, o elemento nitretante é a amônia que se 
decompõe, parcialmente, fornecendo o nitrogênio. Nesse 
processo, o tempo de formação da camada é muito grande, como 
mostra o gráfico abaixo. 
 
 
 
Na nitretação líquida, o meio nitretante são banhos de sais 
fundidos, em geral cianetos e cianatos, responsáveis pelo 
fornecimento do nitrogênio. 
 
A nitretação líquida apresenta vantagens sobre a gasosa, pois 
confere ao aço camadas mais profundas em menos tempo e 
reduz a possibilidade de deformações. Oferece bons resultados 
também para os aços ao carbono. 
 44 
O gráfico a seguir mostra a influência do carbono e dos 
elementos de liga na profundidade da camada nitretada. Nota-se 
que a profundidade de penetração é tanto menor, quanto maior o 
teor de carbono. 
 
 
Carbonitretação 
Processo de introduzir carbono e nitrogênio no aço a partir de 
uma mistura gasosa apropriada. O carbono provém de um gás 
rico em carbono e o nitrogênio a partir da amônia. É um processo 
misto de cementação a gás e nitretação a gás, e sua temperatura 
varia de 700ºC a 900ºC. O objetivo principal da carbonitretação é 
formar no aço uma camada resistente ao desgaste, de 0,07mm a 
0,7mm, e é usada geralmente em peças de pequeno porte, como 
componentes de máquinas de escrever, carburadores, relógios e 
aparelhos eletrodomésticos. 
Boretação 
Processo mais recente entre os tratamentos superficiais nos 
aços carbono, aços liga, ferro fundido comum e nodular. 
 
 45 
O processo consiste no enriquecimento superficial do aço com de 
boro e se efetua em meio sólido de carboneto de boro a uma 
temperatura de 800ºC a 1050ºC. O composto formado na 
superfície da peça boretada é o boreto de ferro, com dureza 
elevadíssima, que, medida na escala Vickers, alcança 1700 
kgf/mm2 a 2000 kgf/mm2 (16.680 MPa a 19.620 MPa). 
 
A alta dureza da camada boretada oferece elevada resistência ao 
desgaste e resistência à corrosão. 
 
Essa camada é resultado do tempo de boretação que varia de 
1 a 8 horas. O diagrama a seguir permite verificar a profundidade 
da camada boretada em função do tempo e da temperatura. 
 
 
 
O aço boretado é usualmente temperado e revenido. 
 46 
 47 
Temperar e revenir 
Temperar e revenir são operações de tratamento térmico 
destinadas a aços carbono e aços ligados, conferindo ao aço 
tratado propriedades mecânicas de dureza e, 
consequentemente, resistência ao desgaste. 
 
Na operação de têmpera, o aço adquire elevada dureza 
acompanhada de tensões e fragilidades, que são características 
da estrutura martensítica, obtida pelo resfriamento rápido. 
 
O revenido reduz a fragilidade provocada pela têmpera, corrige a 
dureza e aumenta a tenacidade do aço temperado. 
 
Normalmente a operação de revenir acompanha a operação de 
têmpera. 
 
 
 48 
Processo de execução: Têmpera 
1. Ligue o forno. 
2. Regule a temperatura de aquecimento. 
 
Observação 
A temperatura de aquecimento deve ser de 50ºC acima da linha 
A3 para aços hipoeutetóides e de 50ºC acima da linha A1 para 
aços hipereutetóides. 
 
 
 
3. Coloque o material no forno. 
 
Observação 
O tempo de permanência na temperatura de aquecimento deve 
ser suficiente para a completa difusão dos elementos da liga na 
austenita. Como regra, adota-se um tempo de 2 minutos por 
milímetro de bitola. 
 49 
4. Resfrie o material para efetivar a operação de têmpera. 
 
 
 
Observações 
• A velocidade de resfriamento está relacionada à severidade 
do meio (água ou óleo), ao tipo de aço, ao grau de agitação 
e ao volume da peça. 
• Resfriamento deve ser feito em um meio liquido para 
possibilitar a formação da martensita. 
• As peças devem ser mergulhadas sempre na vertical. 
• Deve-se agitar a peça ou o meio de resfriamento para 
garantir que a curva de resfriamento passe à esquerda da 
curva em “C” do aço em tratamento. 
Processo de execução: Revenir 
1. Regule a temperatura de aquecimento. 
 
 50 
Observação 
A temperatura de aquecimento varia em função do tipo de aço, 
da dureza e da característica mecânica desejada. 
 
 
 
• Cada material tem uma curva característica. 
 
2. Coloque o material no forno. 
 
Observação 
O tempo de permanência na temperatura de aquecimento deve 
ser de no mínimo 60 minutos para peças com até 25mm de 
espessura. Para peças de massa elevada, acrescentar 60 
minutos para cada 25mm de espessura. 
 
3. Resfrie o material para efetivar a operação de revenido no 
aço temperado. 
 51 
Observações 
• A velocidade de resfriamento deve ser média, normalmente 
ao ar tranqüilo. 
• Aços ligados ao cromo e níquel, principalmente, devem ser 
resfriados em água para evitar o fenômeno chamado de 
fragilidade ao revenido. 
 
4. Repetir a operação até obter a dureza desejada. 
 
 
 52 
 53 
Recozer aço 
O recozimento pleno ou simplesmente recozimento é um 
tratamento térmico que deve ser feito para recuperar e 
homogeneizar a estrutura cristalina do aço. Visa reduzir 
principalmente a dureza do aço, recuperando a usinabilidade em 
peças que sofreram têmpera, forjamento, laminação ou 
deformação a frio. O recozimento pleno é composto 
basicamente por três fases: aquecimento, tempo de 
permanência à temperatura e resfriamento. 
 
 
 
 54 
Processo de execução 
1. Ligue o forno. 
 
2. Regule a temperatura de aquecimento. 
 
Observação 
A temperatura de aquecimento deve ser de 50ºC acima da linha 
A3 para aços hipoeutetóides e de 50ºC acima da linha A1 para 
aços hipereutetóides. 
 
 
 
3. Coloque o material no forno. 
 
Observação 
O tempo de permanência na temperatura de aquecimento deve 
ser suficiente para a completa difusão dos elementos da liga na 
austenita. Como regra, adota-se um tempo de 2 minutos por 
milímetro de bitola. 
 55 
4. Resfrie o material para efetivar o recozimento. 
 
 
 
Observações 
O resfriamento deve ser feito no próprio forno ou na câmara de 
esfriamento a uma velocidade de 25ºC por hora. 
 
Um método empírico consiste em recobrir as peças com 
cavacos de ferro fundido, cinza, cal virgem em pó ou qualquer 
material que seja mal condutor de calor para diminuir a 
velocidade de resfriamento. 
 
 
 
A microestrutura obtida no recozimento pleno é a perlita 
grosseira de baixa dureza, que é o constituinte ideal para 
melhorar a usinabilidade dos aços. 
 56 
 57 
Macrografia 
Definições 
A macrografia consiste no exame do aspecto de uma peça ou 
amostra metálica, segundo uma secção plana devidamente 
polida e em regra atacada por um reativo apropriado. O aspecto, 
assim obtido, chama-se Macro-Estrutura. O exame é feito à vista 
desarmada ou com auxíliode uma lupa. 
 
A palavra macrografia é também empregada para designar os 
documentos que reproduzem a macro-estrutura, em tamanho 
natural ou com ampliação máxima de 10 vezes. Para ampliações 
maiores, emprega-se o termo micrografia, porque são, em geral, 
obtidas com o microscópio. 
Advertências oportunas 
Quando um material ou peça é entregue a um laboratório de 
ensaios a fim de ser examinado para esclarecer alguma 
questão, o encarregado de estudar o assunto precisa, antes de 
tomar qualquer providência, inteirar-se bem do que o 
interessado deseja e qual o fim visado. 
 
Uma vez ciente do que se trata e admitida a viabilidade do que é 
solicitado, o encarregado verificará se o material trazido e as 
informações prestadas são suficientes para poder delinear e 
executar o programa de ensaios que o caso requeira. 
 58 
Esse trabalho preliminar de obtenção de informações se impõe 
na maioria dos casos, pois raras vezes o seu histórico é relatado 
espontaneamente e com clareza. 
 
Outras vezes o material é enviado ao Laboratório apenas 
acompanhado de um pedido para que sejam executadas 
determinados ensaios sem maiores esclarecimentos. 
 
Se o interessado não especificar as regiões da peça onde os 
ensaios devem ser feitos, pelo menos para que fim se destinam 
o encarregado não deve dar início a qualquer ensaio, sem antes 
o assunto ser discutido com o remetente. 
 
Isto tudo se explica, considerando que as pessoas que se 
dirigem a esses laboratórios nem sempre estão familiarizados 
com os métodos usados para solução destas questões. Daí suas 
dúvidas e hesitações quanto aos ensaios e análises que devem 
partir e quais os esclarecimentos que devem prestar. Cabe, por 
isso, ao engenheiro ou técnico orientar essas pessoas, 
esclarecê-las e às vezes mesmo ajudá-las a corrigir os 
elementos disponíveis para depois traçar, com maior segurança, 
o programa de ensaios julgados necessários. 
 
Se assim não proceder e executar estritamente aquilo que o 
interessado pede, terá freqüentemente a surpresa de vê-lo 
retornar, reconhecendo que não era bm aquilo que ele queria, 
mas sim tais e tais determinações e exames para este ou aquele 
fim. Há pois, toda a vantagem em derimir de início, o quanto 
possível essas dúvidas, antes de se perder tempo e trabalho em 
determinações que depois se revelam inaproveitáveis no caso. E 
não obstante esses cuidados, é muito comum, durante os 
ensaios, ir-se constatando fatos que exigem verificações 
complementares e não raros novos e mais amplos 
esclarecimentos do interessado sobre determinados ângulos da 
questão. 
 59 
Estas palavras são de advertência aos encarregados de 
pesquisas para que se precavenham especialmente nos casos 
em que o programa de ensaios não possa ser pré-estabelecido 
com segurança. 
 
Em qualquer hipótese é altamente prudente proceder a um 
exame detido da peça sob diversos pontos de vista, como o 
aspecto da fratura, a existência de marcas de pancadas, 
gripamentos, vestígios de soldas, azulamentos por aquecimento, 
porosidades, rebarbas, trincas, polimentos locais, 
enferrujamento, corrosão, desgastes, marcas punçonadas, 
entornamentos, etc., antes de determinar cortes ou estrações de 
amostras ou de corpos de prova. A verificação posterior de fatos 
que deveriam ter sido notados antes de subdividir a peça, torna-
se às vezes dificílima ou mesmo impossível. 
 
Na apreciação dos sinais encontrados, é preciso muita atenção 
para não confundir aqueles que possivelmente já existiam na 
peça, antes do evento que deu motivo ao estudo, e que podem 
conduzir a alguma pista para as investigações, com os que 
possam ter sido ocasionados pela aplicação de ferramentas para 
retirar a peça de onde estava instalada, ou, então, ocasionados 
por quedas, ou durante o transporte. 
 
É conveniente lembrar, também, que há peças que fracassam 
em virtude somente de um defeito local, acidental ou de 
construção, e outras, por culpa do material de que são feitas. 
Quando os ensaios revelam que o material é homogêneo, de 
composição química adequada e devidamente tratado e que se 
tenha certeza de que não trabalhou acima do seu limite de 
segurança, é lícito admitir uma causa local como origem do 
acidente. Recomenda-se ainda fotografar e desenhar a peça 
antes de iniciar seu seccionamento, servindo esses documentos 
para neles assinalar os pontos a que se tenha de fazer 
referência mais tarde. 
 60 
Preparo de corpos de prova 
A técnica de preparo de um corpo de prova de macrografia 
abrange as seguintes frases: 
a) escolha e localização da secção a ser estudada; 
b) realização de uma superfície plana e polida no lugar 
escolhido; 
c) ataque dessa superfície por reagente químico adequado. 
 
a) Escolha e localização da secção a ser estudada 
Ai intervém o critério do operador, que será guiado em sua 
escolha pela forma da peça, pelos dados que ele quer colher e 
por outras considerações. 
 
Far-se-á de preferência um corte transversal, se o objetivo é 
verificar: 
• a natureza do material: aço, ferro pudiado; 
• se a secção e inteiramente homogênea ou não; 
• a forma e intensidade da segregação; 
• a posição, forma e dimensão das bolhas; 
• a forma e dimensões das dendritas; 
• a existência de restos do vazio; 
• se a peça sofreu cementação, a profundidade e regularidade 
desta; 
• a profundidade da têmpera; 
• se um tubo é inteiriço, caldeado ou soldado; 
• certos detalhes de soldas de chapas (secção transversal à 
solda); 
• no caso de ferramenta de corte, calçadas, a espessura e 
regularidade das camadas caldeadas (secção perpendicular 
a o gume; 
• a regularidade e a profundidade de partes coquilhadas de 
ferro fundido, etc...; 
 61 
Um corte longitudinal será preferível quando se quer verificar, 
por exemplo: 
• se uma peça é fundida, forjada ou laminada; 
• se a peça foi estampada ou torneada; 
• a solda de barras; 
• como se processou um coldeamente de topo; 
• eventuais defeitos nas proximidades de fraturas; 
• a extensão de tratamento térmicos superficiais, etc...; 
 
O aspecto da secção longitudinal de barras com segregação 
depende da maneira pela qual o corte secciona esse defeito, 
como mostra o desenho da figura. Assim sendo, não é prudente 
concluir que uma barra apresenta uma segregação maior do que 
outra, conhecendo-se apenas sua secção longitudinal. A figura 
abaixo ilustra um caso desses. 
 
 
 
Nas macrografias representadas nas figuras, pode-se notar a 
diferença de aspecto em porcas cortadas transversal ou 
longitudinalmente provenientes de barras com segregação 
central. 
 
Nas peças moldadas, isto é, fundidas diretamente na sua forma 
definitiva, o corte é guiado apenas pelas forma de peça, 
preferindo-se contudo, aquele que interesse algum ponto vital, 
ou que seccione transversalmente suas arestas ou cantos vivos 
para se apreciar a forma da estrutura dendrítica nesses pontos 
ou a eventual existência de pequenas fissuras, que ai ocorrem 
com freqüência. 
 
 62 
De um modo geral o exame macrográfico de uma peça moldada 
de aço, visa a dimensão e disposição de estrutura dendrítica, 
falhas, bolhas, porosidades, e às vezes alguma segregação. 
 
Dos ferros fundidos, só os mesclados e coquilhados apresentam 
interesse sob o ponto e vista macrográfico; nos primeiros pode-
se apreciar as dimensões dos pequenos núcleos de ferro 
fundido cinzento, sua qualidade e medo de distribuição; nos 
segundos, a profundidade da parte coquilhada e a maneira 
como se processa a transição para o resto do material. A 
posição do corte nesses casos depende naturalmente da peça e 
do que se deseja verificar. 
b) Realização de uma superfície e polia no lugar 
escolhido. 
A obtenção da superfície compreende duas etapas: 1) a do corte 
ou do desbate e 2) a do polimento. 
 
1. A do Corte é feita comserra ou com cortador de disco 
abrasivo (“cut-off”) e localiza a superfície a examinar; quando 
esse meio não é viável, recorre-se ao desbaste que é 
praticado com o esmeril comum ou com auxílio da plaina até 
atingir a região que interessa. Por meio de uma lima fina, ou 
então, uma fixaeira mecânica, termina-se esta primeira 
etapa, finda a qual, ter-se-á conseguido uma superfície plana 
bem retificadas com a orientação desejada. 
Todas essas operações deverão ser levadas a cabo com a 
devida cautela, de modo a evitar não só encruamentos locais 
excessivos, bem como acontecimentos a mais de 100% e 
peças temperada fenômenos que seriam mais tarde postos e 
evidência pelo ataque perturbado a interpretação da 
imagem. 
 
2. O Polimento é iniciado sobre lixa, em direção normal ao risco 
de lima ou de lixa grossa já existentes, e é levado até o 
completo desaparecimento destes. Depois se passa para a 
lixa mais fina seguinte, mudando de 90o a direção de 
polimento e continuando-o igualmente até terem 
 63 
desaparecido os riscos da lixa anterior, e assim por diante 
até papel de lixa metalográfica 0. 
 
O polimento (lixamento) é geralmente feito atritando a superfície 
sobre a lixa, mas quando a peça é grande, pode-se prendê-la 
numa morsa, com a face a polir voltada para cima, e passa-se 
então a lixa com auxílio de uma régua. É preciso ter cuidados 
especiais para não arredondar as arestas do corpo de prova, 
defeito muito freqüente quando o operador não tem ainda a 
necessária experiência. O polimento não deve ser levado até um 
acabamento especular, primeiramente porque torna o ataque 
mais difícil e irregular em virtude do reativo não “molhar” por 
igual a superfície, e em segundo lugar porque cria dificuldade 
por ocasião de ser fotografada, devido a reflexos prejudiciais. 
 
É conveniente passar um pano sobre a superfície em polimento 
cada vez que se vai mudar de lixa, para não contaminar a nova 
com resíduos da anterior. Findo o polimento, a secção é 
cuidadosamente limpa com um pano ou com algodão. 
 
Com a superfície nesse estado já se notam, por vezes, algumas 
particularidades como: restos do vazio, trincas, grandes 
inclusões, porosidades, falhas em soldas, mas é indispensável 
proceder-se a um ataque com reativos químicos para por em 
evidências as outras heterogeneidades. 
 
c) Ataque desta superfície por um reagente químico 
adequado. 
Quando uma superfície polida é submetida uniformemente à 
ação de um reativo, acontece, quase sempre, que certas regiões 
são atacadas com maior intensidade que outras. Esta diferença 
de atacabilidade provém habitualmente de duas causas 
principais: diversidade de composição química ou de estrutura 
cristalina. A origem dessas diferenças será explicada mais 
adiante. A imagem assim obtida constitue o “aspecto 
macrográfico” do material. 
 
 64 
O contacto do corpo com o reativo pode ser obtido de três 
modos: 
1. mergulhando a superfície polida numa cuba contendo certo 
volume de reagente é chamado por ataque por imersão; 
2. estendendo uma camada de reativo sobre secção em 
estudo, com auxílio de um pincel ou chumaço de algodão e, 
acompanhando o ataque, regulariza-lo se for preciso – é o 
ataque por aplicação; 
3. lançando mão de um papel fotográfico, convenientemente 
umedecido com um reagente apropriado aplicando-se sobre 
a superfície polida, e obtendo sobre ele um decalque de 
maneira como se encontram distribuídos os sulfuretos – é o 
método de impressão direta de Baumann. 
 
Conforme sua direção é profundidade, classificam-se os ataques 
em lentos ou profundos e rápidos ou superficiais. Estes últimos 
são os mais empregados. 
 
Os ataques lentos visam obter uma corrosão profunda do metal, 
com relevo acentuado. Empregam-se em alguns casos em que 
o reativo rápido não dá contraste suficiente como certas 
estruturas fibrosas. 
 
O ataque lento pode durar horas e mesmo dias. O principal 
reativo utilizado nesse gênero de ataque (para produtos 
siderúrgicos) é o ácido sulfúrico a 20% em água. 
 
Por meio do ataque rápido, com reativos próprios para esse fim, 
obtém-se o resultado desejado em poucos minutos. Embora a 
corrosão seja apenas superficiais, produz, entretanto, imagens 
suficientemente visíveis. 
 
Entre esses os mais correntes são: 
1. Reativo de IODO; 
 Iodo sublimado 10g 
 Iodeto de potássio 20g 
 Água 100g 
 
 65 
As imagens produzidas por este reativo, como também por 
alguns outros, são de duas ordens: 
I. Imagens que aparece com o simples ataque da superfície e 
desaparecem quase por completo com um leve repolimento 
subseqüente: alterações locais ou parciais de origem 
térmica, como têmperas brandas, têmperas seguidas de 
revenido, zonas alteradas pelo calor de soldas sem 
recozimento posterior; granulações grosseiras visíveis à vista 
desarmada, zonas mais carbonetadas, ou fosforosas na 
segregação, partes cementadas, etc. 
II. Imagens que se revelam melhor ou só aparecem após um 
leve repolimento da superfície atacada: segregação, bolhas, 
estruturas dendríticas, linhas de caldeamento, texturas 
fibrosas, etc. em geral estas imagens se tornam mais 
contrastadas se o leve repolimento ainda for seguido de um 
ataque de muito curta duração, mais ou menos da ordem de 
dois segundos, com remoção imediata do reativo sob um 
jorro de água ou pela sua imersão e agitação numa cuba 
com água limpa. 
 
Algumas páginas adiante voltar-se-á a tratar da ação deste 
reativo mais pormenorizadamente, porque foi o preferido para a 
obtenção de quase todas as macrografias deste trabalho. 
 
Quando se tratar de reprodução fotográfica dessas duas ordens 
de imagens serão indicadas as maneiras mais adequadas de 
iluminá-las. 
 
2. Reativo de ácido sulfúrico: 
 Ácido Sulfúrico 20cm3 
 Água 100cm3 
 
Este reativo empregado a quente, quase fervente, produz um 
ataque enérgico em poucos minutos, principalmente se o 
material contiver muitas inclusões. A frio, o ataque demora 
muitas horas. As chamadas “fibras” do material são postas bem 
em evidência com este reativo. 
 
3. Reativo de Heyn: 
 66 
 Cloreto cupro-amoniacal 10g 
 Água 120g 
 
Ao ser retirado do reativo, o corpo de prova está coberto com 
uma camada vermelha de cobre pulverulento, que é preciso 
remover com auxílio de um pouco de algodão sob um jorro de 
água; se a camada for excessivamente aderente, lava-se a 
superfície, com uma solução de citrato de amônio em água em 
água contendo um pouco de amoníaco. 
 
Este, como outros reativos cúpricos, destina-se principalmente a 
revelar as zonas ricas em fósforo. 
 
4. Reativo de ácido clorídrico: 
 Ácido clorídrico 50cm3 
 Água 50cm3 
 
Este reativo é aplicado a quente, recomendando-se seu 
emprego nos casos em que se torna necessário revelar a 
estrutura certos aços inoxidáveis, como o aço 18-8. 
 
5. Reativo de FRY: 
 Ácido clorídrico 120cm3 
 Água destilada 100cm3 
 Cloreto cúprico 90cm3 
 
Este reagente é aconselhado para revelar linhas de deformação 
em material pouco encruado “linhas de Luders”. 
 
Método de Baumann. No método de impressão direta de 
Bauman emprega-se uma folha de papel fotográfico comum, de 
brometo de prata de preferência mate (sem brilho), que é 
colocada mais ou menos um minuto numa solução aquosa de 
ácido sulfúrico (1 a 5%) na ocasião de ser usada. A folha 
Assim preparada é retirada da solução e depois de se deixar 
escorrer um pouco o excesso de líquido, é aplicada sobre a 
superfície polida, com as devidas precausões para assegurar um 
contacto perfeito, sem deslocações, e evitar a interpretação de 
bolhas de ar. Depois de 5 minutos é o papel retirado e 
 67 
mergulhado em fixador comum de hiposulfitodes sódio, durante 
uns dez minutos e em seguida lavado em água corrente durante 
uma hora. Todas essas operações podem ser feitasá luz do dia. 
 
As regiões ricas em sulfuretos dão manchas pardas ou pretas 
porque o ácido sulfúrico decompõe essas inclusões, com 
desprendimento de gás sulfídrico (H2S) que, por sua vez, reage 
com o brometo de prata da camada sensível de papel 
fotográfico, produzindo sulfureto de prata fica impregnada na 
gelativa do papel. O fixador de hiposulfito elimina a parte do 
brometo não atacada e deixa inalterada a parte atacada. 
 
Habitualmente há muita semelhança entre a imagem obtida por 
este processo e a obtida pelo reativo de iodo, quanto à forma da 
segregação, bolhas, estruturas fibrosas, enfim, todas as 
imagens de que os sulfuretos participam. Regiões com teorias 
diferentes de carbono, manganês, silício ou fósforo, regiões 
somente ricas em fósforo ou que sofrerem alterações estruturas 
de origem térmica não são detectáveis pelo processo de 
Baumann. 
 
Não há uma relação bem definida entre a intensidade das 
imagens produzidas pelo impressão de baumann e o teor de 
enxofre, mesmo mantidas constantes todas as condições do 
ensaio: concentração da solução, temperatura ambiente, 
duração de aplicação, qualidade do papel, etc; entretanto, de um 
modo geral, impressões muito escuras ou muito claras 
correspondem, respectivamente a materiais com muito ou pouco 
enxofre. 
 
Cabe aqui, porém, uma advertência séria: nos produtos 
laminados nos quais nos sulfuretos tomam disposição de 
estraias muito alongadas, verificar-se à que a impressão obtida 
em secção transversal é sempre muito mais intensa do que a 
obtida em secção longitudinal, embora o material seja o mesmo 
e homogêneo. 
 
A figura abaixo explica o fenômeno: na secção tranversal o 
reativo atinge os filetes de impurezas de topo e penetra 
 68 
profundamente por eles, desenvolvendo assim maior quantidade 
de H2S do que no caso da secção longitudinal. Por esta razão, 
não se pode comparar a secção longitudinal de um material com 
transversal de outro. E se quiser fazer uma segunda impressão 
de Baumann ou extrair um corpo para exame micrográfico, será 
preciso desbastar muito mais a secção transversal do que a 
longitudinal para se obter uma nova superfície realmente não 
afetada pelo ensaio anterior. 
 
 
 
d) Precauções 
Não é fora de propósito chamar aqui a atenção do leitor para 
certos descuidos no polimento e no ataque, que podem conduzir 
a erros na apreciação do aspecto macrográfico de uma secção. 
 
O esmerilhamento, o lixamento mecânico, o corte com o disco 
abrasivo (“cut-off”) feitos sem certos cuidados podem provocar 
têmperas, revenidos ou encruamentos locais, que o reativo porá 
em evidência e que nada tem a ver com a textura da peça 
examinada. 
 
É preciso um cuidado muito grande no enxugamento do corpo 
de prova, quando existirem na face em estudo porosidades, 
trincas, cavidades, restos de vazio que possam reter um pouco 
de reativo ou água, porque o líquido que ficar retido nessas 
reintrâncias, vem paulatibamente à superfície e espalha-se em 
torno de sua origem, formando depois estrias pelo seu 
arrastamento por qualquer pano ou lixa que se passe 
posteriormente. 
 
 69 
A falta de imediata limpeza e repolimento da peça da qual se 
acaba de tirar uma impressão de baumann, faz com que o ácido 
sulfúrico remanescente ataque desigualmente a superfície, a 
qual apresentará numerosas manchas no ataque posterior com 
reativo de iodo. 
 
Quando a superfície vai ser atacada, deverá estar o mais limpa 
possível; nem os dedos, ainda que secos, devem toca-la. 
 
Convém remover quaisquer substâncias oleosas ou graxas que 
se encontram nas faces laterais do corpo de prova e que 
possam entrar em contacto com o reativo e em seguida 
contaminar a superfície em estudo. 
 
Empregando-se reativos ácidos em aplicações, é preciso ter 
cuidado com as pinças ou suporte de metal diferente daquele 
em ataque, porque, se encontram em contacto com o reativo 
podem contaminá-lo e, pela etletrolise, criar um depósito 
estranho no corpo de prova. 
Durante os ataques com ácidos, convém agitar freqüentemente 
o corpo de prova ou o reativo para dispersar as bolhas que se 
vão formando em conseqüência das reações químicas, pois, nos 
pontos onde as bolhas aderem á superfície, o ataque não 
prossegue. 
 
Um polimento muito brilhante dificulta o ataque principalmente 
porque o reativo não “molha” homogeneamente a superfície, e, 
cada vez que se retira o corpo de prova do reativo, ou se tenta 
espalhar este com um chumaço de algodão, verifica-se á que a 
tensão superficial do líquido o fará contrair-se em gotas debaixo 
das quais o ataque prossegue, enquanto o resto da superfície 
permanece livre de reativo. 
 
Bolhas de ar arrastadas mecanicamente e que permanecem 
aderentes á superfície durante o ataque de imersão produzirão 
áreas circulares não atacadas ou com muito menos ataque do 
que o resto da secção. 
 70 
Algumas considerações sobre o comportamento 
de um metal 
Os produtos siderúrgicos comuns, por motivos vários, 
apresentam certas heterogeneidades, nem sempre fáceis de 
serem evitadas, e das quais algumas foram apontadas nesta 
parte referente à macrografia. 
 
Esses defeitos criam zonas frágeis ou de resistência mais baixa, 
cujos inconvenientes não costumam ser muito sérios nas peças 
submetidas somente a esforços estáticos, mas naquelas que se 
destinam a suportar solicitações dinâmicas, como eixos de 
máquinas, trilhos de estradas de ferro, etc.; sua influência nesta 
se faz sentir-se de modo acentuado. É comum pequeninas 
fissuras originarem-se nos pontos mais fracos, e, uma vez 
iniciadas, propagar-se através de toda a secção sob a influência 
do Choque ou das tensões repetidas, dando como influência, as 
“rupturas por fadiga”, altamente perigosas, por passarem 
geralmente desapercebidas até a peça se romper bruscamente. 
 
Além disso, certos efeitos acarretam uma diminuição na 
resistência ao desgaste, ou ao esmagamento, fazendo com que 
as peças tenham sua vida abreviada, tornando mais freqüentes 
as substituições. 
 
Não se deve concluir daí que, sempre que uma peça se rompa 
ou não corresponda às expectativas, se deva procurar o motivo 
nos defeitos do metal. Inúmeras vezes é devido a cargas 
excessivas, provenientes de enganos de cálculos ou descuidos 
de manobra, que de por si, podem acarretar diretamente a 
ruptura ou acelerar a fadiga do metal, por melhor que seja; 
outras vezes a peça se rompe por ser inadequado o material ou, 
então, devido a erros de construção, formas mal projetadas, etc., 
que exponham as peças a tensões e choques demasiado 
violentos ou desgastes excessivos. Fora dessas hipóteses, é 
lícito suspeitar de possíveis defeitos do metal. Destes, alguns 
são detectáveis pelo macrografia, outros só o exame ao 
microscópio pode revelar. A não ser em alguns casos típicos, na 
maioria das vezes, a pesquisa não pode. 
 71 
Impurezas nos aços 
Os aços comuns contêm sempre, além do carbono, pequenos 
teores de silício, fósforo, enxofre, manganês, às vezes cobre, e 
traços de outros metais e metalóides. 
 
Essas impurezas podem combinar-se entre si (MnS, SiO2 MNO, 
Al2O3) ou então com o ferro (FeSi, Fe3P, FeS) ou com o carbono 
(Mn3C). 
 
De um modo geral elas se apresentam sob três formas: 
a) Como inclusões: MnS, FeS, SiO2, FeO, Al2O3; 
b) Como constituintes de um autético: Fe3P; 
c) Como soluções sólidas no ferro (FeSi, Fe3P) ou na cementita 
(Mn3C). 
 
As inclusões são vistas ao microscópio, já antes do ataque os 
eutéticos somente depois do ataque; e as soluções sólidas não 
são detectáveis com os recursos da micrografia, isto é diante de 
uma estrutura granular homogênea não se pode dizer se são 
grãos de metal puro ou de solução sólida. Por isso não se pode 
avaliar o teor de silício, fósforo, ou manganês pela micrografia. 
 
Algumas inclusões são facilmente identificadaspela sua cor, 
forma, aspecto, etc., outras só o são após ataque feitos com 
vários reativos e segundo determinado método, quase sempre 
muito trabalhoso. 
 
A influência das impurezas dissolutas dependentes de sua 
natureza, quantidade e distribuição e, quanto às inclusões, além 
desses fatores, deve-se ter ainda em conta o tamanho e a forma 
das partículas. As impurezas dissolvidas e as inclusões afetam 
menos as propriedades do metal quando estão 
homogeneamente distribuídos do que quando estão segredas 
ou agrupadas. Esta última disposição é freqüente, como aliás 
ficou claramente exposto e ilustrado do capítulo II (Macrografia). 
 
É oportuno repetir aqui que a análise química (habitualmente 
feita com amostra médias do material) pode dar resultados que 
satisfazem plenamente as exigências das especificações e, no 
 72 
entanto, o material apresentar pontos fracos em conseqüência 
de concentrações acentuadas de impurezas em determinados 
lugares. E se estas áreas estiverem situadas em regiões sujeitas 
e tensões mais elevados, podem estas tensões, mesmo sem 
ultrapassar os valores admissíveis para o material são, ser 
demasiadas para a resistência dessas regiões. Daí a 
possibilidade do aparecimento de pequenas fissuras locais, que 
com a repetição dos esforços, se propagam paulatinamente 
através de toda a secção, reduzindo-a sucessivamente até 
torná-la insuficiente. Ocorre então a ruptura brusca da peça e 
também inesperada porque, na maioria das vezes, a fissuração 
se desenvolve no interior do material sem nenhum vestígio 
perceptível externamente. Muitas das chamadas rupturas por 
fadiga se originam assim. 
 
O aparecimento de partículas de escória não é comum nos aços 
mas é característico do ferro puldado e é um dos elementos que 
serve para a sua identificação. 
 
Fósforo: Quando o teor desse elemento ultrapassa certos 
limites, constitue esse elemento um dos mais nocivos que 
aparece nos aços, devido à fragilidade que lhes comunica a 
temperatura ambiente (cold shortness). A fragilidade é agravada 
no caso de aços duros, isto é, de teor de carbono mais elevado. 
Por isso as limitações impostas ao fósforo para esses aços são 
mais severas. 
 
As especificações da ASTM restringem os teores máximos 
admissíveis, aos valores abaixo, conforme o fim a que se destina 
o material. 
 
Trilhos Eixos Estruturas de pontes Estrutura de construção e barras de concreto armado 
0,04% 0,05% 0,06% 0,10% 
 
Nos aços o fósforo localiza-se ferrita formando com esta solução 
sólida geralmente imperceptível ao microscópio principalmente 
quando se apresenta distribuindo em estiras longitudinais. 
 
 73 
Quando o teor do fósforo ultrapassa 0,1% o aço começa, ás 
vezes, a apresentar texturas grosseiras persistentes, rebeldes 
aos tratamentos térmicos que visam torna-las mais finas. Chega-
se a observar, no interior dos grãos de ferrita, uma espécie de 
desenho de contornos côncavos, como se vê nas figuras. Com 
teores mais elevados ainda como por exemplo, 0,4%, pode 
ocorrer a formação de um eutético que entra em fusão em torno 
de 1150o. Este fenômeno traz como conseqüência a ruptura ou 
esboroamento do aço, e este for deformado a essa temperatura. 
 
Além da influência sobre a fragilidade, acima referida, o fósforo 
aumenta um pouco a dureza, a resistência e diminui a 
ductilidade do aço. Melhora a resistência à corrosão e facilita 
como o enxofre, a usinabilidade. 
 
Enxôfre: O teor máximo de enxofre geralmente tolerado nos 
aços é de 0,05%. A presença dessa impureza é facilmente 
notada ao microscópio, pois forma inclusões de sulfureto, que 
são visíveis mesmo antes de qualquer ataque. 
 
O enxofre combina-se com o manganês e com o ferro formado 
sulfureto de manganês e sulfureto de ferro. O de manganês 
solidifica-se a cerca de 1600oC e o de ferro, a cerca de 1000oC 
no eutético com o ferro. 
 
Estes dois sulfuretos são, entretanto, parcialmente solúveis um 
no outro de modoque formam um sulfureto de estrutura 
complexa, conforme suas proporções, que se solidifica a 
temperaturas intermediárias entre as citadas. 
 
Como o enxofre tem maior afinidade pelo manganês do que pelo 
ferro, na solução sólida dos dois sulfuretos haverá 
predominância do de manganês, sempre que a percentagem 
deste seja suficientemente alta. O contrário se dará se o teor de 
manganês, for muito baixo ou insuficiente. 
 
No primeiro caso, as inclusões já se solidificam a temperatura 
muito alta, próxima á de solidificação do próprio aço e à 
temperatura em que se lamina ou se forja o metal, esse 
 74 
sulfureto é relativamente plástico, deformado e amolgando-se no 
sentido em que o material é trabalhado. Sua presença no aço 
não é por isso, muito nociva. 
 
No segundo caso, em que predomina o sulfureto de ferro, 
verifica-se que acima de 98oC pode ocorrer a fusão do eutético, 
Fé-FeS. 
 
Se o aço for de formato acima dessa temperatura, isto é se for 
laminado, forjado ou simplesmente vergado, romper-se-á com 
surpreendente facilidade. É a fragilidade a quente (red-short-
ness). 
 
Aços com teor propositamente alto de enxofre (0,10 a 0,20%) 
mas com teor também alto de manganês, até 1,65% (para evitar 
a formação de FeS), são empregados na fabricação de peças 
cujo trabalho ao torno, freza, tarraxa, etc., deva produzir cavacos 
curtos e quebradiços, que não dificultam a prefeita usinabilidade 
das peças, permitindo a obtenção de superfície bem lisas. Esses 
aços são conhecidos por “free cutting steels” (aços de corte 
fácil). 
 
O enxofre é uma impureza muito difícil de ser eliminada; atenua-
se sua influência nociva dando ao aço um teor de Mn tal, que 
sulfureto que se forma seja rico em sulfureto de manganês. Nos 
aços comuns essa condição está habitualmente assegurada, 
porque o teor de manganês é da ordem de dez vezes o do 
enxofre. Teoricamente bastariam cerca de duas vezes. 
 
As inclusões de sulfureto de manganês podem aprensentar-se 
micrograficamente sob várias formas, como polígonos, quando 
se solidificam entes do aço, ou disposições arborescentes, 
quando se formam nos espaços enterdendríticos, 
(especialmente) digo especialmente nos produtos moldados 
ricos em S e MN. Sua colocação é cinzenta-escura, como 
ardósia, fosca e em geral, homogênea. Às vezes, se observa, 
nas inclusões de forma globulas, um núcleo escuro que pode ser 
uma particulade óxido. Na secção longitudinal dos aços muito 
 75 
laminados, as inclusões aparecem com forma lenticular ou como 
estrias longas e delgadas. 
 
As inclusões ricas em sulfureto de ferro são caracterizadas pela 
sua cor amarela e seus contornos exteriores quase sempre 
côncavos (forma que freqüentemente apresentam os 
constituintes que se solidificam por último), emitindo às vezes 
prolongamentos que tendem a envolver os grãos. Com grande 
aumento, e por vezes mesmo com 200 aumentos, nota-se a 
textura binária ou então eutectiforme dessas inclusões. 
 
Este sulfureto raramente aparece nos aços comuns. 
 
O sulfureto de manganês contendo quase sempre certa 
quantidade de sulfureto de ferro em solução, solidifica-se a 
temperaturas mais baixas do que o sulfureto de manganês puro. 
Em conseqüência, o sulfureto se concentra em regiões que se 
solidificam mais tarde e que são por isso mais ricas em fósforo. 
Daí a freqüência com que essas duas impurezas são 
encontradas nas mesmas regiões. 
 
Ao atravessar a zona crítica, a ferrita começa a formar-se de 
preferência nessas regiões, porque o fósforo eleva a linha A3 a 
precipitação é ainda facilitada pela ação escorvadora das 
inclusões de sulfureto. É a razão pela qual é tão comum 
observar-se nos aços carbonos esfriados lentamente, este tipo 
de inclusões contornado por ferrita. 
 
Quando as inclusões se solidificam a temperatura muito mais 
altas, como por exemplo, no caso de estria negra de