TRATAMENTOS_TERMICOS__pdf

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Tratamentos 
Térmicos
Tratamentos Térmicos
•Finalidade:
Alterar as microestruturas e como consequência as 
propriedades mecânicas das ligas metálicas
Tratamentos Térmicos
• Objetivos:
- Remoção de tensões internas
- Aumento ou diminuição da dureza
- Aumento da resistência mecânica
- Melhora da ductilidade
- Melhora da usinabilidade
- Melhora da resistência ao desgaste
- Melhora da resistência à corrosão
- Melhora da resistência ao calor
- Melhora das propriedades elétricas e magnéticas
MATERIAL + TRATAMENTO TÉRMICO
O TRATAMENTO TÉRMICO ESTÁ 
ASSOCIADO DIRETAMENTE COM 
O TIPO DE MATERIAL.
PORTANTO, DEVE SER 
ESCOLHIDO DESDE O INÍCIO DO 
PROJETO
Fatores de Influência nos
Tratamentos Térmicos
 Temperatura
 Tempo
 Velocidade de resfriamento
 Atmosfera*
* para evitar a oxidação ou perda de 
algum elemento químico (ex: 
descarbonetação dos aços)
Fatores de Influência nos 
Tratamentos Térmicos
 Tempo: 
O tempo de trat. térmico depende muito 
das dimensões da peça e da 
microestrutura desejada.
Quanto maior o tempo:
 maior a segurança da completa dissolução das 
fases para posterior transformação
 maior será o tamanho de grão
Tempos longos facilitam a oxidação
Fatores de Influência nos 
Tratamentos Térmicos
 Temperatura: 
depende do tipo de material e da 
transformação de fase ou microestrutura 
desejada
Fatores de Influência nos 
Tratamentos Térmicos
 Velocidade de Resfriamento: 
-Depende do tipo de material e da 
transformação de fase ou microestrutura 
desejada
- É o mais importante porque é ele que 
efetivamente determinará a 
microestrutura, além da composição 
química do material
Principais Meios de Resfriamento
 Ambiente do forno (+ brando)
 Ar
 Banho de sais ou metal fundido (+ comum 
é o de Pb)
 Óleo
 Água
 Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou 
NaCl (+ severos)
Como Escolher o Meio de 
Resfriamento ????
 É um compromisso entre:
- Obtenção das caracterísitcas finais 
desejadas (microestruturas e propriedades),
- Sem o aparecimento de fissuras e 
empenamento na peça,
- Sem a geração de grande concentração de 
tensões
Principais Tratamentos Térmicos
Tratamentos Térmicos
Recozimento
Normalização
Tempera 
e Revenido
Esferoidização ou 
Coalescimento
•Alívio de tensões
•Recristalização
•Homogeneização
•Total ou Pleno
•Isotérmico
Solubilização e 
envelhecimento 
1- RECOZIMENTO
Objetivos:
- Remoção de tensões internas devido aos 
tratamentos mecânicos
- Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade
- Alterar as propriedades mecânicas como a 
resistência e ductilidade
- Ajustar o tamanho de grão
- Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas
- Produzir uma microestrutura definida
TIPOS DE RECOZIMENTO
• Recozimento para alívio de tensões (qualquer 
liga metálica)
• Recozimento para recristalização (qualquer 
liga metálica)
• Recozimento para homogeneização (para 
peças fundidas)
• Recozimento total ou pleno (aços)
• Recozimento isotérmico ou cíclico (aços)
1.1- RECOZIMENTO PARA 
ALÍVIO DE TENSÕES
 Objetivo
Remoção de tensões internas originadas de processos 
(tratamentos mecânicos, soldagem, corte, …)
 Temperatura
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase
 Resfriamento
Deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de 
distorções
Ex:RECOZIMENTO PARA ALÍVIO 
DE TENSÕES DOS AÇOS
 Temperatura
Abaixo da linha A1 
 em que
ocorre nenhuma 
transformação 
(600-620oC) Ou linha crítica
723 C
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE 
RECOZIMENTO NA RESIST. À TRAÇÃO E 
DUTILIDADE
Alívio de Tensões
(Recuperação/Recovery)
1.2- RECOZIMENTO PARA 
RECRISTALIZAÇÃO
 Objetivo 
Elimina o encruamento gerado pela deformação à frio
 Temperatura
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase
 Resfriamento
 Lento (ao ar ou ao forno)
1.3- RECOZIMENTO 
HOMOGENEIZAÇÃO
 Objetivo 
Melhorar a homogeneidade da microestruturade peças 
fundidas
 Temperatura
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase
 Resfriamento
 Lento (ao ar ou ao forno)
1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
• Objetivo
Obter dureza e estrutura controlada 
para os aços
1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
• Temperatura
Hipoeutetóide 50 °C 
acima da linha A3
Hipereutetóide Entre 
as linhas Acm e A1
• Resfriamento
Lento (dentro do forno) 
 implica em tempo 
longo de processo 
(desvantagem)
Usado para aços

+
+Fe3C
+Fe3C
Recozimento 
total ou pleno
1.1- RECOZIMENTO TOTAL OU 
PLENO
 Constituintes Estruturais resultantes
Hipoeutetóide ferrita + perlita grosseira
Eutetóide  perlita grosseira
Hipereutetóide cementita + perlita grosseira
* A pelita grosseira é ideal para melhorar a 
usinabilidade dos aços baixo e médio carbono
* Para melhorar a usinabilidade dos aços alto 
carbono recomenda-se a esferoidização
1.5- RECOZIMENTO ISOTÉRMICO OU 
CÍCLICO
• A diferença do recozimento pleno 
está no resfriamento que é bem 
mais rápido, tornando-o mais 
prático e mais econômico,
• Permite obter estrutura final + 
homogênea
• Não é aplicável para peças de 
grande volume porque é difícil de 
baixar a temperatura do núcleo 
da mesma
• Esse tratamento é geralmente 
executado em banho de sais
Usado para aços
2- ESFEROIDIZAÇÃO OU 
COALESCIMENTO
ESFEROIDITA
Objetivo
Produção de uma estrutura 
globular ou esferoidal de 
carbonetos no aço
 melhora a 
usinabilidade, 
especialmente dos aços 
alto carbono
 facilita a deformação a 
frio

+
+Fe3C
+Fe3C
Esferoidização 
ou 
coalescimento
OUTRAS MANEIRAS DE PRODUZIR 
ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
 Aquecimento por tempo prolongado a uma temperatura 
logo abaixo da linha inferior da zona crítica,
 Aquecimento e resfriamentos alternados entre 
temperaturas que estão logo acima e logo abaixo da linha 
inferior de transformação.
Usada para aços
3- NORMALIZAÇÃO
Objetivos:
 Refinar o grão
 Melhorar a 
uniformidade da 
microestrutra
*** É usada antes da 
têmpera e revenido

+
+Fe3C
+Fe3C
3- NORMALIZAÇÃO
• Temperatura
Hipoeutetóide acima da linha A3
Hipereutetóide acima da linha Acm*
*Não há formação de um invólucro de carbonetos 
frágeis devido a velocidade de refriamento ser 
maior
• Resfriamento
Ao ar (calmo ou forçado)
3- NORMALIZAÇÃO
• Constituintes Estruturais resultantes
Hipoeutetóide ferrita + perlita fina
Eutetóide  perlita fina
Hipereutetóide cementita + perlita fina 
* Conforme o aço pode-se obter bainita
Em relação ao recozimento a microestrutura é mais 
fina, apresenta menor quantidade e melhor 
distribuição de carbonetos
4- TÊMPERA
Objetivos:
 Obter estrutura 
matensítica que promove:
- Aumento na dureza
- Aumento na resistência à 
tração
- redução na tenacidade
*** A têmpera gera tensões 
 deve-se fazer revenido 
posteriormente
4- TÊMPERA
MARTENSITA
4- TÊMPERA
• Temperatura
Superior à linha crítica (A1)
* Deve-se evitar o superaquecimento, pois formaria 
matensita acidular muito grosseira, de elevada 
fragilidade
• Resfriamento
Rápido de maneira a formar martensíta 
(ver curvas TTT)
4- TÊMPERA
• Meios de Resfriamento
Depende muito da composição do aço 
(% de carbono e elementos de liga) e 
da espessura da peça
TEMPERABILIDADE
• CAPACIDADE DE UM AÇO ADQUIRIR DUREZA 
POR TÊMPERA A UMA CERTA PROFUNDIDADE
• VEJA EXEMPLO COMPARATIVO DA 
TEMPERABILIDADE UM AÇO 1040 E DE UM 
AÇO 8640
• A CURVA QUE INDICA A QUEDA DE DUREZA 
EM FUNÇÃO DA PROFUNDIDADE RECEBE O 
NOME DE CURVA JOMINY QUE É OBTIDA POR 
MEIO DE ENSAIOSNORMALIZADOS
TEMPERABILIDADE
• Veja como é feito o ensaio de temperabilidade 
Jominy no site:
• www.cimm.com.br/material didático
TEMPERABILIDADE DOS AÇOS EM 
FUNÇÃO DO TEOR DE CARBONO
5- REVENIDO
*** Sempre acompanha a têmpera
Objetivos:
- Alivia ou remove tensões
- Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando a dureza e a 
tenacidade
5- REVENIDO
• Temperatura
Pode ser 
escolhida de 
acordo com as 
combinações 
de 
propriedades 
desejadas
5- REVENIDO
150- 230°C os carbonetos começam a precipitar
Estrutura: martensita revenida
(escura, preta)
Dureza: 65 RC 60-63 RC
230-400°C os carbonetos continuam a precipitar 
em forma globular (invisível ao microscópio)
Estrutura: TROOSTITA
Dureza: 62 RC 50 RC
5- REVENIDO
400- 500°C os carbonetos crescem em glóbulos, 
visíveis ao microscópio
Estrutura: SORBITA
Dureza: 20-45 RC
650-738°C os carbonetos formam partículas 
globulares
Estrutura: ESFEROIDITA
Dureza: <20 RC
MICROESTRUTURAS DO REVENIDO
TROOSTITA E 
MARTENSITA
SORBITA
FRAGILIDADE DE REVENIDO
• Ocorre em determinados tipos de aços quando 
aquecidos na faixa de temperatura entre 375-475 °C
ou quando resfriados lentamente nesta faixa.
• A fragilidade ocorre mais rapidamente na faixa de 
470-475 °C
• A fragilidade só é revelada no ensaio de resist. ao 
choque, não há alteração na microestrutura.
AÇOS SUSCEPTÍVEIS À FRAGILIDADE 
DE REVENIDO
• Aços -liga de baixo teor de liga
• Aços que contém apreciáveis quantidades de Mn, Ni, Cr, Sb*, 
P, S
• Aços ao Cr-Ni são os mais suceptíveis ao fenômeno
*é o mais prejudicial
COMO MINIMIZAR A FRAGILIDADE DE 
REVENIDO
• Manter os teores de P abaixo de 0,005% e S menor 0,01%
• Reaquecer o aço fragilizado a uma temperatura de ~600 
°C seguido de refriamento rápido até abaixo de 300 °C .
6- SOLUBILIZAÇÃO SEGUIDA DE 
PRECIPITAÇÃO OU ENVELHECIMENTO
 Consiste na precipitação de outra fase, 
na forma de partículas extremamente 
pequenas e uniformemente distribuídas. 
 Esta nova fase enrijece a liga. 
 Após o envelhecimento o material terá 
adquirido máxima dureza e resistência.
 O envelhecimento pode ser natural ou 
artificial.
6- Tratamento térmico de 
solubilização seguido de 
envelhecimento
Solubilização
Precipitação
Resfriamento em 
água
Chamado de 
envelhecimento que
pode ser
natural ou artificial
A ppt se dá a 
T ambiente
A ppt se dá 
acima da T 
ambiente 
por 
reaqueci-
mento
EXEMPLO: Sistema Al-Cu
A fase endurecedora das ligas Al-Cu é CuAl2 ()
Solubilização
5,65%
7- Outros tratamentos 
térmicos
TRATAMENTO SUB-ZERO
• Alguns tipos de aço, especialmente os alta 
liga, não conseguem finalizar a 
transformação de austenita em martensita.
O tratamento consiste no resfriamento do aço a 
temperaturas abaixo da ambiente
• Ex: Nitrogênio líquido: -170oC
Nitrogênio + álcool: -70oC
AÇO AISI 1321 cementado as linhas 
Mi e Mf são abaixadas. 
 Neste aço a formação da martensita não se finaliza, levando a se ter 
austenita residual a temperatura ambiente.
AUSTEMPERA E MARTEMPERA
• Problemas práticos no resfriamento convencional e têmpera
• A peça/ parte poderá apresentar empenamento ou fissuras 
devidos ao resfriamento não uniforme. A parte externa esfria 
mais rapidamente, transformando-se em martensita antes da 
parte interna. Durante o curto tempo em que as partes 
externa e interna estão com diferentes microestruturas, 
aparecem tensões mecânicas consideráveis. A região que 
contém a martensita é frágil e pode trincar.
Os tratamentos térmicos denominados de martempera e 
austempera vieram para solucionar este problema
MARTEMPERA
• O resfriamento é 
temporariamente 
interrompido, criando um 
passo isotérmico, no qual 
toda a peça atinga a mesma 
temperatura. A seguir o 
resfriamento é feito 
lentamente de forma que a 
martensita se forma 
uniformemente através da 
peça. A ductilidade é 
conseguida através de um 
revenimento final.
AUSTEMPERA
• Outra alternativa para evitar 
distorções e trincas é o tratamento 
denominado austêmpera, ilustrado 
ao lado 
• Neste processo o procedimento é 
análogo à martêmpera. Entretanto a 
fase isotérmica é prolongada até 
que ocorra a completa 
transformação em bainita. Como a 
microestrutura formada é mais 
estável (alfa+Fe3C), o resfriamento 
subsequente não gera martensita. 
Não existe a fase de reaquecimento, 
tornando o processo mais barato. 
MARTEMPERA E AUSTEMPERA
alternativas para evitar distorções e trincas
RESUMOS
TRANSFORMAÇÕES
AUSTENITA
Perlita
( + Fe3C) + a 
fase 
próeutetóide
Bainita
( + Fe3C)
Martensita
(fase tetragonal)
Martensita 
Revenida
( + Fe3C)
Ferrita ou cementita
Resf. lento
Resf. moderado
Resf. Rápido
(Têmpera)
reaquecimento
Tratamentos Térmicos
Recozimento
Total ou Pleno
Recozimento
Isotérmico
Normalização
Tempera e 
Revenido
Resfriamento 
Lento 
(dentro do forno)
Resfriamento 
ao ar
Recozimento
Total ou Pleno
Isotérmico
Alívio de 
tensões
Recristalização
Resfriamento 
Lento 
(dentro do forno) Temperatura
Abaixo da linha A1
Não ocorre nenhuma 
transformação 
Resfriamento
Deve-se evitar 
velocidades muito 
altas devido ao risco 
de distorções
Temperatura
Abaixo da linha A1
(600-620oC)
- Resfriamento
Lento 
(ao ar ou dentro 
do forno)
**Elimina o 
encruamento 
gerado pelos 
processos de
deformação à frio