Aula 8 Tratamentos Termicos

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TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOSTRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS
TEMPERABILIDADETEMPERABILIDADETEMPERABILIDADETEMPERABILIDADE
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
• O desenvolvimento de características mecânicas desejáveis 
para um material resulta, muitas vezes, de uma transformação 
de fase (alteração no número e/ou na natureza das fases 
que constituem a microestrutura de uma liga) proveniente 
de um tratamento térmico (faz parte do processo de 
fabricação) que, geralmente, envolve alguma alteração 
Conceitos BásicosConceitos Básicos
de um tratamento térmico (faz parte do processo de 
fabricação) que, geralmente, envolve alguma alteração 
microestrutural.
• É importante saber como usar os diagramas TTT (Tempo –
Temperatura – Transformação) para projetar um tratamento 
térmico para uma dada liga que produza as propriedades 
mecânicas desejadas a temperatura ambiente.
• Há diagramas TTT específicos para cada liga.
COM DIFUSÃO
o Sem variação no número e composição de fases
Ex: solidificação metal puro
o Com variação no número e composição de fases
Ex: transformação eutética, eutetóide...
TRANSFORMAÇÕES DE FASESTRANSFORMAÇÕES DE FASES
Conceitos BásicosConceitos Básicos
SEM DIFUSÃO
o Ocorre com formação de fase metaestável (estado fora 
do equilíbrio podendo durar por tempo indeterminado)
Ex: transformação martensítica
A maioria das transformações de fase no estado sólido não ocorre
instantaneamente, ou seja, são dependentes do tempo
Fonte:www.em.pucrs.br/~eleani
• Austenita: ferro gama, estável acima de 727°C. 
Possui estrutura cristalina CFC, boa resistência 
mecânica e apreciável tenacidade.
Micro-constituintes dos aços e fofo
TRANSFORMAÇÕES DE FASESTRANSFORMAÇÕES DE FASES
Conceitos BásicosConceitos Básicos
mecânica e apreciável tenacidade.
• Ferrita: ferro alfa, CCC, possui baixa dureza e 
baixa resistência à tração, mas excelente 
resistência ao impacto e elevado alongamento.
• Cementita: carboneto de ferro (Fe3C), apresenta
estrutura cristalina ortorrômbica. É um constituinte muito
duro e frágil.
Micro-constituintes dos aços e fofo
TRANSFORMAÇÕES DE FASESTRANSFORMAÇÕES DE FASES
Conceitos BásicosConceitos Básicos
• Perlita: agregado lamelar de ferrita e cementita.
Constituinte eutetóide dos aços. Possui propriedades
intermediárias entre a ferrita e a cementita.
• Ledeburita: constituinte eutético dos fofo brancos.
Glóbulos de perlita + matriz de cementita. Bastante duro
e frágil.
• Martensita: Obtida por TT. Estrutura cristalina tetragonal
de CC. Formada por mecanismo cisalhamento. Elevada
Dureza
Micro-constituintes dos aços e fofo
TRANSFORMAÇÕES DE FASESTRANSFORMAÇÕES DE FASES
Conceitos BásicosConceitos Básicos
• Bainita: Obtida por TT.
- Superior: Abaixo da temperatura de formação da
perlita. Dureza relativamente baixa (40-45 HRC)
- Inferior: Próximo a temperatura de formação da
martensita. Dureza elevada (aprox. dureza da
martensita 50-60 HRC)
Efeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas FeEfeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas Fe--CC
A curva TTT considera o fator tempo. Isso significa que o aço passará por 
transformações de acordo com o tempo em que permanecer em determinada 
temperatura. O diagrama é composto por duas linhas. A primeira representa o 
início da transformação e a segunda, o fim. 
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS
Linha vermelha – início da 
transformação
Linha azul – final da 
Fonte: http://myspace.eng.br/eng/mat/aco1.asp
www.inda.org.br/por_dentro_curvattt.php 
Linha azul – final da 
tranformação
Mi
Mf
Esta região é 
chamada de 
joelho ou nariz da 
curva TTT
Mi – início da transf. martensítica
Mf – final da transf. martensítica
Martensita
• Também chamados de gráficos transformação tempo-
temperatura (TTT).
• Apresentam as curvas de início e término da 
transformação para uma determinada temperatura e 
tempo. 
• No sistema Fe-C o diagrama descreve o que acontece 
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS 
PARA LIGAS FePARA LIGAS Fe--CC
• No sistema Fe-C o diagrama descreve o que acontece 
com o aço, por meio de um resfriamento a diferentes 
velocidades, em diversas temperaturas abaixo de 
727°C, observando a transformação isotérmica da 
austenita em perlita, bainita ou martensita.
• Estes diagramas são precisos apenas para 
transformações nas quais a temperatura da liga é 
mantida constante ao longo de toda a duração da 
reação.
Fonte: www.inda.org.br/por_dentro_curvattt.php 
Fatores de influência direta na posição das linhas de 
início e fim de transformação das curvas TTT. 
1. Teor de carbono
2. Tamanho dos grãos 
3. Homogeneidade da austenita 
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS 
PARA LIGAS FePARA LIGAS Fe--CC
3. Homogeneidade da austenita 
4. Elementos de liga (com exceção do cobalto), que 
são adicionados nos aços, deslocam as curvas 
de início e fim da transformação para a direita, o 
que significa que o processo será mais 
demorado. 
Fonte: www.inda.org.br/por_dentro_curvattt.php 
Homogeneidade da AustenitaHomogeneidade da Austenita
Quanto mais homogênea a austenita mais 
para a direita deslocam-se as curvas TTT
�
Os carbonetos residuais ou regiões ricas 
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS 
Os carbonetos residuais ou regiões ricas 
em C atuam como núcleos para a 
formação da perlita
�
Então, uma maior homogeneidade favorece 
a formação da martensita
Fonte:www.em.pucrs.br/~eleani
Tamanho de Grão AusteníticoTamanho de Grão Austenítico
Quanto maior o tamanho de grão mais para a 
direita deslocam-se as curvas TTT
�
Tamanho de grão grande dificulta a formação 
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS 
Tamanho de grão grande dificulta a formação 
da perlita, já que a mesma inicia-se no 
contorno de grão
�
Então, tamanho de grão grande favorece a 
formação da martensita
Fonte:www.em.pucrs.br/~eleani
Efeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas FeEfeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas Fe--CC
De 700°C até cerca de 560°C há 
formação de perlita, tanto mais 
fina (e dura) quanto menor a 
temperatura.
Estruturas envolvidas na transformação: austenita em cementita 
coalescida, austenita em perlita, austenita em bainita, austenita em 
martensita e demais transformações isotérmicas mistas.
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS
temperatura.
De 560°C até cerca de 200°C há 
formação de bainita (ferrita mais 
carbeto de ferro fino), de dureza 
maior que a perlita anterior e, de 
forma similar, mais dura em 
temperaturas mais baixas. 
Fonte: http://myspace.eng.br/eng/mat/aco1.asp
www.inda.org.br/por_dentro_curvattt.php 
Martensita
Efeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas FeEfeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas Fe--CC
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS
Microestructura de bainita superior em aço rico em Si 
(temp. formação entre 300°C e 560°C). A bainita
superior tem aspecto de “pena de ave”. Se forma na 
parte superior da faixa de temperatura (formada por 
grupos de ripas muito finas ou agulhas de ferrita
separadas, em parte, por partículas alongadas de 
cementita). O TG "submicrométrico" das ripas de 
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS
Exemplo de Micrografia Exemplo de Micrografia -- Microestrutura BainíticaMicroestrutura Bainítica
cementita). O TG "submicrométrico" das ripas de 
bainita contribuem para o aumento da tenacidade do 
material. Dureza: 40 – 45 HRC
A bainita inferiorou acicular (temp. formação entre 
200°C e 300°C), lembrando a martesita revenida. 
Nela a fase ferrita existe na forma de placas finas e as 
partículas estreitas de cementita na forma de bastões 
ou lâminas fina se formam no interior das placas de 
ferrita. Dureza: 50 – 60 HRc
Fonte: Bhadeshia y Edmonds, Metallurgical Transactions A, vol. 10A (1979). 
Entretanto, na faixa de 
200°C, há formação de uma 
nova estrutura, a 
martensita, em forma de 
agulhas e bastante dura 
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS
Efeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas FeEfeito da Velocidade de Resfriamento em Ligas Fe--CC
agulhas e bastante dura 
(superior às anteriores).
A formação da martensita é 
o princípio básico da 
têmpera dos aços, isto é, o 
tratamento térmico para 
aumentar a dureza. 
Fonte: http://myspace.eng.br/eng/mat/aco1.asp 
Martensita
⇒ Fase formada como resultado da transformação de uma baixa difusão no estado sólido, através de um 
tratamento térmico (têmpera). Ou seja, fase resultante do resfriamento rápido desde a temp. eutetóide 
(727°C) até a temp. ambiente.
⇒ Fase metaestável TCC (tetragonal de corpo centrado) formada por Fe supersaturado com C. 
⇒ Todo C permanece em SS, a estrutura TCC dificulta o escorregamento dos planos com orientação 
cúbica o que endurece consideravelmente a martensita.
⇒ Qualquer difusão seja qual for resultará na formação das fases ferrita e cementita.
Formação da MartensitaFormação da Martensita
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS
(a) Célula unitária da martensita comparada com a austenita. (b) Aumento do 
percentual de C, mais sítios intersticiais, mais pronunciada na TCC.
NA TRANSFORMAÇÃO 
ALOTRÓPICA DA 
AUSTENITA EM 
MARTENSITA HÁ 
AUMENTO DE VOLUME 
leva à concentração de 
tensões
TEOR DE CARBONOTEOR DE CARBONO
Quanto menor o teor de carbono 
(abaixo do eutetóide) mais difícil de 
se obter estrutura martensítica.
Formação da MartensitaFormação da Martensita
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS
se obter estrutura martensítica.
Nem todos os aços admitem têmpera. 
Em geral, somente com teor de 
carbono acima de 0,3% e velocidade 
de resfriamento alta.
Fonte:www.em.pucrs.br/~eleani
Formação da MartensitaFormação da Martensita
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS
No estado como temperado a martensita, além de ser muito dura, 
é tão frágil que ela não pode ser usada para a maioria das 
aplicações; também, quaisquer tensões internas que possam ter 
sido introduzidas durante a têmpera tem um efeito 
enfraquecedor. 
A ductilidade e a tenacidade da martensita podem ser 
melhoradas e estas tensões internas aliviadas por um tratamento melhoradas e estas tensões internas aliviadas por um tratamento 
térmico conhecido como revenimento.
O revenimento é realizado por aquecimento de um aço 
martensítico até a uma temperatura abaixo da temperatura 
eutetóide por um período de tempo especificado . Normalmente, 
o revenimento é realizado a temperaturas entre 250 e 650°C. 
Tensões internas, entretanto, podem ser aliviadas em 
temperaturas tão baixas quanto 200°C. Este tratamento térmico 
de revenimento permite, por processos difusionais, a formação 
de martensita revenida.
Formação da MartensitaFormação da Martensita
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS
Martensita não revenida - tem aparência 
de agulha ou ripa (< 0,6 %C) ou, ainda, 
forma de placa ou chapa (>0,6 %C). A 
fase branca na micrografia é muito 
provavelmente austenita retida que não 
se transformou durante o rápido 
resfriamento. 
Martensita revenida – é uma 
estrutura composta de 
partículas de cementita muito 
pequenas e uniformemente 
dispersas embutidas dentro de 
uma matriz contínua de ferrita.
As propriedades mecânicas 
dependem do tamanho das 
partículas de Fe3C.
resfriamento. 
ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO A TEMPERATURA CONSTANTE, PARA ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO A TEMPERATURA CONSTANTE, PARA 
UM AÇO EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURAS FORMADAS UM AÇO EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURAS FORMADAS 
PARA CADA UM DOS CASOSPARA CADA UM DOS CASOS
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS
Fonte:www.em.pucrs.br/~eleani
C: Martensite
ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO, PARA UM AÇO ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO, PARA UM AÇO 
EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURAS FORMADAS PARA EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURAS FORMADAS PARA 
CADA UM DOS CASOSCADA UM DOS CASOS
A (FORNO) = Perlita grossa
B (AR) = Perlita + fina (+ dura 
que a anterior)
C(AR SOPRADO) = Perlita + fina 
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICASDIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS
C(AR SOPRADO) = Perlita + fina 
que a anterior
D (ÓLEO) = Perlita + martensita
E (ÁGUA) = Martensita
No resfriamento contínuo, as curvas TTT deslocam-se um 
pouco para a direita e para baixo
Mf
Mi
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES POR DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES POR 
RESFRIAMENTO CONTÍNUO (TRC) PARA LIGAS FeRESFRIAMENTO CONTÍNUO (TRC) PARA LIGAS Fe--CC
• Para o resfriamento contínuo, o tempo 
requerido para uma reação se iniciar e 
terminar é retardado. Assim as curvas 
isotérmicas são deslocadas para 
tempos maiores e temperaturas 
menores.
• A bainita não se formará quando uma 
liga de composição eutetóide ou, 
quando qualquer aço carbono comum é quando qualquer aço carbono comum é 
continuamente resfriado até à 
temperatura ambiente. Isto é porque 
toda a austenita ter-se-a transformado 
em perlita quando a transformação para 
bainita tiver se tornado possível. Assim 
a região representativa da 
transformação austenita-perlita termina 
justo abaixo do nariz.
• Na transformação martensítica, as 
linhas M(start, ou início), M(50%) e 
M(90%) ocorrem em temperaturas 
idênticas para ambos os diagramas TTT 
e TRC.
M(início)
M(50%)
M(90%)
RESUMO DAS TRANSFORMAÇÕESRESUMO DAS TRANSFORMAÇÕES
AUSTENITA
Perlita Martensita
Resf. moderado
Resf. lento
Resf. Rápido
(Têmpera)
Perlita
(α+ Fe3C) + a 
fase 
próeutetóide
Bainita
(α + Fe3C)
Martensita
(fase tetragonal)
Martensita Revenida
(α + Fe3C)Ferrita e Cementita
reaquecimento
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS 
PARA LIGAS FePARA LIGAS Fe--CC
Aço AISI 4340 
0,42% C
0,78% Mn
1,79 Ni
0,80% Cr 
0,33% Mo
Exemplos de Curva TTT
Fonte: www.inda.org.br/por_dentro_curvattt.php 
Elementos de liga (com 
exceção do cobalto), que 
são adicionados nos 
aços, deslocam as 
curvas de início e fim da 
transformação para a 
direita, o que significa 
que o processo será 
mais demorado. 
Exemplos de Curva TTT
Aço AISI 5140 
0,43% C
DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS DIAGRAMAS DE TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS 
PARA LIGAS FePARA LIGAS Fe--CC
0,43% C
0,68% Mn
0,93% Cr
Fonte: www.inda.org.br/por_dentro_curvattt.php 
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
TratamentosTratamentos TérmicosTérmicos são um conjunto de operações que têm por
objetivo modificar as propriedades dos aços e de outros materiais
metálicos através de certas etapas que incluem o aquecimento e
resfriamento dos componentes metálicos em condições controladas.
Objetivo dos Tratamentos Objetivo dos Tratamentos TérmicosTérmicosObjetivo dos Tratamentos Objetivo dos Tratamentos TérmicosTérmicos
1. Remoção de tensões (oriundas de esfriamento ou trabalho mecânico)
2. Aumento ou diminuição da dureza
3. Aumento da resistência mecânica
4. Melhora da ductilidade
5. Melhora da usinabilidade
6. Melhora da resistência ao desgaste
7. Melhora da resistência a corrosão8. Modificação nas propriedades elétricas e magnéticas
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
Fatores que Fatores que Influem Influem nos Tratamentos Térmicosnos Tratamentos Térmicos
1. Composição química - % de elementos de liga, como %C, %Si, %Cr 
e outros dependendo da liga que estiver sofrendo tratamento térmico.
2. Temperatura final de aquecimento – função da composição química.2. Temperatura final de aquecimento – função da composição química.
3. Tempo de permanência à temperatura.
4. Meio de resfriamento da peça – Ex: resfriamento ao forno, ao ar, em 
água, óleo e outros.
5. Forma e tamanho das peças – influi nos itens 3 e 4.
6. Atmosfera do forno de tratamento térmico
1. Recozimento
2. Normalização
3. Têmpera
4. Revenido
TIPOSTIPOS
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
4. Revenido
5. Coalescimento
6. Tratamentos Isotérmicos (Austêmpera e Martêmpera)
1 . RECOZIMENTO1 . RECOZIMENTO
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
Material é exposto a uma temperatura 
elevada por um período de tempo 
longo e a seguir é lentamente resfriado 
(linha verde).
Ordinariamente, o recozimento é 
realizado para: (1) aliviar tensões; (2) 
diminuir dureza (3) alterar ductilidade
(4) ajustar o tamanho de grão (5) 
Temperatura
A3
(4) ajustar o tamanho de grão (5) 
melhorar a usinabilidade
**Serve para eliminar qualquer 
tratamento térmico ou mecânico que o 
material sofreu anteriormente
**Peça é resfriada no interior do forno
É dividido em:
- Recozimento total ou pleno
- Recozimento isotérmico ou cíclico
- Recozimento para alívio de 
tensões ou subcrítico
- Esferoidização
- Recozimento em caixa
Diagrama esquemático de transformação para 
recozimento.
Mi
Mf
2. NORMALIZAÇÃO2. NORMALIZAÇÃO
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
O tratamento térmico de NormalizaçãoNormalização
é usado para refinar os grãos (para
diminuir o tamanho médio de grão).
Aplicada a peças laminadas e forjadas 
antes do TT para obtenção de uma 
microestrutura uniforme.
**Peça é resfriada ao ar.
**Objetivo é refinar a microestrutura
Temperatura
A3
**Objetivo é refinar a microestrutura
Procedimento:
(1) Aquecimento até aproximadamente 
55 a 85°C acima da temperatura de 
austenitização.
(2) Tempo de manutenção suficiente na 
temperatura para a peça homogeneizar 
a temperatura completamente.
(3) Resfriamento ao ar.
Diagrama esquemático de transformação para 
normalização
Mi
Mf
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
MICROESTRUTURAS RESULTANTESMICROESTRUTURAS RESULTANTES
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
Detalhe 
4500x
Cementita esferoidizada
Perlita Grosseira
Perlita Fina
3. TÊMPERA3. TÊMPERA
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
A principal finalidade da Têmpera Têmpera é o aumento da dureza e da 
resistência à tração do aço através da formação da martensita.
A curva de resfriamento apresentada é apenas 
uma aproximação para um volume pequeno de 
aço. Numa peça real, o resfriamento das partes 
internas será mais lento que o da superfície. 
Assim, a linha para as primeiras estará mais 
deslocada para a direita e as estruturas formadas 
serão ligeiramente diferentes.
O resfriamento desigual também provoca 
Superfície
A3
Procedimento:
(1) Aquecimento a uma temperatura de ±
30°C acima da temperatura de 
transformação (linha tracejada preta no 
gráfico ao lado);
(2) Manutenção na temperatura; 
(3) Resfriamento rápido em fluidos como óleo 
ou água, conforme a área circundada, 
obtendo-se uma estrutura basicamente 
martensítica pois a linha de resfriamento 
não intercepta a linha vermelha indicativa 
do início da transformação da austenita. 
O resfriamento desigual também provoca 
tensões internas pois a região superficial se 
contrai mais rapidamente que o interior. 
Centro 
da peça
Mi
Mf
Mi
Mf
3. TÊMPERA3. TÊMPERA
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
O sucesso de um tratamento térmico para produzir 
martensita depende:
1. Da composição da liga – presença de C suficiente e 
outros elementos de liga que facilitem a têmpera;
2. Tipo e natureza do meio de resfriamento – banho de 
sal, óleo ou água (meio bastante severo que pode 
causar empenamentos ou trincamentos);
3. Do tamanho e geometria da peça.
4. REVENIMENTO4. REVENIMENTO
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
O Revenimento Revenimento (área circulada) é 
o tratamento térmico usado para 
remover os problemas deixados 
pela têmpera, como as tensões 
residuais inerentes do todo 
material. Também visa ajustar a 
dureza, a resistência mecânica, a 
resistência ao impacto e o 
alongamento.
Ae3
alongamento.
Depois de temperada, a peça é 
aquecida e mantida por algum 
tempo a uma temperatura, em 
geral entre 250 e 650°C. Ocorre 
assim, um alívio das tensões 
internas e mudanças na 
estrutura da martensita e outras 
transformações. O resultado é 
uma redução da dureza 
(normalmente excessiva após a 
têmpera) e da fragilidade do aço.
Após a TÊMPERA sempre deve 
haver um REVENIDO.
Mi
Mf
55. COALESCIMENTO. COALESCIMENTO
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
Curva de 
transformação
Qualquer tratamento térmico capaz Qualquer tratamento térmico capaz 
de produzir de produzir esferoiditaesferoidita: : consiste em 
um tratamento térmico que visa 
globulizar a cementita fazendo com 
que a microestrutura formada seja 
de Fe3C, como partículas esferóides, 
embutidas numa matriz contínua de 
fase αααα. 
* Os exemplos de tratamentos 
térmicos são referentes ao sistema 
Fe-C.
Ae3
transformação Procedimento:
(1) Solubilização dos carbonetos acima 
da temperatura de austenitização;
(2) Aquecimento até uma temperatura 
abaixo da temperatura eutetóide e aí 
mantido durante um tempo 
relativamente longo – por exemplo, 
cerca de 700°C durante 18 a 24 
horas;
(3) Resfriamento ao ar.
Mi
Mf
Temperatura para sistema FeTemperatura para sistema Fe--CC
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
Consiste em:
- Aquecimento dentro da faixa de 
austenitização (entre 790 e 915ºC)
- Resfriamento e manutenção da temperatura 
entre 260 e 400ºC
- Resfriamento até a temperatura ambiente em 
6. TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS6. TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
AUSTÊMPERAAUSTÊMPERA
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOSTRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
Ae3
- Resfriamento até a temperatura ambiente em 
ar ou banho de sal.
Vantagens em relação a têmpera:
- Melhor ductilidade, tenacidade e resistência
- Menor empenamento no TT
A microestura resultante é chamada de bainita.
Mi
Mf
Neste processo, o aço é 
autenitizado
Resfriado em um meio sob 
temperatura um pouco acima 
do início da formação da 
martensita, mantido neste meio 
e resfriado lentamente até 
completar a formação da 
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOSTRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
Superfície
6. TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS6. TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
MARTÊMPERAMARTÊMPERA
Ae3
completar a formação da 
martensita, resfriamento ao ar 
para posterior tratamento 
térmico de revenimento (linha 
verde).
Neste, o resfriamento ocorre de 
forma mais lenta e, por 
conseqüência, o empenamento 
e as tensões residuais são 
significativamente menores. transformação
Centro 
da peça
Martensita 
revenida
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
Autenita
Final da transformaçãoInício da transformação
Resfriamento no forno – TT 1
Resfriamento ao ar – TT 2
Perlita
T
e
m
p
e
r
a
t
u
r
a
TT 3
TT 4TT 5TT 6
Bainita
T
e
m
p
e
r
a
t
u
r
a
Tempo
ENDURECIMENTO SUPERFICIALENDURECIMENTO SUPERFICIAL
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
O endurecimento do aço via tratamento térmico outermoquímico tem 
como contrapartida prejuízos em outras propriedades como maior 
fragilidade, menor resistência à fadiga e outras. Porém, em alguns 
casos, é bastante desejável que apenas a superfície seja 
endurecida. 
Ex. Engrenagens - apenas a superfície deve ser dura o bastante 
para ser resistente ao desgaste (boas características tribológicas) para ser resistente ao desgaste (boas características tribológicas) 
provocado pelo contato entre os dentes de diferentes engrenagens. 
Por outro lado, o corpo da engrenagem deve apresentar 
propriedades (como maior tenacidade e ductilidade) de um aço não 
endurecido. 
A seguir, alguns métodos empregados no endurecimento superficial:
� Têmpera superficial
� Cementação
� Nitretação e Deposição de Filmes Finos
TÊMPERA SUPERFICIALTÊMPERA SUPERFICIAL
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
A superfície da peça é aquecida por chama ou por indução e, logo em seguida, 
exposta ao meio de resfriamento que pode ser água, óleo, jatos de ar e outros. 
O endurecimento, dá-se pela formação da martensita. O arranjo físico do 
processo depende da forma geométrica da peça a tratar. Normalmente há 
necessidade de revenido que, em geral, é feito sob temperaturas mais baixas 
que as da têmpera convencional. Este tratamento não é indicado para aços 
com teores de C abaixo de 0,3% devido a eventual falta de C para formar a 
estrutura martensítica. estrutura martensítica. 
Ex. Têmpera por indução para uma barra de aço SAE 1045 - tempo de 8 a 12seg. de 
corrente contínua (800 a 1000°C) para a têmpera e 15 a 25 seg. de corrente pulsada 
(400 a 550 °C) para o revenido. Resulta dureza superficial de 40HRc.
TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOSTRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS
É o endurecimento superficial se dá pela difusão de C na peça imersa no 
meio de cementação aquecido sob temperatura, em geral, acima de 800°C. 
Os meios de cementação, evidentemente, devem ter C na composição e 
podem ser sólidos (carvão vegetal, por exemplo), líquidos (mistura de sais 
fundidos como cianetos, carbonatos e outros) ou gasosos (hidrocarbonetos 
como propano e outros). 
CEMENTAÇÃOCEMENTAÇÃO
núcleo
camada 
Camada de carbono 
difundida
Matriz de Aço Inox
camada 
cementada
TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOSTRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS
O NO N é difundido superficialmente, formando nitretos, que são substâncias 
bastante duras (ex. FeN e Fe4N ). A peça é imersa no meio de nitretação, em 
temperaturas na faixa entre 470 e 750°C. Devido à menor temperatura, há 
menor tendência de deformação. Os meios podem ser líquidos (mistura de 
sais fundidos como cianetos), gasosos (amônia, por exemplo) ou plasma. A 
dureza superficial obtida é da ordem de 1000 HV (~ 80 HRc) com uma 
profundidade de camada máxima ao redor de 0,08mm.
NITRETAÇÃONITRETAÇÃO
Nitretação a gás
Nitretação com 
banho de sal a 
base de 
cianeto
{ {
TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOSTRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS
É um gás de baixa densidade em que os átomos individuais estão carregados 
eletricamente, mesmo que o total de cargas positivas e negativas seja igual, 
mantendo uma carga elétrica global neutra.
NITRETAÇÃO A PLASMANITRETAÇÃO A PLASMA
Na nitretação, o plasma é gerado pela 
formação de um arco elétrico, através da 
passagem de corrente entre o cátodo 
(peças) e o ânodo (carcaça do forno), na 
presença de uma mistura gasosa, composta 
basicamente de N e H ou Ar, em condições basicamente de N2 e H2 ou Ar, em condições 
de temperatura
e pressão específicas, ocorre a geração
de uma descarga brilhante que determina a 
ocorrência do plasma. Nesse processo,
as moléculas gasosas são dissociadas, os
íons carregados positivamente são 
acelerados para a superfície do anodo 
(peça) e os elétrons são direcionados para o 
cátodo (carcaça). A energia proveniente 
desse bombardeamento iônico é suficiente 
para promover o aquecimento das peças e 
intensifica o processo de difusão.
Nitretação a 
plasma
TRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOS
EXEMPLOSEXEMPLOS
Zona de 
Camada de
óxido
Aço temperado e revenido (estrutura 
martensítica) seguido de nitretação iônica 
(plasma) a 580°C. Aumento 2000X.
Fonte: www.pattcoating.com/testing.htm
Zona de 
difusão 
contendo 
nitreto de ferro
TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOSTRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS
A deposição física a vapor (PVD) e a deposição química a vapor (CVD) são dois processos 
utilizados para aplicar recobrimentos duros para melhorar o desgaste.
DEPOSIÇÃO DE FILMES FINOS DEPOSIÇÃO DE FILMES FINOS –– PVD E CVDPVD E CVD
CVD PVD
PVD: o material a ser depositado (fonte sólida) é convertido a fase vapor por processo físico; 
depois o vapor é transportado da fonte até o substrato através de uma região de baixa pressão e 
condensado sobre o substrato para formar o filme fino. A espessura de camada atinge entre 3 e 
8µµµµm. Aplicam-se revestimentos de TiCN (carbonitreto de titânio), TiN (nitreto de titânio), TiAlN 
(nitreto de titânio alumínio).
CVD: a deposição ocorre por meio de uma reação química entre gases. Ex: hidrogênio, cloreto de 
titânio e metano, em atmosfera de N, para criar um recobrimento de TiCN, ou TiN geralmente em 
temperaturas bem mais elevadas (900oC a 1.000oC). A espessura de camada pode atingir 180µµµµm.