4-Recozimento e Normalização

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TRATAMENTOS TÉRMICOS 
1
ENGENHARIA MECÂNICA
RECOZIMENTO E NORMALIZAÇÃO
2
INTRODUÇÃO
 Antes de realizar um tratamento térmico:
 Qual é o objetivo do tratamento (aumento da dureza, da
ductilidade, da abrasão, da resistência à corrosão) ?
 Qual modificação estrutural é necessária ?
 Fatores importantes:
 Tipo de liga e equipamento disponíveis
 Forma das peças a serem tratadas
 Condições de aquecimento e resfriamento
 Previsão de existências de tensões internas
 Necessidade de usinagem após tratamento
 Alternativas: Modificar a forma da peça, a
composição da liga ou mudar o meio de resfriamento
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 Objetivo principal:
Regularizar a textura bruta de fusão e eliminar os
efeitos de quaisquer tratamentos mecânicos e
térmicos a que o material tenha sido anteriormente
submetido deixando o material com tensões
residuais.
 Objetivos estruturais e de desempenho :
 Ajustar o tamanho de grãos
 Produzir uma estrutura definida
 Diminuir a dureza
 Melhorar a ductilidade
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OBJETIVOS DO RECOZIMENTO E
DA NORMALIZAÇÃO
 Nível macroscópico - efeito permanente: 
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EFEITOS DOS TRATAMENTOS MECÂNICOS E TÉRMICOS
t
t
tteórica >> treal
discordâncias
l1
l0 < l2 (l2 < l1 )
l2lo
 Nível estrutural - deslizamento de um plano atômico sobre 
o outro mediante a ação de esforços cisalhantes: 
 Tratamentos mecânicos:
Deformação plástica (encruamento) → Tensões residuais
 Tratamentos térmicos:
Resfriamento heterogêneo → Dilatação do material
heterogêneo → Tensões residuais
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DEFORMAÇÃO PLÁSTICA NOS METAIS
- ENCRUAMENTO
Deformação plástica
(trabalho a frio)
Encruamento
Aumento da tensão necessária para
produzir o deslizamento a medida
que o metal é deformado 
Diminuição da mobilidade das
discordâncias devido a interação
das mesmas umas com as outras
e com outras barreiras que
impedem seu movimento através
da rede cristalina 
Multiplicação de
discordâncias
• não deformado: 105 a 106 cm-2
• trabalhado a frio: 108 a 1010 cm-2
Deformação
T
e
n
s
ã
o
7
• Aço 1012 não deformado • Aço 1012 trefilado em 2 passes
redução de área total ~ 40% 
0
100
200
300
400
500
600
0 0,1 0,2 0,3
Deformação Verdadeira
T
en
sã
o
 V
er
d
a
d
ei
ra
 (
M
P
a
)
LE = 176MPa
LR = 404MPa
ALU = 21%
0
100
200
300
400
500
600
0 0,01 0,02 0,03
Deformação Verdadeira
T
en
sã
o 
V
er
d
ad
ei
ra
 (M
P
a)
 
LE = 473MPa
LR = 494MPa
ALU = 2,5%
subestrutura microestrutura
1,5mm 100mm
subestrutura microestrutura
1,5mm 100mm
ENCRUAMENTO – EXEMPLO AÇO TREFILADO
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MOVIMENTAÇÃO DAS DESLOCAÇÕES
discordâncias
a
b c
t
t
a
b c
t
t
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DEFORMAÇÃO PLÁSTICA - ENCRUAMENTO
Microestrutura
metal não deformado
metal deformado
deformação
grãos grãos grãos
Subestrutura
metal deformado
(a) (b)
metal não deformado
1 grão
discordâncias (a) (b)discordâncias discordâncias
1 grão 1 grão
deformação
→ Armazenamento de tensões no metal devido ao
aumento das imperfeições cristalinas com a deformação
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ENCRUAMENTO: ARMAZENAMENTO DE ENERGIA
 Exemplo: Energia armazenada no cobre deformado 
por tração em função do alongamento percentual
 O recozimento compreende três estágios principais:
 Recuperação – Alivio de tensões
 Recristalização
 Crescimento de grão
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ESTÁGIOS DE RECOZIMENTO
Tempo
T
e
m
p
e
r
a
tu
r
a
resfriamento lento
aquecimento
temperatura de recozimento
tempo necessário às transformações
 Existem vários tipos de recozimento em função da
temperatura do tratamento e é importante que se saiba
as diferentes características e objetivos de cada um:
 Recozimento para Alívio de
tensões
 Recozimento de primeira
ordem ou de Recristalização
 Recozimento de segunda
ordem ou Pleno
 Recozimento Isotérmico
 Esferoidização ou
Coalescimento
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TIPOS DE RECOZIMENTO
Recozimento pleno
Esferoidização
 Características principais:
 Temperaturas mais baixas
 Não ocorrem apreciáveis modificações na micro/subestrutura e, 
consequentemente, nas propriedades mecânicas do material
 Diminuição das tensões internas (amaciamento parcial)
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RECUPERAÇÃO - ALÍVIO DE TENSÕES
• Aniquilação de discordâncias
discordâncias de
sinais opostos
se anulam
rearranjo das
discordâncias
• Poligonização de discordâncias por escalada e deslizamento
 Mecanismo -escorregamento- ativado por energia térmica:
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RECRISTALIZAÇÃO
 Características principais:
 Temperaturas mais elevadas que a etapa de recuperação
 Formação de novos grãos com a mesma composição e estrutura 
cristalina dos grãos originais, porém aproximadamente 
equiaxiais, isentos dos defeitos criados durante a deformação
 Alterações pronunciadas nas propriedades mecânicas do metal
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CINÉTICA DE RECRISTALIZAÇÃO
 Cinética da recristalização do cobre em função da
temperatura:
 Definição da temperatura de recristalização:
Temperatura na qual um determinado metal, com
uma certa porcentagem de deformação a frio,
recristalizará (cerca de 95%) em cerca de 1 hora
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 A temperatura de recristalização depende da química:
TEMPERATURA DE RECRISTALIZAÇÃO
 Pureza do metal:
→ Quanto mais puro o metal, mais fácil a 
recristalização
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FATORES QUE INFLUEM NA RECRISTALIZAÇÃO
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 Grau de encruamento prévio:
→ Quanto maior os grau de encruamento, mais fácil 
a recristalização
FATORES QUE INFLUEM NA RECRISTALIZAÇÃO
400
650
°C
300
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 Tamanho de grão:
→ Quanto maior os grãos deformados , mais lento a 
recristalização e maior os novos grãos 
FATORES QUE INFLUEM NA RECRISTALIZAÇÃO
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TAMANHO DE GRÃO – PADRÃO ASTM
→ N = 2n-1
(N = Numero de grão por polegada quadrada com magnificação x100)
n° 1 n° 2 n° 3 n° 4
n° 5 n° 6 n° 7 n° 8
n →
n →
 Latão: 
21
trabalhado a frio, 33%
200mm
3s a 580°C
200mm
4s a 580°C
200mm
8s a 580°C
200mm
RECRISTALIZAÇÃO - EXEMPLO
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CRESCIMENTO DE GRÃO
Movimento do contorno de grãoCrescimento do grão
 Características principais:
 Temperaturas elevadas
 Lenta migração dos contornos de alguns grãos, produzindo
crescimento uniforme dos mesmos, às custas do
desaparecimento gradual de grãos menores
 Alterações pronunciadas nas propriedades mecânicas do metal
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CRESCIMENTO DE GRÃO - EXEMPLO
 Latão: 
15min a 580°C
200mm
60min a 580°C
200mm
10min a 700°C
200mm
60min a 700°C
200mm
24
CRESCIMENTO DE GRÃO – EFEITO SOBRE AS
PROPRIEDADES MECÂNICAS
 Latão: 
→ Quanto menor o tamanho de grão, mais alta a dureza
Equação de Hall-Petch:
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RECOZIMENTO VS. PROPRIEDADES
Efeitos do crescimento
de grão excessivo
 Recozimento para alívio de tensões:
→ Tratamento térmico no qual o metal passa apenas pela
etapa de recuperação
 Recozimento de primeira ordem ou de recristalização:
→ Tratamento térmico no qual o metal recristaliza sem
transformação de fase
 Recozimento de segunda ordem ou pleno:
→ Tratamento térmico no qual o metal apresenta
transformação de fase
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TIPOS PRINCIPAIS DE RECOZIMENTOS
→ Em função da temperatura, os tipos de
recozimentos compreendem um ou dois ou os três
dos estágios previamente descritos:
 No recozimento pleno ou de segunda ordem ocorre os
três estágios (recuperação, recristalização e crescimento
de grão).
 Objetivo: 
Controlar a dureza e 
a estrutura dos metais Resfriamento Lento (dentro do forno) 
→ implica tempo longo de processo (desvantagem)
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RECOZIMENTO PLENO OU TOTAL
Tempo
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
resfriamento lento
aquecimento
temperatura de recozimento
tempo necessário às transformações
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RECOZIMENTO PLENO NOS AÇOS
Produtos do 
Recozimento
• perlita
• perlita + ferrita
• perlita + cementita
 Resfriamento: Temperatura:
Antes dos tratamentos mecânicos 
Invólucro de cementita proeutetóide
fragiliza as peças
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Metal
encruado
Estrutura
acicular
Estrutura
bruta de fusão
Estrutura
martensítica
Metal recozido
(perlita, ferrita ...)
Estrutura
austenítica
T
em
p
er
a
tu
ra
727°C
Realização de Recozimento Pleno
sobre Diversas Estruturas dos Aços 
RECOZIMENTO PLENO NOS AÇOS
 Características:
 A diferença com o recozimento
pleno está no resfriamento que é
bem mais rápido,tornando-o
mais prático e mais econômico,
 Permite obter estrutura final
mais 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
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RECOZIMENTO ISOTÉRMICO
Produtos do 
Recozimento
• perlita
• perlita + ferrita
• perlita + cementita
 Objetivos:
 Produção de uma estrutura
globular ou esferoidal de
carbonetos no aço
 Melhorar a usinagem,
especialmente dos aços alto
carbono
 Facilitar a deformação a frio
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ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
Tempo
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
resfriamento lento
aquecimento
temperatura de esferoidização - abaixo de 727ºC
tempo necessário às transformações
muito longo = 15 a 30 horas (ou mais) 
Tempo
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
resfriamento lento
aquecimento
temperatura de esferoidização variável
(acima e abaixo de A1 - 727ºC)
tempo necessário às transformações
muito longo
10mm
cementita
globulizada
ferrita
esferoidita
 Grãos pequenos e homogêneos facilitam a esferoidização
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ESFEROIDITA: PROPRIEDADES MECÂNICAS
 Objetivos:
 Refinar o grão e as 
estruturas dendriticas
fundidas
 Melhorar uniformidade da 
microestrutura
 Melhorar a usinagem
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NORMALIZAÇÃO
Tempo
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
resfriamento 
menos lento
que no 
recozimento
aquecimento
temperatura de normalização
tempo necessário às 
transformações
 Aquecimento acima da austenização total
 Resfriamento ao ar mais forte que no recozimento pleno
 Usada antes da têmpera e revenido
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NORMALIZAÇÃO DOS AÇOS
Produtos da 
Normalização
• perlita
• perlita + ferrita
• perlita + cementita
Não há formação de um invólucro de carbonetos frágeis 
devido a velocidade de resfriamento ser maior
35
RECOZIMENTO VS. NORMALIZAÇÃO
36
RECOZIMENTO VS. NORMALIZAÇÃO
• aço 1018
Rockwell
 52HRB
100mm
• aço 1045
Rockwell
 68HRB
100mm
 Recozidos:
• aço 1018
Rockwell
 84HRB
100mm
• aço 1045
Rockwell
 97HRB
100mm
 Normalizados:
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PROCESSO: LAMINAÇÃO A QUENTE
recuperação dinâmica
recuperação estática
recuperação dinâmica
recristalização estática
recristalização dinâmica
recristalização estática
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
 o
u
 d
e
fo
rm
a
çã
o
 c
re
sc
e
n
te
CONCLUSÃO
 Tratamentos mecânicos e térmicos deixam os metais
com tensões residuais
 Recozimento e normalização têm como objetivo de
aliviar dessas tensões as estruturas
 Recozimento pleno consiste em três estágios,
Recuperação, Recristalização e Crescimento de grão,
modificando as propriedades mecânicas.
 Esferoidização deixa o material muito mais dúctil
 Metais normalizados são mais duro que os recozidos
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