5-Tempera, Temperabilidade e Revenimento

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TÊMPERA, TEMPERABILIDADE E
REVENIMENTO
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INTRODUÇÃO
 Tempera e revenimento, ou revenido, são operações de
tratamento térmico principalmente aplicadas nas
ligas ferrosas por fim de adquirir as propriedades de
dureza e resistência mecânica adequadas a utilização
do material
 Temperabilidade, ou endurecibilidade, é a capacidade
da peça a se transformar em martensita
homogeneamente por tratamento térmico para obter
uma dureza uniforme através de toda a seção da peça
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 Objetivo principal:
Produzir peças com alta resistência mecânica para
aplicações mais criticas, como se encontram na
industria mecânica, ou nas áreas de transporte e de
construção civil
 Objetivos estruturais e de desempenho :
 Obter estrutura martensita homogênea
 Aumentar a dureza
 Melhorar a resistência mecanica
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OBJETIVOS DA TÊMPERA
 Aquecimento ate austenitização total, como o
tratamento de normalização, seguido por resfriamento
muito rápido
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Tempo
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
Resfriamento rápido
(água, óleo, salmoura...)
Aquecimento
Temperatura de austenitização
Tempo necessário às transformações
TÊMPERA
 Resfriamento muito rapido que não deixa ocorrer as
transformações perlitica por fim de obter uma
estrutura martensitica
5
5mm
Martensita
PRODUÇÃO DE MARTENSITA
Taxa < TRC
→Depende da 
composição
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PROPRIEDADES DA MARTENSITA
 Elevada quantidade de 
discordâncias introduzidas 
na estrutura durante a 
transformação
 Presença de átomos de 
carbono em solução 
intersticial, causando 
acentuada deformação na 
rede cristalina e 
estabelecendo forte ligação 
com as discordâncias, 
dificultando seu movimento 
 Morfologia em ripas ou 
placas
Estrutura não homogênea
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Peça A
dA
dB
Peça B
INFLUÊNCIA DO TAMANHO DA PEÇA
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TEMPERABILIDADE
 Definições:
 Endurecimento = Obter a estrutura martensita, ou seja,
evitar a transformação da austenita nos constituente
normais
 Temperabilidade = Endurecibilidade = Capacidade de
endurecimento
 Temperabilidade = Capacidade em obter um
endurecimento uniforme através de toda secção da peça
por resfriamento rápido
 Profundidade de endurecimento = Profundidade
adequada a que, numa dada peça, se consegue obter
estrutura martensítica por têmpera
 Estrutura martensita uniforme no material se a taxa
de resfriamento no centro da peça é superior à TRC
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Aço 4340
TEMPERABILIDADE
 Avaliação da profundidade de
endurecimento:
 Posição na barra temperada que
apresenta uma microestrutura
formada de 50% martensita.
 Corresponde a tomar como
profundidade da têmpera a posição
em que a dureza sofre uma variação
brusca
 Ensaios os mais comuns:
 Método de Grossmann
 Método de Jominy
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ENSAIOS DE TEMPERABILIDADE
 Exemplo: Aço 1090 temperado em água
11Diâmetro Crítico Real DC:
Diâmetro que a barra deve ter para, ao ser temperada, apresentar 
na sua região central dureza correspondente à 50% de martensita
MÉTODO DE GROSSMAN
 Aço carbono 1040:
Água 
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MÉTODO DE GROSSMAN
 Aço liga 1410:
Água 
→ Diâmetro critico real depende da química:
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 Diâmetro Crítico DC depende do meio de resfriamento: 
13
Exemplo: Aço 1040
EFEITO DO MEIO DE RESFRIAMENTO
Grossmann
Meio Ideal de Resfriamento
ou de Têmpera Ideal 
Meio no qual a superfície atinge a 
temperatura do meio instantaneamente
Diâmetro Crítico Ideal DI
Diâmetro correspondente ao meio
de resfriamento ideal
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 Método Grossmann
permite de avaliar o
DC para diferente
meio de resfriamento
DC X DI Severidade de Têmpera H
SEVERIDADE DO MEIO DE RESFRIAMENTO
H
Valores típicos de H
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MÉTODO DE JOMINY
Padronizado pelas 
ASTM e ABNT
Distância Crítica JD
 Exemplo: 
Aço Eutetóide
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MÉTODO DE JOMINY
→ Correlação curva 
de endurecibilidade
e curvas de 
resfriamento 
contínuo
 Diâmetro Crítico Real DC vs. Distância Crítica JD
para meios de resfriamento fixos
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MÉTODO GROSSMANN VS. MÉTODO JOMINY
 Forma da peça
 Meio de resfriamento
 Fatores que afetam a cinética de transformação 
da austenita:
 Composição química
 Tamanho de grão da austenita
 Homogeneidade da austenita
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FATORES ALTERANDO A TEMPERABILIDADE
→ Efeito do Teor de carbono e do 
tamanho de grão da austenita: 
→ Efeitos dos Elementos de liga e do meio de resfriamento: 
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FATORES ALTERANDO A TEMPERABILIDADE
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DI = Db x FMn x FCr x Fsi x Fmo x FNi
Diâmetro base Fatores Multiplicativos de 
Grossmann
DIÂMETRO IDEAL E ELEMENTOS DE LIGA
em mm
 Aços H:
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FAIXAS DE TEMPERABILIDADE
Método Jominy
D
u
re
z
a
 R
o
ck
w
e
ll
 C
Distância da Extremidade Resfriada 
em 1/16 de polegada
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NOVOS DIAGRAMAS
 Têmpera → Fragilidade e tendência a trincas
Revenimento:
 Objetivo principal: 
Aliviar as tensões da têmpera e melhorar a tenacidade
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REVENIMENTO
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Martensita
revenida,
Troostita
Precipitação de carbonetos finos Fe3C e
transformação da austenita retida em
bainita, composta de ferrita e carboneto ε
2ª etapa: 
200°C - 360°C
Martensita
revenida
1ª etapa: 
100°C - 200°C
Precipitação de carboneto ε (Fe2,4C) e
diminuição do teor de carbono da
martensita previamente formada
ETAPAS DO REVENIMENTO
Sorbita
Dissolução dos carbonetos ε, diminuição
do teor de carbono da martensita, que se
transforma em ferrita e formação de
partículas de cementita
3ª etapa: 
> 360°C
Crescimento ou coalescimento das
partículas de cementita da sorbita,
resultando em uma estrutura formada por
esferóides de cementita em matriz ferrítica
4ª etapa: 
~ Teutetóide
Esferoidita
→Temperatura alta e tempo longo de revenimento
aumentam a ductilidade
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Dureza vs. Temperatura
Dureza vs. Tempo
REVENIMENTO: PROPRIEDADES MECÂNICAS
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Tenacidade vs. Temperatura
Fragilidade da 
martensita revenida
REVENIMENTO: TENACIDADE
 Material temperado e
revenido tem uma grande
resistência à deformação e
também uma grande
resistência aos choques
 Material usado para
aplicação critica requerendo
grandes propriedades
mecânicas
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COMPARAÇÃO ENTRE OS TRATAMENTOS TÉRMICOS
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REVENIMENTO: EXEMPLO
18mm 18mm 18mm18mm
Exemplo:
Aço com 0,5%C
Modificações estruturais
Metal temperado
em água
Revenido a 200°C Revenido a 400°C Revenido a 600°C Recozido a 750°C
Martensita revenida:
martensita e carboneto 
martensita e
austenita retida
Sorbita: ferrita e
partículas de cementita
Sorbita: ferrita e
partículas de cementita
Ferrita, perlita e
cementita coalescida
18mm
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REVENIMENTO: EXEMPLO
Exemplo:
Aço com 0,5%C
Temperado em água e 
revenido a diferentes 
temperaturas
Modificações nas
propriedades 
mecânicas
 Partículas de cementita são bem mais finas na sorbita
3030
Esferoidita
10mm 0,9mm
cementita
ferrita
cementita
ferrita
Sorbita
ESFEROIDITA VS. SORBITA
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Exemplo: Aço 0,55%C, 0,7%Cr, 0,35%Mo, 1,5%Ni
EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA
Manutenção da
dureza a altas 
temperaturas
Atraso nas
transformações de fase
 Endurecimento secundário – 5° estágio:
Exemplos: Mo e Cr
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Precipitação de carbonetos (~500°C)
EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA
→ Ainda não há explicações convincentes para 
explicar os fenômenos
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Fragilidade da martensita
revenida: 
Fragilidade de revenido: 
Resfriamento lento após o 
revenimento na faixa de 
temperatura 375°C - 575°C 
Revenimento na faixa de 
temperatura 250°C - 350°C 
FRAGILIZAÇÃOASSOCIADA AO REVENIMENTO
Segregação de átomos impuros ?
Presença dos elementos de liga ?
CONCLUSÃO
 Tratamentos de têmpera e revenimento são muito
importante porque eles permitem a produção de
peças para aplicações mais criticas
 A temperabilidade das peças depende da forma, da
química e do meio de resfriamento
 Métodos de Grossmann e Jominy avaliam a
capacidade de endurecimento dos metais
 O revenimento aumenta principalmente a
tenacidade do material (troostita, sorbita)
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