CPET COMPORTAMENTO DO AÇO SAE 1020 QUANDO TRATADO TERMICAMENTE.

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CENTRO DE PROFISSIONALIZAÇÃO E EDUCAÇÃO TÉCNICA
 
 
 
EDUARDO ARAUJO CRESTANI
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COMPORTAMENTO DO AÇO SAE 1020 QUANDO TRATADO TERMICAMENTE.
VOLUME 1
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO BORJA/RS
2024
EDUARDO ARAUJO CRESTANI
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COMPORTAMENTO DO AÇO SAE 1020 QUANDO TRATADO TERMICAMENTE.
VOLUME 1
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao
curso de Trabalho de Conclusão de Curso -
MECÂNICA, Técnica, da Centro de
Profissionalização e Educação Técnica, como
requisito parcial para a Obtenção do grau de
Bacharel em Trabalho de Conclusão de Curso -
MECÂNICA.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO BORJA/RS
2024
EDUARDO ARAUJO CRESTANI
 
 
 
 
COMPORTAMENTO DO AÇO SAE 1020 QUANDO TRATADO TERMICAMENTE.
VOLUME 1
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao
curso de Trabalho de Conclusão de Curso -
MECÂNICA, Técnica, da Centro de
Profissionalização e Educação Técnica, como
requisito parcial para a Obtenção do grau de
Bacharel em Trabalho de Conclusão de Curso -
MECÂNICA.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BANCA EXAMINADORA
 
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Prof. Dr. ..............
Universidade ..............
 
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Prof. Dr. ..............
Universidade ..............
 
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Prof. Dr. ..............
Universidade ..............
Dedico este trabalho aos meus pais e amigos que
sempre me incentivaram.
AGRADECIMENTOS
Agradeço à minha mãe, Tatiane, que é minha maior inspiração. Sou grato ao
meu pai, Everton, que sempre me motivou a estudar. À minha namorada, Mônica,
que esteve presente comigo na longa caminhada do TCC. E também, à todos que
estiveram comigo nesses últimos meses de muito trabalho.
"O ser humano é aquilo que a educação faz dele."
(Immanuel Kant)
RESUMO
O aço é um dos elementos mais utilizados em estruturas, sendo elas ligadas
a resistência estrutural ou apenas como estrutura superficial. O aço é encontrado em
vários setores da indústria, como naval, aeroespacial, aviação e civil. E como está
presente em várias áreas, um mesmo material necessita de comportamentos
diferentes. É nesse quesito que entra a metalografia e os tratamentos térmicos. O
presente trabalho visa estudar, de maneira prática, o comportamento do aço SAE
1020 quando submetido a tratamentos térmicos como normalização, têmpera e
revenido e recozimento. Uma barra de aço 1020 foi cortada em 4 pedaços. A
amostra 0 foi usada para fazer toda a metalografia inicial, provando que o aço era,
de fato, 1020, além da descoberta do tamanho de grão e ensaio de dureza. As
amostras 1, 2 e 3 sofreram os tratamentos e depois passaram pelos mesmos
processos metalográficos da amostra 0. O que serviu de comparação entre eles. E
todos os resultados saíram conforme o esperado.
Palavras-chave: Nomalização, Recozimento, Têmpera e Revenido.
ABSTRACT
Steel is one of the most used elements in structures, whether linked to
structural resistance or just as a surface structure. Steel is found in various industry
sectors such as marine, aerospace, aviation and civil. And as it is present in several
areas, the same material requires different behaviors. This is where metallography
and heat treatments come into play. The present work aims to study, in a practical
way, the behavior of SAE 1020 steel when subjected to heat treatments such as
normalizing, quenching, tempering and annealing. A 1020 steel bar was cut into 4
pieces. Sample 0 was used to do all the initial metallography, proving that the steel
was, in fact, 1020, in addition to discovering the grain size and hardness test.
Samples 1, 2 and 3 underwent treatments and then went through the same
metallographic processes as sample 0. This served as a comparison between them.
And all the results came out as expected.
Keywords: Nomalizing, Annealing, Quenching and Tempering.
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 — Embutidora a Quente 20
Figura 2 — Máquina de ensaio de microdureza. 24
Figura 3 — Análise microscópica com grade. 25
Figura 4 — Amostra 0, zoom de 200X. 26
Figura 5 — Amostra 0, zoom de 400X. 27
Figura 6 — Amostra 0, zoom de 800X. 27
Figura 7 — Linha para a contagem de grãos amostra 0. 28
Figura 8 — Amostra I no forno. 30
Figura 9 — Amostra I após tratamento. 30
Figura 10 — Normalização, zoom de 200X. 31
Figura 11 — Normalização, zoom de 400X. 31
Figura 12 — Normalização, zoom de 800X. 32
Figura 13 — Linhas para contagem de grãos da amostra I. 32
Figura 14 — Amostra II no forno. 35
Figura 15 — Tanque da têmpera. 35
Figura 16 — Têmpera e revenido, zoom de 200X. 36
Figura 17 — Têmpera e revenido, zoom de 400X. 36
Figura 18 — Têmpera e revenido, zoom de 800X. 37
Figura 19 — Forno de recozimento. 38
Figura 20 — Recozimento, zoom de 200X. 39
Figura 21 — Recozimento, zoom de 400X. 39
Figura 22 — Recozimento, zoom de 800X. 40
Figura 23 — Linhas para contagem de grãos. 40
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LISTA DE EQUAÇÕES
Equação 1 — 21
Equação 2 — 21
Equação 3 — 22
Equação 4 — 22
Equação 5 — 22
Equação 6 — 25
Equação 7 — 26
Equação 8 — 28
Equação 9 — 29
Equação 10 — 33
Equação 11 — 33
Equação 12 — 41
Equação 13 — 41
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LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 — Diagrama Ferro-Carbono 15
Gráfico 2 — Recozimento. 16
Gráfico 3 — Normalização. 17
Gráfico 4 — Curvas da Têmpera 18
Gráfico 5 — Teor de Carbono 19
Gráfico 6 — Curva de Revenimento Aço SAE 1020 23
Gráfico 7 — Normalização, comportamento da dureza. 34
Gráfico 8 — Têmpera e revenido, comportamento da dureza. 38
Gráfico 9 — Recozimento, comportamento da dureza. 42
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 — Contagem de grãos amostra 0. 28
Tabela 2 — Ensaio de microdureza amostra 0. 29
Tabela 3 — Quantidade de grãos amostra I. 33
Tabela 4 — Ensaio de microdureza amostra I. 33
Tabela 5 — Ensaio de microdureza amostra II. 37
Tabela 6 — Quantidade de grãos amostra 3. 41
Tabela 7 — Ensaio de microdureza amostra III 41
Tabela 8 — Resumo da dureza e tamanho do grão. 43
1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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4.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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SUMÁRIO
INTRODUÇÃO 13
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 14
TRATAMENTOS TÉRMICOS 14
DIAGRAMA FE-C 14
RECOZIMENTO 15
NORMALIZAÇÃO 16
TÊMPERA E REVENIDO 17
METODOLOGIA 20
PREPARAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA 20
ESTIMATIVA DO TEOR DE CARBONO 21
ESTIMATIVA DO TAMANHO DO GRÃO 21
NORMALIZAÇÃO (AMOSTRA I) 22
TÊMPERA E REVENIDO (AMOSTRA II) 22
RECOZIMENTO (AMOSTRA III) 23
ENSAIO DE DUREZA 23
RESULTADOS 25
AMOSTRA 0 25
AMOSTRA I - NORMALIZAÇÃO 29
AMOSTRA II - TÊMPERA E REVENIDO 34
AMOSTRA III - RECOZIMENTO 38
ANÁLISE DOS RESULTADOS 43
CONCLUSÃO 44
REFERÊNCIAS 45
1 INTRODUÇÃO
A resistência dos materiais é o ramo da mecânica que estuda as relações
entre as cargas externas aplicadas a um corpo deformável e a intensidade das
forças internas que agem no interior do corpo. Em qualquer projeto de estrutura ou
máquina é essencial usar princípios de estática para determinar as forças que agem
sobre vários elementos, bem como as forças do seu interior (Hibbeler, 2010). Desta
forma, novas estruturas são inventadas, corrigidas ou adaptadas, sempre buscando
maximizar variáveis como resistência, estabilidade e rigidez, e diminuir
características como custo e peso (Da Silveira, 2021). Seguindo essa analogia, para
Callister (2007), os tratamentos térmicos são um conjunto de atividades de
aquecimento e resfriamento a que são submetidas as ações, com o objetivo de
alterar as suas propriedades. 
As características e propriedades dessas estruturas dependem grandementeda composição química e condições de fabricação desses materiais. Desse modo, o
controle da estrutura metálica passa a ser um fator de extrema importância para a
seleção e aplicação dos materiais metálicos. Neste contexto, surgem os tratamentos
térmicos, que é o processo capaz de controlar as características mecânicas dos
materiais. Embora a correta seleção e dimensionamento dos materiais seja
empregada ao engenheiro especializado, o técnico mecânico deve possuir o
entendimento de como esse processo funciona e quais os seus benefícios. 
Sendo assim, o objetivo geral do presente trabalho foi analisar o feito de
tratamentos térmicos diferentes no aço SAE 1020, um dos mais utilizados no Brasil.
Os tratamentos escolhidos foram a Normalização, Têmpera/Revenido e
Recozimento. Para atingir o objetivo geral, definiu-se os seguintes objetivos
específicos, são eles: Realizar os tratamentos térmicos, calcular o tamanho do grão
e realizar o ensaio de microdureza. 
Desta forma, a escolha do do aço SAE 1020 é justificada pela sua grande
aplicabilidade em diversas estruturas. Logo, é de grande valor entender como esse
aço se comporta quando submetido a diferentes tratamentos térmicos. Vale
ressaltar, que todo o material e máquinas utilizadas estão presentes na Universidade
Federal do Pampa campus Alegrete/RS. Os ensaios e tratamentos foram feitos
durante o curso da cadeira de tratamentos térmicos. 
13
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
 Esta seção apresenta alguns temas fundamentais para a compreensão do
trabalho. 
2.1 TRATAMENTOS TÉRMICOS
Conforme Callister (2007), os materiais estão estão mais dentro da nossa
cultura do que a maioria de nós se dá conta. Historicamente, o desenvolvimento e o
avanço das sociedades estiveram intimamente ligados às habilidades dos seus
membros em produzir e manipular materiais para satisfazer as suas necessidades.
De fato, as civilizações antigas são divididas pelo seu nível de desenvolvimento
material: Idade da Pedra, Idade do Bronze e Idade do Ferro. 
Com o tempo, nossos antepassados descobriram novas técnicas para a
produção de materiais que tinham propriedades superiores aos naturais. Além disso,
descobriram que as propriedades de um material poderiam ser alteradas através de
tratamentos térmicos e pela adição de outras substâncias. Esse conhecimento deu-
nos o poder para moldar, em grande parte, as características dos materiais, nesse
contexto foram desenvolvidos milhares de materiais diferentes, com características
próprias que atendem as necessidades da sociedade (Callister, 2007). 
Conforme Chiaverini (2004), o emprego das ligas metálicas nos vários setores
da engenharia e da indústria é baseado nas suas propriedades mecânicas; ou seja,
na sua capacidade de suportar as cargas a que estão sujeitas quando em serviço.
Essas características e propriedades dependem grandemente da estrutura cristalina
e granular e estão intimamente relacionadas com sua composição química e
condições de fabricação. Desse modo, o controle da estrutura metálica passa a ser
um fator decisivo para a correta seleção e aplicações dos materiais metálicos. 
O meio mais seguro, mais eficiente e mais utilizado para controlar-se a
estrutura desses materiais é o tratamento térmico, o que significa que, uma vez
fixada a composição química, o seu tratamanto térmico pode determinar, em
definitivo, a estrutura desejado e, em consequência, as propriedades finais
(Chiaverini, 2004). 
2.2 DIAGRAMA FE-C
De acordo com Callister (2007), o tipo de diagrama mais comum é aquele
onde a temperatura e a composição são os parâmetros variáveis, enquanto a
pressão é mantida constante. De todos os diagramas, o mais importante é o
14
formado pelo ferro e o carbono. Tanto os aços quanto os ferros fundidos são os
principais materiais estruturais de toda a humanidade. Esse diagrama é o referencial
para os tratamentos términcos. Abaixo, na Gráfico 1, o diagrama Ferro-Carbono. 
Gráfico 1 — Diagrama Ferro-Carbono 
Fonte: Adaptado de Chiaverini, 2004.
2.3 RECOZIMENTO
Conforme Chiaverini (2004), o recozimento tem como principal característica
a eliminação do efeito do encruamento, e ao mesmo tempo regulariza a textura bruta
de fusão, melhora a ductilidade e a usinabilidade. Além de eliminar quaisquer outro
tratamento térmico ou mecânico a que o aço tenha sido submetido. 
A Gráfico 2 representa esquematicamente o diagrama Fe-C mostrando as
faixas de temperaturas para o recozimento. 
15
Gráfico 2 — Recozimento. 
Fonte: Adaptado de Chiaverini, 2004.
No Gráfico 2, nota-se que, para os aços hipoeutetóides, até 0,75% de
carbono aproximadamente, a temperatura de recozimento ultrapassa a linha A3. Na
prática, a temperatura não deve superar muito além da linha A3, cerca de no máximo
em 50 ºC, pois temperaturas elevadas podem causar um crescimento excessivo do
tamanho do grão. Já para aços hipereutetóides, as temperaturas de recozimento
não devem ultrapassar a linha de A1, possuindo os mesmos 50 ºC depois da linha
como limite (Chiaverini, 2004).
2.4 NORMALIZAÇÃO
Conforme Chiaverini (2004), a normalização tem por objetivo refinar e
homogeneizar a estrutura do aço. Difenrente do recozimento, a peça é resfriada ao
ar. No recozimento, o resfriamento é dentro do forno. Além disso, a normalização
melhora as características de usinagem, modifica e refina estruturas e confere
melhores condições para a têmpera posterior. Vale ressaltar que os aços de baixo
carbono (0,2% à 0,3%), depois de normalizados, não sofrem qualquer outro
16
tratamento térmico. No entanto, com teores de carbono mais elevados, podem ser
eventualmente temperados. 
A Gráfico 3 representa esquematicamente o diagrama Fe-C na faixa
correspondente às ações, mostrando as faixas de temperaturas para a
normalização. 
Gráfico 3 — Normalização. 
Fonte: Adaptado de Chiaverini, 2004.
Na normalização, os aços hipoeutetóides tem uma temperatura de
aquecimento de 55 ºC a mais que a linha A3, além de uma variação de no máximo
50 ºC. Já para os aços hipereutetóides podem admitir temperaturas de aquecimento
que ultrapassam a linha Acm (Chiaverini, 2004).
2.5 TÊMPERA E REVENIDO
A têmpera e o revenido do aço são operações de tratamento térmico
aplicadas principalmente nas ligas ferrosas e têm por objetivo produzir uma estrutura
que permite ao material submetido a essas operações adquirir propriedades de
17
dureza e resistência mecânica. A têmpera é o tratamento mais importante, porque é
por intermédio dele, acompanhado do revenido, que se obtém as estruturas e as
propriedades que permitem o emprego de aço em peças de maior responsabilidade
de aplicações mais críticas, (Chiaverini, 2004). 
A operação consiste em resfriamento rápido, a partir da temperatura de
austenitização, em meio de grande capacidade de resfriamento, como água,
salmoura, óleo e ar. A microestrutura desejada é a martensita, desse modo, a
velocidade de resfriamento deve ser tal que a curva de resfriamento pelo menos
tangencia o cotovelo ou joelho da curva de início da transformação da austenitização
e atinja as linhas que correspondem à formação de martensita, conforme a Gráfico
4, (Chiaverini, 2004). 
Gráfico 4 — Curvas da Têmpera 
Fonte: Adaptado de Chiaverini, 2004.
De acordo com as dimensões das peças, pode-se obter estruturas mistas,
pois é possível que o núcleo das peças não resfrie com velocidade suficiente de
modo a evitar a formação de alguma perlita, mostrado no Gráfico 3. Além disso, um
fato importante a ressaltar, é que a dureza da martensita aumenta com o teor de
carbono, conforme o Gráfico 5, (Chiaverini, 2004). 
18
Gráfico 5 — Teor de Carbono 
Fonte: Adaptado de Chiaverini, 2004.
19
3 METODOLOGIA
Nesta seção, serão descritos os métodos e materiais utilizados para cada
atividade desenvolvida no presente no estudo. 
3.1 PREPARAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA
Será utilizado uma amostra de aço de com aproximadamente 120 mm de
comprimento e com uma seção transversal quadrada de aproximadamente 10 mm
(⅜”). Esta amostra será cortada em 4 partes com 30 mm cada. Uma delas, chamada
deamostra 0, servirá para fazer a análise metalográfica e descobrir de que aço se
trata. Já as outras três serão utilizadas para os tratamentos térmicos propostos. 
O embutimento a quente vai ser feito em todas as peças após a realização
dos tratamentos. Para este, utilizara-se uma embutidora metalográfica de alta
pressão e baquelite, presente na Figura 1. 
Figura 1 — Embutidora a Quente 
Fonte: O autor (2024).
Após feito os tratamentos e o embutimento, passa-se para o processo
lixamento, este é feito de forma manual utilizando lixas com a granulometria de 120,
200, 400, 600, 800, 1200 e 2000. Após feita a etapa de lixamento, passa-se para o
polimento das peças. Para isto, será utilizado a politriz de bancada com o abrasivo
de óxido de alumínio (alumina) para auxiliar no polimento. 
Segue-se para o ataque químico que constitui em deixar a amostra submersa
em uma solução de NITAL 3% (ácido nítrico e álcool), durante um período próximo
20
de 20 segundos, para que os contornos de grão fiquem visíveis no microscópio. 
3.2 ESTIMATIVA DO TEOR DE CARBONO
A determinação da fração volumétrica de uma fase particular presente na
microestrutura é feita através da aplicação de uma rede sobre a imagem da
microestrutura, e contando o número de pontos coincidentes entre a rede e a fase
em estudo. Essa contagem pode ser feita em fotos ou diretamente no microscópio.
Com auxílio de um software para edição de imagens, institui uma grade na imagem
com linhas horizontais e verticais igualmente espaçadas. Observa-se se os nós
(pontos de interseções das linhas) que coincidem com as fases escuras (perlita),
ramificando-se em duas considerações; quando a interseção coincide com a
interface do nó, conta-se como ½ nó, quando no centro da fase escura, 1 nó. Com
os dados identificados utiliza-se a Equação 1 abaixo: 
Onde: 
 
Vv é a fração volumétrica da fase escura na microestrutura;
Pp é a fração de pontos da fase escura na microestrutura;
Np o número de pontos contendo a fase escura;
Nt é o número de total de pontos da grade.
 
Após a apuração da fração volumétrica da fase escura (perlita) na
microestrutura é feita a regra da alavanca para descobrir o percentual de carbono
presente no material. Através da Equação 2 abaixo: 
 
3.3 ESTIMATIVA DO TAMANHO DO GRÃO
A estimativa do tamanho do grão foi através do método de contagem de
interceptos, que conforme a norma ASTM é recomendado que sejam utilizadas
linhas de teste para interceptar no mínimo 50 grãos. É necessário que seja realizada
uma combinação adequada entre o comprimento da linha de teste e a ampliação
21
V v = Pp = Np/Nt (1)
(%)β = 
C − C β α
C − C 0 α (2)
para produzir o número mínimo de interceptações. O método para estimar o
tamanho de grão 𝐺 por contagem de interceptos pode ser realizado em função do
intercepto médio (L). As Equações 3 e 4 abaixo determinam o L e o grão médio
ASTM (𝐺) em função do intercepto médio (L), respectivamente. 
Onde: 
 
𝐺 é o número ASTM de classificação de grão; 
𝐿 é o valor do intercepto médio.
3.4 NORMALIZAÇÃO (AMOSTRA I)
A temperatura e tempo de encharque e vai ser de aproximadamente 22,5 min,
de acordo com a seguinte Equação 5, conforme Chiaverini (2004). 
 
Após a descoberta do teor de carbono, definiu-se a temperatura em 920 °C,
seguindo o Gráfico 3. Logo, como na normalização deseja-se um resfriamento lento,
deixou-se o corpo de prova esfriar ao ar, ou seja, fora do forno. 
3.5 TÊMPERA E REVENIDO (AMOSTRA II)
Nesta amostra, fez-se o tratamento de têmpera com tempo de encharque
igual ao de normalização, ou seja, 22,5 minutos. Após a descoberta do teor de
carbono, definiu-se a temperatura da têmpera em 850 ºC e após isso foi resfriada
em água. 
Para o revenido, utilizou-se uma temperatura de 200 ºC, conforme a Gráfico
6, e deixando a peça submetida a esta temperatura por 2h, após este tempo a
mesma foi retirada do forno e deixada em temperatura ambiente para resfriar. 
22
L = 
Quantidade total de pontos
Comprimento total de linha
(3)
G = −6, 644(log (L)) −10 3, 288 (4)
Tempodeencharque = 1 ⋅
in
h
espessura (5)
Gráfico 6 — Curva de Revenimento Aço SAE 1020 
Fonte: GGDmetals (2022).
 
3.6 RECOZIMENTO (AMOSTRA III)
A temperatura e tempo de encharque no recozimento seguiu o mesmo
princípio da normalização. Sendo assim, o tempo de encharque foi de
aproximadamente 22,5 min. 
Definiu-se a temperatura em 850°C, seguindo a Figura 2. Desde modo, como
no recozimento requer um resfriamento lento, deixou-se o corpo de prova esfriar no
forno. 
3.7 ENSAIO DE DUREZA
As amostras, após feito os tratamentos térmicos, foram levadas para o ensaio
de dureza na máquina de ensaio de microdureza na escala VICKERS. Foram
realizados 10 ensaios, 5 no núcleo e 5 na superfície de cada amostra. Abaixo, a
Figura 2 da máquina de ensaio de microdureza. 
23
Figura 2 — Máquina de ensaio de microdureza. 
Fonte: O autor (2024).
24
4 RESULTADOS
Nesta seção serão apresentados os resultados que foram obtidos durante o
estudo. Contendo o descobrimento do teor de carbono, tratamento de normalização,
têmpera e revenido, recozimento, tamanhos de grãos e ensaio de dureza para as
quatros amostras. 
4.1 AMOSTRA 0
Teor de Carbono
 
Inicialmente foi feita a análise microscópica da amostra 0 para descobrir a
quantidade de carbono presente no aço em questão. Isso foi feito para sabermos de
que aço se tratava. Desta forma fazer os tratamentos térmicos com as temperaturas
adequadas para o mesmo. O procedimento e as equações adotadas estão descritos
no tópico 3.2 da metodologia. Abaixo, a Figura 3 com a grade para contabilizar os
pontos escuros. 
Figura 3 — Análise microscópica com grade. 
Fonte: O autor (2024).
 
 
A partir da Equação 1, tem-se: 
25
V =v P =p =
96
30
0, 3125 (6)
Aplicando a regra da alavanca: 
Desta forma, tem-se um percentual de 0,23% de carbono que representa um
aço SAE 1020. Abaixo, as figuras 4, 5 e 6 mostram as imagens da microestrutura da
amostra 0. 
Figura 4 — Amostra 0, zoom de 200X. 
Fonte: O autor (2024).
26
0, 03125 = 
0, 77 − 0
X − 0
(7)
Figura 5 — Amostra 0, zoom de 400X. 
Fonte: O autor (2024).
 
Figura 6 — Amostra 0, zoom de 800X. 
Fonte: O autor (2024).
Tamanho do Grão
 
A estimativa do tamanho do grão foi através do método de contagem de
interceptos, conforme mencionado na seção 2.4. Foram feitas linhas para a
contagem de grãos como mostra a Figura 7. Já o número de grãos e a quantidade
27
de linhas estão na Tabela 1, logo abaixo. 
Figura 7 — Linha para a contagem de grãos amostra 0. 
Fonte: O autor (2024).
 
Tabela 1 — Contagem de grãos amostra 0. 
Linha Quantidade Tamanho (μm)
1 8,5 80 
2 8 80 
3 8,5 80 
4 9 80 
5 8,5 80
6 8,5 80 
Total 51 480 
Fonte: O autor (2024).
 
Da Equação 3 e 4, chega-se a um tamanho de grão igual a 10, conforme os
cálculos abaixo. 
28
L = =
480
51
9, 412x10 mm−3 (8)
Ensaio de Microdureza
 
Como descrito na seção 3.7 da metodologia, fez-se 10 medições, 5 na
superfície e 5 no núcleo da amostra, com uma carga de 0,5 kg. Assim, chegou-se na
Tabela 2: 
Tabela 2 — Ensaio de microdureza amostra 0. 
 Núcleo Superfície 
152,3 150,2 
 149,5 145,9 
 149,5 160,3 
 142,9 155,8 
 147,5 154 
 Média = 149,1 HV0.5 Média = 154,0 HV0.5
Fonte: O autor (2024).
4.2 AMOSTRA I - NORMALIZAÇÃO
Como mostrado na metodologia, a temperatura e o tempo de encharque para
a normalização foram de 920°C e 22,5 min, respectivamente. A peça foi levada ao
forno e após o tempo, deixou-se esfriar fora do forno. Abaixo, as Figuras 8 e 9
mostram a amostra indo para o forno e após o tratamento.
29
G = −6, 644(log (9, 412x10 )) −10
−3 3, 288 = 10 (9)
Figura 8 — Amostra I no forno. 
Fonte: O autor (2024).
 
Figura 9 — Amostra I após tratamento. 
Fonte: O autor (2024).
 
Após isso, fez-se todo o processo de preparação da amostra para a análise
da microestrutura. Deste modo, as Figura 10, 11 e 12 mostram as imagens da
microestrutura resultante do tratamento de normalização. 
30
Figura 10 — Normalização, zoomde 200X. 
Fonte: O autor (2024).
 
Figura 11 — Normalização, zoom de 400X. 
Fonte: O autor (2024).
31
Figura 12 — Normalização, zoom de 800X. 
Fonte: O autor (2024).
Tamanho do Grão
 
Foram feitas linhas para a contagem de grãos, como mostra a Figura 13. Já o
número de grãos e a quantidade de linhas estão na Tabela 3. 
Figura 13 — Linhas para contagem de grãos da amostra I. 
Fonte: O autor (2024).
 
32
Tabela 3 — Quantidade de grãos amostra I. 
Linha Quantidade Tamanho (μm)
1 7 80 
2 6 80 
3 6,5 80 
4 8 80 
5 7 80
6 7 80 
Total 41,5 480 
Fonte: O autor (2024).
Desse modo, o tamanho do grão é 9,5 conforme as Equações 10 e 11. 
 
Ensaio de Microdureza
 
Após feita a normalização da peça, foi feito o ensaio de microdureza onde se
constatou os seguintes valores. 
Tabela 4 — Ensaio de microdureza amostra I. 
Núcleo Superfície 
161 168 
 152,4 156 
 154 150 
 153,2 148 
 146 164
 Média = 153,2 HV0.5 Média = 156,0 HV0.5
Fonte: O autor (2024).
As médias entre os valores do núcleo e da superfície ficaram de 153,2HV
para o núcleo e 156HV na superfície. Fazendo uma média geral entre elas,
33
L = =
480
41, 5
11, 566x10 mm−3 (10)
G = −6, 644(log (11, 566x10 )) −10
−3 3, 288 = 9, 5 (11)
obteve-se uma microdureza de aproximadamente 154,6HV. Nota-se que a superfície
é mais dura que o núcleo. Era esperado que a amostra se tornasse dúctil e com a
granulometria mais refinada que a amostra 0, o que se tornou verdadeira. Abaixo no
Gráfico 7, podemos ver o comportamento da microdureza da superfície em direção
ao núcleo. 
Gráfico 7 — Normalização, comportamento da dureza. 
Fonte: O autor (2024).
4.3 AMOSTRA II - TÊMPERA E REVENIDO
Como mostrado na metodologia, a temperatura e o tempo de encharque para
a têmpera foram de 850°C e 22,5 min, respectivamente. Já para o revenimento, foi
de 200°C por 2h no forno, sendo deixada resfriar fora do forno. Abaixo, as Figuras
14 e 15, a amostra entrando no forno e o tanque de resfriamento. 
34
Figura 14 — Amostra II no forno. 
Fonte: O autor (2024).
 
Figura 15 — Tanque da têmpera. 
Fonte: O autor (2024).
Desse modo, as Figuras 16, 17 e 18 mostram a microestrutura resultante do
tratamento. 
35
Figura 16 — Têmpera e revenido, zoom de 200X. 
Fonte: O autor (2024).
 
Figura 17 — Têmpera e revenido, zoom de 400X. 
Fonte: O autor (2024).
36
Figura 18 — Têmpera e revenido, zoom de 800X. 
Fonte: O autor (2024).
Ensaio de Microdureza
 
Desse modo, fez-se o ensaio de microdureza para a têmpera, chegando à
Tabela 5. 
Tabela 5 — Ensaio de microdureza amostra II. 
Núcleo Superfície 
287 262,4 
 242 250
 350 244
 280 250
 287 235
 Média = 287 HV0.5 Média = 250 HV0.5
Fonte: O autor (2024).
As médias entre os valores do núcleo e da superfície ficaram de 287 HV para
o núcleo e 250 HV na superfície. Nota-se que o núcleo é mais duro que a superfície,
Gráfico 8. Era esperado que a amostra se tornasse mais dura que a amostra 0, o
que se comprovou verdade. 
37
Gráfico 8 — Têmpera e revenido, comportamento da dureza. 
Fonte: O autor (2024).
4.4 AMOSTRA III - RECOZIMENTO
Como mostrado na metodologia, a temperatura e o tempo de encharque para
o recozimento foram de 850°C e 22,5 min, respectivamente. A peça foi levada ao
forno e após o tempo e deixou-se esfriar no próprio forno, conforme a Figura 19. 
Figura 19 — Forno de recozimento. 
Fonte: O autor (2024).
Após isso, fez-se todo o processo de preparação da amostra para a análise
38
da microestrutura. Deste modo, a Figura 20, 21 e 22 mostra as imagens da
microestrutura resultante do tratamento térmico. 
Figura 20 — Recozimento, zoom de 200X. 
Fonte: O autor (2024).
 
Figura 21 — Recozimento, zoom de 400X. 
Fonte: O autor (2024).
39
Figura 22 — Recozimento, zoom de 800X. 
Fonte: O autor (2024).
Tamanho de Grão
 
Foram feitas linhas para a contagem de grãos como mostra a Figura 23
abaixo. 
Figura 23 — Linhas para contagem de grãos. 
Fonte: O autor (2024).
Já o número de grãos e a quantidade de linhas estão na Tabela 6, logo
abaixo. 
40
Tabela 6 — Quantidade de grãos amostra 3. 
Linha Quantidade Tamanho (μm)
1 4,5 80 
2 5 80 
3 5 80 
4 5 80 
5 5,5 80
6 6 80 
Total 31 480 
Fonte: O autor (2024).
Nesse caso, o tamanho do grão é aproximadamente 9, conforme as
Equações 12 e 13. 
Ensaio de Microdureza
 
Como dito anteriormente, fez-se 10 medições, 5 na superfície e 5 no núcleo
da amostra, com uma carga de 0,5 kg. Assim, chegou-se à seguinte Tabela 7. 
Tabela 7 — Ensaio de microdureza amostra III 
Núcleo Superficíe 
130 153
145 132
147 148
135 149
141 146
 Média = 141 HV0.5 Média = 148 HV0.5
Fonte: O autor (2024).
Chegando a uma dureza no núcleo de 141 HV e na superfície de 148 HV.
Sendo as durezas mais baixas de todas as amostras. A ideia do recozimento é
41
L = =
480
31
15, 484x10 mm−3 (12)
G = −6, 644(log (15, 484x10 )) −10
−3 3, 288 = 8, 75 (13)
diminuir a dureza e aumentar a ductilidade do material, como mostra o ensaio de
dureza. Abaixo, o Gráfico 9 mostra o comportamento da dureza da superfície até o
núcleo. 
Gráfico 9 — Recozimento, comportamento da dureza. 
Fonte: O autor (2024).
42
5 ANÁLISE DOS RESULTADOS
Abaixo, a Tabela 8 resume os ensaios de microdureza e tamanho de grão
para cada amostra. Nota-se que a amostra I, normalizada, apresenta pouca
diferença de dureza em relação à amostra 0. Porém, pode se dizer que houve uma
maior homogeneização da mesma em toda a amostra. E também, um refinamento
no tamanho do grão. Essas, são características esperadas da normalização,
sinalizando que o tratamento ocorreu de maneira correta. 
Já a amostra II, têmpera e revenido, apresenta uma grande diferença de
dureza quando comparada à amostra inicial, característico da microestrutura
martensítica, que por sua vez, é coerente com a teoria, logo, sendo um resultado
positivo. E por fim, a amostra III, recozimento, tem a menor dureza das 4 amostras,
além de um tamanho de grão menor. Representando um ganho na ductilidade e
usinabilidade, e também, um resultado esperado, pois o mesmo é encontrado na
literatura. 
Tabela 8 — Resumo da dureza e tamanho do grão. 
Amostra Núcleo Superfície Tamanho do Grão 
0 149,2 154 10 
 I 153,2 156 9,5 
 II 287,0 250 N/A 
 III 141,0 148 9,0
Fonte: O autor (2024).
43
6 CONCLUSÃO
Tanto a metalografia quanto os tratamentos térmicos estão intimamente
ligados com o ser humano. Eles vieram e fazem parte da evolução dos materiais. E
hoje, estão tão presentes na sociedade, da faca de cozinha até a mais recente nave
espacial lançada, que quase não percebemos a sua importância. Por esse motivo, o
presente trabalho teve como objetivo estudar os impactos dos tratamentos térmicos
no aço mais usado do Brasil, o aço SAE 1020. 
Primeiro, começou-se com a metalografia em uma amostra 0 para descobrir
se realmente era do aço que se desejava, a qual se mostrou verdadeiro. Além disso,
descobriu-se o tamanho do grão e a microdureza. As outras 3 amostras foram
expostas aos tratamentos térmicos e posteriormente aos mesmos ensaios
metalográficos da amostra 0. E como resultado, a normalização teve sua
granulometria homogeneizada e refinada. A têmpera e o revenido aumentaram a
dureza do material. E o recozimento, obteve um ganho na ductilidade. Todos são
resultados esperados conforme a literatura. 
Também, vale ressaltar, o ganho acadêmico ao decorrer das atividades do
trabalho. Como futuros técnicos mecânicos, é importante o conhecimento de como
são feitos os tratamentos térmicos no material, além das características. 
44
REFERÊNCIAS
CHIAVERINI, Vicente. Tratamentos térmicos das ligas metálicas. 2002.
JR., William D. Callister. Fundamentos da ciência e engenharia de materiais: uma
abordagem integrada. 2005.
PROPRIEDADES do aço 1020. 2022. Disponível em:
https://www.ggdmetals.com.br/wp-content/uploads/2015/07/A%C3%87O-1020.pdf.
Acesso em: 10 jan. 2024.
45