Trat_Term_IPM-2013

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TRATAMENTO TÉRMICO
TRATAMENTOS TÉRMICOS
Finalidade:
Alterar as microestruturas eAlterar 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 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
FatoresFatores de de InfluênciaInfluência nosnos
TratamentosTratamentos TérmicosTérmicos
�� TemperaturaTemperatura
�� TempoTempo�� TempoTempo
�� VelocidadeVelocidade de de ResfriamentoResfriamento
�� AtmosferaAtmosfera do do FornoForno
FatoresFatores de de InfluênciaInfluência nosnos
TratamentosTratamentos TérmicosTérmicos
� Temperatura: 
Depende do tipo deDepende do tipo dematerial e datransformação de fase oumicroestrutura desejada;
FatoresFatores de de InfluênciaInfluência nosnos
TratamentosTratamentos TérmicosTérmicos
� Tempo: 
O tempo de trat. térmico dependemuito das dimensões da peça e damicroestrutura desejada.microestrutura desejada.
Quanto maior o tempo:
o maior a segurança da completa dissolução
das fases para posterior transformação.
o maior será o tamanho de grão.
Fatores de Influência nos
Tratamentos Térmicos
� Velocidade de Resfriamento: 
- Depende do tipo de material, datransformação de fase ou damicroestrutura desejada.microestrutura desejada.
- É o parâmetro mais importanteporque é ele que efetivamentedeterminará a microestrutura(em função da composiçãoquímica do material).
Principais Meios de 
Resfriamento
� Ambiente do forno (+ brando)
� Ar
� Óleo� Óleo
� Água
� Sais: 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 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 Solubilização e 
envelhecimento 
Normalização
Tempera 
e Revenido
Esferoidização ou 
Coalescimento
•Alívio de tensões
•Recristalização
•Homogeneização
•Total ou Pleno
•Isotérmico
envelhecimento 
DiagramaDiagrama FeFe--CC
Ou linha crítica 723 °C
RECOZIMENTORECOZIMENTO
� Objetivos:
- Remoção de tensões internas devido aos
tratamentos mecânicos;
- Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade;
- Alterar as propriedades mecânicas como a- 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)(qualquer liga metálica)
� Recozimento para homogeneização 
(para peças fundidas)
� Recozimento total ou pleno (aços)
� Recozimento isotérmico ou cíclico (aços)
RECOZIMENTO PARA 
ALÍVIO DE TENSÕES
� Objetivo:
Remoção de tensões internas originadas de processos 
(tratamentos mecânicos, soldagem, corte, …).
� Temperatura:� Temperatura:
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase.
� Resfriamento:
Deve-se evitar velocidades altas devido ao risco de 
tensionamento.
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO NA RESIST. À TRAÇÃO E DUTILIDADENA RESIST. À TRAÇÃO E DUTILIDADE
Alívio de Tensões
(Recuperação/Recovery)
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)
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO NA RESIST. À TRAÇÃO E DUTILIDADENA RESIST. À TRAÇÃO E DUTILIDADE
Recristalização
RECOZIMENTO 
HOMOGENEIZAÇÃO
�� ObjetivoObjetivo::
Melhorar a homogeneidade da microestrutura de 
peças fundidas
� Temperatura:� Temperatura:
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase
� Resfriamento:
Lento (ao ar ou ao forno)
RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
�Temperatura:
Hipoeutetóide � 50 °C 
acima da linha A3
Hipereutetóide � Entre 
Objetivo:
Obter dureza e estrutura
controlada para os aços
as linhas Acm e A1
�Resfriamento:
Lento (dentro do forno) 
� implica em tempo 
longo de processo 
(desvantagem).)
γ
γγ+α γ+Fe3C
α+Fe3C
Recozimento 
total ou pleno
RECOZIMENTO TOTAL OU PLENORECOZIMENTO 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.
� A diferença do recozimento 
pleno está no resfriamento 
que é bem mais rápido, 
tornando-o mais prático e 
econômico;
Usado para aços
RECOZIMENTO ISOTÉRMICO 
OU CÍCLICO
econômico;
� Permite obter estrutura final 
mais homogênea;
� Não é aplicável para peças 
de grande volume (difícil de 
baixar a temperatura do 
núcleo da mesma);
� Tratamento geralmente 
executado em banho de sais
ESFEROIDITA Objetivo:
Produção de uma estrutura 
globular ou esferoidal de 
carbonetos no aço
Esfeirodização ou Coalescimento
carbonetos no aço
�melhora a usinabilidade, 
especialmente dos aços 
alto carbono
� facilita a deformação a 
frio
γ
γ γ+Fe3Cγ+α γ+Fe3C
α+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.
NORMALIZAÇÃO
Constituintes Estruturais resultantes:
Hipoeutetóide � ferrita + perlita fina
Eutetóide � perlita finaEutetóide � perlita fina
Hipereutetóide � cementita + perlita fina 
* Em relação ao recozimento a microestrutura é 
mais fina, apresenta menor quantidade e melhor 
distribuição de carbonetos.
Usada para aços
NORMALIZAÇÃO
Objetivos:
� Refinar o grão
� Melhorar a � Melhorar a 
uniformidade da 
microestrutra
*** É usada antes da 
têmpera e revenido
γ
γγ+α γ+Fe3C
α+Fe3C
NORMALIZAÇÃO
� Temperatura:
Hipoeutetóide � acima da linha A3
Hipereutetóide � acima da linha Acm*
*Não há formação de um invólucro de *Não há formação de um invólucro de 
carbonetos frágeis devido a 
velocidade de refriamento ser maior.
� Resfriamento:
Ao ar (calmo ou forçado)
TÊMPERA
Objetivos:
Obter estrutura matensítica que promove:
- Aumento na dureza- Aumento na dureza
- Aumento na resistência à tração
- redução na tenacidade
*** A têmpera gera tensões; deve-se fazer 
revenido posteriormente
TÊMPERA
Temperatura:
Superior à linha crítica (A1)
* Deve-se evitar o superaquecimento, pois 
formaria matensita muito grosseira, de formaria matensita muito grosseira, de 
elevada fragilidade.
Resfriamento:
Rápido de maneira a formar martensíta 
(ver curvas TTT)
TÊMPERA
REVENIDO
*** Sempre acompanha a têmpera
Objetivos:
- Alivia ou remove tensões;
- Corrige a dureza e a fragilidade;- Corrige a dureza e a fragilidade;
Temperatura do Revenimento:
- pode ser escolhida de acordo com 
as combinações de propriedades 
desejadas.
REVENIDO
150-230°C � oscarbonetos começam a 
precipitar
Estrutura: martensita revenida 
(escura, preta)
Dureza: 65 RC � 60 RCDureza: 65 RC � 60 RC
230-400°C � os carbonetos continuam a 
precipitar em forma globular (invisível ao 
microscópio)
Estrutura: TROOSTITA
Dureza: 62 RC � 50 RC
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
� O resfriamento é 
temporariamente 
interrompido, criando um 
passo isotérmico, no qual 
toda a peça atinja a mesma 
Martempera
toda a peça atinja 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.
� Outra alternativa para evitar 
distorções e trincas é o tratamento 
denominado austêmpera. 
� Neste processo o procedimento é 
análogo à martêmpera. Entretanto 
fase isotérmica
Austempera
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. 
� Consiste na precipitação de outra fase,
na forma de partículas extremamente
pequenas e uniformemente distribuídas.
Solubilização Seguida de 
Preciptação ou Envelhecimento
� Esta nova fase enrijece a liga.
� Após o envelhecimento o material terá
adquirido máxima dureza e resistência.
� O envelhecimento pode ser natural ou
artificial.
Solubilização
Resfriamento 
em água
Chamado de 
envelhecimento 
que pode ser:
natural ou artificial
Solubilização Seguida de 
Preciptação ou Envelhecimento
Precipitação
em água
A ppt se dá a 
T ambiente
A ppt se dá 
acima da T 
ambiente por 
reaquecimento
EXEMPLO: Sistema Al-Cu
Solubilização
5,65%
A fase endurecedora das ligas Al-Cu é CuAl2 (θ)
5,65%
SLIDES - EXTRAS
PROCEDIMENTOS
ESTRUTURA CRISTALINA
* AÇO COM BAIXO TEOR DE CARBONO
* SUPERFÍCIE POLIDA E ATACADA QUIMICAMENTE
* GRÃOS BEM DEFINIDOS
CONSTITUINTES DO AÇO
� BAIXO TEOR DE C:
0,1%
� MÉDIO TEOR DE C:
0,5%
PERLITA = GRÃOS ESCUROS
FERRITA = GRÃOS CLAROS (CCC)
CCC
� ESTRUTURA DA FERRITA (CCC)
CEMENTITA
� AMPLIANDO 
VÁRIAS VEZES O VÁRIAS VEZES O 
GRÃO ESCURO
� CEMENTITA: 12 
ÁTOMOS DE Fe E 4 
DE C
AQUECIMENTO DO AÇO
� EXEMPLO: AÇO A 0,4% DE C:
� 300°C = IGUAL A AMBIENTE/ FERRITA COR 
BRANCA E PERLITA COR PRETA;
� 760°C = PERLITA SE TRANSFORMA EM 
AUSTENITA E FERRITA PERMANECE ESTÁVEL;
� 850°C = TODA ESTRUTURA SE TRANSFORMA 
EM AUSTENITA
MUDANÇA DE FASES
ZONA CRÍTICA: 
CCC → CFC
MARTENSITA
� RESFRIADO BRUSCAMENTE;
� DURO.
TENSÕES INTERNAS
FUNDIÇÃO
LAMINAÇÃO
FORJAMENTO
RECOZIMENTO SUB CRÍTICO
AQUECIMENTO LENTO ABAIXO DA ZONA CRÍTICA E 
RESFRIAMENTO NO PRÓPRIO FORNO
RECOZIMENTO PLENO
AQUECIMENTO ACIMA DA ZONA CRÍTICA E 
RESFRIAMENTO NO PRÓPRIO FORNO
ESFEROIDIZAÇÃO
TRANSFORMAÇÃO DA CEMENTITA EM PERLITA 
ESFEROIDIZADA
NORMALIZAÇÃO
AQUECIMENTO ACIMA DA ZONA CRÍTICA E 
RESFRIAMENTO EM TEMPERATURA AMBIENTE
TRANSFORMAÇÕESTRANSFORMAÇÕES
AUSTENITA
Perlita
Resf. lento Resf. moderado
Resf. Rápido
(Têmpera)
Perlita
(∝ + Fe3C) + 
a fase 
próeutetóide
Bainita
(∝ + Fe3C)
Martensita
(fase tetragonal)
Martensita 
Revenida
(∝ + Fe3C)Ferrita ou Cementita
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 Tensionamentos.
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.