Apostila de tratamentos térmicos e termoquímicos

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA 
CAMPUS JOINVILLE 
 
 
 
 
CURSO TÉCNICO DE MECÂNICA 
 
 
UNIDADE CURRICULAR: 
 
Tratamentos Térmicos e Termoquímicos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor 
Paulo Sérgio Bayer, M. Eng. 
 
 
 
 
Joinville, 20/03/2013 
 
 
 
 
NOME: ................................................................................................................... 
 
 
 
 
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1. TRATAMENTOS TÉRMICOS DE AÇOS E FERROS FUNDIDOS. 
 
1.1 Curvas Temperatura x Tempo x Transformação (TTT) 
 
As curvas TTT ilustram o comportamento de uma liga ferrosa durante o resfriamento a partir da fase 
austenita (solução sólida de carbono no ferro ). Neste resfriamento, após a passagem pela temperatura 
em que toda a austenita é transformada em ferrita (temp. crítica), pode-se manter a peça numa 
temperatura constante por um determinado tempo, na qual a austenita transforma-se em outras fases tais 
como ferrita ou perlita, e depois resfriá-la até a temperatura ambiente. Os tratamentos isotérmicos são 
comuns na indústria, principalmente em peças com microestrutura de bainita ou martensita 
(Tratamentos térmicos de Austêmpera e Martêmpera, respectivamente). 
 
 
Construção de curvas de transformação isotérmica 
 
 
 
Várias amostras de um mesmo aço são resfriadas a partir da austenita e mantidas em tratamento isotérmico a 
diferentes temperaturas; mede-se com um dilatômetro e um cronômetro os tempos de início e fim da 
transformação da austenita na temperatura constante, ligam-se os pontos para a obtenção das curvas TTT. 
 
 
 
 
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Curva de transformação isotérmica de um aço 1045 
 
 
 Tempo ( s ) 
 
A = Austenita 
F = Ferrita 
P = Perlita 
B = Bainita 
M = Martensita 
 
 
 
Te
m
pe
ra
tu
ra
 (o
C
) 
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EXERCÍCIOS – Diagramas TTT (transformação isotérmica) 
 
1) Descreva as condições de resfriamento de três peças de aço ABNT 1080 (a), (b) e (c), conforme as 
curvas de transformação isotérmica ilustradas na figura em anexo. 
 
OBSERVAÇÕES: 
 
 Informe a temperatura de austenitização, as temperaturas do tratamento isotérmico, os tempos 
em horas de tratamento até o resfriameto total das peças e a microestrutura resultante. 
 
 A curva (a) ilustra o tratamento isotérmico de AUSTÊMPERA. 
 
 A curva (b) ilustra o tratamento isotérmico de MARTÊMPERA. 
 
 
 
(a)..............................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
(b)..............................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
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(c)..............................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................ 
 
2) Usando o diagrama de transformação isotérmica para uma liga de aço com 0,45%C (vide figura da 
página 51), determine a microestrutura final de uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes 
tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma 
temperatura de 845 oC e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que 
fosse atingida uma estrutura austenítica completa e homogênea. 
 
(a) Resfriamento rápido até 250 ºC, manutenção dessa temperatura por 103 segundos, e então têmpera até a 
temperatura ambiente; 
 
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
(b) Resfriamento rápido até 700 ºC, manutenção dessa temperatura por 30 segundos, e então têmpera até a 
temperatura ambiente; 
 
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
(c) Resfriamento rápido até 400 ºC, manutenção dessa temperatura por 500 segundos, e então têmpera até 
a temperatura ambiente; 
 
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
(d) Resfriamento rápido até 700 ºC, manutenção dessa temperatura por 105 segundos, e então têmpera até a 
temperatura ambiente; 
 
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
(e) Resfriamento rápido até 650 ºC, manutenção dessa temperatura por 3 segundos, resfriamento rápido até 
400 ºC, manutenção dessa temperatura por 10 s, e então têmpera até a temperatura ambiente; 
 
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
 
(f) Resfriamento rápido até 450 ºC, manutenção dessa temperatura por 10 segundos, e então têmpera até a 
temperatura ambiente; 
 
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
 
(g) Resfriamento rápido até 625 ºC, manutenção dessa temperatura por 1 segundo, e então têmpera até a 
temperatura ambiente; 
 
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
 
(h) Resfriamento rápido até 650 ºC, manutenção dessa temperatura por 10 segundos, resfriamento rápido 
até 400 ºC, manutenção dessa temperatura por 5 s, e então têmpera até a temperatura ambiente; 
 
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Construção de curvas de resfriamento contínuo 
 
 
 
 
 
Curvas de transformação contínua de um aço eutetóide (0,8%C) 
 
DIAGRAMAS DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO 
(TRANSFORMAÇÃO CONTÍNUA) 
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AÇO ABNT 1080 ( 0,8 %C ) 
 
 
AÇO ABNT 4340 
 
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EXERCÍCIOS – Diagramas TTT (transformação contínua) 
 
1) Analise o diagrama TTT que ilustra as curvas de resfriamento contínuo para um aço-1080 (Figura em 
anexo). Cite quais as fases microestruturais de amostras dessa liga que são, em primeiro lugar, 
completamente transformadas em austenita e depois resfriadas até a temperatura ambiente, de acordo 
com as seguintes taxas: (a) 150 ºC/s, (b) 10 ºC/s, (c) 70 ºC/s e (d) 2 ºC/s até 700 graus e manutenção 
nesta temperatura por 20 horas e resfriamento dentro do forno. 
 
 
 
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2) Usando o diagrama de transformação contínua para uma liga de aço ABNT 4340 (vide figura da página 
55), determine a microestrutura final de pequenas amostras que foram resfriadas até temperatura 
ambiente segundo as seguintes taxas de resfriamento: a) 20 ºC/s, (b) 7 ºC/s, (c) 0,05 ºC/s, (d) 1 ºC/s e (e) 
0,002 ºC/s. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 
845 oC e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que fosse atingida 
uma estrutura austenítica completa e homogênea. 
 
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FAIXAS DE TEMPERATURA DE TRATAMENTO TÉRMICO DE AÇOS CARBONO 
(vizinhança do ponto eutetóide 0,8 %C do diagrama Fe-Cementita) 
 
 
 
 
 
 
 
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MICROESTRUTURAS DE LIGAS NORMALIZADAS E RECOZIDAS 
 
 
 
 
Aço 1020 encruado 500X Aço 1020 laminado 100X 
 
 
 
Aço 1045 normalizado 200 X Aço 1045 laminado 200 X 
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Aço 1045 temperado em água 100 X Aço 1045 temperado em água 500 X 
 
 
 
 Aço 1045 recozido 200 X Aço 1045 temperado e revenido 500 X 
 
 
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MICROESTRUTURAS DE FERROS FUNDIDOS NORMALIZADOS E RECOZIDOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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APLICAÇÕES TÍPICAS DE AÇOS LIGA TRATADOS TERMICAMENTE 
 
Peça Aço Tratamento 
térmico 
Propriedades após 
tratamento 
Objetivo da 
Normalização 
 
 
Corpo de válvula 
fundida de 50 mm 
parede ~ 20 mm 
Ni- 
Cr- 
Mo 
Recozimento 
Pleno 
a 955 oC, 
Normalizado 
a 870 oC, 
Temperado 
Revenido 
a 665 oC 
Resistência à tração = 
620 MPa , 
Resistencia ao escoamento 
0,2 % = 415 MPa , 
Alongamento 
em 50 mm 20%, 
Redução área 40% 
 
Obter as 
propriedades 
mecânicas 
requeridas 
 
 
Flange forjada 
4137 Normalizado 
a 870 oC, 
Temperado 
Revenido 
a 570 oC 
 
 
220 HB 
Refinar 
tamanho de 
grão e obter 
a dureza 
requerida 
 
 
Válvula fojada 
4140 
Normalizado 
a 870 oC, 
Temperado 
Revenido 
 
 
 
230 HBObter 
estrutura 
uniforme, 
melhor 
usinabilidade 
e dureza 
adequada 
 
DUREZA DE AÇOS CARBONO TRATADOS TERMICAMENTE 
 
Aço 
ABNT 
Tratamento térmico Resistencia à 
tração - r 
MPa 
Resistencia 
escoamento - 
esc MPa 
Alongamento 
% 
Dureza 
HB 
(Brinell) 
Normalização 870 oC 440 345 35,8 131 1020 
Recozimento 870 oC 395 295 36,5 111 
Normalização 900 oC 650 400 20 200 1045 
Recozimento 790 oC 600 360 24 160 
Normalização 900 oC 1015 525 11 293 1080 
Recozimento 790 oC 615 380 25 174 
Normalização 870 oC 1280 860 12,2 363 4340 
Recozimento 810 oC 745 475 22 217 
 
 
 
 
 
 
 
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EXERCÍCIO DE APRENDIZAGEM/TRATAMENTO TÉRMICO: 
Tipos de aço a) ABNT 1020 b) ABNT 1045 c) Aço liga 
Depois de completar a tabela a seguir, trace a linha de temperatura crítica inferior (linha eutetóide pontilhada) 
nos diagramas Temperatura x Tempo e desenhe os 5 ciclos de tratamento térmico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tratamento 
térmico 
 
Finalidades 
Temperatura 
de aquecimento 
(oC) 
Taxa de 
resfriamento 
(oC/min) 
 
1 
 
Recozimento 
subcrítico 
 
 
 
 
 
 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
 
2 
 
Normalização 
 
 
 
 
 
 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
 
3 
 
Recozimento 
pleno 
 
 
 
 
 
 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
 
4 
 
Têmpera 
 
 
 
 
 
 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
 
5 
 
Revenimento 
 
 
 
 
 
 
a) 
b) 
c) 
 
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MICROESTRUTURAS DE AÇOS TEMPERADOS E REVENIDOS 
 
 
 Martensita (estrutura de agulhas) Micrografia eletrônica da martensita revenida 
 (ferrita + cementita) 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MICROESTRUTURA DE AÇOS AUSTEMPERADOS 
 
 
 Microestrutura da Bainita contendo finíssimas agulhas das fases do Fe 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA 
CAMPUS JOINVILLE 
CURSO TÉCNICO DE MECÂNICA INDUSTRIAL 
 
NOME: .............................................................................................................. 
UNIDADE CURRICULAR: 
Tecnologia dos Materiais II 
TMA-II 
 
Professor 
Paulo Sérgio Bayer, M. Eng. 
 
Data: ......./ ......../ 2009 
RELATÓRIO 
PRÁTICA DE LABORATÓRIO 02: TRATAMENTOS TÉRMICOS DE AÇO CARBONO 
 
1. OBJETIVO: ( Efetuar tratamentos térmicos em amostras de aço carbono, Identificar as fases presentes, medir 
a dureza de cada amostra antes e depois do tratamento térmico) 
 
2. MATERIAL: Barra de aço laminado de seção circular de aço ABNT 1045 ... diâmetro da barra... 
 
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: (descreva os tratamentos térmicos realizados e materiais que se 
utilizam, inclua gráficos ilustrando os ciclos de temperatura x tempo, informe a escala de dureza selecionada 
(HB ou HRC) 
 
 NORMALIZAÇÃO, RECOZIMENTO PARA ESFEROIDIZAÇÃO; 
 
 RECOZIMENTO PLENO, TÊMPERA E REVENIMENTO. 
 
 
4. RESULTADOS : (insira as fotomicrografias nos espaços indicados nas figuras 1, 2 . 
 
 
Figura 1 – Fotomicrografia da amostra polida do aço. 
100X 
 
Figura 2 – Fotomicrografia da superfície da amostra 
polida e atacada do aço. Reagente metalográfico: Nital 
1%. 100X 
 
5. COMENTÁRIOS: . (comente o que você observou em relação a morfologia das fases de cada amostra, p. ex. 
perlita fina ou grossa, tamanho de grão, martensita; correlacione os valores de dureza medidos com a 
microestrutura). 
 
 
6. CONCLUSÃO (informe o que você pode concluir a respeito do exame metalográfico e dos ensaios de dureza 
realizados) 
 
7. BIBLIOGRAFIA 
 
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2. TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS 
 
Definição: São aqueles que combinam a ação do calor com a ação química e o resultado é o 
enriquecimento de uma camada, ou mesmo todo o volume, de uma peça com um elemento 
metálico ou não metálico. 
 
Finalidade: Endurecimento superficial pela modificação parcial da composição química ou 
através de mudanças estruturais na superfície do componente. 
 
Resultado: Melhora da resistência ao desgaste da peça sem afetar a dutilidade no seu interior. 
 
Aplicações: Situações onde se deseja superfície com elevada dureza, resistente ao desgaste, e 
núcleo tenaz capaz de resistir ao impacto quando em uso –Engrenagens (gears), mancais 
(bearings) e eixos (shafts). 
 
Características superficiais dos aços contribuem para: Propriedades mecânicas –dureza, 
dutilidade, tenacidade, fluência, elasticidade.Propriedades químicas –corrosão, oxidação. 
Propriedades tribológicas: atrito, desgaste. 
 
Métodos superficiais de Endurecimento 
 
Adição de camadas: -Recobrimento metálico(hardfacing) 
-camadas soldadas, thermal 
spray(recobrimento sem solda) 
 
-Revestimento(coating) –chemical 
vapor deposition (CVD), thin films 
(physical vapor deposition (PVD), 
sputtering, ion plating, ion mixin). 
 
Modificação do substrato: -Métodos difusivos–cementação, 
nitretação, carbonitretação, 
nitrocementação, boretação. 
 
-Métodos de endurecimento seletivo–flame hardening 
(endurecimento por chama direta), induction hardening 
(endurecimento a indução), 
laser hardening, ion 
implantation, selective 
carburizing or nitriding. 
 
 
 
 
Métodos Difusivos de Endurecimento 
 
São métodos que envolvem a modificação química da superfície e que necessitam de 
aquecimento para aumentar a difusão dos elementos na superfície da peça. 
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Profundidade da camada difusiva K (tempo)1/2 onde K = cte difusiva e que depende da 
temperatura, composição química do aço e do gradiente de concentração da espécie 
endurecedora(C, N ou B). 
. 
Aços usados em tratamentos difusivos (substratos): 
aços baixo carbono, aços-liga, aços ferramenta, aços inoxidáveis. 
 
Durezas obtidas em tratamentos difusivos 
 
 
 
2.1 CEMENTAÇÃO 
 
Conceito: Cementação éum tratamento térmico austenítico, onde o carbono é introduzido na 
fase .(austenita), e irá originar martensita com o posterior resfriamento da peça. 
 
Objetivo: Aumentar a dureza e a resistência ao desgaste mantendo o núcleo dútil e tenaz – 
maior resistência ao impacto e à fadiga. 
 
Formação de forças compressíveis na superfície com o aumento da resistência à fadiga. 
 
Características do processo: 
 
•Usado para aços baixo carbono (0,1 a 0,2 %) 
 
•Temperatura de tratamento –normalmente 850 a 950 oC (790 ou 1095 oC) 
 
•O C é introduzido na fase austenítica 
 
 
solubilidade máxima do C na ferrita a temp. amb.~ 0,008% 
 
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solubilidade máxima do C na ferrita à 723 oC ~ 0,02% 
 
solubilidade máxima do C na austenita à723 oC ~ 0,8% 
 
solubilidade máxima do C na austenita à 1148 oC ~ 2,0% 
 
•O teor de C na superfície aumenta para 0,8 a 1,0% 
 
Diagrama de Equilíbrio Fe-C 
 
Células unitárias do sistema Fe-C 
 
Variação dos parâmetros de rede com adição de C 
 
 
Perfil de concentração de C e microdurezade aço SAE 8620 -cementação gasosa 
 
Fatôres que influem na cementação: •Teor inicial de carbono no aço 
•Potencial do meio carbonetante (metano. etano, propano) 
•Temperatura de tratamento 
 
Tratamentos térmicos de cementaçãodependem da microestrutura do aço – têmpera ou 
normalização •granulação fina -tempo não prolongado de cementação 
 
-têmpera direto ou resfria no forno e tempera 
 
•granulação grosseira – tempos longos de tratamento: normaliza e tempera 
 
Depende da: •temperatura, tempo, teor de C no aço, 
•potencial de C no meio cementante, 
•velocidade de resfriamento 
 
Profundidade e quantidade de C na camada cementada 
 
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•excesso de C e EL aumentam a quantidade de austenita retida 
 
•quanto maior a Taustenit.–maior a quantidade de AR 
 
 
 
 
Em (a) têmpera realizada a 925 oC e em (b) a 830 oC 
 
Austenita retida (AR) depende do teor de carbono da camada cementada 
 
•Composição eutetóide–martensita 
•Abaixo composição eutetóide–martensita e ferrita 
•Acima composição eutetóide–martensita e carbonetos (não devem estar nos contornos de 
grão). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Microestrutura da camada cementada: 
 
SAE 4121Tempera direta: Martensita e austenita 
 
 
SAE 8620 Reaquecido e temperado: Martensita e carbonetos 
 
Independente do método usado, a cementação sempre ocorre via fase gasosa. 
 
 
 
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Processos de Cementação 
 
Cementação Sólida: Ocorre devido a presença do oxigênio atmosférico presente na caixa 
produzindo CO2 e que após formado continua a reagir com o carvão: 
 
Na superfície do aço o CO é quebrado formando: O C atômico é rapidamente dissolvido na 
austenita e difunde para o interior do aço. O CO2 reage novamente com o carvão. 
 
Reações de Cementação 
 
Cementação Sólida: Carbonato de bário é usado como energizador quando o O2 é insuficiente: 
 
A correta maneira de representar a reação é: 
 
Se a temperatura aumenta e a pressão émantida constante a reação ocorre no sentido da direita 
para a esquerda, isto é, mais CO éproduzido. Diminuindo a temperatura a proporção do CO2 
aumenta em detrimento do CO. 
 
Reações de Cementação 
 
Diagrama de equilíbrio a pressão atmosférica para a reação: 
 
Reações de Cementação 
Cementação Líquida O agente ativo no banho de sal éo cianeto de sódio (NaCN) ou 
o potássio de sódio (KCN). 
 
•Parte do N liberado na reação pode ser absorvido pelo aço. 
•A primeira reação ocorre na interface entre o banho de sal e a atmosfera: as outras duas 
ocorrem entre o banho e o aço. 
•Banho com 40 a 50% de NaCNcamadas de 0,8 mm 
•Banho com 10% de NaCN camadas de 1,5 mm•A peça étemperada em água direto da 
cementação. 
 
Cementação Gasosa: 
 
Além da reação: Vários hidrocarbonetos podem participar da reação. 
 
Pode-se ter a reação com o metano, e a reação com o vapor d’água: Neste caso a umidade 
presente no gás tem grande influência no potencial de carbono e é controlada pelo ponto de 
orvalho. 
 
 
Características dos Processos de Cementação: 
 
Cementação Sólida 
 
•obtenção de camadas espessas ~ 2 mm 
•pouco controle dimensional 
•fácil operação 
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•eficiente e econômico para poucas peças 
•não exige atmosfera preparada 
•não éum método limpo 
•pouco controle do C na atmosfera 
•não érecomendado para camadas finas 
 
 
Processos de Cementação 
 
Cementação Gasosa •método mais usado na indústria 
•mistura não perde a eficiência 
•maior controle da espessura 
 
 
Cementação por Plasma •maior velocidade de cementação 
•processo livre de oxidação 
•melhor controle da camada cementada 
•camada muito uniforme 
 
 
Cementação Líquida •camadas ~ 0,5 mm (até1,5 mm) 
•muito usado para peças pequenas que requerem camada ~ 0,5 mm 
•mais eficiente do que a cementação sólida 
•líquido altamente tóxico 
Aços usados para Cementação: 
 
 
Aços Carbono 
 
•superfície resistente ao desgaste com núcleo tenaz 
•1016 / 1018 / 1019 / 1022 
•peças pequenas / temperadas em água 
•aplicações onde não éexigido baixa distorção 
 
 
Aços baixa-liga 
 
•superfície resistente ao desgaste / núcleo resistente e dútil 
•4023 / 5110 / 4118 / 8620 / 4620 
•temperados em óleo / baixa distorção 
 
 
Aços média-liga 
 
•aplicações onde éexigido menor distorção 
•4320 / 4817 / 9310 
 
 
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Engrenagem cementada 
 
Camadas cementadas 
 
 
Microestrutura de camadas cementadas 
 
 
 
 
 
 
 
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2.2 NITRETAÇÃO 
 
Definição: Nitretação é um tratamento termoquímico superficial onde o nitrogênio é 
introduzido na fase a(ferrita) em temperaturas entre 500 –570 oC. Consequentemente, não 
ocorre mudança de fase quando o aço éresfriado atéa temperatura ambiente. 
 
Objetivo: Aumentar a dureza e a resistência ao desgaste mantendo o núcleo dútile tenaz. 
 
Propriedades dos aços Nitretados: 
 
•Alta dureza superficial com aumento da resistência ao 
desgaste e com pouco risco de descamação. 
•Alta resistência à fadiga –formação de forças compressíveis 
na superfície do aço. 
•Melhora da resistência à corrosão em aços não inoxidáveis. 
•Elevada estabilidade dimensional. 
•Sem risco de empenamento. 
 
 
Temperatura de Nitretação: 500 –570oC 
 
•limite superior –pré-requisito para que não ocorra transformação de fase 
•limite inferior –requerimento para que ocorra dissociação da amônia 
 
 
Nitretação 
 
Reação de Nitretação: Amônia em contato com a superfície aquecida do aço se dissocia: 
O nitrogênio na forma atômica pode ser absorvido pelo aço. A superfície ao atingir um 
determinado nível de saturação de nitrogênio, nitretos são formados através do mecanismo de 
nucleação e crescimento. 
 
Solubilidade do N no Fe-α: -0,004 wt% a 200 oC 
 
-0,10 wt% a 590oC –solub. máxima 
 
Solubilidade do N no Fe-. -austenita estável acima de 590 oC 
 
-2,8 % a 650 oC –solub. máxima 
 
Diagrama de Equilíbrio Fe-N : Estabilidade dos nitretos-. 
’-Fe4N (CFC) -5,7 a 6,1 wt% 
-e-Fe2-3N (HC) –acima de 6,0 % 
-.–Fe2N (ortorrômbica) –11,0 % a 11,35 % e abaixo de 500oC. 
 
Estrutura cristalográfica das fases 
CFC e-HC .-Ortorrômbica 
 
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Camada Nitretada 
 
 
 
Formação da Camada Nitretada 
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•Nos processos convencionais é necessário um determinado tempo para a concentração do 
nitrogênio na superfície (Cs) seja elevada o suficiente para que ocorra a precipitação dos 
nitretos. 
•Ao alcançar um determinado valor (concentração crítica –Ccr), o primeiro nitreto a se formar é 
o .’– Fe4N. 
•Para se formar o nitreto e é necessário elevar o potencial de N na mistura ou elevar a 
temperatura de nitretação. Diagrama de Lehrer–relação entre o potencial de N e as fases 
formadas na superfície de ferro puro. 
8,942,370,860,280 
 
Estabilidade: Ti > Nb> Al > Si > Mn>Cr > Mo > Fe 
 
Energia livre de formação dos nitretos 
 
Estabilidade dos Nitretos 
 
Aços usados para nitretação: 
 
•Aços Nitralloycontendo Al –camada nitretadacom alta dureza. 
•Aços contendo Cr/Mo ou Cr/Mo/V com 2,5-3,5%Cr –camada com boa dureza. 
•Aços baixa liga –1Cr-0,2Mo –camada com menor dureza. 
 
 
Antes de nitretados devem ser temperados e revenidos em temperaturas superior a de 
nitretação. 
 
Dissociação da amônia em nitrogênio e absorção pelo aço [Thelning] 
 
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•É o mais clássico dos processos de nitretação. 
 
 
•Primeira patente –março de 1908 –AdolphMachlet. 
 
 
•Reação – em contato com o aço a amônia se dissocia liberando 
nitrogênio atômico, que pode ser absorvido pelo aço e dissolvido intersticialmente no Fe. 
•Quando a superfície atinge um determinado nível de saturação, nitretossão formados através 
do mecanismo de nucleação e crescimento, requerendo um determinado tempo de incubação. 
 
 
 
Microestrutura do aço AISI 1015 
 
Nitretação gasosa 
 
•Normalmente tempos mais longos de tratamento –12 a 90 h. 
•Camadas entre 0,2 a 0,7 mm. 
•Para tempos longos –camadas de até 800 µm. 
•Aços mais usados são aqueles contendo Al (entre 0,85 e 1,50%). 
•Aços contendo Cr também são usados -4140. 
•Aços carbono não são usados pois a camada composta é muito quebradiça e se desplaca. 
•Dos processos de nitretação é o que apresenta maior crescimento do material. 
 
 
Nitretação Líquida 
 
•O aço é colocado em meio líquido de cianeto fundido em temperaturas entre 550 a 570 
oC. 
•Meio similar ao usado na cementação líquida, variando apenas as proporções das 
misturas dos sais de sódio e potássio. Nesta temperatura tem-se menor dissociação do C. 
•É a técnica mais usada para aços carbono. 
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•Camada composta formada pela fase e e mais espessa que na nitretação gasosa. Presença 
de poros. 
•Maior rendimento que na nitretação gasosa. Tempos mais curtos. Segundo ASM 1-4 h. 
Thelningem torno de 24 h. 
•Não aplicada na MP –corrossãoe exsudação. 
•Sais muito poluentes e tóxicos. 
 
Microestrutura do aço carbono Nitretação líquida 
 
 
 
Usuários em tratamentos superficiais 
 
 
 
 
 
 
 
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Nitretação por Plasma 
 
 
Zona de Difusão: 
 
-nitrogênio em solução sólida intersticial (N < 0,4 wt%) –dureza levemente superior a matriz. 
-ultrapassado o limite de solubilidade tem-se a precipitação de finos e coerentes nitretos. 
-na maioria dos aços os precipitados de nitretosde EL são tão finos que não podem ser 
visualizados metalograficamente. 
 
 
4140 –nitretação por plasma. 
 
 
 
 
 
Fe-0,1%C sinterizado e nitretado por plasma. 
 
 
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Nitrocementação por Plasma 
 
Conceito: É um processo termoquímico com a finalidade de melhorar a resistência ao desgaste 
e a fadiga e resistência a corrosão de uma grande variedade de aços. 
 
Características do processo: -Introdução conjunta de N e C na superfície da peça. 
-Formação de uma camada composta com espessura de 10-20 µm 
formada de carbonitretoe-Fe2-3(N,C) -estrutura HCP. 
 
-A fase e possui maior resistência ao risco (score) e ao desgaste 
por roçamento(Scuffing) 
 
-Formação de uma espessa zona de difusão com nitrogênio. 
 
Vantagens da NCP: 
 
•sem geração de fumaça ou lixo tóxico 
•sem riscos de explosão 
•pouca sujeira, barulho ou aquecimento excessivo 
•menor tempo detratamento 
•menor consumo de energia 
•menor consumo de gás 
 
Impacto Ambiental: 
 
Emissão de gases nos processos de nitrocementação por plasma (PNP) e 
Nitrocementação gasosa (GNP) 
 
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A –quantidade de gás usado no processo, m3/hB -total de emissão de carbono, mg/m3C -total 
emissão de NOx, mg/hD –taxa de emissão de carbon-bearing gas, mg/hE -taxa de liberação de 
NO2, mg/h 
 
Nitrocementação Ferrítica: 
 
Realizado a 570 oC durante 3 a 4 h numa atmosfera com gás CH4, CO2ou CO. 
 
As características da camada irá depender dos parâmetros do plasma (V, i, P, composição do 
gás e taxa de resfriamento). 
 
Nitrocementação por plasma de Fe em atm 87%N2+8%H2+5% CO2a 
570 oC durante 3 h. 
 
Processos de Nitrocementação: 
Ferrítica-Temp. inferior 590 oC Austenítica– T entre 600-700 oC 
 
Obtenção de fase : -N ~ 80-90% e CH4~ 1-2%, -CH4 favorece a formação de .-CH3 , -uso de 
CO2 elimina a formação . 
 
Nitrocementação Ferrítica 
Canais porosos 
Microestruturas de Fe puro nitrocementado em N2+ H2+ CO2a 570oC durante 3 h 
 
 
 Resfriamento lento: decomposição da fase  Resfriamento rápido: manutenção da fase  
 em ’e Fe-α 
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Nitrocementação Austenítica: 
 
-tratamento acima da temperatura eutetóide 
 
-camada nitrocementada formada pela camada composta, zona de difusão e por uma subcamada 
austenítica ferro-carbono-nitrogênio. 
 
-a tempera ou resfriamento sub-zero transforma a austenita em martensita, resultando numa 
subcamada com dureza superior a do tratamento ferrítico. 
 
Apesar elevada dureza e das excelentes propriedades tribológicas obtidas na 
nitrocementaçãopor plasma, a camada composta formada na nitrocementação ferrítica é muito 
espessa (> 20 µm) prejudicando a difusão do N para a zona de difusão e o seu endurecimento 
em aços carbono. 
 
Em situações de alto carregamento esta camada iráfalhar devido a sua baixa capacidade de 
absorção de choque. 
 
Micrografia ótica de aço 0,45%C nitrocementação por plasma a 700 oC por 3 h. 
 
Camada Nitrocementada: 
 
-carboneto -Fe2-3(N,C) com 6-7 wt%N e 1 wt%C 
 
-camada austenitica–o não adequado controle dos parâmetros pode causar a formação das fases 
.’-Fe4(N,C) e cementita.-Fe3C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Lista de Exercícios – Tratamentos termoquímicos 
 
1) O que são tratamentos termoquímicos e qual a sua finalidade? 
 
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2) Quais as aplicações dos tratamentos termoquímicos superficiais? 
 
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3) Quais os métodos de endurecimento superficial? 
 
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4) O que é cementação? Qual o objetivo deste tratamento? 
 
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5) Que tipo de aços são cementados? Em que faixa de temperaturaturas são tratados? Por que o carbono é 
introduzido na fase austenítica? 
 
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6) Qual o teor de carbono da camada cementada? 
 
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7) Do que depende a profundidade e a quantidade de C na camada cementada? 
 
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8) O que é nitretação? Qual a finalidade deste tratamento? 
 
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9) Cite algumas propriedades dos aços nitretados? 
 
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10) Que aços são usados para nitretação? Quais os tipos de nitretação? Em que condição de tratamento 
térmico deve estar os aços a serem nitretados? 
 
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3. TRATAMENTOS SUPERFICIAIS 
(fonte: http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico) 
 
 
O tratamento de superfícies adquire cada vez mais importância para a conservação de peças e estruturas. 
 
É fundamental conhecer os métodos de limpeza e preparação de superfícies, visto que estas operações 
passaram a ser uma atividade corriqueira na indústria. 
 
Os padrões de qualidade tem exigido produtos cada vez mais duráveis e com padrões estéticos elevados. Por 
esta razão é fundamental o conhecimento dos procedimentos descritos neste módulo. 
Os tratamentos de superfície abrangem a alteração da superfície através de transformação química ou 
aplicação de revestimentos, inclusive eliminação de camadas não desejadas. Os métodos utilizados usam 
recursos químicos, mecânicos, e elétricos separados ou em combinações. 
 
 
Finalidades dos Tratamentos 
 
Alterar uma superfície pode ter uma ou mais das seguintes finalidades: 
 aumentar a resistência aos agentes atmosféricos – umidade, luz solar, calor, frio 
 aumentar a resistência aos agentes químicos - ácidos , bases, soluções orgânicas e 
inorgânicas 
 aumentar a resistência a efeitos mecânicos – desgaste, riscamento, deformação 
 obter propriedades físicas especiais – isolamento ou condutividade térmica e/ou elétrica , 
coeficiente de radiação 
 obter um efeito estético de acabamento – brilho, cor, textura 
 
Terminologia 
 
Seja qual for a finalidade do tratamento, a superfície sofre o que se chama de beneficiamento . 
Para tratamentos estéticos usa-se o termo embelezamento da superfície que deve ser diferenciado 
dos demais tratamentos, denominados proteção da superfície. 
 
Obs: um tratamento de embelezamento, como por exemplo a cromagem, pode resultar num 
desempenho mais eficiente ao desgaste eriscamento . Isto significa que o embelezamento poderá 
também se constituir um fator de proteção da superfície. 
 
 
Etapas de Tratamento 
 
Para um eficiente tratamento de superfícies é necessário cumprir as etapas abaixo 
IF-SC Campus Joinville Página 44 
 
 Estabelecer as finalidades desejadas do tratamento de acordo com as condições de serviço 
da peça a ser tratada - considerando o ambiente de uso da peça, temperatura, substâncias 
químicas, custo do tratamento, etc.. 
 Executar o tratamento preliminar de limpeza e remoção de outras impurezas. Nesta etapa é 
fundamental garantir que todos os elementos depositados ou incrustados na superfície da 
peça a tratar sejam removidos, de forma a garantir a eficiência do tratamento de proteção e 
sua durabilidade. 
 Aplicar o tratamento desejado 
 
Estaremos dividindo este módulo em duas partes, a saber: 
Tratamentos Preliminares 
Tratamentos de Revestimento 
 
 
 
Tratamentos Preliminares dos Metais 
 
 
 
Introdução 
 
A condição essencial para a obtenção de um revestimento perfeito é o grau de absoluta limpeza da 
superfície a ser revestida. A maioria dos defeitos que aparecem durante a operação de revestimento 
devem-se a um tratamento preliminar deficiente, ou seja, a superfície não estava livre de sujeiras e 
depósitos. 
 
A limpeza, tanto de peças como de instalações enferrujadas, cobertas de óleo e/ou sujeira é efetuada 
através de processos idênticos ou similares. 
 
As duas operações de limpeza: desengraxamento e decapagem 
 
Genericamente pode-se identificar duas operações de limpeza no tratamento preliminar: 
 eliminação da graxa e da sujeira menos aderida, operação denominada na indústria como 
desengraxamento. 
O desengraxamento pode ser efetuado por meios químicos , utilizando diferentes tipos de 
solventes – orgânicos e inorgânicos, banhos eletrolíticos e técnicas de ultrassom. 
 
 eliminação dos componentes não metálicos ligados quimicamente, principalmente carepas e 
óxidos , conhecida como decapagem. 
A decapagem pode ser efetuada por meios mecânicos e térmicos . Nesta operação são 
removidas as carepas de laminação e de recozimento, as camadas de ferrugem e óxidos , a 
escória de soldagem, os resíduos salinos e frequentemente também a casca de fundição. 
 
Existem ainda outros procedimentos que não são exatamente métodos de limpeza, mas também 
relevantes como tratamentos de superfícies. São eles: 
 processos de acabamento fino 
 processos especiais 
Desengraxamento 
 
 
 
Remoção das Impurezas Orgânicas 
 
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O que é: é a remoção de materiais indesejados que aderem à superfície metálica, provenientes de 
operação precedente ou de armazenamento. Entre estes materiais estão restos de abrasivos e 
lubrificantes, cavacos metálicos, sujeira, pó de carvão e agentes conservadores (óleos, graxas). 
 
 
Escolha do método 
 
A seleção do método mais indicado depende 
 do volume de sujeira, 
 do processo de revestimento subsequente, 
 do tipo de metal da peça, 
 do tamanho , da forma e do número de peças a limpar 
 das instalações da indústria ( espaço , energia, adaptação à produção) 
 
Em casos mais complexos, especialmente na produção em série, é indicada a consulta a um 
especialista para a determinação das condições ótimas de limpeza, incluindo, se necessário, ensaios 
práticos preliminares. 
 
Métodos de Limpeza 
 
Na remoção das impurezas orgânicas pode-se listar os seguintes métodos: 
 
 
 
 
 
Limpeza por Solvente Inorgânico 
 
 
 
Processo : usa a propriedade da saponificação ou da emulsificação dos óleos e graxas para promover 
a limpeza. Isto significa que os agentes químicos utilizados promovem a formação de uma mistura 
(emulsão) ou espuma, quando em contato com os depósitos superficiais da peça. Esta mistura é então 
removida por lavagem levando consigo as impurezas. O processo é realizado em banho de imersão. 
 
 
 
Agentes químicos : são soluções salinas, com componentes alcalinos fortes. 
Para aço e suas ligas, ferro fundido e níquel, usa-se a soda cáustica. Os fosfatos são adicionados como 
emulgentes e redutores da dureza da água. 
Para facilitar a lavagem posterior também são adicionados silicatos. 
Para metais não ferrosos o silicato impede o ataque da peça pelos desengraxantes. 
Modernamente são também usados agentes umectantes de lavagem, que intensificam a limpeza. 
 
 
Características : as concentrações nas soluções são de 3 a 5%. 
A temperatura tem maior influência no processo do que a concentração. 
É preferível trabalhar com as soluções em temperatura de ebulição. 
Para temperaturas abaixo do ponto de ebulição (entre 80 e 900 C) a solução deve ser constantemente 
agitada para ajudar a emulsificação. 
Para equipamentos fechados é feito um processo de esguichamento dos emulsificantes após o 
amolecimento do óleo por agitação do banho. 
 
 
Máquinas de lavagem: existem instalações completamente automáticas que removem as graxas e 
óleos, lavam e secam as peças. Algumas podem também fazer a decapagem. 
As peças percorrem as instalações em cestas ou isoladas, em dispositivos especiais. 
Alguns equipamentos podem ter tambores rolantes aquecidos eletricamente para lavagem de peças 
pequenas, de produção em série. Ver ilustração abaixo. 
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Cuidados especiais: a lavagem final das peças deverá ser feita preferencialmente com água, seguida 
de secagem imediata. A secagem rápida impede o enbaçamento e a formação de ferrugem. 
 
 
Peças excepcionalmente sujas e trabalhos de reparo: nos casos de reparo de peças ou peças muito 
sujas, usa-se limpeza por soluções que produzam espuma abundante. Locais de difícil acesso são 
esguichados com mangueira. 
 
Nestes casos usam-se os purificadores de emulsão que são combinações de solventes orgânicos 
(querosene, nafta, tricloro-etileno) e de soluções de sais alcalinos. É feito o esguichamento sem 
lavagem posterior. O jato reforça o efeito emulsificante. 
 
Forma-se uma camada remanescente muito fina de querosene , que pode ser benéfica no caso de 
fosfatização posterior. Isto porque a camada de granulação fina é uma barreira à corrosão. 
 
Para o caso de remoção de camadas de óleo resinificado e de borra, usa-se o processo de imersão ou 
esguichamento em temperatura ambiente, empregando solventes à base de cresol. 
 
 
Escolha dos agentes químicos: além do efeito de remoção procura-se escolher agentes que não 
afetem a integridade do metal da peça, especialmente no caso de peças polidas . 
Por exemplo:a alteração do cobre pode ser impedida por substâncias protetoras (inibidores) 
O alumínio e suas ligas são atacados por substâncias alcalinas. 
 
 
Segurança de operadores: como todos os agentes são fortemente alcalinos devem ser tomados 
cuidados especiais para evitar queimaduras da pele. 
 
 
Limpeza por Solvente Orgânico 
 
 
 
Processo: remove a graxa pela ação de hidrocarbonetos clorados . Estes solventes promovem a 
limpeza dissolvendo rapidamente as gorduras minerais, vegetais e animais, resinas, ceras, parafina, 
asfalto alcatrão e alguns tipos de pintura. Não atacam o metal e não deixam residuos quando aplicados 
diretamente. Neste processo não são necessárias a lavagem e secagem posterior das peças. 
 
 
 
Agentes químicos: o tricloro-etileno e o percloro-etileno são os principais compostos para este tipo 
de limpeza. A característica incombustível destes solventes fez com que os hidrocarbonetos 
combustíveis antigamente usados (gasolina, querosene e benzóis) fossem quase completamente 
descartados. 
 
Características: os aparelhos começam com uma remoção prévia, seguida de uma remoção definitiva 
da gordura. As peças saem do tricloro-etileno(870 C) ou do percloroetileno (1190 C) em ebulição, 
passam através da zona de vapor. Os vapores do solvente condensam-se nas superfícies metálicas 
lavando-as definitivamente com o solvente limpo. 
 
 
Cuidados especiais: pós abrasivos e sujeira sólida não são removidos pela efervecência fraca da 
solução. Neste caso as peças devem ser escovadas, a menos que seja possível dirigir um jato de 
solvente sobre a peça, numa câmara fechada. 
Peças levemente untadas ou de formas complexas são tratadas com vapores de tri ou percloro-etileno, 
não passando pela operação de imersão. 
 
Segurança de operadores: o tri e o percloro-etileno não devem ser aplicados alternadamente para a 
remoção de graxas de peças de ferro e de alumínio num mesmo recipiente. 
O tricloro-etileno quente reage com o pó de alumínio de modo explosivo, formando o cloreto de 
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alumínio. 
Para o alumínio e suas ligas deve-se usar somente o percloro-etileno. 
 
 
Desengraxamento Eletrolítico 
 
 
 
Processo: neste processo são usadas simultaneamente a saponificação e a emulsificação dos óleos e 
das graxas através da ação de substâncias alcalinas, semelhantes às usadas no processo de limpeza por 
solvente inorgânico. O processo acontece num banho eletrolítico e as impurezas não saponificáveis 
são removidas pelo gás produzido no banho. 
Para remover a sujeira e a espuma formada no banho, é mantida circulação através de uma pequena 
bomba. As superfícies dos ânodos , geralmente feitas de níquel ou de chapa de aço niquelado, devem 
ser tão grandes quanto possível. A introdução de ácido crômico através dos dispositivos de suspensão 
pode estragar o banho. 
 
 
 
Agentes: são os mesmos utilizados na limpeza por solvente inorgânico, descrita anteriormente. Os 
banhos contém compostos alcalinos e cianetos, além de pequenas percentagens de umectantes, que 
produzem uma espuma fraca, evitndo perigo de explosão do gás oxídrico. 
 
Características: Ocorre formação de hidrogênio no cátodo. Se não houver desvantagens na absorção 
do hidrogênio, as peças (aço) podem ser conectadas no cátodo. 
Peças de alumínio, zinco e estanho são ligadas ao cátodo, devido ao forte efeito cáustico dos álcalis. 
Para evitar a absorção excessiva de hidrogênio, trabalha-se com impulsos fortes de pequena duração. 
A tensão e a corrente são maiores que na maioria dos processos galvânicos. 
 
 
Cuidados especiais: no caso de peças cobertas com muita graxa ou muita sujeira, torna-se necessária 
uma limpeza grosseira preliminar. 
 
Indicações: é principalmente indicado para peças que deverão sofrer revestimento galvânico 
posterior. 
Como é um tratamento rápido, 1 a 3 minutos, presta-se para a produção em série. 
 
Outras variantes do processo: 
 Desengraxamento com cobreação leve simultânea (banho de decapagem cuproso), que pode 
revelar se a remoção da graxa foi uniforme , melhorando também a aderencia da camada de 
níquel ou de cromo, depositadas em seguida 
 Processos combinados de desengraxamento e desoxidação, que trabalham com uma ligação 
alternativa das peças ao ânodo e ao cátodo. Com isto consegue-se também o depósito de uma 
fina camada de ferro eletrolítico, que reduz a possibilidade de formação de ferrugem do metal 
até o tratamento definitivo. Usa-se como preparação para tratamentos galvânicos ou pinturas e 
para aumentar a aderência dos revestimentos de esmalte. 
Desengraxamento com auxílio de Ultrassom 
 
 
 
Processo: as impurezas são removidas/soltas por efeito de vibração, conseguida através de 
transdutores ultrassônicos (frequência acima de 20kHz) . O efeito vibratório é combinado com a ação 
de soluções orgânicas ou inorgânicas dentro de um banho de imersão. 
 
 
 
Agentes químicos: semelhantes aos usados na limpeza química (orgânica e inorgânica). 
 
Características: O ultrassom promove a concentração de altas energias de tração e compressão num 
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espaço físico reduzido. Pode remover resíduos de pastas de polimento, pinturas, massas, cementantes 
e sujeiras num curto espaço de tempo. 
 
 
Maquinário:os aparelhos para limpeza podem ser construidos para peças pequenas e delicadas assim 
como para peças maiores. Em geral os equipamentos são caros, mas permitem a redução do tempo de 
limpeza a segundos. 
O processo é feito à temperatura ambiente, e as soluções são de baixa concentração. Estes fatores, 
além do fácil manuseio de instalações automatizadas permitem que se faça um balanço financeiro da 
conveniência do uso deste processo. 
 
Cuidados especiais: desde que observadas as precauções necessárias de operação, o processo não 
apresenta risco. 
 
Decapagem 
 
 
 
Fundamentos:decapagem é todo o processo destinado à remoção de óxidos e impurezas inorgânicas, 
incluindo-se nestas categorias: a carepa de recozimento e de laminação, as camadas de ferrugem, a 
casca de fundição e as incrustações superficiais. 
 
Tipo: a decapagem pode ser feita por diferentes tipos de processos, destacando-se: 
  
Decapagem Mecânica 
 
 
 
Escovação e Raspagem 
 
 
Em pequenas indústrias , ou para peças avulsas, os métodos de remoção de sujeira ou camadas de 
óxidos ainda servem-se da escovação, martelamento e raspagem com ferramentas manuais. 
 
 
 
Raspagem: é o tratamento conseguido com escovas rotativas (n= 500 a 2000 rpm) de arame de aço 
ou bronze ( espessuras de 0,05 a 0,1 mm) , de crina de cavalo ou de substâncias sintéticas. O processo 
pode ser acompanhado do uso de abrasivo misturado com óleo. Camadas mais espessas de óxidos 
pedem tratamento químico preliminar. 
 
O processo é geralmente antieconômico quando houverem camadas mais espessas de carepa ou 
óxidos a serem removidas. 
 
Metodologias alternativas são o esmerilhamento ( para juntas soldadas e fundidas) e o uso de martelos 
pneumáticos (remoção de incrustações em caldeiras) . 
 
 
Tamboreamento 
 
 
 
Processo: é um método de esmerilhamento onde as peças são colocadas dentro de um tambor fechado 
ou aberto que gira provocando a limpeza das peças pelo atrito com material abrasivo contido no 
tambor. Para tambores abertos, o ângulo de inclinação pode ser controlado, alterando a altura de 
queda das peças. 
 
 
 
Agentes: entre os componentes abrasivos utilizados destacam-se a areia, o pó de esmeril, peças de 
aço pequenas e médias, óxido de alumínio, e eventualmente granito e quartzo. 
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Características: O processo pode ser feito a seco ou com agentes alcalinos ou ainda com ácido 
sulfúrico diluído. Para a eficiência do processo é necessário um peso mínimo das peças e um diâmetro 
adequado do tambor. 
 
Indicações: O processo é indicado para peças com sujeiras muito aderidas, e aplica-se a qualquer 
metal ou tipo de superfície, bastando adequar o processo a cada caso. Recomenda-se limpar peças de 
tamanhos próximos numa mesma operação. 
 
 
Jato abrasivo 
 
 
Processo: remove a carepa , óxidos e cascas de fundição por efeito do impacto de areia ou esferas de 
aço sobre a peça a limpar. A areia é impulsionada por ar comprimido. O efeito de impacto pode 
também ser conseguido por centrifugação e jato turbulento. 
 
 
 
Agentes : areia quartzídica ou esferas de aço 
 
Características : a superfície resultante terá aspereza maior (comparada ao tamboreamento) mas 
pode ser controlada pela granulação do agente e pelo tempo de jateamento. 
 
Indicações: para peças de formatos complexos, recipientes e instalações estacionárias. O jato de areia 
é o tratamento preliminar recomendado para a formação posterior de camadas de fosfatos, assim 
como para a aplicação de camadas protetoras de borracha. 
 
Diferenças : areia ou esferas de aço 
 
 
 
 
Areia quartzídicaIndicações:é indicada para peças facilmente deformáveis, com paredes não muito finas e para metais 
com coloração natural e alumínio, assim como para peças a serem esmaltadas. O grau de aspereza 
depende da pressão do ar, da rotação da centrífuga e do tamanho do grão. 
 
Parâmetros: As pressões são de 2 a 3 atm para o ferro, e de 1 a 1,5 atm para os metais de coloração 
natural e ferro fundido. 
A areia quartzídica apresenta arestas vivas e tem diâmetro médio entre 1,5 e 3,0 mm. Para chapas de 
metal leve o diâmetro recomendado é 0,5mm . O ângulo de incidência mais vantajoso é 450 
 
 
Esferas de aço 
 
 
Indicações: são indicadas para uso em material duro . A qualidade da superfície resultante depende 
da distância entre bocais, que pode ser otimizada. As esferas de aço são mais eficientes do que a areia, 
entretanto encarecem o processo pois a sua produção é onerosa. 
 
 
Parâmetros : a pressão de ar é de 2,6 atmm. As esferas tem diâmetros entre 0,5 e 2,0 mm . Pode ser 
usado um formato alternativo que são pequenos cilindros de aço especial ( resistência de 180 kgf/ mm 
2 com diametros entre 1 e 2,5 mm. O ângulo de incidência deve ficar entre 30 e 400. Pressões ou 
tempos excessivos podem conduzir ao encruamento da peça. 
 
 
Limpeza Úmida 
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Processo: utiliza jato de água a alta pressão para a remoção das cascas de fundição, ferrugens e 
revestimentos. É um processo relativamente novo que é efetuado em câmaras especiais. 
 
 
Características: a água é o agente de limpeza mas necessita ser operada a pressões entre 50 e 75 atm, 
o que torna o processo caro. Em compensação, a superfície tratada não requer preparação adicional 
antes da aplicação de revestimentos. 
 
Indicações: para peças de médias e grandes dimensões, provenientes de fundição ou para 
recondicionamento de estruturas em operação ( e.g. tanques de armazenamento) . 
 
 
Remoção da Carepa por Flexionamento 
 
 Processo: consiste em romper as carepas frágeis através da imposição de deformação. O método exige uma decapagem posterior e tem sido empregado somente em casos especiais. 
 
 
 
Características: requer dispositivo de aplicação de carga adequado ao tipo de peça. 
 
Indicações: para limpeza de tiras, arames e anéis. 
 
Variante: a carepa também pode ser desprendida mediante o enrolamento das tiras ou arames, em 
forma de hélice . Alguns estudos tem pesquisado a ruptura da carepa através do alongamento do 
arame, mas sem resultados conclusivos. 
 
Decapagem por processos Térmicos 
 
 
 
Limpeza de graxa por Recozimento 
 
 
Processo: As peças trefiladas devem passar por alívio de tensões entre 700 e 750 0 C. No 
aquecimento é vedada a entrada de ar para evitar deformações durante a esmaltação. Na temperatura 
alcançada queimam-se o óleo, a graxa e a sujeira. 
 
Características : no processo é formada nova carepa que deverá ser removida por decapagem. As 
variações do processo incluem: recozimento em atmosfera ácida, que aumenta a solubilidade da 
carepa na decapagem, e o recozimento com gás protetor que evita a formação da carepa e de óxidos. 
Este último pode ser considerado um tratamento superficial. 
 
 
Limpeza por Chama 
 
 
Processo: usa a diferença entre coeficientes de dilatação térmica dos metais e seus óxidos para 
romper a carepa, ferrugem ou casca de fundição. A superfície é aquecida rápidamente com chama 
oxi-acetilênica, estourando a camada superficial. 
 
 
 
Características: a chama oxi-acetilênica aquece a peça a uma temperatura aproximada de 140 0 C, 
portanto não há aquecimento execessivo do metal de base. Quanto mais tempo a carepa tiver sido 
exposta à intempérie, mais fácil é sua remoção. Para a ferrugem, o efeito da chama é aumentado pela 
evaporação da água de hidratação. A decapagem posterior pode ser dispensada. 
 
Indicações: é especialmente indicado para a limpeza de estruturas de galpões, já que não libera 
poeira. 
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Cuidados especiais: se as faixas de temperatura forem abservadas não há efeito na resistência 
mecânica do material da peça. 
 
 
Limpeza com Pó de Ferro 
 
 
Processo: a camada superficial da peça é queimada removendo incrustrações de areia e de escória e 
rebarbas de peças fundidas. 
 
 
Características: uma fina camada superficial da peça é queimada com maçarico, promovendo-se 
simultaneamente melhor fluidez da escória através da injeção de pó de ferro finamente pulverizado. 
 
Indicações: é empregado para o aço fundido e para o aço laminado, sem liga ou com baixo teor de 
liga. 
 
 
Decapagem Química 
 
 
 
Finalidades: 
 Produzir superfícies puras - requisito essencial para a aplicação posterior de revestimentos 
 reconhecer defeitos estruturais 
 
 
Características: existe sempre uma solução mais eficiente para o tipo de oxidação de diferentes 
metais, que torna o processo mais econômico. Materiais metálicos são atacados por ácidos e bases 
fortes . Somente a camada superficial ‘não metálica’ deve ser removida, evitando o ataque do metal 
de base. O ataque do metal de base é a chamada “superdecapagem”, que altera espuriamente as 
propriedades do metal pelo efeito da difusão do hidrogênio atômico. Os resíduos da decapagem 
favorecem a corrosão, portanto uma lavagem final cuidadosa é indispensável, seguida de uma 
neutralização alcalina fraca. 
 
 
Agentes e aditivos:descrevem-se abaixo os aditivos e os ácidos utilizados na decapagem 
 
Aditivos: tem como função a inibição do ataque excessivo das substância ácidas. Para a decapagem, 
os aditivos são absorvidos pela superfície metálica, impedindo a difusão do hidrogênio. O efeito 
protetor é medido pelo grau de inibição, conforme fórmula abaixo. 
 
 
 
 
Observe-se que o efeito decapante dos ácidos praticamente não é influenciado pelos aditivos. 
Empregando agentes ativadores especiais, consegue-se acelerar o processo de decapagem por 
umectação intensiva e uniforme da superfície, aperfeiçoando também a inativação da superfície 
decapada. Praticamente não há redução de espessura além daquela da carepa. 
 
 
 
Outras vantagens do uso dos aditivos: 
 Melhor aderência 
 Aumento da resistência dos revestimentosmetálicos à tração e à flexão 
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 Redução da fragilidade 
 Ausência de bolhas provenientes da decapagem, com melhor deformabilidade 
 
 
Ácidos Decapantes para os metais mais importantes 
 
Aço carbono 
 
 
Tipo de ácido: decapado com ácido clorídrico ou sulfúrico, diluido. 
Concentrações: entre 10 e 20%. 
Tempo de decapagem: dependem da espessura da camada de carepa ou ferrugem 
 
Vantagens e desvantagens: 
Ácido Sulfúrico: mais barato, mais econômico no consumo, mais fácil de regenerar, tem odor mais 
fraco, deve ser aquecido no uso, armazenável em tambores de ferro. 
Ácido Clorídrico: é usado a temperatura ambiente, ataca menos o metal, reduz a fragilidade da 
decapagem, gera superfícies mais claras, armazenável em tambores de vidro ou de louça. 
 
 
O custo é em geral o fator decisivo na escolha. Porisso o ácido sulfúrico é o mais usado, além do que 
é vendido no mercado a concentrações mais altas (96% ácido sulfúrico contra 33% do ácido 
clorídrico), requerendo menor espaço de armazenamento. Entretando o ácido clorídrico permite 
tempos menores de decapagem quando aquecido. 
 
O tempo de decapagem depende da quantidade de carepa e ferrugem, devendo ser determinado 
experimentalmente em cada caso. 
 
Em casos especiais pode-se usar ácido fosfórico. Ele promove uma certa proteção contra a ferrugem e 
melhor aderência das pinturas, mas é mais oneroso. Dispensa lavagem e neutralização posteriores. 
 
 
Ferro Fundido 
 
 
Tipo de ácido:pode ser tratado com ácido sulfúrico ou clorídrico diluido, usando aditivos. 
Concentrações: quando houver restos de areia na superfície usa-se 7 a 10 % de HCl combinado com 1 
a 3% de HF com temperaturas entre 20 e 5000 C 
 
Especificidades: a formação de ferrugem posterior é evitada por um tratamento de ácido fosfórico 
diluído. 
 
Aços Inoxidáveis e aços cromo-níquel 
A limpeza pode ser feita por uma combinação de ácido nítrico e ácido fluorídico, seguindo 
procedimentos de siderurgia. 
 
 
Metais com coloração natural 
 
 
Cobre e Suas Ligas 
 
Tipo de ácido: ácido sulfúrico diluído utilizado a 6000 C 
Concentração: de 10 a 15% 
Tempo de decapagem: não é relevante pois a decapagem é leve 
Aditivos: não são necessários 
Especificidades: a superfície resultante não apresenta brilho uniforme. Quando desejado tal atributo 
usa-se ataque por mistura de ácidos , especialmente o ácido nítrico. 
 
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Zinco 
 
Tipo de ácido: ácido clorídrico ou sulfúrico usado à temperatura ambiente. 
Concentração: 3 a 10% e combinado com aditivos. 
Especificidades: para ligas de zinco contendo Cu e Al passam por decapagem preliminar em mistura 
de ácido crômico e clorídrico e uma decapagem final em solução com alto teor de ácido crômico. 
Zinco fundido é em geral só escovado, e antes da galvanização a graxa é removida por imersão rápida 
em solução de 2 a 5% de HCl ou HNO3, com aditivo. Segue-se uma escovação final 
 
 
Estanho e Chumbo 
 
Tipo de ácido: ácido clorídrico 2 a 3% ou ácido nítrico diluido. 
A decapagem é seguida de uma lavagem eficiente e secagem imediata, evitando assim uma limpeza 
mecânica. 
 
 
Alumínio e Suas Ligas 
 
 
Tipo de solução: soda cáustica diluida e ácidos nítrico e fluorídrico 
 
Especificidades: o aluminio e suas ligas são cobertos por camadas finas e densas de óxidos quando 
expostos ao oxigênio do ar, que devem ser removidas antes da aplicação de outros tratamentos. 
As peças passam em geral pela solução de soda cáustica, com elevação de temperatura, devendo ser 
lavadas em seguida. Para remoção de residuos faz-se breve imersão em ácido nítrico. 
Para ligas contendo silício o processo ainda prevê um banho adicional em solução fraca de ácido 
fluorídrico, seguindo-se nova lavagem. 
Cascas de fundição e laminação são removidas obtendo-se uma superfície clara e lisa. 
O grau de ataque da superfície é controlado pelo tempo de imersão. 
 
Cuidados: no caso de quantidades maiores de óleo, graxa ou abrasivos, recomenda-se a remoção 
prévia da graxa. 
 
 
 
 
Decapagem Eletrolítica 
 
 
 
Análogo ao processo de remoção de graxa por método eletrolítico, empregando o desenvolvimento de 
gás para aumento da eficiência. 
 
 
Tipos de Processos Eletrolíticos 
 
Bullard-Dunn: neste método as peças são ligadas ao cátodo. O anodo é feito de chumbo ou de 
estanho, e o eletrólito contém ácido sulfúrico. O hidrogênio se forma e quebra a camada de óxido e as 
supefícies limpas recebem imediatamente um revestimento fino de chumbo ou estanho. 
O processo pode ser aplicado a todos os aços , incluindo os aços Cr-Ni e Cr-Mo. 
Trabalha com muita eficiência dentro de amplos limites de concentração e densidade de corrente. 
As dimensões e dureza das peças não são alteradas. 
É indicado para moldes de fundição com carepa e peças de precisão temperadas. 
 
 
Decapagem anódica: neste processo usam-se ácidos inorgânicos e aditivos, especialmente para os 
aços, alumínio e suas ligas. Um controle rigoroso é necessário. 
Este processo é indicado para peças com roscas que deverão passar por posterior galvanização. A 
pouca remoção do material do núcleo da rosca corresponde a um menor depósito na galvanização ( 
decapagem de precisão). 
 
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Processo com Condutor Central: são banhos fortemente alcalinos ( ou com substâncias fundidas), 
combinando altas densidades de corrente e altas temperaturas. O eletrólito é uma solução diluida de 
ácido clorídrico ou ácido sulfúrico. 
As peças são suspensas sem ligação metálica com a fonte de energia elétrica, entre o cátodo e o 
anodo. Não existe portanto problemas de fixação ou contato deficiente. 
A corrente passa de um eletrodo para o outro através da peça ( condutor central), provocando 
decapagem da superfície na entrada e saida. 
Decapagem mais uniforme é conseguida por inversão intermitente dos polos. 
 
 
É empregado para a decapagem de arames, chapas, tiras e peças miudas, (acondicionadas em cestas). 
 
Variantes: Remoção Simultânea de Graxa e Ferrugem 
Pode ser conseguida por banho altamente alcalino concentrado, usando corrente contínua e elevação 
da temperatura. O ultrassom também é empregado com sucesso na dacapagem . 
 
 
Processos de Acabamento Fino 
 
 
 
Retificação 
 
 
Visa a eliminação das irregularidades, das fissuras, dos poros e dos corpos estranhos e dos óxidos, 
satisfazendo as condições exigidas para posterior lustração. 
 
 
Processo: satisfaz as condições acima através da remoção de material, utilizando rebolo em forma de 
disco. O rebolo remove material da peça por abrasão . a retificação pode ser executada em duas 
etapas, retificação de desbaste e retificação de acabamento, dependendo do estado da superfície a 
tratar. 
 
 
 
Agentes: Os agentes da retificação são materiais abrasivos combinados com aglomerantes. O 
tamanho dos grãos abrasivos é definido através de peneiras normalizadas (DIN 1771). 
Para metais duros, geralmente retificados a seco, utiliza-se o coríndon natural ou artificial, carbonetos 
duros ou pedra-pomes, com aglomerante cerâmico ou mineral (p.ex., argila, silicatos, quartzo), ou de 
resina sintética ou de borracha. 
 
 
Características: a seleção do tipo de rebolo, grão abrasivo e material aglomerante depende do 
material a retificar. Rebolos mais elásticos, como os de cortiça, de feltro, de papelão ou de madeira, 
ou com tiras de couro ou feltro, portadores de grãos abrasivos são usados para manter baixa a 
remoção do metal da peça. 
A velocidade de rotação tem influência sobre o desempenho do rebolo e sobre o acabamento 
superficial. Rotações excessivas pode provocar empastamento (por calor do atrito) e fissuras. As 
velocidades máximas são estabelecidas por norma (DIN 69 103). 
 
Cuidados especiais: Metais pesados e leves não devem ser retificados ou polidos com o mesmo 
rebolo. As velocidades máximas devem ser obedecidas para se alcançar um bom resultado. 
 
Outras variantes: também é usada a retificação com fitas, especialmente para locais de difícil acesso. 
A fita é elástica e não deixa riscos na superfície. Pode-se usar velocidades mais altas sem riscos de 
acidentes. O acionamento é feito por polia. Para os diferentes metais existem também velocidades e 
tipos de abrasivos recomendados 
 
 
Polimento Mecânico 
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 É a lustração dos metais que pode ser feita antes e/ou após a aplicação de revestimentos. Pode ser feita manualmente com o uso de discos, em politrizes automáticas ou pelo processo eletrolítico 
 
 
Polimento com discos 
 
Processo: é idêntico à operação de retificação com rebolo. Utiliza os mesmos tipos de máquinas. 
 
Agente: é um tipo de pasta aplicado sobre o disco girante. O disco é feito de couro, feltro ou pano. 
 
Características: as rotações são mais altas do que na retificação. Pode-se polir chapas, tiras e corpos 
de revolução de forma complexa, em politrizes automáticas equipadas com gabaritos. 
 
 
 
Polimento em Tambores 
 
Processo:é similar ao tamboreamento, usando-se esferas de aço para o polimento. 
 
Agentes: as esferas de polimento (ou pequenos cilindros) são usadas em combinação com um fluido 
de polimento, adequado ao estado da superfície, dureza e