12 Tratamento Térmico

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TRATAMENTO TÉRMICO 
Introdução 
 
Há muitos séculos atrás o homem descobriu que com aquecimento e 
resfriamento podia modificar as propriedades mecânicas de um aço, isto é, torná-
los mais duro, mais mole, mais maleável, etc. (Exemplo: Em Toledo, Na Idade 
Média, as espadas eram temperadas com o sangue dos escravos. Do latim 
spatha, espada significa batismo de sangue). 
 
 
Mais tarde, descobriu também que a rapidez com que o aço era resfriado e a 
quantidade de carbono que possuía influíam decisivamente nessas modificações. 
 
TRATAMENTO TÉRMICO 
O processo de aquecer e resfriar um material, visando modificar suas 
propriedades, denomina-se TRATAMENTO TÉRMICO. 
 
Um tratamento térmico é feito em três fases distintas: 
1 - aquecimento 
2 - manutenção da temperatura 
3 - resfriamento 
TRATAMENTO TÉRMICO 
FATORES DE INFLUÊNCIA NOS TRATAMENTOS TÉRMICOS 
 Temperatura : 
 Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada 
 
 
 Velocidade de resfriamento 
 Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada. É o fator mais importante 
porque é ele que efetivamente determinará a microestrutura, além da composição química do material. 
 
 Composição química 
 Depende dos elementos químicos dissolvidos nos aços 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 Ambiente do forno (+ brando) 
 Ar 
 Banho de sais ou metal fundido (+ 
comum é o de Pb) 
 Óleo 
 Água 
 Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou 
NaCl (+ severos) 
Aumento da 
severidade 
Meios de resfriamento 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 
 
Como Escolher o Meio de Resfriamento ???? 
 Esta ecolha é um compromisso entre: 
- Obtenção das caracterísitcas finais desejadas (microestruturas e 
propriedades), 
- O não surgimento de fissuras e empenamento na peça, 
- Menor geração de concentração de tensões 
 
 
 
 
 
TRATAMENTO TÉRMICO 
Principais Tratamentos Térmicos 
Tratamentos Térmicos 
1 Recozimento 
2 Normalização 
3 Tempera 
e Revenido 
4 Esferoidização ou 
Coalescimento 
1.1 Alívio de tensões 
1.2 Recristalização 
1.3 Homogeneização 
1.4 Total ou Pleno 
1.5 Isotérmico 
5 Solubilização e 
envelhecimento 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 
 
1- RECOZIMENTO 
 Objetivos: 
- Remoção de tensões internas devido aos tratamentos 
mecânicos 
- Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade 
- Alterar as propriedades mecânicas como a resistência 
e ductilidade 
- Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas 
- Produzir uma microestrutura definida 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 
TIPOS DE RECOZIMENTO 
1.1Recozimento para alívio de tensões (qualquer liga metálica) 
 
1.2 Recozimento para recristalização (qualquer liga metálica) 
 
1.3 Recozimento para homogeneização (para peças fundidas) 
 
1.4 Recozimento total ou pleno (aços) 
 
1.5 Recozimento isotérmico ou cíclico (aços) 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 
1.1- RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕES 
 Objetivo 
Remoção de tensões internas originadas de processos (tratamentos mecânicos, 
soldagem, corte, …) 
 Temperatura 
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase 
 Resfriamento 
Deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 
 
Ex:RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕES DOS AÇOS 
 Temperatura 
Abaixo da linha A1  
 não ocorre nenhuma 
transformação (600-
620oC) 
Ou linha crítica 
723 C 
Ou linha crítica 
723 C 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 
 
1.2- 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) 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 
1.3- RECOZIMENTO HOMOGENEIZAÇÃO 
 Objetivo 
Melhorar a homogeneidade da microestruturade peças fundidas 
 Temperatura 
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase 
 Resfriamento 
 Lento (ao ar ou ao forno) 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 
 
1.4- RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO 
Objetivo: Obter dureza e estrutura controlada para os aços 
Temperatura 
Hipoeutetóide 50 °C acima da linha A3 
Hipereutetóide Entre as linhas Acm e A1 
Resfriamento 
Lento (dentro do forno)  implica em 
tempo longo de processo (desvantagem) 
Usado para aços 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 
+ 
+Fe3C 
+Fe3C 
Recozimento 
total ou pleno 
TRATAMENTO TÉRMICO 
1.4- RECOZIMENTO 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 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 
 1.5- RECOZIMENTO ISOTÉRMICO OU CÍCLICO 
A diferença do recozimento pleno está no 
resfriamento que é bem mais rápido, 
tornando-o mais prático e mais econômico. 
 
Permite obter estrutura final + homogênea 
Não é aplicável para peças de grande 
volume porque é difícil de baixar a 
temperatura do núcleo. 
 
Esse tratamento é geralmente executado 
em banho de sais. 
Usado para aços 
 
RECOZIMENTO 
 
 
– Seus objetivos são os seguintes: remover tensões devidas a tratamento mecânicos, diminuir a 
dureza, aumentar a ductilidade, regularizar a textura bruta de fusão, eliminar finalmente, o efeito 
de quaisquer tratamentos térmicos ou mecânicos a que o aço tenha sido submetido anteriormente. 
A estrutura resultante do recozimento é a normal ou seja: ferrita mais perlita, se o aço for 
hipoeutetóide, perlita mais cementita, se o aço for hipereutetóide e somente perlita,se for 
eutetóide. 
No aquecimento para o recozimento pleno, a temperatura deve situar-se a mais ou menos 50°C 
acima do limite superior da zona crítica . Para os aços hipoeutetóide, acima do limite inferior da 
zona crítica (linha A3). Para os aços hipereutetóides, Acima da (linha A1). Nestes últimos aços, 
procura-se não ultrapassar a linha A3, porque no resfriamento lento, caso de recozimentos de aço-
carbono, pode ocorrer a formação, nos contornos de grãos da austenita, de um invólucro contínuo 
e frágil de carbonetos, tornando os aços frágeis. 
Para evitar o tempo muito longo exigido pelo recozimento, pode-se substituir o recozimento 
comum pelo recozimento isotérmico, em que o aquecimento é feito normalmente, mas o 
esfriamento é dividido em duas partes. Esfriamento rápido até uma temperatura situada na parte 
superior do diagrama de transformação isotérmica, onde fica até que a austenita se transforme 
nos produtos normais de transformação; a segunda etapa consiste no esfriamento até a 
temperatura ambiente, depois de completada a transformação da primeira etapa. 
Outro tipo de recozimento é o de alívio de tensões, em que o aquecimento é feito a 
temperaturas abaixo da zona crítica. Seu objetivo é apenas aliviar as tensões originadas em 
processos de conformação mecânica, soldagem, corte por chama, usinagem, etc. 
RECOZIMENTO ISOTÉRMICO 
 
O recozimento isotérmico, assim como o recozimento pleno, consiste 
no aquecimento do aço acima de sua linha crítica, com uma única 
diferença, o resfriamento deve ser relativamente rápido. 
Esse tratamento térmico é normalmente executado em banhos de sais. 
 
O principal objetivo do recozimento isotérmico é de se obter a dureza e 
a estrutura do aço controlada, isto é, dentro das características pré-
deteminadas e mais apropriadas à finalidade desejada 
TRATAMENTO TÉRMICOUsada para aços 
2- NORMALIZAÇÃO 
Objetivos: 
 
 Refinar o grão 
 Melhorar a uniformidade da 
microestrutra 
 
*** É usada antes da têmpera e 
revenido 
 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 
+ 
+Fe3C 
+Fe3C 
Recozimento 
total ou pleno 
TRATAMENTO TÉRMICO 
2- NORMALIZAÇÃO 
Temperatura 
Hipoeutetóide acima da linha A3 
Hipereutetóide acima da linha Acm 
 
 
Resfriamento 
Ao ar (calmo ou forçado) 
TRATAMENTO TÉRMICO 
Constituintes Estruturais resultantes 
Hipoeutetóide ferrita + perlita fina 
 
 
Eutetóide  perlita fina 
 
 
Hipereutetóide cementita + perlita fina 
 
 
 
 
 
* Conforme o aço pode-se obter bainita 
Em relação ao recozimento a microestrutura é mais fina, apresenta menor quantidade e melhor distribuição de 
carbonetos 
2- NORMALIZAÇÃO 
TRATAMENTO TÉRMICO 
2- NORMALIZAÇÃO 
Formação de perlita isotérmica no aço eutetóide 
TRATAMENTO TÉRMICO 
3- TÊMPERA 
Objetivos: 
 Obter estrutura matensítica que 
promove: 
- Aumento na dureza 
- Aumento na resistência à tração 
- redução na tenacidade 
 
*** A têmpera gera tensões  deve-se 
fazer revenido posteriormente 
 
TIPOS DE TÊMPERA 
 Têmpera por chama 
Aquecimento provém de chama direcionada à peça, através de maçarico ou outro instrumento, podendo assim ser parcialmente 
temperada. 
Têmpera por indução 
O aquecimento é obtido por indução elétrica, seguida de um resfriamento brusco, normalmente em água. 
Têmpera superficial 
Aquecimento somente da superfície através de indução ou chama até a austenitização, seguida de um resfriamento rápido. 
Têmpera total 
Aquecimento total da peça até temperatura de austenitização seguida de resfriamento, em meio pré-determinado. 
TRATAMENTO TÉRMICO 
3- TÊMPERA 
Martensita 
Meios de Resfriamento 
 
Depende muito da composição do aço (% de carbono e 
elementos de liga) e da espessura da peça 
TRATAMENTO TÉRMICO 
*** Sempre acompanha a têmpera 
Objetivos: 
- Alivia ou remove tensões 
- Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando a dureza e a tenacidade 
3.1 REVENIDO 
Temperatura 
Pode ser escolhida de acordo 
com as combinações de 
propriedades desejadas 
TRATAMENTO TÉRMICO 
TROOSTITA E MARTENSITA SORBITA 
3.1 REVENIDO 
TRATAMENTO TÉRMICO 
3.2 FRAGILIDADE DE REVENIDO 
Ocorre em determinados tipos de aços quando aquecidos na faixa de temperatura 
entre 375-475 °C ou quando resfriados lentamente nesta faixa. 
A fragilidade ocorre mais rapidamente na faixa de 470-475 °C 
A fragilidade só é revelada no ensaio de resist. ao choque, não há alteração na 
microestrutura. 
Aços -liga de baixo teor de liga 
Aços que contém apreciáveis quantidades de Mn, Ni, Cr, Sb*, P, S 
Aços ao Cr-Ni são os mais suceptíveis ao fenômeno. 
*é o mais prejudicial 
 
Como minimizar 
Manter os teores de P abaixo de 0,005% e S menor 0,01% 
 
Reaquecer o aço fragilizado a uma temperatura de ~600 °C seguido de 
refriamento rápido até abaixo de 300 °C . 
AÇOS SUSCEPTÍVEIS À FRAGILIDADE DE REVENIDO 
TRATAMENTO TÉRMICO 
4- ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO 
ESFEROIDITA Objetivo 
Produção de uma estrutura 
globular ou esferoidal de 
carbonetos no aço 
 
 melhora a usinabilidade, 
especialmente dos aços alto 
carbono 
 facilita a deformação a frio 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 
+ 
+Fe3C 
+Fe3C 
Esferoidização 
ou 
coalescimento 
4- ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO 
TRATAMENTO TÉRMICO 
 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. 
 
Obtenção da estrutura esferoidizada através da têmpera e revenido 
 
4- ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO 
TRATAMENTO TÉRMICO 
5 OUTROS TRATAMENTOS TÉRMICOS 
Alguns tipos de aço, especialmente os alta liga, não conseguem finalizar a transformação de 
austenita em martensita, conhecida como austenita retida. 
 
O tratamento consiste no resfriamento do aço a temperaturas abaixo da ambiente 
 
 
Ex: Nitrogênio líquido: -170oC 
 Nitrogênio + álcool: -70oC 
5.1 TRATAMENTO SUB-ZERO 
TRATAMENTO TÉRMICO 
5.2 MARTEMPERA 
O resfriamento é 
temporariamente interrompido, 
criando um passo isotérmico, no 
qual toda a peça atinga 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. 
TRATAMENTO TÉRMICO 
5.3 AUSTEMPERA 
Outra alternativa para evitar distorções 
e trincas é o tratamento denominado 
austêmpera, ilustrado ao lado 
 
Neste processo o procedimento é 
análogo à martêmpera. Entretanto 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. 
TRATAMENTO TÉRMICO 
6 FORNOS DE TRATAMENTOS TÉRMICOS 
As três classificações gerais de equipamentos para equipamentos de processamento térmico são: 
Batelada 
Semi-contínuo 
Contínuo 
A classificação utilizada depende do escopo da produção e da natureza do negócio. 
 
Enquanto a ciência por trás do tratamento térmico permanece basicamente a mesma, certas vantagens podem ser obtidas de tipos de fornos em particular. 
 
Como exemplo, é possível executar um processo de recozimento em fornos a ar, fornos a vácuo, fornos de retorta por gás expelido, entre outros. 
 
De forma similar, o processo químico de superfície da carburização pode ser executado numa gama de tipos de equipamento, incluindo fornos de batelada e de 
atmosfera controlada continuamente, fornos de impulsão ou fornos a vácuo. 
Os limites dos tipos de fornos são muito diferentes. 
 
 Fornos de Têmpera Integral 
Fornos de Soleira de Roletes 
Fornos de Soleira Rotativa 
Fornos de Atmosfera – Carburização 
Fornos de Atmosfera – Geral 
Fornos de Laboratório 
Fornos de Soleira Vibratória 
Banhos de Chumbo e Banhos de Sal 
Fornos a Ar de Batelada - Geral 
Fornos de Têmpera ou Extração 
Forja de Módulo 
Fornos de Campânula 
Fornos de Esteira Metálica 
Fornos de Cadinho e Cadinhos de Imersão 
Forno de Lingote 
Fundo Rebaixado 
Fornos Revestidos 
Fornos de Soleira de Bogui 
Tambor Rotativo 
Forno de Caixa 
Secadores 
 
 
Fornos Basculantes 
Fornos de Brasagem 
Fornos de Resistência Elétrica 
Fornos de Ferramentaria 
Fornos de Atmosfera de Brasagem 
Soleira Elevatória 
Fornos a Óleo 
Fornos Tubulares 
Forno de Queima 
Fornos de Leito Fluido 
Fornos em Geral 
Forno de Carrinho 
Forja 
Fornos de Panela 
Forno de Pórtico 
Linhas de Galvanização e Metalização 
Fornos a Vácuo 
Forno de Recozimento Incandescente Contínuo 
Fornos a Gás para Usos Gerais 
Fornos de Impulsão 
Fornos de Esteira 
Fornos de Tubos Radiantes 
 
Fornos de Teste de Deformação 
Fornos de Extinção Selada 
Recipientes Criogênicos 
Fornos de Recuperação 
Fornos de Vigas Móveis 
Fornos de Difusão 
Fornos de Retorta 
Fornos de Soleira Móvel 
Transformações 
Bainíticas e 
Martensíticas 
CORRELAÇÃO ENTRE A DUREZA E A MICROESTRUTURA 
Correlação entre o % de Carbono e o parâmetro do reticulado 
TRATAMENTO TÉRMICO 
Exemplos de Fornos 
TRATAMENTO TÉRMICO 
Controle de processo e controle de qualidade no Tratamento Térmico 
A eficácia do tratamento térmico consiste em ter todas as variáveis controladas. A 
tecnologia está auxiliandoo trabalho dos engenheiros, pois os sensores que captam tais 
variáveis estão cada vez mais avançados e os processos estão praticamente 
automatizados. É comum hoje nas industrias medir a temperatura das peças ao saírem 
dos fornos com uma câmera termográfica. 
 
É comum a utilização do Controle Estatístico de Processos (CEP), pois é uma ferramenta 
da qualidade com objetivo de aumentar a economia evitando desperdícios de matéria-prima, 
insumos e outros produtos de industrialização, a otimização de trabalhos tornando as 
atividades menos estressantes 
TRATAMENTO TÉRMICO 
EXERCÍCIOS 
1.Em que consiste, de uma maneira geral, o tratamento térmico? 
 
 
2.Quais os cuidados que devemos ter na fase de aquecimento? 
 
 
3.Que é preaquecimento? Quando deve ser usado? 
 
 
 
4.Qual a finalidade do tempo de permanência na temperatura de tratamento? 
 
 
5.O que é a descarbonetação? Quando pode ocorrer? Como evitar? 
 
Exercícios 
6) Determine as 
microestruturas 
finais de um aço 
eutetóide, 
seguindo as 
rotas: 1,2,3 e 4. 
7) Dê a razão para, em resfriamento lento de um aço 1080, por exemplo, não ser 
verificada a presença de ferrita pró-eutetóide (primária). 
 
 
8) Explique o mecanismo físico de formação da fase metaestável martensita para 
um aço carbono. 
 
 
9) Conceitualmente, a transformação martensítica é considerada adifusional e a 
transformação bainítica difusional. Explique a diferença de ambas as fases em 
relação ao mencionado acima. 
 
 
10) Qual a diferença de bainita superior para bainita inferior em termos de 
composição química. 
 
RESPOSTAS 
 
1) Alterar as microestruturas das ligas metálicas e como conseqüência as propriedades mecânicas como o aumento ou diminuição da dureza, 
aumento da resistência mecânica, 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, entre outras propriedades mecânicas. 
 
 
2) Velocidades de aquecimento muito elevadas podem causar distorções ou, até mesmo, trincas, porém, em alguns casos, velocidades muito 
baixas de aquecimento pode causar crescimento de grão. (ex: aços fortemente encruados.) 
 
3) O preaquecimento acontece no inicio do aquecimento do material, aquecendo lentamente afim de evitar ou não provocar defeitos na peça que 
esta sendo aquecida. 
 
4) O tempo de tratamento térmico depende muito das dimensões da peça e da microestrutura desejada. Quanto maior o tempo, maior a segurança 
da completa dissolução das fases para posterior transformação, e maior será o tamanho do grão. A temperatura depende do tipo de material e da 
transformação de fase ou microestrutura desejada. 
 
5) A descarbonetação nada mais é do que a combinação do carbono do aço com o oxigênio livre do ambiente. Este processo conduz à perda de 
carbono do aço a partir da sua superfície, fazendo com que a peça fique com uma camada com teor reduzido em carbono. A espessura desta 
camada dependerá do tempo e da temperatura em que a peça ficará exposta a estas condições. Obviamente esta é uma situação normalmente 
indesejável, pois a diminuição do teor de carbono conduzirá a uma diminuição na dureza. Este fato se torna mais grave quando realizamos um 
tratamento térmico de têmpera. 
 
6) Rota 1: 50% de Martensita + 50% de Austenita; 
 Rota 2: 100% de Martensita; 
 Rota 3: 50% de Martensita + 50% de Bainíta; 
 Rota 4: 100% de Perlita. 
 
7) Pois o aço 1080 tem 0,80% de carbono, acima do ponto eutetóide (0,77%), sendo a microestrutura formada por grãos de perlita e cementita nos 
contornos de grão 
 
8) No resfriamento rápido de uma liga de Fe-C, onde não cruza o cotovelo da curva TTT, o carbono fica preso dentro da estrutura da ferrita, 
formando um novo rearranjo de átomos de ferro, com estrutura TCC. 
 
9) Para a transformação da martensita, o carbono não difunde, fica preso na rede, e na estrutura bainítica, ocorre a difusão de carbono, formando 
Carbonetos de Fe finamente dispersos. 
 
10) Não existe diferença na composição química entre a bainíta superior e inferior.