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Tratamentos Térmicos 
das Ligas Ferrosas
Isoflama Indústria e Comércio de Equipamentos Ltda
Apresentação: João Carmo Vendramim, Eng.MSc
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
O que é Aço?
“É uma liga ferrosa passível de deformação 
plástica que, em geral, apresenta teor de 
carbono entre 0,008% e 2,0% na sua forma 
combinada e, ou, dissolvida e que pode 
conter elementos de liga adicionados, ou 
residuais” 
NBR 6215, outubro de 1985
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C G
C F F
(LTQ)
LAMINADOR DE TIRAS A 
QUENTE
SUCATA
MÁQUINA DE LINGOTAMENTO 
CONTÍNUO
GUSA
PANELA 
DE AÇO
LÍQUIDO
ALTO-FORNO
CONVERSOR
Fluxo de Produção do Aço
COQUERIA
CARVÃO
MINÉRIO
DE 
FERRO SINTERIZAÇÃO
O2 (OXIGÊNIO)
SINTER
COQUE
OXIGÊNIO
RECOZIMENTO
(LTF)
LAMINADOR DE
TIRAS A FRIO
P L A C A S
(LA)
LAMINADOR DE
ACABAMENTO
(TQ) LINHA DE TESOURAS A 
QUENTE
E.B.A.
BORBULHAMENTO
DE ARGÔNIO
FORNO-PANELA
AQUECIMENTO
E AJUSTE
R.H.
DESGASEIFICAÇÃO
à VÁCUO
DESEMPENADEIRA
A QUENTE
(LCG)
LAMINADOR DE
CHAPAS 
GROSSAS
TRATAMENTO TÉRMICO:
TÊMPERA / REVENIMENTO
TRATAMENTO TÉRMICO:
NORMALIZAÇÃO
ULTRA-SOM
LINHA DE INSPEÇÃO
LA LAMINADOR DE
ENCRUAMENTO
LINHA DE TESOURAS
B Q
B Q A
B F
C F Q / C F Q A
DECAPAGEM
C F Q D
B Q D
LINHA DE TESOURAS
FORNO DE REAQUECIMENTO
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O Ferro, a Liga Ferrosa: Conceitos Básicos
 Ferro: não tem aplicação industrial 
importante. Substância Pura
 Liga Ferrosa: intensa e ampla aplicação 
industrial. Material base da “revolução 
industrial no século XIX”. Solução sólida 
(composto de vários elementos químicos, tendo 
o Ferro como principal elemento)
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Constituição de uma liga
 A constituição de uma liga é descrita por três parâmetros:
 Fases presentes
 Composição de cada fase
 Proporção de cada fase
As propriedades mecânicas dependem da constituição da microestrutura.
Outros fatores de importância nas propriedades:
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Microestrutura
 As propriedades mecânicas de uma liga dependem fundamentalmente da 
microestrutura
 Nas ligas metálicas – caso especial a do aço – a microestrutura está 
definida pelo número de fases presentes, as proporções e o modo pela qual 
estão distribuídas e organizadas
 A microestrutura depende de:
 Composição química (componentes presentes)
 Concentração no sistema
 Tratamento térmico aplicado 
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Soluto, Solução, Fase – Conceitos Básicos
 Denomina-se “Fase” à mistura, totalmente uniforme, não apenas quanto à 
composição química, mas também quanto ao estado físico. Fase 
Homogênea diz respeito a um sistema que tenha apenas uma fase, por 
exemplo “um volume de ar”, “um bloco de gelo”. Sistemas compostos de 
uma, ou mais, fases são denominados Heterogêneos, por exemplo “água e 
gelo moído”.
 Solução: trata-se de uma mistura homogênea de espécies química 
microscopicamente dispersas. Por conveniência, a espécie química presente 
em maior quantidade na solução é denominada de “Solvente”. A(s) 
outra(s), em menor quantidade, é (são) o “Soluto”. A priori, não há 
distinção fundamental entre um ou outro.
 Quando se combinam materiais diferentes, ou quando se adicionam 
elementos de liga a um metal, produzem-se Soluções. É importante o 
conhecimento da quantidade de material que se pode adicionar, sem que 
se produza uma segunda fase, ou ter dados sobre a solubilidade de um 
material no outro.
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A Natureza Cristalina dos Metais
 Amorfa
Os átomos são arranjados de forma caótica. 
Por exemplo: Vidro
 Cristalina
Os átomos são arranjados de forma ordenada. 
Por exemplo: Ferro; Alumínio; Cobre
Obs.: Todos os metais, muitas cerâmicas e alguns polímeros formam
estruturas cristalinas sob condições normais de solidificação
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 Nos materiais não-cristalinos ou amorfos não existe
ordem de longo alcance na disposição dos átomos
 As propriedades dos materiais sólidos cristalinos
dependem da estrutura cristalina, ou seja, da maneira
na qual os átomos, moléculas ou íons estão
espacialmente dispostos.
 Há um número grande de diferentes estruturas
cristalinas, desde estruturas simples exibidas pelos
metais até estruturas mais complexas exibidas pelos
cerâmicos e polímeros
A Natureza Cristalina dos Metais
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 Célula Unitária
Consiste num pequeno grupo de átomos que formam um 
modelo repetitivo ao longo da estrutura tridimensional 
(analogia com elos da corrente)
A célula unitária é escolhida para representar a simetria da 
estrutura cristalina
A Natureza Cristalina dos Metais
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 A célula cristalina CCC – Cúbica de Corpo Centrado 
(Ferro Alfa)
A Natureza Cristalina dos Metais
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A Natureza Cristalina dos Metais
 A célula cristalina CFC – Cúbico de Face Centrada (Ferro 
Gama)
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 A célula cristalina HC – hexagonal compacta
A Natureza Cristalina dos Metais
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A Natureza Cristalina dos Metais 
 Polimofismo ou Alotropia
Alguns metais e não-metais podem ter mais de uma
estrutura cristalina dependendo da temperatura e pressão.
Esse fenômeno é conhecido como polimorfismo.
Geralmente as transformações polimorficas são
acompanhadas de mudanças na densidade e mudanças
de outras propriedades físicas.
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A Natureza Cristalina dos Metais
 Alotropia
À existência, para um mesmo metal, de 
duas ou mais estruturas cristalinas estáveis, 
dependendo das condições de temperatura 
e pressão, denomina-se Alotropia.
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Alotropia do Ferro
À existência, para um mesmo metal, de duas ou mais estruturas 
cristalinas estáveis, dependendo das condições de temperatura e 
pressão, denomina-se Alotropia.
Vapor2875 ºC
Líquido
Ferro  CCC
Ferro  CFC
Ferro  CCC
Não magnético – ferro 
Ferromagnético
1538 ºC
1394ºC
912ºC
770ºC
25 ºC
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 Alotropia do Ferro
A Natureza Cristalina dos Metais
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Efeito da Temperatura no parâmetro de 
reticulado do Ferro
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Mudança de volume devido a 
transformação estrutural
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Principais Fases do Aço
 Austenita
 Ferro Gama “γ” (CFC) –é a única fase que pode se transformar em 
outras fases no resfriamento. Estável a temperaturas elevadas, mas 
metaestável (pode se transformar em outras fases) a temperaturas baixas. 
Ela existe quando o aço é aquecido a temperaturas superiores a 910 ºC e é 
estável até resfriamento a 723 ºC. Austenita é uma fase “mole” e dúctil.
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 A transformação da Austenitaem outro 
constituinte pode ocorrer por difusão, 
cisalhamento, ou uma mistura dos dois 
mecanismos:
 Ferrita, Cementita, Perlita
 Ferrita Acicular, Bainita
 Matranrtensita
As Principais Transformações a partir 
da Austenita
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As Principais Transformações a partir 
da Austenita
 Austenita (acima de 723 ºC)
Resfriamento
Moderado
Cisalhamento 
+ 
Difusão
Perlita + Ferrita 
Resfriamento
Rápido
Cisalhamento
Resfriamento
Lento
Difusão
Bainita
Ferrita Acicular 
Martensita 
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Principais Fases do Aço
 Ferrita
 Fe Alfa “” (CCC) – é uma fase nucleada a partir do contorno de grão da 
austenita. Devido a baixa solubilidade do carbono na Ferrita (máximo 0,02 
a 723 ºC), o carbono é expulso da rede de austenita e se aglomera em 
carbonetos remanescentes separados da ferrita. Baixa dureza e dúctil.
 A Ferrita Acicular nucleia em inclusões não metálicas e cresce 
radialmente em forma de agulhas. 
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CCC para CFC
 Transformação da Ferrita (CCC) em Austenita (CFC)
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Principais Fases do Aço
 Cementita
 Devido a Ferrita não ter espaço suficiente para manter o átomo de carbono, 
todo o carbono expulso da rede de austenita se precipita na forma de 
Carboneto de Ferro (Cementita) – Fe3C . Elevada dureza
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Principais Fases do Aço
 Perlita
 Perlita é uma combinação de plaquetas de Ferrita e Cementita. A Perlita se 
forma, predominantemente, nas regiões da célula com defeitos cristalinos, 
tais como contornos de grãos, carbonetos insolúveis, ou inclusões não-
metálicas como os sulfetos.
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Principais Fases do Aço
 Martensita
 Martensita – forma-se no resfriamento no campo da Austenita do diagrama Fe-C. 
Ms – temperatura de início de transformação. 
 Mf- temperatura final de transformação. 
 Ms e Mf dependem do teor de carbono presente (Ms entre 200 a 350 ºC para 
maioria dos aços; e Mf variando entre abaixo de 0 a 200 ºC). 
 O mecanismo de formação da martensita não é por difusão, mas por cisalhamento, 
ocorrendo distorção da rede cristalina e formando estrutura tetragonal de corpo 
centrado.
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A Martensita
A martensita é mais freqüentemente encontrada 
em aços alto-carbono e ferros-carbono ligado. 
Os cristais de martensita são formados em placas 
lenticulares delgadas a placas vizinhas não estão
paralelas a cada uma.
Ripas de martensita são observadas em aços baixo
e médio carbono. Esses cristais são formados 
como placas interconectadas e tendo a mesma 
orientação.
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A Martensita
A martensita é extremamente dura, frágil, adquirindo dureza pela indução de 
elevada tensões na estrutura cristalina. A martensita pode ser revenida por 
tratamento térmico para reduzir tensões e dureza. 
À capacidade do aço em formar martensita, ou em adquirir dureza, é 
denominada de “Endurecibilidade”
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A Martensita
 A martensita é uma solução sólida supersaturada de carbono em ferro 
tetragonal de corpo centrado (TCC), ou seja uma forma distorcida do ferro 
cúbico de corpo centrado (CCC). Abaixo, martensita com estrutura de 
agulhas
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Diagrama de Fases Fe-C (Fe-Fe3C)
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Principais Informações do Diagrama Fe-C
Ou linha crítica
723 C
Temperatura
abaixo da linha
A1 em que
nenhuma
transformação
ocorre (723 ºC)
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Principais Informações do Diagrama Fe-C
 Principais Informações do Diagrama de Equilíbrio
 Aço Hipoeutetóide: Solução sólida de Ferro com Carbono entre 
0,002 e 0,8%
 Aço Eutetóide: Solução sólida de Ferro com 0,8% de Carbono
 Aço Hipereutetóide: Solução sólida de Ferro com Carbono 
entre 0,8% e 2,0%
 723 ºC: linha que sinaliza o limite da transformação de fase 
Austenita para as fases Perlita e Ferrita
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 Linhas de transformação para o aquecimento e resfriamento nas ligas Fe-C
Principais Informações do Diagrama Fe-C
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 Para aços Hipoeutetóides as temperaturas críticas A1 e A3 podem ser 
estimadas, em consideração aos elementos de liga, conforme as equações:
Principais Informações do Diagrama Fe-C
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 Temperaturas Críticas para alguns aços
Principais Informações do Diagrama Fe-C
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Principais Informações do Diagrama Fe-C
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Principais Informações do Diagrama Fe-C
 Fases no Aquecimento / Resfriamento do Aço Hipoeutetóide
• As quantidades de ferrita e perlita
variam conforme a % de carbono
e podem ser determinadas pela 
regra das alavancas
• Partes claras  pró-eutetóide ferrita
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Principais Informações do Diagrama Fe-C
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Principais Informações do Diagrama Fe-C
 Aquecimento / Resfriamento do Aço Eutetóide
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 Estrutura do aço Eutetóide (100% perlítico)
Principais Informações do Diagrama Fe-C
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Principais Informações do Diagrama Fe-C
 Aquecimento / Resfriamento do Aço Hipereutetóide
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 Estrutura típica de aço Hipereutetóide com 1,3%C
Principais Informações do Diagrama Fe-C
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Operação ou conjunto de operações 
realizadas no estado sólido compreendendo 
o aquecimento, a permanência em 
determinadas temperaturas e resfriamento, 
realizados com a finalidade de conferir ao 
material determinadas características. 
O que é Tratamento Térmico?
NBR 8653
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Tratamentos Térmicos
 Finalidade
Alterar as microestruturas e como
consequência as propriedades
mecânicas, magnéticas e elétricas das 
ligas metálicas
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Tratamentos Térmicos
Objetivos:
- Remover tensões internas
- Aumentar ou diminuir a dureza
- Modificar Propriedades Mecânicas, Elétricas e Magnéticas
- Aumentar / diminuir a ductilidade
- Aumentar / diminuir a tenacidade
- Melhorar a usinabilidade
- Reduzir / aumentar a resistência ao desgaste
- Melhorar a resistência à corrosão
- Melhorar a resistência ao calor
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Fatores de Influencia nos 
Tratamentos Térmicos
 Temperatura
 Tempo
 Velocidade de Resfriamento
 Atmosfera*
* para evitar a oxidação ou a perda de algum elemento químico
(por ex: descarbonetação dos aços)
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Fatores de Influencia nos 
Tratamentos Térmicos
 Temperatura
Velocidade (prevenção à trincas e 
introdução de tensões); Temperatura 
máxima de aquecimento (dependente do 
tipo de material e objetivo final do 
tratamento térmico, em termos de 
microestrutura e propriedades mecânicas).
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Fatores de Influencia nos 
Tratamentos Térmicos
 Tempo (à Temperatura)
Quanto mais tempo à temperatura mais 
completa a dissolução de carbonetos de ferro 
e/ou outras fases presentes (elementos de liga) 
no ferro gama (austenita), contudo maior será o 
tamanho de grão
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Fatores de Influencia nos 
Tratamentos Térmicos
 Resfriamento
Importante devido ditar as propriedades 
mecânicas finais desejadas. Deve ser 
considerado a Seção e a Forma da peça para 
reduzir efeitos como Deformação / Distorção, ou 
mesmo, Trincas.
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Fatores de Influencia nos 
Tratamentos Térmicos
 Atmosfera
Muito importante para evitar a Oxidação / 
Descarbonetação; ou para introduzir 
átomos de Carbono e, ou, Nitrogênio 
(processos de Cementação / Nitretação)
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Fatores de Influencia nos 
Tratamentos Térmicos
 Tempo: 
O tempo de tratamento térmico depende das 
dimensões da peça e da microestrutura final desejada.
Quanto maior o Tempo à Temperatura:
 Maior a segurança da completa dissolução das fases
para posterior transformação no resfriamento
 Maior será o tamanho de grão (isto não é bom!)
 Tempos longos facilitam a oxidação se a atmosfera do 
forno de aquecimento não for protetora (vácuo, gás
inerte, ou “redutora”)
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Fatores de Influencia nos 
Tratamentos Térmicos
 Temperatura: 
Depende do tipo de material e da 
transformação de fase ou microestrutura
desejada
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Fatores de Influencia nos 
Tratamentos Térmicos
 Velocidade de Resfriamento
Depende do tipo de material e da 
transformação de fase ou microestrutura
desejada
- Importante porque determina a microestrutura
final 
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Principais Meios de Resfriamento
 Ambiente do forno (+ brando)
 Ao Ar
 Banho de Sais ou Metal Fundido ( Pb)
 Óleo
 Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou
NaCl (meios severos)
 Solução aquosa de Polímeros (severo)
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Como Escolher o Meio de 
Resfriamento ?
 É um compromisso entre:
- Obtenção das características finais desejadas
(microestruturas e propriedades),
- Não desenvolver fissuras / trincas
- Mínimo empenamento
- Mínima geração de concentração de tensões
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Curvas TTT – Transformação Tempo 
Temperatura
 As curvas do Diagrama de Fases – Fe-C (ou Fe-Fe3C) – não 
mostram as fases que estão presentes com diferentes taxas de 
resfriamento. 
 As curvas do diagrama “TTT” mostram qual o efeito das diferentes 
taxas de resfriamento que podem formar fases desde a fase 
austenita. 
 As curvas de resfriamento no diagrama TTT podem correlacionar 
temperatura, tempo, espessura e respectiva dureza da fase 
resultante
 As curvas TTT estabelecem a temperatura e o tempo em que ocorre 
uma determinada transformação e só tem validade para 
transformações a temperatura constante 
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Curvas TTT – Transformação Tempo 
Temperatura
Definição de Curva TTT 
 lugar geométrico dos pontos de Inicio e Fim de transformação 
austenítica do aço
Pontos importantes da curva TTT
 “i” – Inicio de transformação
 “f” – Fim de transformação
 “Mi” – Início de transformação martensítica
 “Mf” – Fim de transformação martensítica
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Curvas TTT – Transformação Tempo 
Temperatura
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Curvas TTT – Transformação Tempo 
Temperatura
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Curvas TTT – Transformação Tempo 
Temperatura
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Curvas TTT – Transformação Tempo 
Temperatura
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Curvas TTT – Transformação Tempo 
Temperatura
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Curvas TTT – Transformação Tempo 
Temperatura
A – (No forno) = Perlita Grossa
B -(Ar) = Perlita fina
C -(Ar soprado) = Perlita + fina 
D –(Óleo) = Perlita fina +
+ Martensita
E- (Água) = Martensita
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Curvas TTT – Transformação Tempo 
Temperatura
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Transformações
 http://www.matter.org.uk/steelmatter/met
allurgy/7_1_2.html
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Fatores que influenciam a posição da 
curva TTT
 Teor de Carbono 
Maior o teor em carbono mais a curva TTT está deslocada para a direita
 Composição química
Quanto maior o teor e a quantidade em elementos de liga, mais numerosas 
e complexas são as reações no resfriamento. Todos os elementos de liga 
(exceto o Cobalto) deslocam as curvas para a direita, retardando as 
transformações, facilitando a formação da martensita. Em determinados 
aços pode-se obter martensita mesmo com resfriamento lento
 Tamanho de grão da austenita
 Efeito da seção da peça
 Velocidade de resfriamento
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 Efeito do Carbono nas temperaturas de início e fim da transformação 
austenítica
Fatores que influenciam a posição da 
curva TTT
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Fatores que influenciam a posição da 
curva TTT
 Tamanho de Grão:
O aço com granulação grosseira apresenta, em geral, propriedades 
inferiores às do mesmo aço com granulação fina, à temperatura 
ambiente. 
O tamanho de grão é determinado por comparação direta ao 
microscópio.
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Curvas TRC
 Nos processos industriais a maioria das 
transformações ocorrem por resfriamento 
contínuo. A partir desse fato se 
desenvolveu as curvas TRC –
Transformação por Resfriamento Contínuo
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Curvas TRC
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Curvas TRC para alguns Aços
 SAE 1060
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Curvas TRC para alguns Aços
 SAE 1090
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Curvas TRC para alguns Aços
 SAE 4340
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Curvas TRC para alguns Aços
 AISI H13
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Principais Tratamentos Térmicos
Tratamentos Térmicos
Recozimento
Normalização
Têmpera 
e Revenimento
Esferoidização ou
Coalescimento
•Alívio de tensões
•Recristalização
•Homogeneização
•Total ou Pleno
•IsotérmicoSolubilização e 
Envelhecimento
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Objetivo do Alívio de Tensão
 Uniformizar / reduzir tensões introduzidas por operação 
de usinagem; lixamento; soldagem; fabricação; 
resfriamento brusco 
 Uniformizar / Reduzir tensões introduzidas por 
tratamentos termo-mecânicos
 Temperatura
 Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase
 Resfriamento
Evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções
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Objetivo do Recozimento
 Recozimento Sub-Crítico:
 Realizado abaixo de A1. 
 Recuperar a dutilidade do aço trabalhado a frio
 Principais transformações: “recristalização” e 
“recuperação”
 Recozimento Pleno
 Realizado acima de A3.
 Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade
 Coalescimento
 Realizado acima e abaixo de A1
 Alterar microestrutura para a menor resistência / dureza
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O ciclo térmico de Recozimento
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Recozimento Pleno
 Temperatura
Aço Hipoeutetóide: 50 ºC acima de A1
Aço Hipereutetóide: Entre os limites Acm e A1
 Resfriamento (lento, dentro do forno, controlado)
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Recozimento Pleno
 Constituintes Estruturais resultantes
Hipoeutetóide Ferrita + Perlita grosseira
Eutetóide  Perlita grosseira
Hipereutetóide Cementita + Perlita Grosseira
* A perlita 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
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Recozimento Isotérmico
 Isotérmico: transformação ocorre à temperatura constante
 Permite obter estrutura final + homogênea
 Não é aplicável para peças de grande volume porque é difícil de 
baixar a temperatura do núcleo da mesma
 Esse tratamento é geralmente executado em banho de sais
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Esferoidização, ou Coalescimento
 Objetivo
 Produzir uma estrutura
 globular ou esferoidal de 
 carbonetos no aço

 Melhorar a usinabilidade, especialmente a 
dos aços alto carbono
  Facilitar a deformação a frio
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Influencia da Temperatura de Recozimento na
Resistência à Tração e Ductilidade
Alívio de Tensões
(Recuperação/Recovery)
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Objetivo da Normalização
 Realizado acima de A3 / Acm
 Refino de grão (por meio de recristalização) e 
homogeneização da estrutura para melhor 
resposta na têmpera / revenimento posterior
 Melhoria da usinabilidade
 Refino de estruturas brutas de fusão (peças 
fundidas)
 Propriedades mecânicas desejadas
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Alivio de Tensão; Recozimento; 
Normalização
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Solubilização e Envelhecimento
Solubilização
Precipitação
Resfriamento em 
água
Chamado de 
envelhecimento que
pode ser
Natural ou Artificial
A ppt se dá a 
T ambiente
A ppt se dá 
acima da T 
ambiente por 
reaqueci-
mento
Consiste na precipitação de outra fase na forma de partículas 
extremamente finas e uniformemente distribuídas. Essa nova fase 
endurece a liga proporcionando máxima dureza e resistência
Importante: O fabricante desse tipo de aço fornece no estado Solubilizado
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Têmpera
 Temperatura: Superior à linha crítica (A1)
Evitar o superaquecimento, pois formaria matensita
acicular muito grosseira, de elevada fragilidade
 Resfriamento: Rápido de maneira a formar
martensíta
(recomendável ver as curvas TTT – fabricantes de aços e / 
ou literaturas técnicas)
 Meios de Resfriamento: Depende da composição
do aço (principalmente da % de Carbono e Elementos de 
liga) e geometria / espessura da peça
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Objetivo da Têmpera
 Operação de resfriamento do aço à temperatura 
de austenitização em um meio com óleo, água, ou 
gás nitrogênio sob pressão para:
 Obter estrutura metaestável “Martensita”
 Ótima combinação de resistência e tenacidade
 Incrementar a dureza
 Incrementar a resistência a tração
 Reduzir a tenacidade
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O ciclo térmico de Têmpera e Revenimento 
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Têmpera
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Têmpera
 Problemas práticos no Resfriamento
A peça poderá apresentar Empenamento ou Fissuras devidos ao 
resfriamento não uniforme. A parte externa esfria mais rapidamente, 
transformando-se em martensita antes da parte interna. Durante o 
curto tempo em que as partes externa e interna estão com diferentes 
microestruturas, aparecem tensões mecânicas consideráveis. A região 
que contém a martensita é frágil e pode trincar. 
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Têmpera
 Ilustração esquemática do estado de tensão existente em um bloco 
de aço durante os estágios da têmpera em água [1]
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Têmpera
 Resfriamento: diferentes seções
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Têmpera
 Mudança de volume devido a formação de Martensita
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Objetivo do Revenimento
Operação fundamental para adequar as 
propriedades mecânicas do aço após a Têmpera 
 Aliviar, ou remover, tensões da martensita 
obtida pela têmpera. Martensita revenida
 Reduzir a dureza e aumentar a tenacidade
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Reações de Revenido
150 - 230 °C  início de precipitação de 
carbonetos 
 Estrutura: martensita revenida (escura, preta)
 Dureza: 65 RC 60 - 63 HRC
230 - 400 °C  carbonetos continuam 
precipitando na forma globular (invisível ao 
microscópio)
 Estrutura: “Troostita”
 Dureza: 62 RC -50 HRC
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Reações de Revenido
400 - 500 °C  os carbonetos crescem em 
glóbulos, visíveis ao microscópio
 Estrutura: SORBITA
 Dureza: 20-45 HRC
650 - 738 °C  os carbonetos formam partículas 
globulares
 Estrutura: Esferoidita
 Dureza: < 20 HRC
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Microestruturas no Revenimento
Troostita e Martensita Sorbita
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Temperatura versus Dureza no Revenimento
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Fragilidade ao 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 resistência ao
impacto (Charpy) e 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 susceptíveis ao fenômeno
 Recuperar o aço fragilizadoao revenido: reaquecer o aço a 
uma temperatura de ~600 °C seguido de resfriamento rápido
até abaixo de 300C 
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Revenimento
 A Temperatura
de Revenimento 
é selecionada de 
acordo com as 
combinações de 
propriedades
desejadas
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Martempera
Operação de resfriamento do aço à temperatura de 
austenitização em um meio (sal fundido, óleo) com 
temperatura acima da temperatura de formação da 
martensita
Objetivo da Martempera
 Prevenir a grandes diferenças de temperaturas Núcleo / 
Superfície durante o resfriamento
 Formação uniforme de martensita através da seção da peça
 Reduzir tensões residuais
 Reduzir empenamento / distorção
 Reduzir risco de trinca
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Martempera
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Austempera
Operação de resfriamento do aço à temperatura de 
austenitização em um meio como sal fundido, ou óleo, à 
temperatura acima da formação de martensita e 
permanecer tempo suficiente para completar a 
transformação estrutural. 
Nem todo aço pode ser austemperado. Consultar a ficha 
técnica do aço com o fabricante, ou literaturas técnicas
Objetivos da Austempera:
 Obter estrutura “bainita” – mais tenaz e propriedades 
semelhantes a da martensita revenida
 Reduzir tensões internas
 Maior tenacidade
 Dispensar o revenimento
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Austempera
 Bainita
 A Bainita nucleia no contorno de grão austenítico e 
cresce em forma de um feixe de agulhas paralelas
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Austempera
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Martempera e Austempera
Processos alternativos para evitar distorções / trincas
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Martempera Modificada
 A Martempera pode ser realizada de duas 
formas distintas:
 Clássica: aguardar acima da Ms
 Modificada: transformar dentro dos limites 
da Ms e Mf
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O tratamento Sub-Zero, ou Criogenia 
(Nitrogênio Líquido)
 Alguns tipos de aço, especialmente os de alta liga, 
não conseguem finalizar a transformação de 
austenita em martensita. Mf abaixo de 0 ºC.
 O tratamento consiste no resfriamento do aço a 
temperaturas abaixo da temperatura ambiente
Ex: Nitrogênio líquido: - 196 ºC
Nitrogênio + álcool: - 70 a - 120 ºC
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A Prática do TT
 Geometria com diferenças de espessura apresenta severas dificuldades 
para a realização do tratamento térmico
 Áreas finas aquecem mais rápido que as áreas mais grossas e as 
transformações de fase ocorrem primeiro nestas
 Dilatação térmica é outro fator de importância
 Dilatação térmica e transformação de fase conduzem a peça a sofrer 
gradientes volumétricos internos e gradientes de tensão que, se acima de 
um valor crítico, o qual depende do material e dimensões físicas da peça, 
pode gerar trincas e fissuras internas e superficiais
 A heterogeneidade geométrica e de estrutura interna é fator de 
desequilíbrio nas transformações (vide norma NADCA). Segregações, 
defeitos internos como inclusões, microporosidades e heterogeneidade na 
distribuição granulométrica.
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A Prática do TT
 O resfriamento é o fator mais importante do ponto de vista de tratamentos 
térmicos das ligas ferrosas
 Modificando-se a velocidade de resfriamento depois de adequada 
permanência à temperatura de aquecimento, pode-se obter mudanças 
estruturais que promovem o aumento da ductilidade ou elevação da dureza 
e da resistência mecânica
 No tratamento térmico a escolha correta do resfriamento – e como conduzi-
lo – é de fundamental importância. Dependendo da geometria da peça 
(grandes ou pequenas alterações de forma), seções finas versus grosseiras, 
pode acarretar na seleção de um meio de resfriamento diferente daquele 
que seria recomendado. Nesses casos, busca-se o equilíbrio da equação 
“custo-benefício”
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A Prática do TT
 Detalhes para o Resfriamento - os meios mais utilizados industrialmente, a 
partir do mais rápido:
1. Soluções aquosas salinas com NaCl, NaOH ou Na2CO3
2. Água
3. Polímeros fundidos
4. Óleos com diferentes viscosidades
5. Ar
6. Vácuo
Conforme esses meios estejam em agitação, repouso, ou dependendo de 
sua temperatura, a eficiência é igualmente alterada. Portanto, deve-se 
observar sistemas de refrigeração e do fluido refrigerante para garantia de 
sua eficiência ao longo do processo de tratamento térmico
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A Prática do TT
 Ainda sobre o Resfriamento....
1. Evitar meios refrigerantes líquidos em condição estática, pois o vapor que 
se forma na superfície da peça reduz drasticamente a refrigeração
2. Se o meio refrigerante for solução aquosa, evitar o aquecimento, pois este 
reduz drasticamente a eficiência de refrigeração. Por exemplo, aquecer 
água de 18 ºC para 75 ºC resulta na redução da sua eficiência em 95%!
3. Meios líquidos são os mais severos refrigerantes (água, óleo, soluções 
salinas, etc.). Portanto, todo cuidado é pouco para reduzir riscos de trincas 
e deformações acentuadas.
4. Óleo de têmpera especialmente fabricado para esta operação exige o 
aquecimento deste. Nesse caso, ver a recomendação do fabricante do 
óleo, geralmente em torno de 60 a 90 ºC. Alguns óleos podem operar até 
a 160 ºC. Importante: dispositivos adequados de combate a incêndio 
devem estar disponíveis e prontos para agir se necessários
5. Resfriamento em forno exige o controle de temperatura, ou elaboração de 
rampas
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A Prática do TT – Resumo Geral
 Fatores de Influencia nos Tratamentos Térmicos:
1. Componente: Tamanho e Geometria; Estrutura Original (tamanho de 
grão, encruamento, segregação, microinclusão, porosidade, defeitos, etc...)
2. Aquecimento: Tipo de forno; Temperatura Crítica; Taxa de Aquecimento
3. Tempo de Aquecimento: Homogeneização da Temperatura; Crescimento 
de Grão
4. Ambiente de Aquecimento: Reações que podem ocorrer na superfície 
da peça (descarbonetação, carbonetação, oxidação, “carepas”)
5. Resfriamento: Ambiente de Resfriamento; Taxa de Resfriamento; 
Temperatura Mínima
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Temperabilidade
 Temperabilidade
Capacidade do aço formar martensita a uma 
determinada profundidade.
 Métodos utilizados para avaliar a temperabilidade:
 Taxa de Resfriamento Crítico
 Ensaio Grossmann
 Ensaio Jominy
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Ensaio Jominy
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Jominy
 http://www.youtube.com/watch?v=hxOHvpAZy2o
 http://www.matter.org.uk/steelmatter/metallurgy/7_1_1.html
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Jominy
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Jominy
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Jominy
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Temperabilidade
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas- Isoflama, 2008 
Temperabilidade dos Aços Carbono
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Sistema Al-Cu
A fase endurecedora das ligas Al-Cu é CuAl2 ()
Solubilização
5,65%
7- Outros tratamentos 
térmicos
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Sub-Zero / Criogenia
 Alguns tipos de aço, especialmente os de alta liga, 
não conseguem finalizar a transformação Austenita 
para Martensita.
Esse tratamento consiste no resfriamento do aço a 
temperaturas abaixo da ambiente (zero graú)
 Ex: Nitrogênio líquido: - 196 ºC (Criogenia)
Nitrogênio + Álcool: -70 a – 120 ºC (Sub-Zero)
Vantagens:
 Estrutura uniforme (isenta de austenita retida)
 Estabilidade dimensional
Desvantagens:
 Risco de desenvolver trincas
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Sub-Zero / Criogenia
Exemplo: Aço AISI 1321 Cementado linhas Mi e Mf rebaixadas. 
Nessa caso, a formação da martensita não se finaliza e isto resulta 
em austenita residual a temperatura ambiente 
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Caso Prático - I
Examine o seguinte procedimento adotado por uma 
da empresa:
 Peça: eixo (10x100) mm
 Aço: SAE 1045
 Condições de trabalho: solicitação à abrasão pura
 Tratamento térmico solicitado: beneficiamento para 
dureza de 55HRC
 Condição para tempera: peça totalmente acabada
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Caso Prático - II
Qual o tratamento térmico seria mais apropriado para 
a peça “eixo flangeado” para reconstituir a 
homogeneidade microestrutural com a finalidade de 
posteriormente se efetuar a têmpera?
Informações: A região flangeada apresenta 
granulação fina e homogênea, resultante do trabalho 
à quente; já o restante do eixo, que não sofre 
conformação, apresenta-se com microestrutura 
grosseira e heterogênea, devido ao aquecimento 
para forjamento. 
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Caso Prático - III
Porta insertos de metal duro são usados em 
estampos progressivos, confeccionados em 
aço AISI D2 e temperados para 60/62 HRC.
Este tipo de aço costuma reter até 50% de 
austenita em sua estrutura à temperatura 
ambiente. Há algum inconveniente disto? 
Comente a sua resposta.
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Caso Prático - IV
 Qual seria a melhor rota de tratamento 
térmico para uma peça em aço SAE 4340 
especificação de dureza final 48-52 HRC e 
com 30 a 40% de usinagem? Qual meio 
de resfriamento utilizaria?
 Um bloco de aço 4140 não alcançou a 
dureza especificada após a têmpera. Qual 
procedimento adotaria para o 
retratamento?
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Caso Prático - V
 Um bloco de aço AISI H13 com 50% de 
usinagem. Especificação 48-50 HRC. 
Qual a melhor rota de tratamento 
térmico? Se esse bloco não alcançar a 
dureza especificada, qual procedimento 
adotaria para o retratamento?
 Um bloco de aço AISI 4340 apresenta 
áreas não usinadas, ainda em “bruto”. 
Qual seria o risco para a têmpera?
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Caso Prático - VI
 Para construir uma peça existe a 
possibilidade de se utilizar dois tipos de 
aços: SAE 4140 e SAE 4340. E nesse 
caso, o projetista sugere utilizar o aço de 
“maior temperabilidade”. Qual critério 
seria utilizado para selecionar o aço 
adequado?
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Caso Prático - VII
 Depois da realização do tratamento 
térmico de têmpera e revenimento de um 
aço se constatou que a dureza máxima 
não foi alcançada. Descreva as 
possibilidades que podem ser a causa 
dessa “não-conformidade”.
RESUMOS
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Transformações
AUSTENITA
Perlita
( + Fe3C) + a fase próeutetóide Bainita
( + Fe3C)
Martensita
(fase tetragonal)
Martensita Revenida
( + Fe3C)
Ferrita ou cementita
Resf. lento
Resf. moderado
Resf. Rápido
(Têmpera)
reaquecimento
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Tratamentos Térmicos
Recozimento
Total ou Pleno
Recozimento
Isotérmico
Normalização
Têmpera e 
Revenido
Resfriamento 
Lento 
(dentro do forno)
Resfriamento 
ao ar
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Recozimento
Total ou Pleno
Isotérmico
Alívio de 
Tensão
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 
distorções
Temperatura
Abaixo da linha A1 
(600-620 ºC)
- Resfriamento
Lento 
(ao ar ou dentro
do forno)
**Elimina o 
encruamento
gerado pelos
processos de
deformação à frio
A Arte dos Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas - Isoflama, 2008 
Tratamento Térmico
FIM