5 Apostila Petrobrás Metalurgia

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REVISÃO 04 – MARÇO/ 2007
CURSO DE INSPETOR DE SOLDAGEM NÍVEL 1
METALÚRGIA / CONTROLE DE DEFORMAÇÃO e
METAIS DE BASE (APOSTILA V)
NOME DO PARTICIPANTE
CURSO DE INSPETOR DE SOLDAGEM NÍVEL 1
CAPÍTULO 1 – METALÚRGIA
CAPÍTULO 2 – CONTROLE DE DEFORMAÇÃO
 CAPÍTULO 3 – METAIS DE BASE
Elaboração: Manuel Saraiva Clara e Claudinei Ferreira
CAPÍTULO 1
METALÚRGIA
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Índice 
 
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................................... 4 
2 ESTRUTURAS CRISTALINAS.................................................................................................. 5 
2.1 Cúbica de face centrada (CFC)................................................................................................6 
2.2 Cúbica de corpo centrado (CCC) .............................................................................................6 
2.3 Hexagonal compacta (HC) .......................................................................................................7 
2.4 Tetragonal de corpo centrado (TCC)........................................................................................7 
3 ALOTROPIA DO FERRO........................................................................................................... 8 
4 LIGAS METÁLICAS – FASES................................................................................................... 9 
4.1 Solução sólida ........................................................................................................................10 
4.2 Composto químico..................................................................................................................11 
4.3 Mistura Mecânica....................................................................................................................12 
5 NUCLEAÇÃO........................................................................................................................... 12 
5.1 Formação e Crescimento de Grão .........................................................................................12 
5.2 Contorno de grão....................................................................................................................14 
6 IMPERFEIÇÕES CRISTALINAS E MOVIMENTOS ATÔMICOS............................................ 14 
6.1 Discordâncias .........................................................................................................................15 
6.2 Difusão....................................................................................................................................16 
7 DIAGRAMA DE FASE ............................................................................................................. 16 
7.1 Regra da Alavanca .................................................................................................................24 
8 QUADRO RESUMO................................................................................................................. 27 
9 DIAGRAMAS FORA DO EQUILÍBRIO.................................................................................... 27 
9.1 Curvas TTT – tempo, temperatura e transformação..............................................................27 
9.2 Curvas CCT – transformação sob resfriamento contínuo......................................................37 
10 CONSIDERAÇÕES METALÚRGICAS DURANTE A SOLDAGEM........................................ 39 
11 APORTE TÉRMICO E ENERGIA DE SOLDAGEM ................................................................ 42 
12 FLUXO DE CALOR.................................................................................................................. 43 
12.1 Ciclo térmico da soldagem .....................................................................................................43 
12.2 Repartição Térmica ................................................................................................................46 
12.3 Fatores de influência ..............................................................................................................46 
13 ELABORAÇÃO DA ZONA FUNDIDA ..................................................................................... 47 
13.1 Volatilização............................................................................................................................47 
13.2 Reações Químicas .................................................................................................................48 
13.3 Precipitação de compostos de solução sólida e fases pré-fusíveis .......................................49 
14 SOLIDIFICAÇÃO DA ZONA FUNDIDA................................................................................... 50 
14.1 Processo de Epitáxia..............................................................................................................50 
14.2 Crescimento Competitivo .......................................................................................................51 
14.3 Técnica Passe Simples e Multi-passe....................................................................................51 
15 FISSURAÇÃO .......................................................................................................................... 52 
15.1 Fissuração a frio .....................................................................................................................52 
15.2 Fissuração a quente ...............................................................................................................56 
15.3 Fissuração Lamelar ................................................................................................................56 
15.4 Fissuração por corrosão sob tensão ......................................................................................57 
16 PRÉ-AQUECIMENTO E PÓS-AQUECIMENTO...................................................................... 58 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
 
17 ORIGEM DAS TENSÕES RESIDUAIS.................................................................................... 58 
17.1 Analogia das Barras Aquecidas .............................................................................................59 
17.2 Repartição Térmica ................................................................................................................60 
18 TRATAMENTOS TÉRMICOS .................................................................................................. 60 
18.1 Alívio de Tensões ...................................................................................................................60 
18.2 Recozimento...........................................................................................................................61 
18.3 Normalização..........................................................................................................................61 
18.4 Têmpera .................................................................................................................................62 
18.5 Revenimento/Revenido ..........................................................................................................63 
19 SOLDABILIDADE - PARTICULARIDADES E CARACTERÍSTICASDOS AÇOS ................ 64 
19.1 Aços carbono..........................................................................................................................64 
19.2 Aços de baixa liga...................................................................................................................64 
19.3 Aços de média liga .................................................................................................................65 
19.4 Aços inoxidáveis .....................................................................................................................66 
19.5 Aplicações dos aços inoxidáveis ............................................................................................67 
19.6 Aços inoxidáveis Austeníticos ................................................................................................67 
19.7 Aços Inoxidáveis Ferríticos.....................................................................................................68 
19.8 Aços Inoxidáveis Martensíticos ..............................................................................................69 
20 DIAGRAMA DE SCHAEFFLER............................................................................................... 69 
21 REFERÊNCIAS ........................................................................................................................ 72 
 
 
 
 
 
Elaborado por: Prof. Eng. Manuel Saraiva Clara e M. Eng. Claudinei Ferreira 
Revisão: Prof. Eng. Manuel Saraiva Clara 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
A metalurgia da soldagem estuda o comportamento dos metais durante a soldagem, os 
efeitos da soldagem sobre a estrutura, sobre as propriedades dos metais e para o 
desenvolvimento de novas ligas metálicas e/ou para elaborar um melhor procedimento 
de soldagem. 
 
O estudo da metalurgia física dos metais é de extrema importância uma vez que as 
propriedades físico-químicas dos metais, e especialmente as propriedades mecânicas 
e metalúrgicas são sobremaneira influenciadas pela estrutura cristalina e pela estrutura 
metalográfica. 
 
As estruturas cristalinas são as responsáveis por fenômenos como difusibilidade 
térmica, coeficiente de expansão térmica, dureza e etc, sendo que, em alguns casos, é 
possível explicar algumas das propriedades dos materiais através do conhecimento de 
sua estrutura cristalina. 
 
Todos os metais possuem características que precisam ser consideradas com muito 
cuidado antes da soldagem, pois se forem desprezadas podemos ter como resultado: 
trinca, porosidade, e uma solda que não atende aos requisitos de resistência mecânica 
e descontinuidades aceitáveis, ou num caso mais extremo uma junção de dois ou mais 
defeitos que tenham como conseqüência a ruptura da junta soldada, quando em 
serviço. 
 
É importante para o profissional da área de soldagem ter conhecimento, ainda que 
superficial, do comportamento estrutural e metalúrgico dos metais a serem soldados, e 
para isto é necessário entender as transformações que ocorrem ao nível atômico e 
metalográfico em um dado metal, sendo estes fenômenos dependentes de tempo, 
temperatura e transformação. 
 
Os processos metalúrgicos que ocorrem durante a soldagem são semelhantes aos que 
ocorrem durante a fabricação da maioria dos produtos siderúrgicos e metálicos, sendo 
eles: 
 
• Fusão e solidificação; 
• Acúmulo de tnsões e contração; 
• Oxidação, contaminação e purificação – refino; 
• Correção do banho metálico através da introdução de elementos de liga que auxiliam 
as propriedades desejadas; 
• Mudanças de temperatura, mudança de fase; 
• Desgaseificação, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Porém, estes processamentos metalúrgicos apresentam uma desvantagem, todos 
esses fenômenos ocorrem num tempo que varia de alguns segundos a no máximo 
alguns minutos. Portanto são condições fora do equilíbrio. 
 
Isto nos mostra como é necessário atender às exigências requeridas por um 
procedimento de soldagem para que se obtenha uma solda de qualidade que atenda 
aos requisitos dos códigos/normas de projeto. 
 
2 ESTRUTURAS CRISTALINAS 
 
Os metais são sólidos cristalinos, onde seus átomos no estado sólido estão arranjados 
numa ordem de longo alcance de maneira a formar uma estrutura cristalina. Isto ocorre 
pois seus átomos se organizam num arranjo espacial repetitivo e que surge de forma 
progressiva durante o processo de solidificação. Os átomos vibram apenas em torno de 
suas posições de equilíbrio, posições fixas na rede cristalinas. 
 
No estado líquido os metais não possuem arranjo atômico, porém a medida que a 
temperatura do metal líquido em dado processo de resfriamento se aproxima do ponto 
de solidificação vai-se formando um certo arranjo atômico numa ordem de curta 
distância em que a estrutura apresenta-se bastante similar a do sólido. 
 
Então, o metal começa a solidificar-se e a formar um arranjo atômico específico para 
aquele metal ou liga metálica, que naquela temperatura e velocidade de resfriamento 
lhe é peculiar. Esse aspecto será mais detalhado quando do estudo dos diagramas de 
equilíbrio ou diagramas de fase. 
 
Dessa maneira, a estrutura cristalina é formada através da repetição ou formação 
periódica de um arranjo de átomos, ainda que distantes uns dos outros - distância 
interatômica. 
 
As estruturas cristalinas mais comuns e seus respectivos metais estão listados na 
tabela 1. 
 
CFC CCC HC 
Ferro γ Cromo Titânio α 
Alumínio Ferro α Zinco 
Chumbo Molibdênio Cobalto α 
Cobre Tungstênio Cádmio 
Níquel Tântalo Zircônio 
Ouro Vanádio Magnésio 
Platina Titânio - 
Cobalto β Niobio - 
Tabela 1 – Metais e suas estruturas cristalinas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
O estudo das estruturas cristalinas dos metais é facilitado através da configuração de 
células unitárias apresentadas em forma do menor paralelepípedo referenciado a 3 
eixos coordenados que representam a simetria da estrutura. Os átomos são 
apresentados como esferas rígidas cujo os centros coincidem com os vértices/faces 
deste paralelepípedo chamado celula unitária. Alguns átomos podem também ocupar 
outras posições, também de equilíbrio na rede cristalina. 
 
Entre diversas, as principais estruturas cristalinas para os metais são: 
 
• Cúbica de face centrada (CFC); 
• Cúbica de corpo centrado (CCC); 
• Hexagonal compacta (HC); 
• Tetragonal de corpo centrado (TCC). 
 
2.1 Cúbica de face centrada (CFC) 
 
Na estrutura cristalina cúbica de face centrada, a célula unitária possui formato de um 
cubo e os átomos estão localizados no centro de cada uma das faces deste cubo (um 
átomo por face) e um átomo por vértice do cubo (um átomo por vértice), conforme 
indicado na figura abaixo. 
 
 
Figura 1 – Estrutura cúbica de face centrada 
 
Possui 4 átomos por célula unitária (1/8 x 8) + (1/2 x 6) = 4. Apresenta o maior número 
de planos de maior densidade atômica, de tal modo que os metais que apresentam este 
sistema têm maior tenacidade que os metais do sistema CCC.2.2 Cúbica de corpo centrado (CCC) 
 
Na estrutura cristalina cúbica de corpo centrado, a célula unitária possui formato de um 
cubo e os átomos estão localizados nos vértices do cubo (um átomo por vértice) e um 
átomo localizado no centro do cubo, conforme indicado na figura a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
 
Figura 2 - Estrutura Cúbica de corpo centrado 
 
Possui 2 átomos por célula unitária: (1/8 x 8) + 1 = 2 
 
2.3 Hexagonal compacta (HC) 
 
Na estrutura cristalina hexagonal compacta, a célula unitária possui formato de um 
prisma hexágonal e os átomos estão localizados nos vértices deste hexágono (um 
átomo por vértice), um átomo localizado no centro de cada uma das duas bases 
(superior e inferior) do prisma hexagonal, e três átomos localizados no centro de cada 
prisma triangular alternados (formando um plano entre as faces superior e inferior do 
prisma hexagonal), conforme indicado na figura abaixo. 
 
 
Figura 3 - Estrutura Hexagonal Compacta 
 
Possui 6 átomos por celular unitária: [ (1/6 x 12) + (1/2 x 2) + (1 x 3)] = 6. 
 
 
2.4 Tetragonal de corpo centrado (TCC) 
 
Na estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado, a célula unitária possui formato 
tetraédrico (prisma reto de base quadrada), onde os átomos estão localizados nos 
vértices deste tetraedro (um átomo por vértice) e um átomo localizado no centro do 
tetraedro, conforme indicado na figura abaixo. 
 
A célula unitária tetraédrica se difere da estrutura cúbica por possuir um dos eixos (eixo 
c) alongado. A martensita, uma microestrutura obtida através do resfriamento rápido da 
austenita (Fe γ) apresenta esta configuração de célula unitária. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
 
Figura 4 - Estrutura Tetragonal de Corpo Centrado 
 
 
3 ALOTROPIA DO FERRO 
 
A “alotropia” é a característica de um elemento químico apresentar duas ou mais 
estruturas cristalinas, dependendo da temperatura e pressão. 
 
Transformação alotrópica é a mudança de uma variedade alotrópica em outra e envolve 
ganho ou perda de energia. 
 
O elemento Ferro (Fe) puro apresenta as seguintes variedades alotrópicas: 
 
 
Constituintes alotrópicos do elemento Fe 
 
Constituinte Temperatura Forma alotrópica Estrutura Cristalina 
Ferrita Até 910ºC Ferro α CCC 
Austenita De 910ºC até 1390ºC Ferro γ CFC 
Ferrita Delta De 1390ºC até 1534ºC Ferro δ CCC 
 
 
Analisando a Figura 5, verificamos as transformações abaixo: 
 
Líquido → Sólido (Austenita ou Ferrita Delta) 
Ferrita delta → Austenita 
Austenita → Ferrita 
Austenita → Ferrita e Cementita 
Austenita → Cementita + Perlita 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
 
 
 
Figura 5 – Gráfico esquemático de transformação de fase 
 
 
 
4 LIGAS METÁLICAS – FASES 
 
Quando elementos químicos, metálicos ou não são adicionados ao metal puro 
(elemento solvente), temos uma liga metálica. É o caso, por exemplo, do Carbono no 
Ferro. As ligas ferrosas com até 2,06% de carbono são denominadas “aços”; as ligas 
ferrosas com 2,06% de Carbono ou mais se denominam “ferros fundidos”. 
 
O elemento puro Ferro é o “solvente” enquanto o Carbono é o elemento “soluto”. A 
estrutura cristalina principal é a do Ferro puro, já que é o elemento com maior teor. 
 
Uma conseqüência imediata de adição dos átomos de soluto (Carbono), isto é, átomos 
de natureza diferente na estrutura cristalina do metal puro (Ferro) é a distorção da 
estrutura cristalina. Caso esta distorção torne mais difícil o deslocamento dos átomos, a 
liga metálica formada estará mais resistente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Por definição, fase é toda porção física ou químicamente homogênea de um sistema, 
delimitada por uma superfície de separação chamada interface; por exemplo: gelo e 
água. 
 
Em metalurgia, no entanto esta definição é extremamente rígida, já que na ausência de 
equilíbrio podem ocorrer variações de composição química no domínio da fase. 
 
As fases podem se apresentar como: 
 
• Solução Sólida; 
• Composto Químico; 
• Mistura Mecânica. 
 
 
4.1 Solução sólida 
 
Temos uma solução sólida quando o elemento soluto adicionado passa a fazer parte 
integrante da fase sólida, respeitando o limite de solubilidade cristalina do solvente – 
mistura homogênea. 
 
Analogamente, os metais considerados como puros, (metal comercial), na realidade 
contém elementos residuais ou impurezas que tendem a alterar suas características 
originais. 
 
Solução sólida substitucional 
 
Ocorre quando um átomo do soluto substitui um átomo do solvente na estrutura 
cristalina até atingir o limite de solubilidade sólida sem alterar significativamente o 
arranjo cristalino do solvente, figura 6. 
 
Os átomos apresentam dimensões semelhantes e os elementos possuem normalmente 
a mesma estrutura cristalina. O limite de solubilidade sólida varia com a temperatura e 
essa variação pode ser vista através dos diagramas de equilíbrio ou de fase. 
 
 
 
Solução sólida intersticial 
 
Ocorre quando pequenos átomos do soluto se localizam nos interstícios entre átomos 
maiores do solvente, figura 7. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
 
 
Figura 6 – Solução sólida substitucional Figura 7 – Solução sólida intersticial 
 
Um exemplo bem conhecido é a solução sólida de carbono (C) no Ferro Gama (Feγ) – 
estrutura CFC – denominado “austenita”, com máxima solubilidade de 2,06% de C a 
1147ºC e estável acima de 723ºC, com teor de C variando conforme a composição da 
liga Fe-C ou Fe-Fe3C e com a temperatura. É tenaz, apresentando boa resistência 
mecânica e dutilidade. 
 
Da mesma forma a solução sólida de C no Fe α denominada “ferrita” (Feα), apresenta 
máxima solubilidade de 0,025% de C a 723ºC, apresenta baixa dureza e resistência à 
tração e boa dutilidade, podendo ser prejudicada por um tamanho excessivo de grão, 
bem como pela sua morfologia. 
 
 
Figura 8 - Ferrita 
 
4.2 Composto químico 
 
É uma fase constituída por átomos entre dois ou mais elementos químicos numa 
proporção constante, isto é, com uma composição química constante a qualquer 
temperatura e no domínio da fase. 
 
Nas ligas ferrosas temos a cementita (Fe3C) com 6,67% de C, estrutura cristalina 
ortorrômbica com 12 átomos de Fe e 4 átomos de C por célula unitária. Apresenta 
dureza de aproximadamente 800 HB e é bastante frágil. É capaz de dissolver outros 
elementos (Mn, Cr, Mo etc.) dando origem a carbonetos complexos.12 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
4.3 Mistura Mecânica 
 
É o constituinte formado por 2 fases que se interagem mecanicamente segundo o 
processo e cinética de sua formação. Cada fase permanece com suas características 
individuais enquanto que as do constituinte são proporcionais à fase mais 
preponderante. Vista ao microscópio metalográfico apresenta-se geralmente na forma 
de lamelas. 
 
A “perlita” é, no caso dos aços, uma mistura mecânica de 88% de Ferrita (Feα) e 12% 
de cementita (Fe3C) formada a partir da decomposição da austenita (Feγ) com 0,8% de 
C. Em condições de equilíbrio (resfriamento bem lento) essa transformação se dá a 
temperatura eutetóide (A1), correspondendo a 723º C no diagrama de fase Fe-Fe3C. 
 
 
Figura 9 - Perlita 
 
5 NUCLEAÇÃO 
 
5.1 Formação e Crescimento de Grão 
 
Como já comentado anteriormente os metais líquidos não possuem estrutura cristalina, 
seus átomos estão distribuídos aleatoriamente, em função do seu estado físico 
(temperatura e pressão). 
 
Para que ocorra o processo de solidificação é necessário que haja um super 
resfriamento do metal. A partir daí a solidificação ocorre em duas etapas: nucleação e 
crescimento de cada núcleo cristalino. 
 
A solidificação de um metal ou liga a partir do estado líquido pode ser descrito como um 
processo embrionário, pois é a partir desses embriões sólidos que os primeiros núcleos 
ou germes cristalinos são formados. 
 
Os embriões sólidos aparecem no meio líquido a medida que o metal ou liga se 
aproxima da temperatura de solidificação. A partir dos embriões estáveis os núcleos 
são formados; é a etapa da nucleação dita homogênea. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Todavia, na prática, os núcleos se formam preferencialmente nas superfícies mais 
exteriores do metal, que estão juntas a parede do molde ou lingoteira; assim como 
sobre substâncias puras não metálicas ou metálicas de mais alto ponto de fusão. 
 
 
Para um dado volume de metal à medida que a porção solidificada aumenta, a porção 
líquida diminui de forma proporcional, então passo a passo novos átomos da fase 
líquida vão se agregando ao metal solidificado anteriormente com a mesma orientação 
e estrutura cristalina estabelecida pela primeira porção de metal solidificado. É a etapa 
de crescimento. Formam-se as dendritas com seus eixos principal, secundário, etc. 
 
Figura 10 – Crescimento Competitivo 
 
A figura 10 ilustra o fenômeno conhecido como crescimento competitivo de grãos, no 
qual ocorre um crescimento preferencial dos grãos cuja direção de crescimento são 
perpendiculares à linha isoterma, aqui representada pela linha pontilhada. 
 
Vale a pena lembrar que a solidificação de um metal puro difere da solidificação de uma 
liga, onde vários elementos solutos estão presentes. Dessa forma, cada núcleo cresce 
ao longo de direções preferenciais, até ser obstruído pelo crescimento do núcleo dos 
outros vizinhos. 
 
Neste instante cessa o crescimento dando origem aos diferentes grãos ou cristais, em 
cujo interior os átomos encontram-se arranjados segundo a mesma estrutura cristalina 
e o mesmo espaçamento atômico do que nos outros grãos, conforme a célula unitária 
representativa do metal. 
 
Quando todo líquido já se transformou em sólido, o crescimento dos grãos é favorecido 
pela permanência em temperaturas elevadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
 
5.2 Contorno de grão 
 
Contorno de grão é o “limite” ou “fronteira” entre grãos. Os grãos são formados a partir 
dos núcleos iniciais, que ao crescerem, encontram outros núcleos que também 
cresceram, então é criado um limite entre eles, o qual é denominado contorno de grão. 
 
Os contornos de grão são considerados imperfeições cristalinas, porque eles 
representam interrupções no arranjo uniforme dos átomos. 
 
Os átomos ao longo do contorno apresentam um maior nível energético – energia 
potencial – que os átomos do interior de cada grão, tornando-os mais reativos e com 
maior poder de difusão. 
 
Tamanho de grão e propriedades mecânicas 
 
As propriedades mecânicas dependem fortemente do tamanho de grão do metal. Um 
metal que apresenta tamanho de grão pequeno terá melhor resistência à tração a 
temperatura ambiente, pois os contornos de grão tendem a inibir a deformação de 
grãos individuais quando o material é submetido a esforços de tensão. 
 
Porém, em temperaturas elevadas, sendo a movimentação atômica favorecida 
principalmente nos contornos de grão e em áreas tensionadas a resistência do material 
será menor. 
 
Como resultados são preferidos materiais com tamanho de grão pequeno para 
aplicações em baixas temperaturas e temperatura ambiente. Por outro lado materiais 
com tamanho de grão grande (grosseiro) são desejáveis para serviço em temperaturas 
elevadas. 
 
Metais e ligas metálicas com tamanho de grão pequeno geralmente possuem melhor 
resistência à tração, melhor tenacidade e melhor resistência à fadiga. 
 
 
6 IMPERFEIÇÕES CRISTALINAS E MOVIMENTOS ATÔMICOS 
 
 Imperfeições cristalinas 
 
A estrutura cristalina não é tão perfeita quanto possa parecer à primeira vista; ela 
apresenta uma série de imperfeições. 
 
a) Defeitos localizados: átomos deslocados, falta de átomos (lacunas) etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
b) Defeitos em linha: quando envolve a aresta de um plano extra de átomos; são as 
discordâncias. Estas têm grande importância no mecanismo de deformação 
plástica e em estruturas sujeitas a fadiga. Decorrem principalmente do processo 
de solidificação do metal, bem como de deformações e tensões residuais 
impostas ao metal. 
c) Imperfeições de contorno: superfície externa e contorno de grão – quando 
ocorrem entre cristais (grãos) adjacentes ou na superfície externa dos cristais ou 
da peça. 
 
Apesar de um material possuir uma ou mais fases presentes, ele contém muitos grãos 
com diferentes tamanhos, orientações e formato mais ou menos irregulares devido ao 
processo de solidificação e pela presença de grãos vizinhos. 
 
Cada grão de um metal puro possui a mesma estrutura cristalina e o mesmo espaço 
atômico do que nos outros grãos. 
 
Portanto “grãos” são cristais individuais, onde os átomos do metal estão arranjados 
segundo um único modelo e uma única orientação, caracterizada pela célula unitária. 
 
Cada grão resulta de um processo de nucleação e crescimento dos primitivos embriões 
cristalinos, processo esse que ocorre durante a solidificação do metal, mudança de fase 
ou refino de grão. 
 
Nos contornos de grão podem ser encontrada elevada concentração de impurezas, 
prejudicando certas propriedades mecânicas, por exemplo: dutilidade e tenacidade. 
 
Isto cria condições favoráveis à nucleação de uma nova fase nas transformações no 
estado sólido da mesma forma que favorece a “difusão”. 
 
 
6.1 Discordâncias 
 
Como já citado, os defeitos em linha são chamados de discordâncias. Estas podem ser 
em cunha, em hélice etc., e se caracterizam pela falta de planos atômicos no reticulado 
cristalino. 
 
Existeum campo de tensões elásticas ao redor das discordâncias, ocorrendo o seu 
movimento (deslocamento) quando são aplicados esforços externos. Desse modo no 
processo de deformação as discordâncias podem se movimentar na estrutura cristalina 
até atingir a superfície do cristal, onde pode ocorrer o seu aniquilamento ou 
empilhamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
 
Figura 11 - O esforço para arrastar um tapete é menor, restringindo-se a região em movimento. 
 
6.2 Difusão 
 
Difusão é o fenômeno que ocorre no estado sólido em etapas, através do transporte de 
matéria (energia e massa) pela movimentação dos átomos na estrutura cristalina. É um 
processo ativado termicamente. 
 
Para que este transporte ocorra, é necessária a existência de interstícios e energia 
suficiente para que o átomo possa se movimentar para uma nova posição de equilíbrio. 
Esta energia decorre da maior vibração dos átomos obtida, por exemplo, pelo aumento 
de temperatura ou aplicação de um campo magnético. 
 
Para que a difusão ocorra é necessário que tenha átomos de soluto em solução sólida 
numa matriz de átomos de solvente (soluto é o material que está sendo dissolvido na 
matriz), essa solução pode ser substitucional ou intersticial como já visto anteriormente. 
 
Quando o átomo deixa sua posição de estabilidade no reticulado cristalino e desloca-se 
para outra posição, em seu lugar pode ficar um vazio (lacuna) ou sua posição pode ser 
ocupada por qualquer outro átomo. 
 
Como o aumento da temperatura do metal no estado sólido gera um aumento de 
vibração dos átomos na sua posição de equilíbrio, quanto maior a temperatura maior 
será a difusão, ou seja; é um processo normalmente ativado termicamente. 
 
 
7 DIAGRAMA DE FASE 
 
Os diagramas de fase são construídos a partir da interação da energia livre de Gibbs, 
nas condições do equilíbrio termodinâmico (resfriamento bem lento) do sistema dos 
elementos envolvidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Os diagramas de fase apresentam as mais variadas formas a depender dos elementos 
em solução, considerando-se pressão e volume constante e variando a temperatura. 
 
As denominações mais comuns são: isomorfo, eutético, etc. podendo ainda ser binário, 
ternário ou quaternário, a depender da quantidade de elementos puros envolvidos. 
 
O diagrama de fase que tem maior importância para o estudo dos aços e ferros 
fundidos são os diagramas Fe-C e Fe-Fe3C. 
 
Antes porém, vamos conceituar o que é ferro, aço e ferro fundido. 
 
Ferro ou ferro puro, é o elemento químico de número atômico 56, o qual praticamente 
não tem aplicação na indústria. 
 
O aço é uma liga de ferro e carbono, sendo os limites de carbono situados entre 
0,008% e 2,06%. Entretanto devido aos processos de obtenção, o aço contém em sua 
composição os seguintes elementos: Silício (Si), Manganês (Mn), Fósforo (P) e Enxofre 
(S), os quais, dentro dos percentuais normais, pouco interferem no diagrama de 
equilíbrio. 
 
O ferro fundido, também é uma liga de ferro e carbono, sendo o limite mínimo de 
carbono considerado a partir de 2,06%, isto é, logo após o limite máximo do aço. 
 
O limite máximo do Carbono no ferro fundido é considerado como 6,67%, porém, a 
maioria das ligas apresenta carbono na faixa entre 2,1% e aproximadamente 4,5%. 
 
Um fato que deve ser levado em consideração é que os aços deixam de ser uma liga 
Fe-C para serem enriquecidos com outros elementos químicos em sua composição. 
Nestas condições podemos considerar dois tipos fundamentais de aços: aços carbono e 
aços liga. 
 
Independente destes dois tipos, os aços ainda se classificam em outras categorias: 
aços para construção mecânica, aços para beneficiamento, aços para cementação, 
aços para ferramentas (aços rápido, para trabalhos a quente e para trabalho a frio) e os 
aços inoxidáveis (ferríticos, martensíticos, austeníticos, etc). 
 
Normalmente os aços são especificados por uma série de normas: ASTM, SAE, DIN, 
AISI, ABNT, etc. 
 
Os ferros fundidos também se dividem em diversos tipos como: cinzento, mesclado, 
branco, nodular, maleável, etc. Também são especificados e classificados de acordo 
com uma série de normas: SAE, ISO, ASTM, DIN, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
O diagrama de equilíbrio, trata da liga Fe-C para teores de carbono de zero até 6,7% C. 
O valor de 6,7% de carbono é representado, porque o carbono forma com o ferro o 
composto químico Fe3C (cementita), que contém aproximadamente 6,7% de carbono. 
Acima deste percentual pouco se conhece, e além disto, as ligas acima de 4,5% de 
carbono apresentam pouco ou nenhuma aplicação industrial. 
 
O diagrama meta estável Fe-Fe3C, está baseado na liga Fe-C, mas permite também, 
que se tenha uma idéia das seqüências das transformações de fase de ligas 
complexas. Lembramos, que os aços na maioria das aplicações industriais, possuem 
outros elementos químicos em sua composição. 
 
O ferro fundido também tem como base não uma liga binária Fe-C, mas uma liga 
ternária de ferro, carbono e silício, sendo que o silício provoca alterações no diagrama 
Fe-Fe3C, dependendo do seu percentual. 
 
Para melhor entendimento dos fenômenos que alteram a microestrutura dos aços e 
ferros fundidos, pode-se analisar as transformações do ferro e a ação do carbono sobre 
essas transformações, tendo-se por base o diagrama de equilíbrio Fe-Fe3C. 
 
Figura 12 – Diagrama de Equilíbrio Ferro-Cementita 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
19 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Cementita 
 
 
 
Observando-se o diagrama, veremos que na linha base ou linha abscissa, estão 
gravados da esquerda para a direita, os percentuais de carbono entre zero a 6,7%. O 
ponto 6,7% corresponde a um teor de 100% do microconstituinte cementita. A fórmula 
da cementita é Fe3C, que é composta por 3 átomos de ferro e 1 átomo de carbono. O 
peso atômico do ferro é 56 g/mol e do carbono 12 g/mol. 
 
Têm-se portanto: 
 
56 X 3 = 168 (peso atômico de 3 átomos de ferro) 
12 X 1 = 12 (peso atômico de 1 átomo de carbono) 
168 + 12 = 180 (peso atômico total) 
180 – 168 = 12 que dividido por 180 é igual a 0,067 ou em porcentagem 6,7% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
20 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Na linha vertical do ponto zero ou linha ordenada, estão marcadas as temperaturas de 
500ºC até 1600ºC. Entre este sistema de coordenadas, estão as linhas que, indicam o 
estado em que se encontra um aço em cada momento de temperatura para qualquer 
percentual de carbono. 
 
A parte superiordo diagrama, constituída pelas linhas ABCD (linha liquidus) e AECF 
(linha solidus), corresponde ao intervalo em que ocorrem a passagem do estado líquido 
para o sólido. Abaixo da linha solidus do diagrama, corresponde as reações que 
ocorrem no estado sólido. Entre GSE e PSK tem-se a zona crítica onde ocorrem as 
principais tranformações no estado sólido para os aços. 
 
Iniciaremos as explicações com o ferro puro, que corresponde ao ponto 0% de carbono. 
Inicialmente, com a temperatura de 500ºC no ponto 0%, nada ocorre; sabemos que, 
nas temperaturas mais baixas, teremos o ferro alfa, que é cúbico de corpo centrado e 
magnético na temperatura ambiente até 768ºC. Ao atingir 768°C, o ferro perde seu 
magnetismo pois ocorreu uma redisposição dos elétrons, não ocorrendo alteração 
alotrópica, continuando o reticulado cristalino como ferro alfa (CCC) não magnético. 
Contudo, marca-se este ponto no diagrama com a letra "M", e dá-se o nome de ponto 
"A2," (O ferro puro não passa na temperatura de transformação "A1"). 
 
Continuando o aquecimento, ao atingir 910°C, a estrutura cristalina transforma-se de 
cúbica de corpo centrado, para a disposição cúbica de face centrada (Ponto G), isto é, 
a estrutura cristalina do ferro alfa, transforma-se em estrutura cristalina de ferro gama. 
O ponto de temperatura de 910ºC, assinalado pela letra "G", denomina-se "ponto A3". 
 
Nos aços o aspecto da austenita (solução sólida de carbono no ferro gama) ao 
microscópio é o de pequenos cristais sobrepostos, diferindo dos grãos de ferrita 
(solução sólida de carbono no ferro alfa), como podemos observar abaixo. 
 
 
 Ferrita Austenita 
Figura 13 - Diferença entre as estruturas ferrítica e austenítica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Seguindo-se com o aumento da temperatura, nada mais ocorre antes de atingirmos os 
1390ºC, a não ser, uma maior vibração atômica e um crescimento dos grãos 
austeníticos. Porém, ao chegarmos à temperatura de 1390ºC, a estrutura cristalina de 
face centrada, retorna novamente para o reticulado de corpo centrado, isto é, a 
estrutura cristalina do ferro gama, transforma-se em estrutura cristalina de ferro delta (δ). 
 
Neste ponto assinala-se a letra "N" e dá-se o nome de ponto de transformação "A4". A 
estrutura cristalina do ferro delta, permanece até os 1538ºC, quando então o ferro se 
funde e perde as disposições cristalinas. Marca-se este ponto do diagrama com a letra 
"A". 
 
Resfriando-se o ferro desde o estado líquido, apresentar-se-ão as mesmas 
transformações ao inverso, exatamente nos mesmos pontos como citado anteriormente. 
 
O ferro puro quase não tem aplicação industrial, mas as suas transformações 
alotrópicas, servem de referência para as transformações de todos os outros tipos de 
ferros e aços como veremos a seguir. 
 
Antes de prosseguirmos com outros exemplos de transformações de fase em ligas 
binárias ferro-carbono, analisemos melhor o diagrama de equilíbrio. 
 
As curvas ou linhas "ABCD" e "AECF", correspondentes às passagens entre estado 
líquido e sólido, possuem uma semelhança com as linhas "GSE" e "PSK", 
correspondentes às transformações que ocorrem no estado sólido. 
 
O ponto "C", na parte superior do diagrama, a 1147ºC, indica o mais baixo ponto de 
fusão ou solidificação de uma liga com 4,3% de carbono, chamada de liga "eutética". 
 
Por sua vez, o ponto "S", na parte inferior do diagrama, a 723ºC, indica o ponto mais 
baixo de uma transformação sólida de uma liga com 0,8% de carbono chamada de liga 
"eutetóide" em face a semelhança do ponto "C". 
 
Portanto, todas as ligas de ferros fundidos compreendidos entre 2,06% e 4,3% de 
carbono, são chamadas de "hipoeutéticas" e as de carbono superior a 4,3% de 
"hipereutéticas". Da mesma forma todos os aços com teor de carbono entre 0,008% e 
0,8% C, são chamados de "hipoeutetóides" e os com teor de carbono entre 0,8% até 
2,06%, são chamados de "hipereutetóides". 
 
Prosseguindo com as explicações sobre o diagrama de equilíbrio Fe-Fe3C, 
consideremos como exemplo, o resfriamento de um aço hipoeutetóide com 0,35% de 
carbono em sua composição. Acompanhar no diagrama de equilíbrio reduzido (abaixo). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
 
Figura 14 – Diagrama de Equilíbrio Ferro-Cementita (campo dos aços) 
 
Acima da linha "AC", linha de líquidus, o aço com 0,35% carbono estará totalmente 
líquido. Ao cruzar a linha "AC” inicia-se a formação dos primeiros cristais sólidos de 
ferro delta em meio à massa líquida. 
 
Estes cristais sólidos aumentam gradativamente em quantidade e em tamanho, até o 
aço atingir a linha "AE", linha de sólidus. Ao cruzar a linha "AE", o aço então, estará 
inteiramente solidificado na estrutura gama ou "austenita" e assim permanecerá até 
atingir limite superior da zona crítica na linha "GS" ou linha "A3". 
 
Até este momento toda a austenita conterá 0,35% de carbono dissolvido no ferro gama, 
e se apresentará estrutura cristalina cúbica de face centrada. 
 
Ao ultrapassar a linha "A3", o ferro gama começa a se transformar gradativamente em 
ferrita. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Como ferrita (ferro alfa) só pode manter em solução uma quantidade mínima carbono, o 
carbono excedente vai enriquecendo a austenita remanescente. 
 
A medida que o resfriamento prossegue mais átomos de carbono se difundem e mais 
ferrita vai se formando nos contornos de grãos da austenita prévia, enquanto que o 
carbono excedente enriquece cada vez mais a austenita restante. 
 
A variação do teor de carbono na austenita é dada pela linha de solubilidade GS e na 
ferrita pela linha GP (linha solvus). 
 
Como exemplo, supomos um ponto "X1" a uma determinada temperatura desta zona 
crítica, entre as linhas "A3" e "A1". 
 
A exata composição de ferrita e austenita desta fase em equilíbrio: correspondente a 
esse ponto, é dada pela intersecção de uma linha horizontal que passe por este ponto 
X1, com as linhas "GP" de um lado, determinando o teor de carbono na ferrita, e "GS” 
do outro lado, com o teor de carbono na austenita. 
 
Continuando, no decorrer do processo com resfriamento lento, ao atingir a linha "PS" à 
723ºC, linha crítica inferior ou linha "A1" o aço apresenta uma certa quantidade de ferro 
alfa, ou ferrita, com 0,025% C e de uma certa quantidade de austenita com teor de 
carbono igual a 0,8%. A ferrita assim formada situa-se no contorno dos grãos da 
austenita. 
 
Chamamos a atenção, que a linha "A1" se inicia no ponto "P” com o teor de carbono a 
partir de 0,025%. Prosseguindo com o acima exposto, o aço com 0,35% de carbono ao 
atingir a linha "A1", 723ºC, apresentará a máxima quantidade de ferrita que poderia 
separar e o restante será constituído de austenita com 0,8% de carbono. 
 
Ao cruzar a linha "A1" entretanto, o ferro com arranjo CFC como austenita, passa para 
ferro com arranjo CCC, pois abaixo de 723ºC não pode mais existir austenita em 
condições de equilíbrio. 
 
Esta passagem da austenita remanescente em perlita (ferro alfa + cementita) ocorre atemperatura constante (A1) de modo progressivo de tal forma que o constituinte desta 
última transformação será constituído por duas fases que se alternam em forma de 
lamelas de ferrita ( ferro alfa) e cemetita (Fe3C). 
 
A ferrita e o Fe3C, chamado de Cementita, que nessas condições se formaram, se 
dispõem de um modo característico, aparentemente em lamelas, extremamente 
delgadas, distribuídas alternadamente, muito próximo uma das outras, numa forma 
lamelar típica, chamada de "perlita". Esta é uma mistura mecânica de duas fases: 
Ferrita alfa + Cementita. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
24 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
 
Figura 15 – Estrutura Perlítica (Perlita) 
 
Abaixo de 723ºC, linha "A1", até a temperatura ambiente, não ocorrerá mais qualquer 
alteração estrutural. Resumindo, os aços hipoeutetóides, cujo teor de carbono máximo 
é de 0,8%, são constituídos à temperatura ambiente, após resfriamento lento, de ferrita 
nos contornos dos grãos e perlita no interior dos grãos. As quantidades de ferrita e 
perlita variam segundo o percentual de carbono. Mais carbono, mais perlita. Menos 
carbono, menos perlita e mais ferrita. 
 
 
 
Figura 16 – Estrutura Ferrítica-Perlítica (Ferrita+Perlita) 
 
 
7.1 Regra da Alavanca 
 
Podemos calcular a constituição microestrutural, quantidade de cada fase, desse aço 
com 0,35% de carbono, aplicando a regra da alavanca ou dos segmentos inversos para 
cada temperatura. 
 
% ferrita = X1 . n . 100 (%) % austenita = X1 . m .100 (%) 
 mn mn 
 
Consideremos agora como exemplo, o resfriamento de um aço hipereutetóide com 
1,4% de carbono em sua composição. Voltando ao diagrama de equilíbrio reduzido, o 
aço com a temperatura acima da linha "AC", também estará totalmente líquido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Ao cruzar a linha "AC" e reduzir gradativamente a temperatura até atingir a linha "SE", 
linha superior da zona crítica chamada de linha "Acm", este aço também repetirá todo o 
comportamento do aço com 0,35% de carbono visto anteriormente, com alteração 
apenas das temperaturas nos pontos das transformações. 
 
 
Assim até atingir a linha "ACM", o aço é totalmente constituído de austenita com 1,4% 
de carbono dissolvido no ferro gama. Ao cruzar a linha "Acm", os grãos de austenita 
começam a liberar carbono, o qual sob a forma de Fe3C, cementita, vai depositar-se no 
contorno do grão austenítico (austenita prévia). 
 
A medida que o resfriamento prossegue, cada vez mais os grãos austeníticos se 
empobrecem de carbono e aumentando a quantidade de cementita no contorno dos 
mesmos. A uma determinada temperatura por exemplo, ±815ºC, entre as linhas "Acm" 
e "A1", ponto Y1, as fases em equilíbrio são cementita (Fe3C) com o carbono igual a 
6,7%, e austenita com a composição correspondente ao ponto incidente da linha 
horizontal nesta temperatura, com a linha "Acm", ± 0,95% de carbono. 
 
Prosseguindo o resfriamento, ao atingir a temperatura de 723°C, teremos Fe3C e 
austenita de composição eutetóide, isto é, austenita com 0,8% de carbono. 
 
Ao cruzar a linha "A1", toda a austenita, que está com 0,8% C, irá se transformar em 
perlita, ocorrendo a mesma formação lamelar semelhante a anterior (aço com 0,35%C). 
 
A austenita transforma-se em perlita e a Fe3C permanece sob a forma de cementita no 
contorno dos grãos perlíticos. Assim, abaixo de 723°C, linha "A1", até a temperatura 
ambiente, todos os aços hipereutetóides serão constituídos de perlita no grão e 
cementita nos contornos de grão. 
 
 
 
Perlita+Cementita 
Figura 17 - Estrutura constituída de perlita com cementita no contorno de grão 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
26 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Aqui também, podemos aplicar a regra da alavanca para obter a composição 
microestrutural de cada fase na liga. Finalmente, ainda dentro da classificação dos 
aços, analisemos no diagrama de equilíbrio reduzido, as transformações ocorridas com 
um aço eutetóide C=0,8%. 
 
Igualmente, acima da linha "AC" estará totalmente líquido. Entre as linhas "AC" e "AE", 
formam-se os cristais sólidos de austenita. Ao cruzar a linha "AE", o aço eutetóide 
estará totalmente solidificado na estrutura austenítica, igualmente como ocorre com os 
aços hipoeutetóide e hipereutetóide. 
 
 
Porém, na seqüência do resfriamento, o aço eutetóide não cruza a linha "A3" e nem a 
linha "Acm", isto é, ele atinge o ponto de encontro destas duas linhas com a linha "A1”. 
Portanto, o aço eutetóide depois de solidificado, não sofre qualquer transformação de 
fase até atingir a temperatura de 723°C, linha "A1". 
 
Ao cruzar a linha "A1", toda a austenita transformar-se-á em perlita, nas mesmas 
condições e razões, como ocorrem com os aços hipoeutetóide e hipereutetóide, já 
explicadas anteriormente nos exemplos com aços de 0,35% e 1,40% de carbono. 
 
Nessas condições, todo o aço com a composição correspondente ao ponto eutetóide, 
quando sofrer um resfriamento lento, será constituído na temperatura ambiente, 
exclusivamente de perlita. 
 
A microestrutura do ferro puro e de todas as ligas binárias de ferro-carbono de 0% até 
2,06% de carbono, com a temperatura acima da linha superior crítica A3 e Acm, é 
"austenita" e abaixo da linha inferior crítica A1 até a temperatura ambiente, é a 
seguinte: 
 
 
 
Ferrita — C máximo 0,025 % a 723ºC e aproximadamente 0,008%C a 20ºC. 
Aço hipoeutetóide — C entre 0,08% e 0,8% = ferrita e perlita 
Aço eutetóide — C igual a 0,8% = perlita 
Aço Hipereutetóide — C entre 0,8% e 2,06% = perlita e cementita. 
 
Austenita é uma solução sólida de carbono no ferro gama, que apresenta uma 
estrutura de grãos poligonais irregulares. Não é magnética e só é estável nos aços 
carbono comuns, acima da linha "A1", 723ºC. 
 
Em aços inoxidáveis especiais, aços austeníticos ao cromo-níquel, apresenta-se na 
temperatura ambiente e possui boa resistência mecânica com excelente tenacidade em 
função da composição química do aço e do tamanho de grão. 
 
Ferrita, é a solução sólida de carbono no ferro alfa. Contém traços de carbono em 
solução e apresenta uma estrutura de grãos equiaxiais. É de baixa dureza e resistência 
à tração, porém, é de elevado alongamento e boa dutilidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Cementita, é o carboneto de ferro (Fe3C) contendo 6,7% de carbono. Apresenta-se sob 
a forma de finas lâminas no grão perlítico ou no contorno do mesmo. É muito dura e 
quebradiça, sendo nos aços de alto carbono, responsável pela elevada dureza e 
resistência, assim como pela sua baixa dutilidade. 
 
Perlita, é a mistura mecânica de 88% de ferrita alfa com 12% de cementita, na 
disposição de lâminas muito finas, igual ou menor do que um micron, dispostas 
alternadamente. A perlita possui propriedades mecânicas intermediáriasentre as da 
ferrita e da cementita. 
 
É a existência dessas transformações que nos permite aumentar ou reduzir a dureza 
dos aços pelo uso de tratamentos térmicos, como veremos a seguir. 
 
 
8 QUADRO RESUMO 
 
Aço Teor de Carbono 
Microestrutura na 
temperatura ambiente Fases presentes 
Hipoeutetóide < 0,8 % Ferrita + Perlita 
Eutetóide = 0,8 % Perlita (100%) 
Hipereutetóide > 0,8 % Perlita + Cementita 
Ferrita 
e 
Cementita 
 
 
Fase Descrição 
Ferrita Solução sólida de carbono em ferro no sistema cúbico de corpo centrado (ferro alfa α). 
Austenita solução sólida de carbono em ferro gama γ). 
Perlita 
(2 Fases) 
Constituinte eutetóide do sistema metaestável ferro-carboneto de ferro, 
apresentando-se como um agregado lamelar de ferrita e cementita. 
Cementita 
Composto químico - carboneto de ferro -, de fórmula Fe3C e teor de 
carbono de 6,67%. Pode ainda conter pequenos teores de elementos 
como manganês, cromo e outros, formando carbonetos complexos. 
 
 
 
9 DIAGRAMAS FORA DO EQUILÍBRIO 
 
9.1 Curvas TTT – tempo, temperatura e transformação 
 
Nos tratamentos térmicos, é indispensável saber as fases em que se encontra o aço 
nas diferentes faixas de temperatura do processo e o desvio que irá ocorrer nas 
transformações, em função das velocidades de aquecimento e principalmente na 
velocidade de resfriamento do aço. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
28 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Em face à decorrência desses fenômenos físicos (aquecimento / resfriamento) e a fim 
de possibilitar-nos o controle das transformações estruturais dos aços, usamos um 
outro diagrama chamado de "Curva TTT" — Tempo — Temperatura — Transformação. 
 
Para outras taxas de resfriamento, que não as taxas do diagrama de equilíbrio Fe-Fe3C, 
utilizamos as curvas fora do equilíbrio. 
 
Estas curvas também são chamadas de diagramas de transformação isotérmica que 
descrevem os constituintes microestruturais resultantes da transformação da austenita 
instável a uma temperatura particular (abaixo de A1) para um aço de composição 
química determinada. 
 
Resumindo, curva TTT é o diagrama que relaciona o tempo em uma temperatura 
constante onde ocorrem as diversas transformações nos aços no estado sólido. 
 
Quando um aço eutetóide for aquecido até o campo austenítico e a seguir resfriado 
lentamente até a temperatura de 723ºC, a microestrutura resultante conterá apenas 
perlita. Esta estrutura só poderá ocorrer quando houver tempo suficiente, permitindo 
aos átomos se difundirem naquele novo arranjo. 
 
O principal mecanismo responsável por esse acontecimento é a difusão. Quanto mais 
alta a temperatura, maior mobilidade atômica os átomos terão dentro da estrutura. 
 
Aços que são termicamente tratados para produzir perlita geralmente tem maior 
dutilidade e menor dureza. Todavia quando se resfria a austenita mais rapidamente, 
ocorrem mudanças significativas nesta transformação para uma determinada liga de 
aço. 
 
Primeiro, a transformação ocorrerá a uma temperatura mais baixa (menor que A1). 
Adicionalmente, a microestrutura resultante é modificada e a dureza e a resistência à 
tração do aço aumentam significativamente, com uma diminuição correspondente em 
dutilidade e alongamento. 
 
Tomemos por exemplo um aço eutetóide. Este aço apresenta uma única temperatura 
crítica a 723ºC (A3 e Acm coincidem com A1). Abaixo dessa temperatura, teríamos 
somente perlita se as condições de resfriamento fossem extremamente lentas 
(diagrama de equilíbrio). 
 
Com velocidades de resfriamento da austenita cada vez maiores, a temperatura crítica 
de transformação, que no caso seria indicada por A1 a 723°C, será cada vez mais 
baixa. 
 
Com um leve aumento na velocidade de resfriamento, a temperatura de transformação 
será um pouco menor, produzindo assim uma perlita mais fina, ou seja, uma perlita com 
espaçamento menor entre as lamelas. Esta estrutura é ligeiramente mais dura que a 
perlita grosseira e um pouco menos dútil. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
O produto resultante da transformação nessas condições, até certa velocidade de 
resfriamento, ainda será perlita, porém, com características estruturais e propriedades 
mecânicas, dependentes da temperatura de transformação. Com velocidades de 
resfriamento mais altas e mais baixas temperaturas de transformação, já não ocorre a 
formação de perlita, em contrapartida forma-se bainita. 
 
A bainita possui um arranjo acicular de finas agulhas de carboneto de ferro em uma 
matriz de ferrita. Bainita tem maior resistência à tração e dureza e menor dutilidade 
quando comparada a perlita, e é muito difícil sua observação ao microscópio ótico, 
sendo necessário um olho muito treinado e aumento adequado. 
 
Se a taxa de resfriamento e a quantidade de carbono são suficientemente altas, a uma 
temperatura mais baixa de transformação, irá aparecer junto ou não com as 
transformações anteriores, uma nova transformação, dando origem a um constituinte 
totalmente diferente, denominado martensita. 
 
Para isso é necessária uma quantidade mínima de carbono no aço, para que ocorra a 
transformação em martensita, e é também por isso que os aços com teor de carbono 
abaixo de 0,29% são os preferíveis para a soldagem, uma vez que a possibilidade de 
formação de martensita é baixa, ou quase nula. 
 
A formação da martensita é um processo sem difusão; pois a taxa de resfriamento é tão 
alta que impede sua ocorrência, ou seja, os átomos não têm tempo para se mover e 
nem espaçamento atômico adequado. 
 
A austenita, quando submetida a taxas de resfriamento muito altas, sofre têmpera, pois 
o fenômeno de difusão é praticamente extinto. Como conseqüência, o carbono fica 
aprisionado dentro da célula unitária CCC que é deformada para uma estrutura 
tetragonal de corpo centrado. 
 
A martensita é uma solução supersaturada de carbono em ferro alfa deformada 
tetragonalmente com dureza e fragilidade elevadas. Possui reticulado tetragonal de 
corpo centrado, resultante da distorção do reticulado cúbico de corpo centrado 
provocado pelo excesso de carbono. A martensita das ligas ferro-carbono é 
ferromagnética. 
 
Importantes considerações sobre o diagrama TTT 
 
Para a velocidade de resfriamento que tangencia o cotovelo da linha de início de 
transformação da austenita, dá-se o nome de "velocidade crítica de resfriamento", a 
qual é de grande importância nos tratamentos térmicos. 
 
Partindo dos fenômenos físicos acima descritos, é que na prática dos tratamentos 
térmicos, elevamos a temperatura de um aço até a sua transformação em uma 
determinada estrutura (ferro gama) e controlamos a velocidade de resfriamento, para 
que se obtenha a microestrutura final desejada e em decorrência as características 
desejadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Um outro fato que ocorre também, é que com o aumento da velocidade de resfriamento, 
as transformações além de atrasarem o seu início, elas também levam um tempo maior 
para se completarem. 
 
No exemplo do aço eutetóide acima citado, já foi comentadono diagrama de equilíbrio, 
que a sua transformação de ferro gama em ferro alfa + cementita na temperatura de 
723°C se processaria integralmente nessa temperatura se a velocidade de resfriamento 
fosse considerada infinitamente lenta. 
 
Repetindo, o aço eutetóide (com 0,8% de carbono em sua composição) a uma 
temperatura acima de 723°C terá a sua estrutura formada exclusivamente de austenita, 
a qual se transformará em perlita a uma temperatura imediatamente inferior aos 723°C, 
se o processo de resfriamento for infinitamente lento. 
 
Para melhor entendermos uma curva TTT, passaremos a analisar as transformações 
isotérmicas que ocorrem com um aço eutetóide, ou melhor, usando amostras de aço 
eutetóide devidamente austenitizados. 
 
Vamos analisar o que ocorre se resfriarmos rapidamente estas amostras até diversas 
temperaturas e mantivermos estas temperaturas constantes, até que se processe toda 
a transformação da austenita. 
 
Antes, porém, analisando o diagrama da figura 18, encontramos na linha abscissa o 
tempo em escala logarítmica e na ordenada as temperaturas. A linha horizontal na parte 
superior do diagrama representa a linha inferior da zona crítica do diagrama de 
equilíbrio — Linha A1, a 723ºC. 
 
A linha em forma de "C" marcada com "I", define a linha de início de transformação da 
austenita instável, isto é o tempo necessário para que a transformação da austenita se 
inicie. 
 
A linha também em forma de "C" marcada com "F", define o tempo necessário para que 
a transformação da austenita se complete. 
 
Finalmente, a cerca de 220ºC a linha "Mi" e mais abaixo a cerca de 110°C a linha "Mf”, 
indicam o aparecimento e o término da transformação martensítica, cuja transformação 
é independente do tempo e das curvas em "C", ficando as suas porcentagens 
crescentes a partir de "Mi" e com a totalidade da transformação em “Mf”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 18 – Curva TTT de um aço eutetóide 
 
Através do diagrama podemos acompanhar as estruturas resultantes das 
transformações em diferentes temperaturas. Seguindo com a análise das 
transformações, e para um melhor entendimento, traçamos sobre o diagrama TTT 
acima, três exemplos de transformações isotérmicas, isto é, transformações que 
ocorrem a uma temperatura constante. 
 
No primeiro exemplo, tomamos uma amostra de aço eutetóide devidamente 
austenitizada na faixa de 800ºC e a resfriamos bruscamente até os 650ºC numa 
velocidade menor do que dois segundos e a mantemos constante nessa temperatura. 
 
A transformação irá iniciar somente após o 8,4 segundos e é concluída no 2º minuto, 
levando a operação de transformação um tempo aproximado de 1 minuto e 52 
segundos. O constituinte final resultante é perlita grosseira. 
 
Como segundo exemplo, resfriamos a nossa amostra dos 800ºC até 550ºC em menos 
de 1 segundo. Da mesma forma a mantemos em temperatura constante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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A transformação inicia em 1 segundo e conclui-se um pouco antes de 8 segundos, 
levando um tempo total de menos de 7 segundos e resultando como constituinte final 
perlita fina mais dura e resistente do que a do exemplo anterior. 
 
No terceiro exemplo, resfriaremos a amostra dos 800ºC até 280ºC em menos de 1 
segundo. A transformação se inicia em menos de 1 minuto e se conclui com mais de 30 
minutos, levando um tempo superior a 30 minutos para a total transformação. O 
constituinte final é bainita acicular com dureza superior às amostras anteriores. 
 
Observa-se nos três exemplos acima, que logo abaixo da temperatura crítica, o tempo 
de transformação é grande, isto é, demora para iniciar e completar, e esta demora é 
cada vez menor à medida que decresce a temperatura até cerca dos 550ºC. Porém, a 
partir dos 550ºC para baixo, aumentam novamente os tempos de início e conclusão de 
transformação. 
 
Próximo dos 220ºC, quando então ocorre a linha "Mi" tem início a formação da 
matensita que termina em “Mf” próximo ao 110ºC. 
 
Concluindo, observamos que o menor tempo de uma transformação, ocorre nas 
proximidades dos 550 °C e que a partir dessa temperatura, tanto para cima até próximo 
da linha "Al", como para baixo até a linha "Mi", os tempos de transformação isotérmica 
aumentam gradativamente. 
 
Entretanto, até o momento comentamos somente sobre as transformações isotérmicas 
ocorridas em uma curva TTT. As curvas TTT diferem de aço para aço. 
 
Quanto às transformações que mais interessam sob o ponto de vista prático, são as 
que ocorrem quando a temperatura decresce continuamente, visto que as operações de 
tratamento térmico envolvem transformações que normalmente ocorrem com 
resfriamento contínuo. Faz-se necessário o uso de outro diagrama: 
Diagrama CCT ou Curvas de Resfriamento Continuo. 
 
No exemplo a seguir, a representação esquemática de um diagrama TTT, apresenta 
uma série de curvas de resfriamento contínuo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 19 – Curva TTT esquemática de um aço eutetóide 
 
A linha "A" do exemplo mostra um aço resfriado muito lentamente dentro de um forno, 
cuja estrutura começa a se transformar em perlita ao atingir a temperatura da linha "I" e 
se completa ao cruzar a linha "F". Essa perlita é lamelar e de baixa dureza. 
 
Com o resfriamento mais rápido ao ar, representado na linha "B", a estrutura do aço 
ainda resultará em perlita, porém, mais fina e mais dura do que a anterior. 
 
Utilizando uma velocidade de resfriamento ao ar soprado, maior do que a anterior, 
representada pela linha "C" a transformação que inicia em "I" e ainda se completa na 
linha "F", resulta numa perlita mais fina e mais dura ainda do que as anteriores. 
 
Na quarta representação, linha "D", com o resfriamento em óleo mais rápido do que os 
anteriores, a transformação da austenita iniciada na linha "I" não chega a se concluir, 
isto é, não cruza a linha de transformação final "F", ficando a transformação perlítica 
interrompida. 
 
Ao atingir a linha Mi, o restante da austenita que não chegou a se transformar em perlita 
ou bainita, começa a transformar-se em martensita, terminando essa transformação 
quando a temperatura atingir a linha Mf. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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A estrutura resultante dessa velocidade de resfriamento será constituída de perlita, 
bainita e martensita simultaneamente. 
 
Finalmente na representação da linha "E", com o resfriamento muito rápido em água, 
verifica-se que esse resfriamento não toca a curva isotérmica, de modo que não há 
transformação da austenita em estruturas dúteis, mas simplesmente em estrutura 
martensítica, quando a temperatura cruzar as linhas "Mi" e "Mf". Portanto, os aços 
resfriados mais rapidamente apresentam maior dureza. 
 
Podemos notar também nodiagrama representado, a existência de uma velocidade de 
resfriamento, curva "T", que tangencia o cotovelo da curva "I" de transformação. 
 
Essa velocidade de resfriamento contínuo chama-se "velocidade crítica de 
resfriamento", sendo desnecessário resfriar o aço mais rápido do que ela, para 
obtermos estruturas martensíticas. 
 
Por outro lado, velocidades excessivamente rápidas de resfriamento podem ocasionar 
danos como empenamentos das peças e até o aparecimento de trincas. 
 
Definindo, "Velocidade Crítica de Resfriamento", e a menor velocidade de resfriamento 
de um aço que produzirá uma microestrutura totalmente martensítica. 
 
Como já mencionado anteriormente, as curvas TTT diferem de aço para aço, isto é, 
elas possuem características distintas em função da composição química de cada aço. 
Como exemplo, observamos as duas curvas TTT, da figura 20 abaixo, sendo uma de 
aço hipoeutetóide e a outra de hipereutetóide. 
 
 
Figura 20 – Curva TTT de um aço hipoeutetóide e de um aço hipereutetóide 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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As curvas dos aços que não são o aço eutetóide diferem em primeiro lugar pela posição 
do início da temperatura crítica superior, linha "A3". No aço eutetóide, a linha "A3" 
coincide com a linha "A1" a 723ºC. 
 
Nota-se também, o aparecimento de mais uma curva acima das curvas em "C" de 
transformação: linha "F1" nos aços hipoeutetóides, a qual indica a separação inicial da 
ferrita quando o aço entra na zona crítica durante o resfriamento lento e linha "Ci", nos 
aços hipereutetóides, a qual indica a separação inicial da cementita quando este aço 
entra também na zona crítica durante o resfriamento mais ou menos lento. 
 
Comparando-se os dois diagramas acima, destaca-se ainda o deslocamento das curvas 
de transformação em "C" para a esquerda nos aços com menos carbono e para a 
direita nos aços com maior teor de carbono comparado com o aço eutetóide; além 
disso, as temperaturas de transformação martensítica, indicadas pelas linhas "Mi" e 
"Mf", são mais elevadas nos aços com menor teor de carbono do que o aço eutetóide. 
 
Esta é um das razões pelas quais os aços carbono e sem elementos de liga, com 
teores baixo de carbono, são mais difíceis de formarem microestruturas totalmente 
martensíticas, embora aplicando-se uma velocidade de resfriamento extremamente 
elevada. 
 
Assim como o carbono altera a posição das linhas de transformação no diagrama TTT, 
conforme sua porcentagem no aço, existem outros fatores que também influenciam na 
posição dessas curvas, tais como: a composição química do aço, o tamanho de grão da 
austenita, o grau de homogeneidade da austenita mesmo com baixas velocidades de 
resfriamento, como podemos observar nos dois diagramas da figura 20. 
 
Quanto à composição química, todos os elementos de liga, com exceção do cobalto, 
deslocam as curvas de transformação "C" para a direita, alterando as temperaturas de 
transformação da martensita. 
 
Esse fenômeno ocorre, porque quando o aço está na temperatura acima da zona 
crítica, acima da linha "A3", praticamente todos os elementos de liga se dissolvem na 
austenita, isto é, se encontram em solução sólida no ferro gama. 
 
Durante o resfriamento, quando o aço se encontra na zona crítica, alguns elementos 
tendem a ficar dissolvidos no ferro alfa e outros que tendem a formar carbonetos. 
 
Portanto, quando o aço entra na zona crítica durante o resfriamento, os elementos de 
liga procuram se dispor de acordo com a sua tendência, dissolvendo-se na ferrita, ou 
formando carbonetos, ou permanecendo na austenita instável. 
 
Essas reações serão tanto mais complexas e numerosas, quanto maior for a 
porcentagem e a quantidade de elementos de liga na composição do aço. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
36 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
Quanto mais complexas e numerosas, maior será o tempo necessário para se iniciarem 
e finalizarem essas reações, de forma a atrasarem o início e o fim das transformações 
da austenita instável. 
 
Esse fato irá ocasionar o deslocamento das curvas do diagrama TTT para a direita 
como já foi mencionado acima. 
 
A conseqüência mais importante desse deslocamento, é a maior facilidade de se obter 
a estrutura totalmente martensítica, mesmo com baixas velocidades de resfriamento 
como podemos observar nos dois diagramas da figura 21. 
 
 
 
Figura 21 – Curva TTT de um aço SAE 4140 e de um aço SAE 4340. 
 
Com relação ao tamanho de grão da austenita, observa-se que quanto maior for o 
tamanho do grão austenítico, tanto mais para a direita se deslocam às curvas de 
transformação, resultando no atraso do início e fim da formação da perlita/bainita. 
 
A razão é que a formação de perlita inicia nos contornos dos grãos austeníticos e 
quanto maior for o tamanho de grão, mais tempo levará a transformação para se 
completar. 
 
 
Figura 22 - Influência do tamanho do grão austenítico na transformação da austenita 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
37 CETRE- Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1 
 
Nota-se na representação acima, que dentro de um determinado tempo, enquanto o 
grão menor apresenta a transformação total em perlita, nos grãos maiores, a mesma 
ainda não se completou. 
 
Assim, um aço com granulação austenítica grosseira dificulta a formação da perlita, 
mas facilita a obtenção da martensita, devendo, contudo ser evitada, pela simples razão 
que a granulação grosseira diminui a tenacidade do aço, provoca maiores 
empenamentos, facilita a formação de trincas, gera tensões internas podendo ainda 
manter a austenita retida. 
 
O tamanho do grão austenítico cresce quando o aço é levado a temperaturas muito 
acima da temperatura crítica superior, linha A3, ou mantido acima da temperatura crítica 
por um tempo demasiadamente longo, ou ainda, pelas duas razões, tempo e 
temperatura acima do necessário para a total transformação da austenita. 
 
Por último, a homogeneidade da austenita, também interfere sobre a posição das 
curvas TTT / CCT. Quanto mais heterogênea for a austenita pela presença por exemplo 
de carbonetos residuais ou áreas localizadas ricas em carbono, mais para a esquerda 
se deslocam as curvas de transformação da austenita, favorecendo a formação da 
perlita e dificultando a obtenção da martensita. 
 
Portanto, para um tratamento correto de têmpera, o aço deve ser o mais homogêneo 
possível. 
 
Concluindo, assim como as curvas TTT / CCT diferem de aço para aço, convém 
ressaltar ainda, que as curvas para um determinado aço sofrem variações regulares de 
uma corrida para outra corrida. 
 
9.2 Curvas CCT – transformação sob resfriamento contínuo 
 
As curvas de Transformação sob Resfriamento Contínuo (Continuous Cooling 
Transformation – em inglês), apresentam as mudanças que ocorrem durante o 
resfriamento contínuo a partir da austenita. 
 
Esse tipo de diagrama e o diagrama TTT se complementam tornando-se ferramenta útil 
para o metalurgista e para o inspetor de soldagem. A figura 23 mostra o diagrama CCT 
de um aço eutetóide.