Tratamento térmico

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TRATAMENTOS TÉRMICOS DE METAIS DE BASE 
E JUNTAS SOLDADAS
Prof. Valtair Antonio Ferraresi
Universidade Federal de Uberlândia
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Tratamentos Térmicos
Operações de aquecimento e resfriamento controlados, que visam afetar as
características dos aços e ligas especiais, são denominadas tratamentos
térmicos.
Os principais objetivos dos tratamentos térmicos são os seguintes:
- Remoção de tensões (oriundas de esfriamento desigual, trabalho mecânico 
ou outra causa);
- Aumento ou diminuição da dureza;
- Aumento da resistência mecânica;
- Melhora da ductibilidade;
- Melhora na usinabilidade;
- Melhora da resistência ao desgaste;
- Melhora das propriedades de corte;
- Melhora da resistência a corrosão;
- Melhora da resistência ao calor;
- Modificação das propriedades elétricas e magnéticas;
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Tratamentos Térmicos
Para a realização de um tratamento térmico em um aço os seguintes fatores
devem ser levados em consideração:
Aquecimento;
Tempo de permanência à temperatura de aquecimento;
Resfriamento;
Atmosfera do forno.
Os principais Tratamentos Térmicos são:
- Recozimento;
- Normalização;
- Têmpera;
- Revenimento.
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RECOZIMENTO
Recozimento – visa reduzir a dureza do aço, aumentar a usinabilidade, facilitar o 
trabalho a frio ou atingir a microestrutura ou as propriedades desejadas. 
Tipos de recozimento:
- Recozimento pleno;
- Recozimento isotérmico
- Recozimento subcrítico;
- Esferoidização ou recozimento intercrítico.
Recozimento pleno – consiste em
austenitizar o aço (500C acima da linha A3
para os aços hipoeutetóides e de 50oC acima
da linha A1 para hipereutetóides), resfriando-
o lentamente, usualmente dentro do forno.
Busca obter uma estrutura próxima do
equilíbrio.
5
RECOZIMENTO
66
TIME
Ac3
Ac1
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
E
log(t)
Austenite
A. + Bainite
A.+F.
A.+F.+P.
A. + Martensite
Martensite
Ferrite +
pearlite
TA
Ac3
Ac1T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
E
Ferrite 
Ferrite  + Austenite
Austenite
TA
RECOZIMENTO
Ciclos de recozimento recomendados para aços carbono
Aço 
ABNT
Temperatura de 
Austenitização 
(oC)
*Ciclo de 
resfriamento de 
- até (0C)
Faixa de 
dureza 
(Brinell)
1020 855 – 900 855 – 700 11 – 149
1030 845 – 885 845 – 650 126 – 197
1040 790 – 870 790 – 650 137 – 207
1050 790 – 870 790 – 650 156 – 217
1060 790 – 845 790 – 650 158 – 217
1070 790 – 845 790 – 650 167 – 229
1080 790 – 845 790 - 650 167 – 229
1090 790 - 830 790 - 650 167 - 229
* Resfriamento a 28oC por hora no interior do forno
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RECOZIMENTO
Recozimento isotérmico: consiste no
aquecimento do aço nas mesmas
condições do recozimento total, seguido de
um resfriamento rápido até uma
determinada temperatura, sendo que no
diagrama de transformação isotérmico e
mantido constante até produzir a
transformação completa. Obtém os
mesmos constituintes do recozimento
pleno.
A estrutura final é mais uniforme que no
caso do recozimento pleno Ac3
Ac1
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
E
log(t)
Austenite
A. + Bainite
A.+F.
A.+F.+P.
A. + Martensite
Martensite
Ferrite
e perlite
TA
TB
Ac3
Ac1T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
E
Ferrite 
Ferrite  e Austenite
Austenite
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RECOZIMENTO
Recozimento subcrítico (alívio de tensões) – o aquecimento se dá a
uma temperatura abaixo da linha A1 – utilizado para recuperar a
ductilidade do aço trabalhado a frio (encruado) – recuperação das fases
encruadas.
Normalmente, o aquecimento do aço carbono fica na faixa de 595 a
6750C, seguido do resfriamento ao ar.
As principais transformações que ocorrem neste tratamento são a
recuperação e a recristalização das fases encruadas.
São também aplicados quando se deseja reduzir tensões residuais em
estruturas ou componentes após soldagem, dobramento, resfriamento
brusco (têmpera), etrc.
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T
t
Tmax
Alívio de Tensões
Treatment temperature for different low alloyed steels
• Aço carbono e C-Mn Td=550°C-600°C;
• Aço Cr-Mo: Td 630°C to 780°C;
• Aços de baixa liga Td=530°C-580°C.
• Velocidade de aquecimento/resfriamento - máx de 200oC/h
• Tempo na temperatura de tratamento – depende da espessura
– min 30 min.
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ESFEROIDIZAÇÃO
Esferoidização - Consiste num aquecimento e resfriamento subseqüente,
em condições tais a produzir uma forma globular ou esferoidal de carboneto no
aço. Há várias maneiras de produzir tal estrutura, a saber:
- aquecimento a uma temperatura logo acima da linha inferior de
transformação, seguido de esfriamento lento;
- aquecimento por tempo prolongado a uma temperatura logo abaixo da linha
inferior da zona crítica;
- aquecimento e resfriamento alternados entre temperaturas que estão logo
acima e logo abaixo da linha de transformação inferior.
A esferoidização objetiva melhorar a usinabilidade de aços de alto carbono.
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RECOZIMENTO
1212
Microestrutura da liga Fe-
0,003%C encruada em 60%
antes (a) e após (b) recozimento
por 2h a 538ºC. Após o
recozimento (b), 80% da
estrutura recristalizaram
formando grãos equiaxiais finos.
Microscopia ótica.
Ataque: nital 3% Aumento: 100X
RECOZIMENTO
1313
NORMALIZAÇÃO
Normalização – consiste na austenitização completa do aço, seguida de
resfriamento ao ar parado ou agitado.
É indicado para homogeneização da estrutura após o forjamento e antes da
têmpera ou revenimento. Aços ligados que temperam (endurecem) ao ar não
são normalizados.
Diagrama de equilíbrio Fe-C
com as faixas de temperatura
de deformação a quente e dos
tratamentos térmicos de
homogeneização,
normalização e recozimento
pleno.
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Normalização e Recozimento
Ciclos térmicos (esquemáticos) dos tratamentos térmicos de recozimento pleno e
normalização. No recozimento pleno, devido ao resfriamento mais lento, a
transformação em ferrita e perlita ocorre a temperatura mais elevada e a
microestrutura é mais grosseira, quando comparadas com as da normalização.
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NORMALIZAÇÃO
A normalização pode ser usada para as seguintes aplicações:
- Refino de grão (por meio de recristalização) e homogeneização da estrutura 
visando obter uma melhor resposta na têmpera ou no revenimento posterior.
- Melhoria da usinabilidade
- Refino de estruturas brutas de fusão (peças fundidas, por exemplo).
- Obter propriedades mecânicas desejadas.
Aço oC Aço oC
1020 915 5120 925
1030 900 5135 870
1045 860 5147 870
1080 830 5160 870
1340 870 8640 870
4032 900 8720 925
4140 870 9850 870
4340 870 81B45 870
4720 925 94B40 900
Temperaturas de normalização
recomendadas para os aços
carbono e baixa liga
16
1015
Aço
1020
NORMALIZAÇÃO
1717
Têmpera - Consiste no aquecimento de um do aço até a completa
austenitização seguido de resfriamento rápido para causar a formação de uma
estrutura martensitica. O objetivo, sob o ponto de vista de propriedades
mecânicas, é o aumento do limite de resistência à tração e de sua dureza.
Têmpera
O meio de resfriamento
depende do teor de carbono
presente no aço, da forma e
dimensões da peça submetida à
têmpera. Pode ser líquido ou
gasoso.
No caso de um meio líquido os
mais comuns são: água, água
contendo sal ou aditivos cáusticos,
óleo e soluções aquosas de
polímeros. Os meios gasosos
podem ser ar ou gases inertes
como hélio e argônio.
1818
Têmpera
Resultam da têmpera redução da ductilidade (baixos valores de
alongamento e estricção), da tenacidade e o aparecimento de apreciáveis
tensões internas. Esses inconvenientes são atenuados pelo revenido
Influência do teor decarbono na dureza de
aços com estrutura
constituída
integralmente de
martensita, ferrita-perlita
e esferoidita.
1919
Têmpera
Como os diferentes aços apresentam curvas ITT distintas, a taxa mínima de 
resfriamento necessário (denominada velocidade crítica) para evitar as 
transformações perlítica e bainítica varia em uma faixa bastante larga.
2020
Têmpera
Aumentando-se o teor de C diminui-se a temperatura para início e fim da 
formação da martensita. A dureza da martensita também aumenta 
2121
Têmpera
Influência do
teor de carbono
na dureza da
martensita de
ligas Fe-C
revenidas em
diferentes
temperaturas.
2222
Revenimento
A martensita como temperada é extremamente dura e frágil – altas tesões
internas – podendo trincar – sem emprego prático.
Para atingir valores adequados de resistência mecânica e tenacidade, deve-se,
logo após a têmpera proceder o revenimento.
Consiste em aquecer
uniformemente até
uma temperatura
abaixo daquela de
austenitização,
mantendo o aço nesta
temperatura por um
tempo suficiente para
equalização de
temperatura e
obtenção das
propriedades
desejadas.
2323
Revenimento
Variação das 
propriedades mecânicas 
do aço 4340 em função 
da temperatura de 
revenimento
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Revenimento
Efeito da duração 
do revenimeno de 
um aço com 
0,28%C sobre a 
dureza para quatro 
temperaturas 
diferentes.
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Revenimento
Efeito do tempo 
de revenimento 
na dureza de 
aços carbono
2626
Revenimento
Influência da temperatura de revenimento na energia de impacto Charpy 
V de aços baixa liga e médio carbono temperados. 
2727
Revenimento
Influência da temperatura de revenimento na dureza de aços com 
diferentes teores de carbono. 
2828
Revenimento
Curva tensão-deformação do aço Fe-C nos estados temperado e 
temperado e revenido. 
2929
Têmpera e Revenido
Variação da 
dureza (atraso 
do 
amolecimento e 
endurecimento 
secundário) no 
revenimento de 
aços com 
diferentes 
teores de Mo. 
3030
Revenimento
Influência dos elementos na dureza de ligas Fe-C revenidas a 540ºC. 
3131
Martêmpera
Martêmpera – Objetivo é minimizar o efeito das tensões de resfriamento na têmpera. O 
resfriamento é interrompido por alguns instante a uma temperatura pouco superior ao 
início de transformação martensíica, diminuindo os gradientes térmicos. Diminui perda 
de peças por trinca.. Maior custo em relação a têmpera convencional
32
Martêmpera
33
Austêmpera
Austêmpera – transformação isotérmica para a produção de uma estrutura
bainítica. Consiste em: Austenitizar o aço; Resfriamento rápido em banho de sal,
óleo ou chumbo para a região de formação bainítica Transformação da austenita
em bainita; Resfriamento ao ar ate a temperatura ambiente.
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Austêmpera
O principal objetivo da austêmpera é obter produtos com alta ductilidade e resistência 
ao impacto, sem perda expressiva de dureza. Reduzir a formação de trincas e 
empeno
A escolha do aço 
para austêmpera é 
baseada em sua 
curva ITT
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Solubilização e Envelhecimento
O tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento são aplicados
em Ligas endurecíveis por precipitação Nestes materiais, consegue-se um
aumento considerável de resistência mecânica e dureza por.
Tais ligas possuem um
diagrama de equilíbrio do
tipo mostrado na figura
abaixo, de forma que,
aquecendo-as a uma
temperatura T1, ocorre a
dissolução da fase β,
estável à temperatura
ambiente. O tratamento de
solubilização consiste em
aquecer o material até T1,
para a dissolução de β, e,
em seguida, resfriá-lo
rapidamente de forma a
impedir que esta fase se
precipite novamente.
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A escolha da temperatura T2 (e do tempo de permanência nesta temperatura) é
muito importante pois, se esta for muito elevada (T3, por exemplo), os
precipitados obtidos podem ter um tamanho excessivo para causar o aumento
desejado nas propriedades mecânicas (super-envelhecimento).
Como resultado, obtém-se uma solução sólida super-saturada de β que tende a
ser macia e dútil. Contudo, se o material for aquecido a uma temperatura
moderada (T2), a fase β, ou uma outra fase meta-estável (isto é, diferente da
fase β, a esperada pelo diagrama de equilíbrio, mas cuja velocidade de
formação seja maior), poderá se precipitar em uma forma extremamente fina,
endurecendo o material consideravelmente (tratamento de envelhecimento).
Solubilização e Envelhecimento
São exemplos de ligas endurecíveis por precipitação: ligas de alumínio e cobre
(ANSI série 2000), alumínio e zinco (série 7000), ligas de magnésio (AZ80A,
ZK60A e HM21A conforme a norma ASTM B275), ligas de níquel contendo Al ou
Nb (Waspalloy, Nimonic 90, etc), ligas de titânio e certos aços inoxidáveis (17-7
PH, 17-4 PH, etc).
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Solubilização e Envelhecimento
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Referências
Costa e Silva, Andre Luiz & Mei, Paulo Roberto, Aços e ligas
especiais, Editora Edgard Blucher, São Paulo, 2006.
ASM Metals handbook. 8. ed. Metals Park, 1974.
Chiaverini, Vicente, Aços e Ferros Fundidos - ABM, 1982.
Krauss, G. Steels: heat treatment and processing principles,
ASM, 1997.