Aula Teórica 8 Tratamentos Térmicos Ferros Fundidos e Aços Inox

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Tratamentos Térmicos dos Ferros 
Fundidos e Aços Inoxidáveis
Prof. Dr. Dalmarino Setti
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Tratamentos Térmicos dos Ferros Fundidos
Os tratamentos térmicos dos Ferros Fundidos são 
apresentados de acordo NBR 13187. Os Tratamentos 
contemplados na norma são os seguintes:
� Alívio de Tensões
� Normalização
� Nitrocarbonetação
� Têmpera Superficial (por indução e chama)
� Têmpera Total e Revenido
� Recozimento Ferrítico ou Ferritização
� Recozimento Subcrítico
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Alívio de Tensões nos Ferros Fundidos
� Objetivo: Eliminar tensões internas, sem modificação 
de propriedades com a finalidade de manter 
estabilidade dimensional após processos de 
fabricação.
� Aplicação: Em ferros fundidos cinzentos e nodulares, 
no estado bruto de fusão, após soldagem, usinagem e 
tratamento térmico.
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Alívio de Tensões nos Ferros Fundidos
� Procedimento
Taxa de aquecimento = 100 ºC/h (máxima)
Tempo de encharque = 25 mm/h
Taxa de resfriamento = 50 ºC/h
Resfriamento = até 200 ºC.
� Temperatura de Alívio de Tensões:
Ferros Fundidos Baixa Liga = 550 - 650 ºC
Ferros Fundidos Não Ligado = 500 - 550 ºC
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Normalização nos Ferros Fundidos
� Objetivo: Melhorar propriedades mecânicas (aumentar 
ou diminuir) como resistência a tração, alongamento e 
dureza ou restaurar propriedades do estado bruto de 
fusão, cuja estrutura tenha sido alterada. 
� Aplicação: Em ferros fundidos cinzentos e nodulares, 
no estado bruto de fusão, após soldagem e tratamento 
térmico.
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Normalização nos Ferros Fundidos
� Procedimento
Aquecimento = Acima temperatura crítica (870 a 950 ºC)
Taxa de aquecimento = 50 a 100 ºC/h
Tempo de encharque = 25 mm/h
Taxa de resfriamento = Ao ar calmo ou forçado
� Observação: O temperatura de encharque, a velocidade de 
resfriamento são influenciadas pela composição química e 
pela microestrutura antes do tratamento térmico, matriz 
desejada e a geometria das peças.
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Normalização nos Ferros Fundidos
Ferro Fundido Nodular Normalizado. Nital, 500 x.
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Têmpera Superficial nos Ferros Fundidos
� Objetivo: Método de têmpera localizada, com a 
finalidade de obter regiões da superfície com alta 
dureza, ou seja, boa resistência ao desgaste.
� Aplicação: Em peças de ferros fundidos cinzento e 
nodular que requeiram resistência ao desgaste 
superficial, mantendo as propriedades de núcleo 
inalteradas.
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Têmpera Superficial nos Ferros Fundidos
Procedimento:
� Aquecimento realizado por chama ou por indução 
magnética. 
� Parâmetros de processo devem ser adequados a 
espessura de camada desejada.
� Meios de resfriamento normalmente utilizados, água, óleo 
e polímeros.
� O carbono combinado dos ferros fundidos a serem 
tratados deve ser entre 0,35 e 0,80% para terem boa 
resposta ao tratamento.
� Revenido de 180 a 200 ºC por 2 horas necessário.
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Têmpera Superficial nos Ferros Fundidos
� As peças a serem temperadas superficialmente não 
devem conter porosidades e materiais estranhos como 
areia e escórias, em suas superfícies, pois podem gerar 
superfície rugosa ou trincas após a têmpera.
� As superfícies devem estar limpas por jateamento antes 
da têmpera, pois a areia e carepas agem como 
isolantes térmicos e reduzem a eficiência do processo.
� Requisitos finais: A dureza superficial e a 
profundidade da camada temperada devem atender às 
especificações preestabelecidas.
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Têmpera Total nos Ferros Fundidos
� Objetivo: Tratamento térmico destinado a promover a 
transformação da austenita somente em martensita. 
Utilizado para aumentar a resistência mecânica, dureza 
e resistência ao desgaste.
� Aplicação: Em ferros fundidos cinzentos e nodulares, 
após usinagem, pode ser aplicado após os tratamentos 
térmicos de alívio de tensões, normalização e 
recozimento.
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Têmpera Total nos Ferros Fundidos
Procedimento:
� Taxa de aquecimento = 100 ºC/h até 650ºC
� Tempo de encharque = 0,5 a 1 hora para cada 25 mm espessura.
� Temperatura de tratamento Ferros Fundidos Cinzentos Não Ligados:
TA(ºC) = 723 + 28. (%Si)- 25.(%Mn)
� Recomenda-se acrescentar 90 ºC a temperatura TA calculada.
� Para o Ferro Fundido Nodular utilizar a temperatura de 845 a 925 ºC. 
� O meio de resfriamento mais adequado é o óleo, de preferência sob 
agitação. Peças de geometria complexa devem ser temperadas em 
óleo aquecido entre 80 e 100 ºC.
� Peças de seção não uniforme, a seção de maior espessura deve 
entrar primeiro no meio de resfriamento.
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Têmpera e Revenido nos Ferros Fundidos
Ferro Fundido Nodular Temperado e Revenido. Nital, 500 x.
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Revenido nos Ferros Fundidos
� Objetivo: Consiste no aquecimento do material 
temperado, a uma temperatura abaixo da zona crítica, 
tendo como finalidade a eliminação de tensões criadas 
na têmpera ou normalização, bem como o ajuste de 
propriedades mecânicas.
� Aplicação: Em ferros fundidos cinzentos e nodulares.
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Revenido nos Ferros Fundidos
� Procedimento: Realizar este procedimento abaixo da 
zona crítica.
Taxa de aquecimento = 50 a 100 ºC/h
Tempo de encharque = 25 mm/h
Temperatura de tratamento = 200 a 400 ºC.
Resfriar ao ar após o revenido.
� Requisitos finais: As propriedades mecânicas e 
estruturais devem atender às especificações 
preestabelecidas.
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Revenido nos Ferros Fundidos
Efeito da temperatura de revenido na resistência a tração de 
Ferro Fundido Cinzento, austenitizado a 870 ºC. Nital, 500 x.
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Recozimento Ferrítico nos Ferros Fundidos
� Objetivo: Tratamento térmico destinado a obtenção de 
matriz ferrítica.
� Aplicação: Em ferros fundidos cinzentos e nodulares, 
quando não for possível obter a estrutura ferrítica no 
estado bruto de fusão ou após soldagem.
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Recozimento Ferrítico nos Ferros Fundidos
� Procedimento: Realizar este procedimento acima da 
zona crítica.
Taxa de aquecimento = 50 a 100 ºC/h
Tempo de encharque = 25 mm/h
Taxa de resfriamento = 50 ºC/h (máxima)
Temperatura de tratamento = 870 a 925 ºC.
Resfriamento = até 600 ºC aoforno.
� Requisitos finais: As propriedades mecânicas e 
estruturais devem atender às especificações 
preestabelecidas.
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Recozimento Ferrítico nos Ferros Fundidos
Ferro Fundido Cinzento não ligado. 400 x.
(a) Bruto de Fusão 180 HB. (b) Recozido 120 HB.
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Recozimento Subcrítico nos Ferros Fundidos
� Objetivo: Tratamento térmico destinado a obtenção de 
matriz ferrítica, quando a estabilidade dimensional da 
peça fica comprometida em se fazendo um 
recozimento ferrítico.
� Aplicação: Em ferros fundidos cinzentos e nodulares, 
quando não for possível obter a estrutura ferrítica no 
estado bruto de fusão.
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Recozimento Subcrítico nos Ferros Fundidos
� Procedimento: Realizar este procedimento abaixo da 
zona crítica.
Taxa de aquecimento = 50 a 100 ºC/h
Tempo de encharque = 25 mm/h
Taxa de resfriamento = 50 ºC/h (máxima)
Temperatura de tratamento = 680 a 700 ºC.
Resfriamento = até 600 ºC.
� Requisitos finais: As propriedades mecânicas e 
estruturais devem atender às especificações 
preestabelecidas.
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Recozimento Subcrítico nos Ferros Fundidos
Ferro Fundido Nodular. 100 x.
(a) Completamente Recozido. (b) Parcialmente Recozido.
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Nitrocarbonetação nos Ferros Fundidos
� Objetivo: Tratamento termoquímico que envolve 
difusão de nitrogênio e carbono simultaneamente, com 
o objetivo de melhorar as propriedades de resistência a 
fadiga, ao desgaste ou a corrosão.
� Aplicação: Em componentes de ferro fundido cinzento 
e nodular, sujeitos à fadiga, ao desgaste e à corrosão.
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Nitrocarbonetação nos Ferros Fundidos
� Procedimento:
Realizar alívio de tensões ou revenido 25 ºC acima da 
temperatura de nitrocarbonetação.
O processo é executado a temperaturas inferiores a 675 ºC 
durante 1 a 6 horas em banhos de sais ou em meio gasoso.
� Requisitos finais: Testar as peças quanto a:
Uniformidade da camada: Mergulhar as peças em solução de 
CuSO4 a 10% o aparecimento de deposição indica falta de 
camada.
Espessura de camada: Determina em corpos de prova por meio 
de metalografia. Deve ser de no mínimo de 0,004 mm e no 
máximo de 0,03 mm.
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Tratamentos Térmicos dos Ferros Fundidos
Outros tratamentos térmicos importantes dos Ferros 
Fundidos não contemplados na norma NBR 13187 
são apresentados. Estes são os seguintes:
� Austêmpera em Ferro Fundido Nodular –
Austempered Ductile Iron (ADI).
� Maleabilização do Ferro Fundido Branco
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Austêmpera em Ferro Fundido Nodular
� Tratamento térmico destinado a promover a 
transformação da austenita em bainita, sendo que as 
propriedades obtidas dependem da temperatura de 
tratamento. martensita. Utilizado para aumentar a 
resistência mecânica, dureza e resistência ao desgaste.
Bainita Inferior 260 a 320 ºC – Aumento de resistência, 
mecânica, dureza e resistência ao desgaste e moderada 
tenacidade.
Bainita Superior 350 a 450 º C - Aumento de resistência, 
mecânica, dureza e alta ductilidade e tenacidade.
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Austêmpera em Ferro Fundido Nodular
Propriedades de ADI norma ASTM A 897 M.
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Austêmpera em Ferro Fundido Nodular
Ferro Fundido Nodular Austemperado. Nital 3% 300 x.
(a) Austemperado 260ºC. LRT= 1585 MPa, LE= 1380, A= 3% 475 HB.
(b) Austemperado 370ºC. LRT= 1035 MPa, LE= 825, A= 11% 321 HB.
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Maleabilização do Ferro Fundido Branco
� É um tratamento térmico ao qual se submetem ferros 
fundidos brancos, de composições bem definidas, com 
carbono na forma primária de cementita e perlita, e que 
consiste num aquecimento prolongado, em condições 
previamente estabelecidas de temperatura, tempo e meio, 
de modo a provocar transformação de parte ou totalidade do 
carbono em grafita ou, em certos casos, eliminar 
completamente uma parte do carbono.
� Há dois processos fundamentais de maleabilização.
Maleável de Núcleo Branco ou Europeu
Maleável de Núcleo Negro ou Americano
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Maleável de Núcleo Branco – Maleável Europeu
� Neste tipo, a maleabilização ocorre por descarbonetação.
� As peças de ferro fundido branco de composição 
controlada são colocadas em caixas com um material 
oxidante (minério de ferro). 
� Este tratamento é efetivo para peças de seção de até 5 
mm de espessura, peças mais espessas sofrem 
grafitização no interior.
CT(%) Si(%) Mn(%) S(%) P(%)
3,0 - 3,5 0,45 – 0,75 0,10 – 0,40 0,20 máx. 0,15 máx.
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Maleável de Núcleo Branco – Maleável Europeu
� O tratamento térmico é constituído de 3 estágios:
1º Estágio: Tratamento isotérmico entre 900 e 1000 ºC, 
onde ocorre forte descarbonetação e grafitização em 
peças grossas.
2º Estágio: Resfriamento lento a partir da temperatura de 
tratamento até 700 ºC, onde ocorre grafitização da 
austenita.
3º Estágio: No resfriamento final a partir de 700 ºC pode-se 
formar perlita se existir carbono disponível.
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Maleável de Núcleo Preto – Maleável Americano
� Neste tipo, a maleabilização ocorre por grafitização.
� As peças de ferro fundido branco de composição 
controlada são colocadas em caixas com um material 
inerte (cinza, areia ou atmosfera controlada). 
� Este tratamento pode ser utilizado em peças mais 
espessas mais os tempos são mais longos.
CT(%) Si(%) Mn(%) S(%) P(%)
2,20 – 2,80 0,90 – 1,60 0,50 máx. 0,20 máx. 0,15 máx.
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� O tratamento térmico é constituído de 3 estágios:
1º Estágio: Tratamento isotérmico a 950 ºC, para 
grafitização da cementita livre.
2º Estágio: Resfriamento lento a partir da temperatura de 
950 ºC até 735 ºC, para grafitização da cementita 
proveniente da austenita.
3º Estágio: Tratamento isotérmico a 735 ºC ocorre a 
grafitização do carbono proveniente da perlita.
� A grafita resultante tem aspecto de contornos 
rendilhados.
Maleável de Núcleo Preto – Maleável Americano
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Maleabilização do Ferro Fundido Branco
(Esquerda) Ferro fundido maleável bruto de Fusão, carbonetos e perlita.
(Direita) Ferro fundido maleável após tratamento, perlita e nódulos de 
grafita. 400 x.
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Tratamentos Térmicos dos Aços Inoxidáveis
� Ostratamentos térmicos dos aços inoxidáveis 
são apresentados de acordo NBR 6214.
� Tratamentos distintos conforme o tipo do aço.
Tratamentos dos Aços Ferríticos
Tratamentos dos Aços Austeníticos
Tratamentos dos Aços Martensíticos
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Tratamento Térmico dos Aços Ferríticos
� O único tratamento aplicado aos aços Ferríticos é o 
recozimento (recristalização).
� Melhor condição de resistência corrosão, ductilidade e 
baixa dureza é no estado recozido.
� Estes aços apresentam fragilidade a 475 ºC, sendo a 
resistência ao impacto a mais afetada.
� Portanto evitar resfriamento lento na faixa de 400 a 
525 ºC.
� Tempo de Permanência de 3 a 5 minutos para cada 
2,5 mm de espessura.
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Aços Inoxidáveis Ferríticos
Aço C(%) Mn(%) Si(%) Cr(%) Ni(%) P(%) S(%) Outros
405 0,08 1,00 0,50 11,5-14,5 --- 0,04 0,03 0,1-0,3 Al
430 0,12 1,00 1,00 16,0-18,0 --- 0,04 0,03 ---
442 0,20 1,00 1,00 18,0-23,0 --- 0,04 0,03 ---
446 0,20 1,50 1,00 23,0-27,0 --- 0,04 0,03 0,25 N
502 0,10 1,00 1,00 4,0-6,0 0,40-0,65 0,04 0,03 ---
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Recozimento dos Aços Ferríticos
Aço Temperatura (ºC) Resfriamento Dureza (HRB)
405 650 a 820 Ar ou água 75
430 700 a 790 Ar ou água 85
430 820 a 900 Forno até 600 ºC 
e resfriar ao ar. 85
442 760 a 830 Ar ou água 90
446 760 a 830 Ar ou água 83
502 720 a 750 Ar ou água 75
Fonte: NBR 6124
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Tratamento Térmico dos Aços Austeníticos
� Os aços Austeníticos convencionais tem 
como principal tratamento a solubilização.
� A solubilização consiste no aquecimento a 
alta temperatura e resfriamento rápido para 
manter a estrutura austenítica homogênea.
� Tratamento necessário para evitar corrosão 
intergranular, especialmente em peças 
fundidas.
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Tratamento Térmico dos Aços Austeníticos
� A corrosão 
intergranular nos 
aços inoxidáveis 
Austeníticos ocorre 
pela precipitação 
de (FeCr)4C que 
retira Cr da matriz.
� Ocorre na faixa de 
temperatura de 450 
a 900 ºC.
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Aços Inoxidáveis Austeníticos
Aço C(%) Mn(%) Si(%) Cr(%) Ni(%) P(%) S(%) Outros
201 0,15 5,5-7,5 1,00 16,0-18,0 3,5-5,5 0,06 0,03 0,25 N
202 0,15 7,5-10 1,00 17,0-19,0 4,0-6,0 0,06 0,03 0,25 N
301 0,15 2,00 1,00 16,0-18,0 6,0-8,0 0,045 0,03 ---
302 0,15 2,00 2,0-3,0 17,0-19,0 8,0-10,0 0,045 0,03 ---
302B 0,15 2,00 1,00 17,0-19,0 8,0-10,0 0,045 0,03 ---
304 0,08 2,00 1,00 18,0-20,0 8,0-10,5 0,045 0,03 ---
304L 0,03 2,00 1,00 18,0-20,0 8,0-12,0 0,045 0,03 ---
305 0,12 2,00 1,00 17,0-19,0 10,5-13,0 0,045 0,03 ---
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Mecânica- UTFPR
42
Aços Inoxidáveis Austeníticos
Aço C(%) Mn(%) Si(%) Cr(%) Ni(%) P(%) S(%) Outros
309 0,20 2,00 1,00 22,0-24,0 12,0-15,0 0,045 0,03 ---
310 0,25 2,00 1,50 24,0-26,0 19,0-22,0 0,045 0,03 ---
314 0,25 2,00 1,5-3,0 23,0-26,0 19,0-22,0 0,045 0,03 ---
316 0,08 2,00 1,00 16,0-18,0 10,0-14,0 0,045 0,03 2-3 Mo
316L 0,03 2,00 1,00 16,0-18,0 10,0-14,0 0,045 0,03 2-3 Mo
317 0,08 2,00 1,00 18,0-20,0 11,0-15,0 0,045 0,03 3-4 Mo
321 0,08 2,00 1,00 17,0-19,0 9,0-12,0 0,045 0,03 0,4 Ti
347 0,08 2,00 1,00 17,0-19,0 9,0-13,0 0,045 0,03 0,8 Nb
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Mecânica- UTFPR
43
Solubilização dos Aços Austeníticos
� O tempo de permanência a temperatura 
deve ser de 3 a 5 minutos para cada 2,5 mm 
de espessura.
� O tempo de resfriamento total deve ser 
inferior a 3 minutos.
� A dureza máxima obtida após a solubilização 
deve ser de 95 HRB.
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44
Solubilização dos Aços Austeníticos
Aço Temperatura (ºC) Aço Temperatura (ºC)
201 1010 - 1120 309 1040 - 1120
202 1010 - 1120 310 1040 – 1070
301 1010 - 1120 314 1040 - 1120
302 1010 - 1120 316 1040 - 1120
302B 1010 - 1120 316L 1040 - 1100
304 1010 - 1120 317 1070 - 1120
304L 1010 - 1120 321 950 - 1120
305 1010 - 1120 347 1010 - 1120
Fonte: NBR 6124
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Mecânica- UTFPR
45
Tratamento Térmico dos Aços Martensíticos
� Os aços Martensíticos tem como principais 
tratamentos térmicos a têmpera e revenido e 
os diferentes tipos de recozimento.
� O tempo de permanência a temperatura 
deve ser de 3 a 5 minutos para cada 2,5 mm 
de espessura.
� Deve evitar o revenido entre 370 e 600 ºC 
devido a sensitização.
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46
Aços Inoxidáveis Martensíticos
Aço C(%) Mn(%) Si(%) Cr(%) Ni(%) P(%) S(%) Outros
403 0,15 1,00 0,50 11,5-13,0 --- 0,04 0,03 ---
410 0,15 1,00 1,00 11,5-13,5 --- 0,04 0,03 ---
414 0,15 1,00 1,00 11,5-13,5 1,25-2,5 0,04 0,03 ---
416 0,15 1,25 1,00 12,0-14,0 --- 0,06 0,15 0,60 Mo
420 0,15 min. 1,00 1,00 12,0-14,0 --- 0,04 0,03 ---
431 0,20 1,00 1,00 15,0-17,0 1,25-2,5 0,04 0,03 ---
440A 0,60-0,75 1,00 1,00 16,0-18,0 --- 0,04 0,03 0,75 Mo
440B 0,75-0,95 1,00 1,00 16,0-18,0 --- 0,04 0,03 0,75 Mo
440C 0,95-1,20 1,00 1,00 16,0-18,0 --- 0,04 0,03 0,75 Mo
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47
Têmpera dos Aços Martensíticos
Aço Temperatura (ºC) Meio de Têmpera
403
410 930 a 1010
Ar ou óleo
Ar ou óleo
414 930 a 1050 Ar ou óleo
416 930 a 1010 Ar ou óleo
420 980 a 1040 Ar ou óleo
431 980 a 1065 Ar ou óleo
440A
440B
440C
1010 a 1065 Ar ou óleo
Fonte: NBR 6124
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48
Revenido dos Aços Martensíticos
Aço
Temperatura (ºC) Resistência a Dureza
Mínima Máxima Tração (MPa) (HRC)
403
410
565 610 770 - 980 25 - 31
210 370 1120 - 1540 38 - 47
414
600 650 770 – 980 25 - 31
230 370 1120 - 1540 38 - 49
416
565 610 770 - 980 25 - 31
230 370 1120 - 1540 35 - 45
420 210 370 1570 - 1980 48 - 65
431
565 610 880 - 1050 26 - 34
230 370 1220 - 1540 40 - 47
440A e 440B 140 370 - 49 - 59
440C - 165 - 60 min.
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49
Recozimento Subcrítico dos Aços Martensíticos
Aço Temperatura (ºC) Dureza Rockwell
403
410 650 a 760 HRB 86 - 92
414 650 a 730 HRB 99 - HRC 24
416 650 a 760 HRB 86 - 92
420 680 a 760 HRB 94 - 97
431 620 a 700 HRB 99 - HRC 30
440A 680 a 760 HRB 90 - HRC 22
440B
440C 580 a 760 HRB 98 - HRC 23
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50
Recozimento Pleno dos Aços Martensíticos
Aço Temperatura (ºC) Dureza Rockwell
403
410 830 a 880 HRB 75 - 85
414 - -
416 830 a 880 HRB 75 - 85
420 830 a 880 HRB 86 - 95
431 - -
440A 840 a 900 HRB 94 - 98
440B 840 a 900 HRB 95 - HRC 20
440C 840 a 900 HRB 98 - HRC 25
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51
Recozimento Isotérmico dos Aços Martensíticos
Aço Aquecimento(ºC)
Tratamento
(ºC)
Tempo
(horas) Dureza 
403
410 830 - 880 7006 HRB 85
414 - - - -
416 830 - 880 720 2 HRB 85
420 880 700 2 HRB 95
431 - - - -
440A
840 - 900 690 4
HRB 98
440B HRC 20
440C HRC 25
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Mecânica- UTFPR
52
Aços Inox Endurecíveis por Precipitação
� São aços Semi-Austeníticos que tem nos 
elementos de liga (Molibdênio e Alumínio e 
Nióbio) os principais responsáveis pela 
formação de precipitados, o que aumenta 
resistência mecânica.
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53
Aços Inoxidáveis Ferríticos
Aço C(%) Mn(%) Si(%) Cr(%) Ni(%) Mo(%) Outros
PH 15-7 Mo 0,07 0,70 0,40 15,00 7,00 2,25 1,15 Al
AM 350 0,10 0,75 0,35 16,50 4,25 2,75 0,10 N
17-4 PH 0,04 0,40 0,50 16,50 4,25 --- *
17-7 PH 0,07 0,70 0,40 17,70 7,00 --- 1,15 Al
* 0,25% Nb e 3,60% Cu
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54
Aços Inoxidáveis Ferríticos
Aço Solubilização(ºC)
Tempo
(minutos) Meio
Precipitação
(ºC)
Resistência
(MPa)
PH 15-7 
Mo 954
10
Ar
510 1545
1 por 0,2 mm 582 1300
AM 350 892
10
Ar
454 1275
1 por 0,2 mm 538 1135
17-4 PH 1040
12 Ar 482 1110
12 por 10 mm Óleo 621 925
17-7 PH 954
10
Ar
510 1440
1 por 0,2 mm 593 1030
Tempo de Precipitação de 1 hora