Apostila CM

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
*
*
APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA
Objetivos
Critério de avaliação
Ementa
Bibliografia
INTRODUÇÃO SOBRE MATERIAIS
	S.J. dos Campos 
Ciência dos Materiais 
Prof. Dr. FERNANDO CRUZ BARBIERI
*
*
*
APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA
CIÊNCIA DOS MATERIAIS
*
*
*
Proporcionar aos alunos conhecer os diversos tipos de materiais, suas características, propriedades e aplicações;
Promover aos alunos a integração da teoria com a prática através da vivência de problemas em aulas de laboratório;
Correlacionar as microestruturas com as propriedades dos materiais metálicos. Fornecer aos alunos subsídios para a seleção de materiais em função de suas aplicações;
Desenvolver no aluno conhecimento sobre processos de tratamentos térmicos, objetivando determinadas propriedades;
Objetivos
*
*
*
 A nota de cada prova bimestral será acrescida de 30% quando o aluno entregar, nas datas estabelecidas todos os relatórios solicitados nas aulas de laboratório e listas de exercícios, rubricados pelo professor na data da aula;
 Nas provas bimestrais haverá uma questão relativa às aulas de laboratório;
 Na prova substitutiva, não será considerada a nota de relatório e exercícios;
Na prova do exame, não terá nenhuma fórmula e o nível da prova estará bem acima das provas bimestrais;
Media final = Np x 0,7 + Nt x 0,3
Critério de avaliação
*
*
*
Ementa 
		 MÓD 
		CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
		
 1
		Apresentação da disciplina.
Diagrama de equilíbrio binário, reação eutética e eutetóide.
		 2
		Regra da alavanca.
Lei de Gibbs.
		 3
		Microestrutura o estado sólido
		 4
		Diagrama de equilíbrio Fe-C, estruturas que se formam no resfriamento lento de aço eutetóide.
		 5
		Diagrama de equilíbrio Fe-C, estruturas que se formam no resfriamento lento dos aços hipoeutetóides e hipereutetóides.
		 6
		Curva Temperatura-tempo-transformação (TTT).
		 7
		Fatores que influem na posição das curvas TTT
Produtos de transformação da austenita
		 8
		Noções de tratamentos térmicos: recozimento, normalização, tempera e revenido.
*
*
*
Ementa 
*
*
*
Bibliografia 
*
*
*
INTRODUÇÃO A CIÊNCIAS DOS MATERIAIS
*
*
*
1 – Introdução aos materiais
*
*
*
 O que são materiais ?
 - Uma parte da matéria no universo;
 - São as substâncias cujas propriedades as tornam utilizáveis em estruturas,máquinas, dispositivos ou produtos consumíveis.
 Ciência dos materiais
- A área da atividade humana associada com a geração e com a aplicação de conhecimentos que relacionem composição, estrutura e processamento dos materiais às suas propriedades e aplicações.
Critério de avaliação
*
*
*
2 – Classificação dos materiais 
*
*
*
 Elementos com valência 1, 2 ou 3 
 Ligação metálica (compartilh. dos elétrons livres) 
 Microestrutura cristalina 
 Dúcteis (alta plasticidade)
 Rígidos (alto módulo de elasticidade)
 Tenazes (resistentes a trincas)
 Encruáveis (endurecem por deformação)
 Opacos
 Bons condutores de calor e eletricidade
 Temperáveis ( mais de uma fase alotrópica) 
 Ligas endurecíveis por precipitação
 Ativos quimicamente
 Propagação de discordâncias muito mais fácil
Ex: Aços, Ligas de alumínios, ligas de titânios etc.. 
2.1 – Materiais metálicos 
*
*
*
 Longas cadeias de moléculas repetidas
 Ligações covalentes nas cadeias (entre as cadeias é secundária nos 
 Termoplásticos e covalente nos termofixos)
 Baixa temperatura de fusão ou de decomposição
 Microestrutura amorfa ou pouco cristalina
 Pouco rígidos
 Maus condutores de calor
 Viscoelásticos e dúcteis acima da temperatura de transição vítrea
 Pouco densos 
 Bons isolantes elétricos
 Podem ter boa resistência química e
 Ótima fabricabilidade
Ex:Termoplasticos,Termoelasticos,Elastomeros etc..
2.2 – Materiais poliméricos 
*
*
*
 Em geral a combinação de metais com não-metais (valência 5, 6 ou 7) 
 Ligação iônica ou covalente 
 estrutura cristalina (complexa) ou vítrea
 Alta rigidez
 Alta dureza
 Frágeis
 Não encruáveis nem maleáveis
 Quimicamente estáveis
 Propagação de discordâncias quase impossível
 Alto ponto de fusão
 Isolantes elétricos
 Maus condutores de calor
 
Ex: Vidros, cerâmicas, carbertos etc..
2.3 – Materiais cerâmicos 
*
*
*
 Combinação de dois ou mais materiais cujas propriedades são diferenciadas das dos constituintes
 Formados por dois materiais a nível macroscópico
 Enorme gama de propriedades
 Excelentes rigidez e resistência específicas
 Fibras e matriz cerâmicas resistem a altas temperaturas
 Baixa densidade
 Excelente resistência mecânica 
 
Ex:Fibras de carbono, Kevlar, Matriz de epoxy, etc
2.4 – Materiais compósitos
*
*
*
Possuem propriedades elétricas intermediárias entre condutores e isolantes;
Condutividade finamente controlada pela presença de impurezas (dopantes)
2.5 – Materiais semicondutores e biomateriais
 São materiais biológicos que são implantados no corpo humano.
*
*
*
3 – Classificação dos materiais na tabela periódica
*
*
*
3 – Classificação dos materiais na tabela periódica
*
*
*
3 – Classificação dos materiais na tabela periódica
*
*
*
3 – Classificação dos semicondutores na tabela periódica
*
*
*
LIGAÇOES QUÍMICAS
*
*
*
1 – Introdução
*
*
*
1 – Introdução
*
*
*
2 – Propriedades dos sólidos 
Propriedades dos materiais sólidos
- dependem do arranjo geométricos dos átomos
- dependem das interações que existem entre os átomos e as moléculas que constituem os sólidos
Em materiais sólidos 
- os átomos são mantidos por ligações
Ligações
- propiciam resistência 
- propiciam propriedades elétricas e térmicas dos materiais
Ligações fortes 
- resultam altos pontos de fusão 
- modulo e elasticidade elevados 
- coeficientes de dilatação térmicas bem baixas 
*
*
*
3 – Átomos 
*
*
*
 Carga elétrica: Prótons, elétrons e nêutrons são as principais partículas presentes num átomo;
 Elas são chamadas partículas elementares ou subatômicas e suas principais características são:
Massa do próton e nêutron é praticamente 2.000 vezes maior do que a massa do elétron;
 A massa de um átomo está praticamente concentrada numa região extremamente pequena do átomo: o núcleo atômico;
Massa do átomo mais pesado conhecido é da ordem de 4.10-22g;
3 – Átomos
*
*
*
4 - Forças e energia de ligação 
*
*
*
4 - Forças e energia de ligação
*
*
*
4 - Forças e energia de ligação 
*
*
*
4 - Forças e energia de ligação 
A energia é função da distância dos elétrons ao núcleo
 * Quanto mais perto do núcleo mais ligado o elétron
 * Quanto mais longe do núcleo menos ligado
*
*
*
4 - Forças e energia de ligação
Onde Z é a Valencia do átomo
K é constante de proporcionalidade 
Q é a carga do elétron 
A é a distancia interatômica 
*
*
*
4 - Forças e energia de ligação 
*
*
*
5 – Ligações químicas 
*
*
*
6 – Ligação iônica 
*
*
*
6 – Ligação iônica 
*
*
*
7 – Ligação covalente 
*
*
*
7 – Ligação covalente 
*
*
*
8 – Ligação metálica 
*
*
*
ESTRUTURAS CRISTALINAS DOS SÓLIDOS
*
*
*
 Maneira com que os átomos, íons ou moléculas estão arranjados espacialmente  grande número de estruturas cristalinas; 
Rede geométrica 3D - a rede cristalina;
 Esferas sólidas com diâmetros definidos (raio atômicos)  vizinhos mais próximos que se tocam; 
Estruturas Cristalinas são formadas por unidades básicas e repetitivas denominadas de Células Unitárias;
Três são as estruturas
cristalinas mais comuns em metais: Cúbica de corpo centrado, cúbica de face centrada e hexagonal compacta.
1 – Estruturas cristalina
cfc
ccc
 hc
*
*
*
2 – Célula unitária
*
*
*
2 – Célula unitària
Os átomos são representados como esferas rígidas
*
*
*
 Classificação das 14 Células Unitárias de Bravais, baseada nos 7 Sistemas Cristalinos 
3 – Sistemas cristalinos e Rede de Bravais
*
*
*
4 – Estrutura Cristalinas Cúbicas 
Os átomos podem ser agrupados dentro do sistema cúbico em 3 diferentes tipos de repetição
Cúbico simples
Cúbico de corpo centrado
Cúbico de face centrada
Cúbica simples
Corpo centrado
Face centrado
*
*
*
4.1 – Cúbica Simples
Número de átomos dentro da célula:
1/8 de átomo em cada vértice: 8x1/8=1 átomo;
Essa é a razão que os metais não cristalizam na estrutura cúbica simples (devido ao baixo empacotamento atômico);
Parâmetro de rede: a=2R
Parâmetro de rede
a = 2R (parâmetro de rede)
*
*
*
4.2 – Cúbica de Corpo Centrado
Número de átomos dentro da célula:
1/8 de átomo em cada vértice: 8x1/8 +1 =2 átomos;
Parâmetro de célula
a2 + a2 + a2 = (4R)2 = 
Volume da célula unitária
*
*
*
4.3 – Cúbica de Face Centrada
Número de átomos dentro da célula:
1/8 de átomo em cada vértice e 1/2 nas faces = 1/8X8 + 1/2X6 =4 átomos;
Parâmetro de célula
a2 + a2 = (4R)2 =>a = 4R /√2
Volume da célula unitária
*
*
*
DIREÇÃO
PLANOS
FAMÍLIAS
*
*
*
COORDENADAS SÃO EXPRESSAS EM TERMOS DOS PARÂMETROS DE REDE DA CÉLULA CRISTALINA (NÃO SÃO USADAS UNIDADES – cm OU Å) 
1 – Posições em Cristais Cúbicos
POSIÇÕES : São definidas dentro de um cubo com lado unitário; 
 Representada entre parêteses: (x,y,z)
*
*
*
Para indicar esquematicamente uma direção em uma célula unitária, desenha-se um vetor que parte da origem e atinge a posição definida pelas coordenadas consideradas num sistema, e é representada entre colchetes:[ x,y,z].
2 – Direções em cristais cúbicos
*
*
*
3 – Direções em cristais cúbicos
Sistema cúbica de corpo centrado [111] maior empacotamento.
Sistema cúbica de face centrado [110] maior empacotamento.
[100] para as faces
[110] para as diagonais das faces
[111] para a diagonal do cubo
(CCC)
(CFC)
*
*
*
4 – Planos compactos em cristais cúbicos
Sistema cúbica de corpo centrado [110] maior empacotamento.
Sistema cúbica de face centrado [111] maior empacotamento.
(CCC)
(CFC)
*
*
*
5 – Sistemas de deslizamentos
O deslizamento ocorrerá mais facilmente em certos planos e direção do que em outros;
Em geral, o deslizamento ocorrerá paralelo a planos compactos;
Dentro de um plano de deslizamento existirão direções preferenciais para o deslizamento;
*
*
*
5 – Sistemas de deslizamentos
*
*
*
DEFEITOS NA ESTRUTURA CRISTALINA
*
*
*
Todos os cristais reais apresentam inúmeros defeitos, que são classificados por sua dimensionalidade;
O que é um defeito?
 Resp: Defeito é uma imperfeição ou um erro no arranjo periódico regular dos átomos em um cristal.
O tipo e o número de defeitos dependem do material, do meio ambiente, e das circunstâncias sob as quais o cristal é processado;
Apenas uma pequena fração dos sítios atômicos são imperfeitos
			Menos de 1 em 1 milhão
 Menos sendo poucos eles influenciam muito nas propriedades dos materiais e nem sempre de forma negativa
1 – Introdução
*
*
*
2 – Tipos de imperfeições
São classificados de acordo com sua geometria ou dimensões:
Defeitos Pontuais (associação com 1 ou 2 posições atômicas); 
		Vacâncias
		Impurezas intersticiais e substitucionais 
Defeitos Lineares (uma dimensão);
		Discordâncias 
Defeitos Planares (fronteiras de duas dimensões);
		Interfaces e contornos de grão
Defeitos volumétricos (três dimensôes);
	Vazios, fraturas, inclusões e outras fases
*
*
*
3 – Defeitos pontuais
*
*
*
4 – Defeitos lineares: Discordâncias 
*
*
*
4 – Defeitos lineares: Discordâncias
*
*
*
5 – Defeitos planares: Superfície externa
Movimento de Discordância:
*
*
	S.J. dos Campos - Dutra
Uma introdução dos materiais aplicados
Prof. Dr. Fernando Cruz Barbieri
Apostila de Ciência dos Materiais
*
*
	S.J. dos Campos 
Diagrama de Fases
*
*
1.1. TRANSFORMAÇÕES DE FASE 
 Quando um metal funde diz-se que ele sofre uma mudança de fase; a fase sólida transforma-se na fase líquida. 
As fases sólidas são sempre cristalinas, apresentando diferenças na composição, na estrutura ou nas dimensões dos cristais.
Sob condições normais, com a pressão constante, as mudanças de fase nos metais puros ocorrem isotermicamente, isto é, a fusão tem lugar numa temperatura fixa e definida (a chamada temperatura de fusão).
 Embora algumas ligas também possam sofrer mudanças de fase isotérmicas, na maior parte dos casos as mudanças de fase em ligas ocorrem em faixas de temperatura. 
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
A fusão, por exemplo, pode se iniciar a uma temperatura e não se completar até que alguma temperatura mais alta seja alcançada, permanecendo a liga num estado “pastoso” composto de líquido e sólido misturados. Mudanças de fase mais complexas, tanto isotérmicas como não isotérmicas, são comuns.
 É freqüente, por exemplo, o envolvimento de mais de duas fases numa transformação simples. Assim, uma liga fundida pode, no resfriamento, formar um sólido complexo composto de várias fases sólidas diferentes.
 Muitos milhares de ligas comerciais e não comerciais foram examinadas, tornando necessário um método sistemático para o registro de tais informações, através do quais os dados pudessem ser fácil e rapidamente visualizados e acessados no manuseio diário dos metais e ligas. 
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
O método mais eficaz já desenvolvido para se atingir este objetivo é o uso de diagramas de fases (ou diagramas de constituição ou diagramas de equilíbrio).
1.2. O DIAGRAMA DE FASES
 Um diagrama de fases típico, apresentado na Figura 1, indica as fases presentes, por exemplo, em todas as ligas possíveis dos dois metais níquel (Ni) e cobre (Cu), em todas as temperaturas de 500 a 1500ºC. 
A composição da liga é dada pela escala horizontal, ao longo da base do diagrama, onde a percentagem em peso de cobre é lida diretamente, sendo a percentagem de níquel obtida por diferença. A temperatura é lida verticalmente, em graus centígrados. 
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
 Duas curvas cruzam o diagrama, indo do ponto de fusão do níquel, a 1452ºC, até o ponto de fusão do cobre, a 1083ºC. 
A curva superior, chamada Liquidus, denota, para cada possível composição de liga Ni-Cu, a temperatura de início de solidificação no resfriamento ou, equivalentemente, a temperatura em que se completa a fusão durante o aquecimento (sempre em condições de equilíbrio termodinâmico). 
A curva inferior, denominada Solidus, indica as temperaturas nas quais a fusão começa sob aquecimento, ou as temperaturas nas quais a solidificação se completa sob resfriamento (em equilíbrio).
Acima da linha Liquidus todas as ligas estão fundidas e esta região do diagrama é marcada com a letra “L”, indicando a fase líquida (ou solução líquida). Abaixo da Solidus todas as ligas são sólidas e esta região é marcada com a letra “”, pois costuma-se utilizar uma letra grega para a designação de uma fase sólida (ou solução sólida). 
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
Assim, a faixa de fusão de qualquer liga pode ser encontrada pela linha vertical que passa pela composição correspondente e intercepta a Solidus e a Liquidus. Por exemplo, a liga composta de 20% de cobre e 80% de níquel começa a fundir a 1370ºC e se torna
completamente líquida a 1410ºC.
*
*
Temperatura (°C)
Líquido (L)
Linha Solidus
Composição (%p Ni)
(Cu)
(Ni)
 (solução sólida substitucional CFC)
Temperatura (°F)
+L
Linha Liquidus
Composição (%at Ni)
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
1.3. Sistemas Isomorfos e Anisomorfos
Somente uma fase sólida (alfa)
Mais que uma fase sólida (alfa + beta)


*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1.4. EQUILIBRIO
 Um diagrama de fases adequadamente construído registra transformações de fase que ocorrem sob condições de equilíbrio. Isto é necessário porque as mudanças de fase tendem, na prática, a ocorrer em diferentes temperaturas, dependendo da taxa de aquecimento ou de resfriamento. 
Os estados de equilíbrio representados nos diagramas de fases são conhecidos como equilíbrios heterogêneos, porque se referem à coexistência de diferentes estados da matéria. 
Entretanto, para que duas ou mais fases atinjam equilíbrio mútuo, é necessário que cada uma delas esteja internamente num estado homogêneo.
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1.4. EQUILIBRIO
O diagrama de fases de um sistema binário em equilíbrio fornece:
	1) As fases presentes.
	2) A composição dessas fases.
	3) As proporções de cada fase.
	Para ligas monofásicas, a composição de uma dada fase é a própria composição da liga naquele ponto do diagrama.
	Para ligas bifásicas deve-se traçar uma linha horizontal, a linha de amarração, na temperatura desejada e determinar a interseção desta reta com as fronteiras entre as fases. 
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1.4. EQUILIBRIO
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
1.5. A REGRA DA ALAVANCA
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
1.5. A REGRA DA ALAVANCA
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
1.5. A REGRA DA ALAVANCA
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
1.5. A REGRA DA ALAVANCA
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
1.5. A REGRA DA ALAVANCA
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
1.5. A REGRA DA ALAVANCA
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
Sistema Cu-Ag
Fase : CFC, rica em Cu
Fase : CFC, rica em Ag
CBA = limite de solubilidade de Ag em Cu.
Linha Solvus = separação entre  e +.
Adição de Ag reduz temperatura de fusão do Cu
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
Latão
Duas soluções terminais  e .
Quatro soluções intermediárias , ,  e . ’ é uma fase ordenada
Sistema Cu-Zn
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
Sistema Mg-Pb
*
*
1.6. REVISÃO DA REGRA DA ALAVANCA
1) Traça-se a linha de amarração, na temperatura desejada, através da região bifásica.
+L
Líquido

2) Determina-se as interseções da linha de amarração com as fronteiras entre ambas as fases.
3) Desenha-se linhas verticais dos pontos de interseção até o eixo horizontal, onde a composição em cada uma das respectivas fases pode ser lida.
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1.6. REVISÃO DA REGRA DA ALAVANCA
A Regra da Alavanca Inversa
1. Diagramas de fases em sistemas binários
1) Traça-se a linha de amarração na temperatura desejada.
+L
Líquido

2) Determina-se a composição global, ou original, C0 (em termos de um dos componentes) da liga sobre a linha de amarração.
3) Desenha-se linhas verticais dos pontos de interseção até o eixo horizontal.
C0
*
*
1.6. REVISÃO DA REGRA DA ALAVANCA
A Regra da Alavanca Inversa
1. Diagramas de fases em sistemas binários
A fração da fase líquida, WL, é calculada pela razão entre a distância desde a composição global até a fronteira com a fase sólida e o comprimento total da linha de amarração. Ou seja,
+L
Líquido

C0
CL
C
*
*
1.6. REVISÃO DA REGRA DA ALAVANCA
A Regra da Alavanca Inversa
1. Diagramas de fases em sistemas binários
	Analogamente, a proporção da fase , W, é 
+L
Líquido

C0
CL
C

*
*
1.6. REVISÃO DA REGRA DA ALAVANCA
A Regra da Alavanca Inversa
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1.7. REGRAS DAS FASES DE GIBBS
 
Gibbs deduziu uma relação entre o número de fases (P) que podem coexistir em equilíbrio em um dado sistema, o número mínimo de componentes (C) que podem ser usados para formar o sistema e os graus de liberdade (F), ou seja, o número de variáveis – temperatura, pressão e composição – que podem ser alteradas independentemente e arbitrariamente, sem variar o número de fases presentes. Esta relação pode apresentada sob a forma da equação.
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1.7. REGRAS DAS FASES DE GIBBS
 Partindo de conceitos termodinâmicos, J.W. Gibbs derivou uma equação que define o número de fases que podem coexistir em um determinado sistema, em condições particulares de pressão, temperatura e composição. Esta equação é denominada de Regra das Fases de Gibbs e é dada pela relação: 
onde P é o número de fases que coexistem no sistema, C é o número de componentes do sistema e F é o grau de liberdade do sistema;
 
 Normalmente, um componente do sistema pode ser um elemento, um composto ou ainda uma solução; 
O grau de liberdade é o número de variáveis (pressão, temperatura e composição da fase) que podem ser mudadas independentemente, sem alterar o número de fases em equilíbrio neste sistema.
1. Diagramas de fases em sistemas binários
*
*
1.7. REGRAS DAS FASES DE GIBBS
 A análise do diagrama P-T da água pela regra de Gibss resulta em:
	a. No ponto triplo coexistem três fases em equilíbrio e já que existe apenas um componente (água pura), o grau de liberdade é dado por:
ou F=0 (nenhum grau de liberdade). Nenhuma variável (temperatura ou pressão) pode ser mudada mantendo-se a existência das três fases, e assim, o ponto triplo é chamado de ponto invariante.
	b. Considerando um ponto ao longo da linha de solidificação. Em qualquer ponto desta linha existirão duas fases. Assim, 
ou F=1 (um grau de liberdade). 
1. Diagramas de fases em sistemas binários
 
*
*
1. Diagramas de fases em sistemas binários
 
*
*
1.7. REGRAS DAS FASES DE GIBBS
 Este resultado indica que, para manter a existência das duas fases em equilíbrio, apenas uma das variáveis (temperatura ou pressão) pode ser mudada, ficando a outra determinada. Assim, se uma pressão em particular é especificada, existe apenas uma temperatura em que líquido e sólido estão em equilíbrio.
c. Considerando um ponto dentro de uma fase, a regra das fases permite obter:
		
ou F=2 (dois graus de liberdade). Este resultado indica que a temperatura ou pressão podem ser mudadas independentemente sem comprometer a existência da fase citada.
	Na tabela 1, estão apresentadas as várias possibilidades para um sistema binário. Observe que, para um sistema binário monofásico, há três graus de liberdade. 			 
1. Diagramas de fases em sistemas binários
 
*
*
1.7. REGRAS DAS FASES DE GIBBS
Normalmente, as variáveis consideradas são temperatura, pressão e a composição da fase. 
 No caso de duas fases em equilíbrio, em um sistema binário, há dois graus de liberdade. 
Assim, escolhidas uma temperatura e uma pressão, nas quais duas fases podem ser mantidas em equilíbrio, as composições das fases estão univocamente determinadas.
Naturalmente,
é possível variar a temperatura e a pressão, mas tais variações provocam alterações de composições das fases.
No caso de diagramas binários de ligas metálicas, já que a pressão é mantida constante, a regra das fases de Gibbs é usada considerando apenas duas variáveis: temperatura e composição. 
Assim a regra de Gibbs torna-se igual a:
			 
1. Diagramas de fases em sistemas binários
 
*
*
1.7. REGRAS DAS FASES DE GIBBS
1. Diagramas de fases em sistemas binários
 
Tabela 1- Número de fases e grau de liberdade em sistemas unitários e binários (P+F=C+2).
*
*
1. Lista de Exercícios
2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto, para que 
serve e dê alguns exemplos?
*
*
1. Lista de Exercícios
Uma prata de lei, uma liga contendo aproximadamente 90% de prata e 10% de cobre 
é aquecida nas temperaturas 600, 800 e 11000C. Determine as fases presentes e suas
 proporções, como mostra a figura abaixo.
*
*
1. Lista de Exercícios
4 ) Para uma liga de solda com 40% de estanho e 60% de chumbo a 1500C , 
a) quais as fases presentes, 
b) qual a proporção de cada fase.
*
*
1. Lista de Exercícios
5)Uma liga típica para componentes de aeronaves contém 92kg de magnésio e 8 kg de alumínio. Quais são fases presentes e as proporções dessas fases a: 6500C, 5300C, 4200C, 3100C e 2000C, conforme mostra figura abaixo?
*
*
 2. Reação do estado sólido 
2.1. Ponto Eutético e Reações Eutéticas
Em um diagrama de equilíbrio binário, é o ponto representativo da reação eutética, segundo a qual, no resfriamento, uma fase líquida se solidifica isotermicamente, produzindo um agregado de duas fases sólidas (constituinte eutético), de composições diferentes entre si e diferentes da composição original.
A liga e a temperatura que definem o ponto eutético denominam-se, respectivamente, liga eutética e temperatura eutética. 
A liga eutética possui o mais baixo ponto de solidificação do sistema a que pertence. 
*
*
A reação é a seguinte: L   +  
pontos A e B  fusão dos componentes da liga. 
adição Pb no Sn ( vice-versa)  ponto de fusão do último diminui. 
O ponto eutético  ponto de intersecção entre as linhas líiquidus. 
A liga correspondente à composição na qual as duas linhas se interceptam  liga eutética.
A liga eutética  menor ponto de fusão de todas as composições possíveis. 
 fases a e b solidificadas 
 simultaneamente na forma de 
 uma mistura eutética. 
 2. Reação do estado sólido 
Resf.
Aquec.
Linha da reação eutet.
Fase  da reação eut.
Ponto eutet.
Fase  da reação eutet.
*
*
As ligas à esquerda da eutética são chamadas hipoeutéticas e as da direita são chamadas hipereutéticas.
Hipoeutéticas => metal com teor de liga menos elevado que a correspondente á eutética.
Hipereutéticas => metal com teor de liga mais elevado que a correspondente á eutética.
*
*
 2. Reação do estado sólido 
*
*
 2. Reação do estado sólido 
*
*
 2. Reação do estado sólido 
*
*
 2. Reação do estado sólido 
*
*
 2. Reação do estado sólido 
*
*
 2. Reação do estado sólido 
*
*
 2. Reação do estado sólido 
*
*
2.2. Ponto Eutetóide e Reações Eutetóide
 Em um diagrama de equilíbrio binário, é o ponto representativo de reação eutetóide, segundo a qual, no resfriamento, uma fase sólida se transforma em duas outras fases sólidas de composições diferentes da composição original.
A liga e a temperatura que definem o ponto eutetóide denominam-se, respectivamente: liga eutetóide e temperatura eutetóide. 
A liga eutetóide possui, dentro do sistema a que pertence o mais baixo ponto de transformação da fase sólida original. A reação eutetóide é reversível. 
 A reação é a seguinte:    +  
 (resfriamento)  (aquecimento)
 2. Reação do estado sólido 
*
*
 2. Reação do estado sólido 
*
*
 2. Reação do estado sólido 
Linha da reação eutetóide
Linha da reação eutética 
ponto eutetóide
ponto eutético
*
*
 2. Reação do estado sólido 
*
*
3. Diagrama Ferro-Carbono 
 Ferro é o metal mais utilizado pelo homem. 
A abundância dos minerais, o custo relativamente baixo de produção e as múltiplas propriedades físico-químicas que podem ser obtidas com adição de outros elementos de liga são fatores que dão ao metal uma extensa variedade de aplicações
 Aço é a denominação genérica para ligas de ferro-carbono com teores de carbono de 0,008 a 2,11%, contendo outros elementos residuais do processo de produção e podendo conter outros elementos de liga propositalmente adicionados. 
Ferro fundido é a designação genérica para ligas de ferro-carbono com teores de carbono acima de 2,11%.
*
*
3.1. O equilíbrio ferro-carbono
 Alguns elementos químicos apresentam variedades alotrópicas, isto é, estruturas cristalinas diferentes que passam de uma para outra em determinadas temperaturas, chamadas temperaturas de transição.
 O ferro apresenta 3 variedades, conforme a seguir descrito.
Ao se solidificar (temperatura de aproximadamente 1540°C), o ferro apresenta estrutura cúbica de corpo centrado, chamada de ferro delta (Fe ). 
 Permanece nesta condição até cerca de 1390ºC e, abaixo desta, transforma-se em ferro gama (Fe ), com estrutura cúbica de face centrada. Abaixo de 912°C, readquire a estrutura cúbica de corpo centrado, agora chamada de ferro alfa (Fe ).
*
*
3.1. O equilíbrio ferro-carbono
 Ligado com o carbono, o comportamento das variedades alotrópicas do ferro e a solubilidade do carbono nele variam de forma característica, dependendo da temperatura e do teor de carbono.
*
*
3.2. Solubilidade de carbono em ferro
O carbono forma uma solução sólida intersticial com o ferro, isto é, os átomos de carbono se colocam nos interstícios da estrutura cristalina do ferro. 
A conseqüência prática deste tipo de solução é que teremos uma liga de baixo custo e com possibilidades de uma grande variação nas propriedades dependendo do teor de carbono e do tratamento térmico utilizado (versatilidade). 
CARBONO
*
*
3.2. Solubilidade de carbono em ferro
Os interstícios variam de tamanho de acordo com a estrutura, isto é, os interstícios da estrutura CCC são menores do que os da estrutura CFC. 
Exemplo, no caso da liga ferro-carbono os raios máximos do interstícios no ferro corresponde a 0,36 ângstrons para a estrutura CCC, e 0,52 ângstrons para a estrutura CFC.
 Como o raio atômico do carbono é de aproximadamente 0,77 ângstrons é fácil notar que em qualquer situação teremos uma distorção do reticulado sempre que um átomo de carbono se colocar em um interstício 
 Isto significa que de acordo com o tamanho do interstício teremos um menor ou maior espaço disponível para que um átomo de uma solução intersticial venha se colocar naquela posição. 
*
*
3.2. Solubilidade de carbono em ferro
Tamanho dos raios atômicos do elementos químicos na tabela periódica
Raio de carbono = 0,077 nm Raio de ferro = 0,124 nm
*
*
3.2. Solubilidade de carbono em ferro
Ferro Puro= até 0,02% de Carbono
Aço= 0,02 até 2,06% de Carbono
Ferro Fundido= 2,1- 4,5% de Carbono
Fe3C (CEMENTITA)= 6,7% de C
FERRO  = FERRITA = 0,022 % de C
FERRO  = AUSTENITA = 2,11 % de C
FERRO  = FERRITA  = 0,09 % de C
*
*
3.3. Fases sólidas presentes no diagrama Fe-Fe3C
 A) Ferrita
Microestrutura do tipo ferro alfa, esta fase é uma solução sólida intersticial de carbono na rede cristalina do ferro do tipo cúbica de corpo centrado estável a temperatura ambiente.
Através do diagrama de fase, o carbono é muito pouco solúvel na ferrita-, atingindo solubilidade máxima de 0,02% à temperatura de 7230C.A solubilidade de C na ferrita diminui para 0,008% a 00C. 
È mole e muito dútil, e um material ferro-magnético
em temperaturas abaixo de 7660C. 
*
*
3.3. Fases sólidas presentes no diagrama Fe-Fe3C
 B) Austenita
Microestrutura do tipo ferro gama, esta fase é uma solução sólida intersticial de carbono na rede cristalina do ferro do tipo cúbica de face centrada.
Dissolve muito mais carbono do que a ferrita. A solubilidade do C na austenita atinge um Maximo de 2,08% a 11480C e diminui para 0,8% a 7230C.
C) Cementita (Fe3C)
O composto intermetálico Fe3C denomina-se cementita. 
Possui limites de solubilidade desprezíveis e possui uma composição de 6,67% de C e 93,3% Fe.
É um composto frágil e duro.
*
*
3.3. Fases sólidas presentes no diagrama Fe-Fe3C
 D) ferro  
Desigina por ferro delta a solução sólida intersticial de carbono no ferro delta.
Tal como ferro alfa tem estrutura cristalina CCC, muito embora tenha parâmetro de rede superior.
A solubilidade máxima de C no ferro gama é 0,09% a 14650C.
E) perlita 
Microestrutura bifásica encontrada nos aços e ferro fundido.
Ela resulta da transformação da austenita com composição eutetóide e consiste em camadas alternadas lamelar de ferrita e cementita.
*
*
*
3.4 Diagrama Fe-Fe3C
*
*
3.4 Diagrama Fe-Fe3C
Diagrama de fases Fe- Fe3C
Cementita (Fe3C)
, Austenita (CFC)
, Ferrita (CCC)
, Ferrita (CCC)
100X
(metaestável)
*
*
3.6.Reações das fase sólidas do Fe-C
Reação eutética
A 1148°C ocorre a reação 
 
L (4.3% C) <=> γ (2.11% C) + Fe3C (6.7% C)
Reação eutetóide
A 727°C ocorre a reação 
 
γ (0.77% C) <=> α (0.022% C) + Fe3C (6.7% C)
que é extremamente importante no tratamento térmico de aços.
*
*
3.4 Diagrama Fe-Fe3C
aço
*
*
3.5.Microestrura das fase sólidas do Fe-C
MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
*
*
3.5.Microestrura das fase sólidas do Fe-C
MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
*
*
3.5.Microestrura das fase sólidas do Fe-C
*
*
3.5.Microestrura das fase sólidas do Fe-C
MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
*
*
3.5.Microestrura das fase sólidas do Fe-C
*
*
3.5.Microestrura das fase sólidas do Fe-C
MICROESTRUTURAS /HIPEREUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
*
*
3.5.Microestrura das fase sólidas do Fe-C
Cementita
0,85%C
ALTO
*
*
3.5.Microestrura das fase sólidas do Fe-C
PERLITA
*
*
Revisão 
*
*
Revisão 
*
*
3.7.Revisão das proporções da fase sólidas do Fe-C
Revisão 
*
*
3.7.Microestrura das fase sólidas do Fe-C
*
*
4. Evolução microestrutural do aço
*
*
4. Evolução microestrutural do aço
*
*
4. Evolução microestrutural do aço
*
*
4. Evolução microestrutural do aço
*
*
4. Evolução microestrutural do aço
*
*
4. Evolução microestrutural do aço
*
*
4. Evolução microestrutural do aço
*
*
2. Lista de Exercícios
 1) Faça uma analise das fases presentes na liga chumbo-estanho, solidificadas em condições de equilíbrio, nos seguintes ponto do diagrama, como mostra a figura abaixo:
 pede-se: a) composição eutética
 b) temperatura eutética
 c) reação eutética
 d) as fases e as proporções dessas fases presentes no ponto c
 e) as fases e as proporções dessas fases presentes no ponto e
*
*
2. Lista de Exercícios
2) Para a liga composta por Fe-C, como mostra a figura abaixo, determine:
)a liga eutética e eutetóide
) a temperatura eutética e eutetóide
) a reação eutética e eutetóide
d) Mostre no gráfico as regiões: eutetóides/eutéticas
 hipoeutetóides/hipoeutéticas
 hipereutetóides/hipereutéticas
*
*
2. Lista de Exercícios
a.) Cite as principais formas alotrópicas do ferro e suas principais características.
b.) Qual a estrutura do ferro que é magnética? Até que temperatura o ferro é magnético?
c.) Aços são as principais ligas de Fe-C de ampla aplicação na engenharia. Como o carbono encontra-se na estrutura cristalina do ferro?
d.) A solubilidade do carbono é maior na ferrita ou na austenita? Explique.
e.) Qual a composição dos aços quanto ao teor de carbono?
f.) Como variam as propriedades mecânicas dos aços, como resistência, dureza e ductilidade, nos aços de acordo com o teor de carbono?
g.) Com base no diagrama Fe-C, qual a solubilidade máxima do carbono nos aços e a que temperatura ocorre?
h.) Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e composições das reações eutética e eutetóide.
i.) Qual a diferença entre aços hipoeutetóides e hipereutetóides?
j.) Como são as microestruturas características dos aços eutetóides, hipo e hiper eutetóides?
k.) Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura ambiente, se resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas dessas fases.
l.) Use a regra das alavancas para determinar a fração da ferrita ∝ e da cementita na perlita.
3) Responda as questões abaixo
*
*
2. Lista de Exercícios
4) Considere o diagrama Fe –C dado abaixo. Uma liga com 3,0 %C (% mássica) é fundida a 1400oC, sendo a seguir resfriada lentamente, em condições que podem ser consideradas como sendo de equilíbrio. Pergunta-se:
a) Qual é a temperatura de início de solidificação dessa liga?
b) Qual é a primeira fase sólida que se solidifica à temperatura definida no item (a)?
c) Qual é a temperatura na qual termina a solidificação dessa liga?
d) A 1148oC, quais são as fases presentes, as suas composições e as suas proporções relativas?
e) A 723oC, quais são os constituintes dessa liga, as suas composições e as suas proporções relativas?
*
*
2. Lista de Exercícios
*
*
2. Lista de Exercícios
*
*
	S.J. dos Campos 
2 Bimestre
*
*
5. Reações no estado sólido – não equilíbrio
*
*
5. Reações no estado sólido – não equilíbrio
*
*
5. Reações no estado sólido – não equilíbrio
*
*
5. Reações no estado sólido – não equilíbrio
*
*
5. Reações no estado sólido – não equilíbrio
*
*
5. Reações no estado sólido – não equilíbrio
*
*
	S.J. dos Campos 
Tratamentos Térmicos
*
*
1 – INTRODUÇÃO
2 – GRÁFICO TTT
3 – RECOZIMENTO
4 – NORMALIZAÇÃO
5 – TÊMPERA
 Bainita
 Martensita
6 – REVENIMENTO
	 Martensita revenida
	 Sorbita
	 Esferoidita
	 Troostita
*
*
1 – INTRODUÇÃO
*
*
FINALIDADE
Alterar as microestruturas sem alterar a composição química e como conseqüência as propriedades mecânicas, elétricas e químicas das ligas metálicas.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
Operações de aquecimento de um material a uma dada temperatura e esfriamento após certo tempo, em condições controladas, com a finalidade de dar ao material propriedades especiais.
São executados por alteração da velocidade de esfriamento e da temperatura de aquecimento ou da temperatura a que são esfriados ou de ambos.
*
*
Objetivos:
 Remoção de tensões internas;
 Aumento ou diminuição da dureza;
 Aumento da resistência mecânica;
 Melhora da ductilidade;
 Melhora da usinabilidade;
 Melhora da resistência ao desgaste;
 Melhora da resistência à corrosão;
 Melhora da resistência ao calor;
 Melhora das propriedades elétricas e magnéticas.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
*
*
2. Modificação de fase
Ocorre em muitas ligas metálicas com a temperatura, no estado sólido.
MODIFICAÇÃO DE FASE
LIGAS QUE PODEM SER TRATADAS
Ligas com modificação de fase
Ferro-Carbono Cobre-Alumínio Cobre-Estanho
Ligas com modificação de solubilidade
Ferro-Carbono Alumínio-Cobre Cobre-Prata Cobre-Cromo
*
*
 Temperatura
 Tempo
 Velocidade de resfriamento
 Atmosfera*
* no caso dos aços para evitar a oxidação e descarbonetação
Fatores de
Influência nos Tratamentos Térmicos
*
*
 Geralmente o aquecimento é feito acima da linha crítica (A1 no diagrama de fases Fe-Fe3C).
A austenita é geralmente o ponto de partida para as transformações posteriores desejadas
Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
Temperatura de Austenitização
*
*
 Aços 
Hipoeutetóides
Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
	Temperatura de Austenitização (Recomendada) 
 Aços Hipoeutetóides 50°C acima da linha A3 no diagrama de fases Fe-Fe3C.
 Aços 
Eutetitóides Hipereutetóides
Temperatura inferior à linha Acm e acima da A1 do diagrama de fases Fe-Fe3C.
A linha Acm sobe muito em temperatura com o teor de Carbono  Temperaturas muito altas são prejudiciais por promoverem crescimento de grão da austenita. Neste caso é menos prejudicial ter a presença de certa quantidade de carboneto não dissolvido.
*
*
 	Quanto mais alta a temperatura acima da linha crítica (A1 no diagrama de fases Fe-Fe3C):
 maior a segurança da completa dissolução das fases na austenita
 maior será o tamanho de grão da austenita
 oxidação (degradação)
Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
Temperatura de Austenitização 
*
*
 	Quanto maior o tempo na temperatura de austenitização:
 maior a segurança da completa dissolução 	das fases na austenita
 maior será o tamanho de grão da austenita 	
	Tempos longos facilitam a oxidação e a descarbonetação
Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
Tempo
Aproximação:
	Tempo em minutos ~ 1,5 x espessura da amostra em milímetros
*
*
	O resfriamento é um dos métodos mais importantes porque é ele que efetivamente determinará a microestrutura, além da composição do aço (teor de Carbono e elementos de liga)
Taxa de resfriamento (0C/tempo) determina as propriedades finais do material e esta ligada a escolha do meio de resfriamento. Cada meio de resfriamento possui uma taxa.
Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
Resfriamento 
*
*
 Ambiente do forno (+ brando)
 Ar
 Banho de sais ou metal fundido (+ comum é 	o de Pb)
 Óleo
 Água
 Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou 	NaCl (+ severos)
Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
Meios de Resfriamento 
*
*
2 – GRÁFICO TTT
*
*
2.1-CURVAS TTT - CONSTRUÇÃO
*
*
2.1-CURVAS TTT - CONSTRUÇÃO
*
*
2.1-CURVAS TTT - CONSTRUÇÃO
*
*
2.1-CURVAS TTT - CONSTRUÇÃO
Cinética das transformações: as taxas de arrefecimento (resfriamento) obedecem a 	 equação de Arrhenius: 
r=A exp-Q/RT
*
*
2.1-CURVAS TTT - CONSTRUÇÃO
Diagrama de uma aço hipoeutetóide
*
*
2.2 - CURVAS TTT - EXEMPLOS
*
*
2.2 - CURVAS TTT - EXEMPLOS
*
*
2.2 - CURVAS TTT - EXEMPLOS
*
*
2.3 – CURVA DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO
*
*
A (FORNO)= Perlita grossa
B (AR)= Perlita + fina (+ dura que a anterior)
C(AR SOPRADO)= Perlita + fina que a anterior
D (ÓLEO)= Perlita + martensita
E (ÁGUA)= Martensita
No resfriamento contínuo, as curvas TTT deslocam-se um pouco para a direita e para baixo
2.3 – CURVA DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO
*
*
2.3.1 – CURVA DE RESFRIAMENTO LENTO
*
*
2.3.2 – CURVA DE RESFRIAMENTO MODERADO
*
*
2.3.3 – CURVA DE RESFRIAMENTO RAPIDO
*
*
2.4 – CURVA DE RESFRIAMENTO ISOTÉRMICO
ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO A TEMPERATURA CONSTANTE, PARA UM AÇO EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURAS FORMADAS PARA CADA UM DOS CASOS
*
*
2.5 – FATORES QUE INFLUENCIAM AS CURVAS TTT
 Composição química
 Tamanho de grão
 Elemento de liga
*
*
2.5 – FATORES QUE INFLUENCIAM AS CURVAS TTT
 Composição química
Em geral, com o aumento do teor de carbono, a curva desloca-se para a direita.
Quanto maior o teor e o número dos elementos de liga, mais numerosas e complexas são as reações;
Todos os elementos de liga (exceto o Cobalto) deslocam as curvas para a direita, retardando as transformações e facilitam a formação da martensita (Conseqüência: em determinados aços pode-se obter martensita mesmo com resfriamento lento)
Tamanho de grão
Quanto maior o tamanho de grão, mais demorada será a transformação total da austenita, deslocando a curva para a direita
*
*
2.5 – INFLUENCIA DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Aço SAE 1063 (0,63%C)
Aço SAE 1089 (0,89%C)
Aço carbono comum
*
*
2.5 – INFLUENCIA DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Aço hipoeutetóide (SAE 1045)
Aço eutetóide (SAE 1075) 
f
Aço carbono comum
*
*
2.5 – INFLUENCIA DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Aço carbono comum
Aço carbono liga
*
*
2.5 – INFLUENCIA DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA
É praticamente impossível obter um material infinitamente puro. Sempre haverá impurezas presentes na rede cristalina.
Átomos de Fe
Átomos de elemento de liga
Átomos de C
*
*
2.5 – INFLUENCIA DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Aço carbono liga
*
*
2.6 – TAMANHO DO GRAO AUSTENÍTICO
 O material com granulação grosseira apresenta em geral propriedades inferiores às do mesmo material com granulação fina, à temperatura ambiente.
 É determinado por comparação direta ao microscópio metalográfico
 Tamanho de grão grande dificulta a formação da perlita, já que a mesma inicia-se no contorno de grão

Então, tamanho de grão grande favorece a formação da martensita
*
*
2.6 – TAMANHO DO GRAO AUSTENÍTICO
 Corresponde à região que separa dois ou mais cristais de orientação diferente em materiais policristalinos;
Os um cristal = um grão
 No interior de cada grão todos os átomos estão arranjados segundo um único modelo e única orientação, caracterizada pela célula unitário.
*
*
2.6 – TAMANHO DO GRAO AUSTENÍTICO
No entanto deve-se evitar tamanho de grão da austenita muito grande porque:
Diminui a tenacidade
Gera tensões residuais
É mais fácil de empenar
É mais fácil de ocorrer fissuras
2.7 – HOMOGENEIDADE DO GRAO AUSTENÍTICO
Quanto homogênea a austenita mais para a direita deslocam-se as curvas TTT
Os carbonetos residuais ou regiões ricas em C atuam como núcleos para a formação da perlita.
Então, uma maior homogeneidade favorece a formação da martensita
*
*
2.8 – EXEMPLOS (AÇO ABNT 1080)
*
*
2.8 – EXEMPLOS (AÇO ABNT 1080)
*
*
2.8 – EXEMPLOS (AÇO ABNT 1080)
*
*
2.8 – EXEMPLOS (AÇO ABNT 1080)
*
*
2.8 – EXEMPLOS (AÇO ABNT 1080)
*
*
2.8 – EXEMPLOS (AÇO ABNT 1080)
*
*
3 – RECOZIMENTO
*
*
	Objetivos:
 Remoção de tensões internas devido aos 	tratamentos mecânicos;
 Diminuir a dureza para melhorar a 	usinabilidade;
 Alterar as propriedades mecânicas como a 	resistência e ductilidade;
 Ajustar o tamanho de grão;
 Produzir uma microestrutura definida;
RECOZIMENTO
*
*
Recozimento
Total ou Pleno
Isotérmico
Alívio de 
tensões
Esferoidização
Resfriamento 
Lento 
(dentro do forno)
Temperatura
Abaixo da linha A1  Não ocorre nenhuma transformação (600-680oC)
Resfriamento
Deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções
Produção de uma estrutura globular ou esferoidal de carbonetos no aço
*
*
	Objetivos:
Obter dureza e estrutura controlada.
Constituintes Estruturais resultantes
Hipoeutetóide  ferrita + perlita grosseira
Eutetóide  perlita grosseira
Hipereutetóidecementita + perlita grosseira
* A pelita grosseira é ideal para melhorar a usinabilidade dos aços baixo e médio carbono
* Para melhorar a usinabilidade dos aços alto carbono recomenda-se a esferoidização.
RECOZIMENTO
RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
*
*
 Aços 
Hipoeutetóides
 Aços Hipoeutetóides 50°C acima da linha A3 no diagrama de fases Fe-Fe3C.
 Aços 
Eutetitóides Hipereutetóides
Temperatura inferior à linha Acm e acima da A1 do diagrama de fases Fe-Fe3C.
A linha Acm sobe muito em temperatura com o teor de Carbono  Temperaturas muito altas são prejudiciais por promoverem crescimento de grão da austenita. Neste caso é menos prejudicial ter a presença
de certa quantidade de carboneto não dissolvido.
RECOZIMENTO
RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
*
*
Quanto mais alta a temperatura acima da linha crítica (A1 no diagrama de fases Fe-Fe3C):
 maior a segurança da completa dissolução das fases na austenita
 maior será o tamanho de grão da austenita
 oxidação (degradação)
RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
RECOZIMENTO
Aquecimento do material até uma temperatura acima da sua zona crítica, mantendo-o nessa temperatura para homogeneização
*
*
RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
Aço carbono comum
*
*
RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
Aço liga
*
*
	Metodologia:
Tempo de permanência (encharque)
 aços carbono: ~ 20 min. por centímetro de espessura;
aços liga: ~ 30 min. por centímetro de espessura.
Resfriamento
 lento, no interior do forno desligado, de preferência.
 quanto menor o teor de carbono, mais rápido pode ser efetuado o resfriamento (retirado do forno e mergulhado em areia, cinza, cal) ou em ar parado.
 velocidade de ~50ºC por hora (taxa de resfriamento).
RECOZIMENTO
RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
*
*
Cuidados no recozimento
 aços carbono:controle do tempo de aquecimento.
 controle de tempo e temperatura de tratamento.
 apoio das peças no forno
 controle da atmosfera do forno.
RECOZIMENTO
Aplicações
 Peças fundidas
 Peças encruadas
RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
*
*
RECOZIMENTO
RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO
*
*
Objetivo
A diferença do recozimento pleno está na resfriamento que é bem mais rápido, tornando-o mais econômico;
Permite obter estrutura final mais homogenia;
Não é aplicável para peças de grande volumes porque é difícil de baixar a temperatura do nucleo da mesma,
 esse tratamento é geralmente executado em banho de sais fundentes.
RECOZIMENTO ISOTÉRMICO
*
*
RECOZIMENTO ISOTÉRMICO
Temperatura de austenit.
O recozimento isotérmico, assim como o recozimento pleno, consiste no aquecimento do aço acima de sua linha crítica, resfriamento deve ser relativamente rápido.
Resfriamento
resfriamento na área de transformação perlítica em temperatura isotérmica (const).
 Esse tratamento térmico é normalmente executado em banhos de sais.
*
*
ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
Objetivo
É um tratamento que visa produzir uma microestrutura esferoidal, constituída de pequenas partículas aproximadamente esféricas de cementita numa matriz de ferrita.
 
 melhora a usinabilidade, especialmente dos aços alto carbono;
 facilita a deformação a frio.
*
*
ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
MANEIRAS DE PRODUZIR 
O tratamento consiste em aquecer, manter por um longo tempo a peça em temperatura um pouco abaixo da formação da austenita e resfriar. 
(exemplo: abcd da Figura. Valores típicos podem ser, por exemplo, 24 h a 700ºC.
 Também é possível alternar temperaturas abaixo e acima, como ab123d da mesma figura.
*
*
ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
MANEIRAS DE PRODUZIR 
 Manutenção por tempo prolongado a uma temperatura abaixo do A1;
Aquecimento e resfriamentos alternados entre 2 temperaturas que estão logo acima e logo abaixo da linha A1;
Aquecimento a uma temperatura para dissolução dos carbonetos (Acm), seguido de resfriamento rápido até temperatura pouco abaixo de A1. Manter nesta temperatura, conforme o método 1, ou seguir o método 2.
*
*
ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
MANEIRAS DE PRODUZIR 
*
*
ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
O resultado é uma estrutura globular de cementita em uma matriz de ferrita, o que facilita a usinagem e outros trabalhos. Essa estrutura é denominada esferoidita  
*
*
Recozimento
*
*
4 – NORMALIZAÇÃO
*
*
NORMALIZAÇÃO
Objetivos:
Refinar o grão;
Melhorar a uniformidade da microestrutura;
Refino de estruturas brutas de fusão;
Obter propriedades mecânicas desejadas.
*** É usada antes da têmpera e revenido.
Aplicações:
 Peças fundidas
 Peças forjadas
 Peças de grandes dimensões
*
*
NORMALIZAÇÃO
Constituintes Estruturais resultantes
Hipoeutetóide  ferrita + perlita fina
Eutetóide  perlita fina
Hipereutetóide  cementita + perlita fina 
* Conforme o aço pode-se obter bainita
Em relação ao recozimento a microestrutura é mais fina, apresenta menor quantidade e melhor distribuição de carbonetos.
*
*
	Metodologia: Aquecimento
 Aquecimento do material até uma temperatura acima da sua zona crítica, mantendo-o nessa temperatura para homogeneização e resfriamento ao ar.
NORMALIZAÇÃO
*
*
NORMALIZAÇÃO
	Metodologia:
Tempo de permanência (encharque)
 aços carbono: ~ 20 min. por centímetro de espessura;
aços liga: ~ 30 min. por centímetro de espessura.
Resfriamento
 lento, ao ar.
 velocidade de ~100ºC por hora (taxa de resfriamento).
*
*
NORMALIZAÇÃO
	Metodologia:
*
*
NORMALIZAÇÃO
*
*
NORMALIZAÇÃO
*
*
5 – TÊMPERA
*
*
Têmpera
Objetivo
Obter estrutura matensítica que promove:
- Aumento na dureza
 Aumento na resistência à tração
 Aumento da resistência ao desgaste
- Redução na tenacidade
*** A têmpera gera tensões residuais  deve-se fazer revenido posteriormente
*
*
Têmpera
Tensões residuais
*
*
Têmpera
Aplicação
 Materiais que necessitam de boas propriedades mecânicas como desgaste, dureza e esforças de altas cargas;
 Muito aplicado na indústria automobilística (peças);
*
*
 Aços 
Hipoeutetóides
 Aços Hipoeutetóides 50°C acima da linha A3 no diagrama de fases Fe-Fe3C.
 Aços 
Eutetitóides Hipereutetóides
Temperatura inferior à linha Acm e acima da A1 do diagrama de fases Fe-Fe3C.
A linha Acm sobe muito em temperatura com o teor de Carbono  Temperaturas muito altas são prejudiciais por promoverem crescimento de grão da austenita. Neste caso é menos prejudicial ter a presença de certa quantidade de carboneto não dissolvido.
Têmpera
	Metodologia: temperatura de austenitização
*
*
Têmpera
*
*
Têmpera
	Metodologia: temperatura de austenitização 
Metodologia: Aquecimento
 Depende muito da composição do aço (% de carbono e elementos de liga) e da espessura da peça
*
*
 	Quanto maior o tempo na temperatura de austenitização:
 maior a segurança da completa dissolução 	das fases na austenita
 maior será o tamanho de grão da austenita 	
	Tempos longos facilitam a oxidação e a descarbonetação
Fatores de Influência na Têmpera
Tempo (encharque)
Aproximação:
	Tempo em minutos ~ 1,5 x espessura da amostra em milímetros
*
*
Têmpera
	Metodologia: Resfriamento
 Resfriamento brusco 
 Fator mais importante que influenciará nas propriedades finais do material do material até uma temperatura acima da sua zona crítica, de forma a obter-se estrutura martensita.
É realizado em meios tais como:
 Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o de Pb);
 Óleo;
 Água;
 Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou 	NaCl (+ severos);
 Salmoura 
 e etc....
*
*
Têmpera
	Metodologia: Resfriamento
*
*
Têmpera
	Metodologia: Resfriamento
*
*
Bainita
*
*
TRANSFORMAÇÃO BAINITICA 
	A bainita foi encontrada pela primeira vez por Davenport e Edgar Bain durante seus estudos de decomposição isotérmica da austenita. A bainita pode ser formada durante tratamentos anisotérmicos com altas taxas de resfriamento para impedir a formação de perlita, sem no entanto formar martensita. As características da bainita mudam com a redução da temperatura de transformação. Podem ser identificadas duas formas de bainita, a bainita superior e inferior
*
*
TRANSFORMAÇÃO BAINITICA 
Termo usado para designar os produtos de transformação da austenita, constituídos por agregados de ferrita e cementita e formados numa faixa de temperatura situada entre a de formação da perlita fina e a de formação da martesita da faixa de temperatura (bainita superior), ou acicular, lembrando a martesita revenida, se
forma na parte inferior da faixa (bainita inferiror).
Ocorre a uma temperatura inferior a do joelho.
Forma de agulhas, contendo ferrita e cementita, que só podem ser vista com microscópio eletrônico
Dureza: bainita superior 40-45 Rc e bainita acidular 50-60 Rc
*
*
 Microestrutura da Bainita contendo finíssimas agulhas das fases
*
*
 BAINITA SUPERIOR 
Para temperaturas entre aproximadamente 300 e 540ºC, a bainita se forma como série de de ripas paralelas (isto é, tiras finas e estritas) ou agulhas de ferrita cada uma com espessura da ordem de 0,2 micrômetro e comprimento de 10 micrômetros, que se encontram separadas por particulas alongadas da fase cementita. 
*
*
 BAINITA INFERIOR 
A bainita inferior é o produto da formação em temperaturas mais baixas, entre aproximadamente 200 e 300ºC. Para a bainita inferior, a fase ferrita existe na forma de placas finas, e partículas estreitas de cementita (na forma de bastões ou lâminas muito finas) se formam no interior dessas placas de ferrita.
*
*
 BAINITA – DIAGRAMA DE TRANSFOMAÇÃO ISOTÉRMICA
A bainita ocorre abaixo daquelas nas quais a perlita se forma. As três curvas apresentam formato em C e possuem um “joelho” no ponto N, onde a taxa de transformação possui um valor máximo.
*
*
 BAINITA – DIAGRAMA DE TRANSFOMAÇÃO ISOTÉRMICA
A presença de outros elementos de liga além do carbono (por exemplo, Cr, Ni, Mo e W) podem causar alterações significativas na posições e nas formas das curvas nos diagramas de transformação isotérmica. Essas alterações incluem (1) o deslocamento do joelho da transformação da austenita em perlita para tempos mais longos (e também do joelho da fase proeutetóide) e (2) a formação de um joelho separado para a bainita
BS (°C) = 830-270C -90Mn-37Ni-70Cr-83Mo 
*
*
Martensita
*
*
MARTENSITA EM AÇOS CARBONO
 MICROESTRUTURA
 PROPRIEDADES MECÂNICAS
*
*
*
*
MARTENSITA EM AÇOS CARBONO
*
*
MARTENSITA
A martensita é uma solução sólida supersaturada de carbono em ferro tetragonal de corpo centrato (tcc), uma forma distorcida do ferro cúbico de corpo centrado (ccc).
A célula unitária tetragonal centrado (tcc) para o aço martensítico mostrando átomos de ferro (cinza) e os sítios que podem ser ocupados por átomos de carbono (preto). Para esta célula unitária tetragonal c>a
*
*
MARTENSITA
O carbono expande o ferro cfc uniformemente, mas com o ferro ccc a expansão é maior no eixo c, dando origem a uma estrutura tetragonal. Isto se deve ao fato de que o vão octaédrico na estrutura cfc é regular e na estrutura ccc é não regular.
*
*
MARTENSITA
*
*
MARTENSITA
A fase martensita da liga Fe-C é obtida através de um resfriamento rápido a partir da temperatura de austenitização, a tendência seria a formação de ferrita + cementita (fases de equilíbrio). 
Entretanto, o processo de saída do carbono de dentro da célula CFC requer tempo (exige difusão), o qual não é propiciado por um resfriamento rápido. 
Então, ocorre a transformação para CCC e o carbono fica retido dentro da célula, muito embora não haja espaço para acomodá-lo. 
Assim, ocorre uma distorção da célula CCC, formando uma célula tetragonal de corpo centrado. 
A distorção causa tensões internas, que são percebidas através da alta resistência mecânica e dureza da martensita, muito embora tenha grande fragilidade. 
*
*
MICROESTRUTURA
*
*
MARTENSITA - MICROESTRUTURA
*
*
MARTENSITA - MICROESTRUTURA
*
*
MARTENSITA - MICROESTRUTURA
*
*
PROPRIEDADES MECÂNICAS
*
*
PROPRIEDADES MECÂNICAS
	No estado como temperado, a martensita além de ser muito dura, é tão frágil que não pode ser usada na maioria das aplicações. A ductilidade e a tenacidade da martensita podem ser aprimoradas e as tensões internas podem ser aliviadas através de um tratamento térmico conhecido por revenimento.
*
*
PROPRIEDADES MECÂNICAS
O revenimento permite, através de difusão, a formação da martensita revenida, de acordo com a reação
Martensita (tcc monofásica)  martensita revenida (fase  + Fe3C)
*
*
PROPRIEDADES MECÂNICAS
A martensita revenida pode ser tão dura e resistente quanto a martensita porém com uma ductilidade e uma tenacidade substancialmente aprimoradas
*
*
Tempera por indução 
*
*
PRÁTICA
Laboratório 3
*
*
Prática: Têmpera 
Tratamento Térmico em aço carbono SAE 1045 - Têmpera
Procedimento experimental 
Realizar o resfriamento dos corpos de prova que se encontram no interior do forno a uma temperatura de aproximadamente 8500C (temp. de têmpera do aço 1045) e a um tempo de encharque no forno de 20 a 30 min:
		Resfriado por água 
		Resfriado por água e sal (salmoura)
		Resfriado por óleo mineral
Resfriamento da têmpera em um intervalo de tempo de aproximadamente 3 segundos;
Limpar e lixar a superfície das amostras a fim de remover a camada de óxido formada para a medição da dureza.
*
*
Prática: Têmpera 
Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (dureza HRC).
 Determinar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 não tratado;
 Determinar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 tratado termicamente por têmpera nas três configurações de resfriamento (água, salmoura e óleo);
 Fazer uma comparação (comentário) dos perfis de dureza com os 3 resfriamentos em função do padrão (SAE 1045) não tratado;
Fazer um gráfico da dureza em função do tipo de resfriamento. 
*
*
Prática: Têmpera 
Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (dureza HRC).
*
*
Prática: Têmpera 
Relatório 
Titulo
Objetivo
Procedimento experimental
Resultados (demonstrar sob forma de gráfico ou tabelas)
Discussão sobre os resultados obtidos nos tratamentos comparando com o corpo de prova padrão.
OBS: cada grupo poderá ter no máximo 6 alunos
*
*
Prática: Têmpera 
Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (Tração).
 Através do ensaio de tração do corpo de prova (SAE 1045) temperado sobre resfriamento em água: 
 Utilizando os dados das propriedades mecânicas do corpo de prova (SAE 1045) não tratado (já realizado na pratica anterior), fazer uma comparação (comentário) dos perfis de dureza com os 3 resfriamentos;
Com os ensaios de tração realizados sobre o corpo de prova temperado por água, identificar e comparar no gráfico:
		Módulo de elasticidade
		Tensão de escoamento
		Tensão máxima de tração 
		Tensão de ruptura
		Ductilidade
Analisar as propriedades mecânicas (mencionadas acima) da curva tensão-deformação entre o corpo de prova temperado e o não tratado (padrão).
*
*
Prática: Têmpera 
Análise microestrutural do aço SAE 1045 
Aço ABNT 1045 – Aspecto micrográfico de um aço hipoeutetóide. Ampliação: 400 vezes
A Figura mostra a microestrutura visualizada no microscópio. As áreas brancas são de ferrita e as áreas escuras são de perlita, cuja estrutura lamelar não é evidenciada por se tratar de ampliação relativamente pequena.
Aço ABNT 1045 – temperado a água
A Figura mostra o aspecto micrográfico do aço hipoeutetóide temperado. As partes mais escuras são os veios da martensita em forma de agulha.
*
*
6 – REVENIMENTO
*
*
Revenimento
Definição
Consiste no tratamento térmico após a têmpera, a temperaturas inferiores ás do ponto crítico, seguido de resfriamento lento.
Objetivos
Minimizar os efeitos da tensão internas gerada na têmpera (altas durezas e alta fragilidade);
Homogenezação da estrutura martensítica.
*
*
Revenimento
Metodologia
Temperatura de tratamento: entre 1000C a 7000C;
Tempo de permanência (encharque): Efeito completo do revenido pode não ser obtido se a duração não for suficiente;
Deverá ser de ½ hora a 10 minutos de material;
Para temperaturas baixas, escolhem-se durações mais
longas do revenido.
Resfriamento: normalmente realizado ao ar (pode ser realizado ao óleo)
*
*
Revenimento em ligas ferrosas
	Conforme a temperatura de revenido, verificam-se as seguintes transformações:
100º a 200º  às vezes chamado 1º estágio do revenido, ocorre precipitação de carboneto de ferro do tipo epsilon, de fórmula Fe2-3C, e reticulado hexagonal; este carboneto pode estar ausente em aços de baixo carbono e de baixo teor em liga; Para os aços de médio e alto teor de carbono e liga , a dureza Rockwell C começa a cair podendo chegar a 60 HRC e a estrutura formada é a matensita revenida;
200º a 300º  às vezes chamado 2º estágio do revenido, pode ocorrer transformação de austenita retida em bainita; a transformação ocorre somente em aços-carbono de médio e alto teor de carbono; a dureza Rockwell continua a cair e microestrutura formada é a martensita revenida;
*
*
 300º a 400º  às vezes chamado de 3º estágio de revenido, forma-se um carboneto metaestável, de fórmula Fe5C2, quando ocorre essa transformação, verifica-se em aços de alto teor de carbono, a estrutura visível ao microscópio é uma massa escura, que era chamada troostita, denominação não mais utilizada; e para aços de medio teor de carbono a dureza Rockwell C continua caindo podendo atingir valores superiores a 50 HRC;
 400º a 600º  ocorre uma recuperação da subestrutura de discordância; os aglomerados de Fe3C passam a uma fórmula esferoidal, ficando mantida um estrutura de ferrita fina acicular, a dureza Rockwell C cai para valores variando de 45 a 25 HRC. As estruturas tem sido chamadas de sorbíta.
Revenimento em ligas ferrosas
*
*
 600º a 700º  ocorre recristalização e crescimento de grão; a cementita precipitada apresenta a forma nitidamente esferoidal; a ferrita apresenta forma equi-axial; a estrutura é freqüentemente chamada “eferoidita” e caracteriza-se por ser muito tenaz e de baixa dureza, variando de 5 a 20 HRC;
 
Curiosidade para aços ferramentas:
500º a 600º  somente nos aços contendo Ti, Cr, Mo, V, Nb ou W, há precipitação de carbonetos de liga; a transformação é chamada de endurecimento secundário ou 4º estágio do revenido.
Revenimento em ligas ferrosas
*
*
Revenimento em ligas ferrosas
 martensita revenida
A microestrutura da martensita revenida é similar a da cementita globulizada, mas possui partículas de Fe3C menores, o que acarreta em dureza e resistência maiores.
*
*
Revenimento
Microestrutura
Troostita
 Sorbita
*
*
Figure: The microstructure of spheroidite, with Fe3C particles dispersed in a ferrite matrix ( 850). 
Revenimento em ligas ferrosas
 Esferoidita
*
*
Revenimento
AÇOS SUSCEPTÍVEIS À FRAGILIDADE** DE REVENIDO
Aços -liga de baixo teor de liga:
Aços que contém apreciáveis quantidades de Mn, Ni, Cr, Sb*, P, S;
Aços ao Cr-Ni são os mais suceptíveis ao fenômeno.
*é o mais prejudicial
**Fragilidade por impacto, solda e etc....
*
*
Revenimento
COMO MINIMIZAR A FRAGILIDADE DE REVENIDO
Manter os teores de P abaixo de 0,005% e S menor 0,01%;
Reaquecer o aço fragilizado a uma temperatura de ~600 °C seguido de refriamento rápido até abaixo de 300 °C .
*
*
Revenimento
COMO DETERMINAR ESSA FRAGILIDADE DE REVENIDO
Através do ensaio Charpy
*
*
Revenimento em ligas ferrosas
*
*
Revenimento em ligas ferrosas
Temperatura
Pode ser escolhida de acordo com as combinações de propriedades desejadas
*
*
 Ocorre em determinados tipos de aços quando aquecidos na faixa de temperatura entre 375-475°C ou quando resfriados lentamente nesta faixa.
 A fragilidade ocorre mais rapidamente na faixa de 470-475 °C 
 A fragilidade só é revelada no ensaio de resistência ao choque, não há alteração na microestrutura e nas propriedades mecânicas.
QUANDO OCORRE FRAGILIDADE DO REVENIDO EM AÇOS
*
*
Revenimento em ligas ferrosas
*
*
Cores do Revenimento em ligas ferrosas
O teor de absorção de oxigênio sobre a superfície em diferentes temperaturas, produz uma coloração que varia à medida que a temperatura aumenta. Essas cores, que possibilitam identificar a temperatura da peça, são denominadas cores de revenimento.
Na falta de aparelhos de medição, pode-se avaliar a temperatura de revenido de uma peça, conforme a cor que toma a sua superfície, previamente limpa com lixa abrasiva.
Para aços de ligas fortes, é preciso ter em conta que as cores de revenido aparecem a temperaturas mais elevadas que as observadas para outros aços
Tabela de cores de revenimento dos aços ao carbono.
*
*
PRÁTICA
Laboratório 4
*
*
Prática: Revenimento
Tratamento Térmico em aço carbono SAE 1045 - Revenimento
Procedimento experimental 
 Realizar o revenimento dos corpos de prova colocando o aço temperado sobre água no interior dos dois fornos nas temperaturas de 300 e 5000C e a um tempo de encharque nos fornos de 30 min.
Encharque de ½ hora a 10 minutos
 Resfriamento ao ar fora do forno.
 
*
*
Caracterização dos corpos de provas tratados 
Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (dureza Rockwell C).
 Determinar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 temperado; 
 Determinar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 revenido a 300 e 5000C; 
Fazer um comentário sobre a dureza da peça antes do revenimento e após o revenimento (300 e 5000C) e correlacionar as microestruras formadas.
Caracterização metalográfica dos corpos de provas temperado a água e sem tratamento.
Identificar e comparar as seguintes microestruturas formadas nas amostras: não tratada (padrão), tratada por têmpera e revenida a 300 e 5000C.
Prática: Revenimento
*
*
A Figura mostra a microestrutura visualizada no microscópio. As áreas brancas são de ferrita e as áreas escuras são de perlita, cuja estrutura lamelar não é evidenciada por se tratar de ampliação relativamente pequena.
Aço ABNT 1045 – Aspecto micrográfico de um aço hipoeutetóide. Ampliação: 400 vezes
*
*
A Figura mostra o aspecto micrográfico do aço hipoeutetóide temperado. As partes mais escuras são os veios da martensita em forma de agulha.
Aço ABNT 1045 – Têmpera
*
*
Aço ABNT 1045 – Revenido a 300, 450, 600 e 700 °C
*
*
*
*
ELEMENTO DE LIGA 
*
*
Efeitos positivos na adição de impureza (elemento de liga) no aço:
 Aumentar a dureza e a resistência mecânica;
 Conferir a resistência uniforme através de toda secção em peças de grande dimensão;
 Conferir resistência mecânica;
 Aumentar a resistência ao calor;
 Aaumentar a resistência ao desgaste;
 Aumentar a capacidade ao corte;
 Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas
ELEMENTO DE LIGA
*
*
Quando mencionado elementos de liga, deve ficar subentendido que são outros elementos, além do ferro e do carbono, uma vez que estes são os constituintes básicos do aço.
 Alumínio (Al): é usado em pequenas proporções, como desoxidante e agente de controle do crescimento dos grãos.
 Chumbo (Pb): não se liga ao aço mas, quando adicionado, se distribui na estrutura em forma de partículas microscópicas, o que resulta em maior facilidade de usinagem. Entretanto, devido ao baixo ponto de fusão (cerca de 327°C), aços com chumbo não devem ser usados em temperaturas acima de 250°C.
ELEMENTO DE LIGA
*
*
 Cobalto (Co): aumenta a dureza do aço sob altas temperaturas;
 Cobre (Cu): melhora a resistência à corrosão por agentes atmosféricos, se usado em teores de 0,2 a 0,5%;
 Cromo (Cr): melhora a resistência à corrosão (aço com cerca de 12% Cr resiste à ação da água e de vários ácidos), aumenta a resistência à tração (em média, 80 MPa para cada 1% de cromo), melhora a facilidade de têmpera, aumenta a resistência à alta temperatura e ao desgaste;
 Enxofre (S): é, na maioria dos casos, um elemento indesejável, oriundo do processo de produção. Se combinado com o ferro na forma de sulfeto, deixa o aço quebradiço. Entretanto, se combinado com o manganês no forma do respectivo sulfeto, favorece a usinagem com a formação de cavacos que
se quebram facilmente.
ELEMENTO DE LIGA
*
*
 Fósforo (P): é considerado um elemento prejudicial, resultante do processo de produção. Torna o aço frágil, efeito que se acentua com o aumento do teor de carbono. Assim, os teores máximos permitidos devem ser controlados com rigor em aços para aplicações estruturais ou críticas;
 Manganês (Mn): em média, para cada 1% de manganês, a resistência à tração aumenta 100 MPa. Para aços temperáveis, aumenta a dureza após o processo de têmpera;
 Molibdênio (Mo): melhora a resistência a altas temperaturas, a resistência ao desgaste e a dureza após a têmpera. Para aços inoxidáveis, melhora a resistência à corrosão;
ELEMENTO DE LIGA
*
*
 Níquel (Ni): em média, para cada 1% de níquel, a resistência à tração aumenta 40 MPa, mas o limite de elasticidade é mais favorecido. Melhora significativamente a capacidade de têmpera, possibilitando redução da velocidade de resfriamento. O níquel altera a alotropia do ferro e teores acima de 25% fazem reter a austenita em temperaturas usuais, fazendo um aço austenítico, que também é não magnético e bastante resistente à corrosão. Com 36% de Ni, o aço tem o menor coeficiente de dilatação térmica e é usado em instrumentos de medição.;
 Silício (Si): é um agente desoxidante na produção do aço. Aumenta a resistência à corrosão e a resistência à tração mas prejudica a soldagem. O silício aumenta significativamente a resistividade elétrica do aço e, por isso, aços com silício são amplamente usados em núcleos magnéticos (motores, transformadores, etc) devido às menores perdas com as correntes parasitas que se formam.
ELEMENTO DE LIGA
*
*
 Tungstênio (W): aumenta a resistência à tração em altas temperaturas. Forma carbonetos bastante duros e é usado em aços para ferramentas (aços rápidos);
 Vanádio (V): refina a estrutura do aço, impedindo o crescimento dos grãos. Forma carbonetos duros e estáveis e é usado em aços para ferramentas para aumentar a capacidade de corte e dureza em altas temperaturas.
ELEMENTO DE LIGA
*
*
RESUMO - ELEMENTO DE LIGA
*
*
RESUMO - ELEMENTO DE LIGA
*
*
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS 
*
*
Problemas práticos no resfriamento convencional e tempera:
 A peça poderá apresentar empenamento ou fissuras devidos ao resfriamento não uniforme;
 A parte externa esfria mais rapidamente, transformando-se em martensita antes da parte interna;
 Durante o curto tempo em que as partes externa e interna estão com diferentes microestruturas, aparecem tensões mecânicas consideráveis;
 A região que contém a martensita é frágil e pode trincar; 
 Os tratamentos térmicos denominados de martêmpera e austêmpera vieram para solucionar este problema.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS 
*
*
 Austêmpera é uma transformação isotérmica para a produção de uma estrutura bainítica, não é tão dura como a martensita mais é mais tenaz
 Este tratamento tem substituído, em diversas aplicações, a têmpera e o revenido;
 O constituinte que se origina na austêmpera, pelo resfriamento da austenita a uma temperatura constante é a bainita, que, tem propriedades idênticas ás da estruturas martensíticas revenidas;
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS: Austêmpera
*
*
 Aquecer a uma temperatura dentro da faixa de austenização do material (entre 785 a 8700 C);
 Resfriamento rápido em um banho de sal, óleo e chumbo, mantido a uma temperatura constante, geralmente entre 260 a 4000C;
 Permanência no banho a essa temperatura, para ter-se, isotermicamente, a transformação da austenita em bainita;
 Resfriamento até a temperatura ambiente, geralmente em ar tranqüilo. 
 O banho de austêmpera mais indicado e usado é o sal fundido, constituído essencialmente de nitrato de sódio e potássio, porque transfere calor rapidamente, e sua viscosidade é uniforme numa larga faixa de temperatura.
AUSTÊMPERA : METODOLOGIA
*
*
 Resfriamento rápido em um banho de sal, Austêmpera é uma transformação isotérmica para a produção de uma estrutura bainítica, não é tão dura como a martensita mais é mais tenaz
 Este tratamento tem substituído, em diversas aplicações, a têmpera e o revenido;
 O constituinte que se origina na austêmpera, pelo resfriamento da austenita a uma temperatura constante é a bainita, que, tem propriedades idênticas ás da estruturas martensíticas revenidas;
AUSTÊMPERA : METODOLOGIA
*
*
AUSTÊMPERA : GRÁFICO TTT
Outra alternativa para evitar distorções e trincas é o tratamento denominado austêmpera, ilustrado ao lado 
Neste processo o procedimento é análogo à martêmpera. Entretanto a fase isotérmica é prolongada até que ocorra a completa transformação em bainita. Como a microestrutura formada é mais estável (alfa+Fe3C), o resfriamento subsequente não gera martensita. Não existe a fase de reaquecimento, tornando o processo mais barato. 
*
*
 Aços comuns, contendo 0,50 a 1,00% de C e um mínimo de 0,60 de Mn;
Aços carbono de alto carbono, contendo mais de 0,90% de C e, possivelmente um pouco menos de que 0,60% de Mn;
Alguns aços carbono, como ex., 1041, com teores abaixo de 0,50% de C, mas com Mn na faixa de 1,00 a 1,65 %;
 Alguns aços-liga, de baixo teor de liga (ex: 5100) contendo carbono acima de 0,30% ;
 Aços das series 1300 a 4000 com teores de C acima de 0,40%; 
AUSTÊMPERA : Tipos de aços mais convenientes
*
*
 Martêmpera é um tipo de tratamento térmico indicado para aços ligados por que reduz o risco de empenamento das peças, visando a obtenção da martensita;
 A martensita obtida apresenta-se uniforme e homogênea, diminuindo riscos e trincas;
 Ela consiste em aquecer o aço até a temperatura de austenitização, e então resfriar rapidamente (sem atingir a curva TTT do aço), chegando assim a temperatura de formação da martensita, é deixado isotérmico por um certo tempo, então resfriado em banho de sal.
 Após a Martêmpera é necessário submeter a peça a revenimento.
TRATAMENTOS ISOTERMICOS: Martêmpera
*
*
 Aquecer a uma temperatura dentro da faixa de austenização do material;
 Resfriamento em óleo quente ou sal fundido mantido a uma temperatura correspondente à parte superior da fixa martensítica;
 Manutenção no meio de resfriamento até que a temperatura através de toda secção do aço se torne uniforme;
 Resfriamento (geralmente no ar) a velocidade moderada, de modo a prevenir qualquer grande diferença de temperatura entre a parte externa e a parte interna da secção.
MARTÊMPERA : METODOLOGIA
*
*
MARTÊMPERA : GRÁFICO TTT
O resfriamento é temporariamente interrompido, criando um passo isotérmico, no qual toda a peça atinga a mesma temperatura. A seguir o resfriamento é feito lentamente de forma que a martensita se forma uniformemente através da peça. A ductilidade é conseguida através de um revenimento final.
*
*
 Geralmente, os aços-liga apresentam melhores condições para serem martemperados do que os aço-carbono;
 Os tipos de aços mais comuns são: 1090, 4130, 4140, 4150, 4340, 4640, 5140, 6150, 8630, 8640, 8740, 8745, além de alguns tipos para cementação, como: 3312, 4620, 5120, 8620 e 9310. 
MARTÊMPERA : Tipos de aços mais convenientes
*
*
 A grande vantagem da austêmpera sobre a têmpera e o revenido reside no fato que, devido à estrutura bainítica formar-se diretamente da austenita a temperatura bem mais alta que a martensita, as tensões internas resultantes são muito menores;
 Consequentemente, não há praticamente distorção ou empenamento e do mesmo modo a possibilidade de aparecimento de fissuras ser eliminada;
 Como na austêmpera e a martêmpera também se deve levar em conta a espessura ou secção das peças a serem tratadas. 
TRATAMENTOS ISOTERMICOS 
*
*
Materiais de construção de máquinas Ensaio de tração e tratamentos térmicos
*
*
3. Lista de Exercícios
1) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga ferro-carbono, indique nas 4 curvas de resfriamento contínuo:
a) as seguintes