ANÁLISE MICROESTRUTURAL DE UM AÇO SAE 1045 APÓS ESFEROIDIZAÇÃO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PARÁ 
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E ENGENHARIAS 
FACULDADE DE ENGENHARIA DE MATERIAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALAN CUNHA DOS ANJOS 
ARIELY MOREIRA DA SILVA 
HANNA BARROS DA COSTA 
NOELE MALAQUIAS MARINHO 
RAELLY LAURINDA ARAÚJO DA SILVA 
 
 
 
 
 
“ANÁLISE MICROESTRUTURAL DO AÇO SAE 1045 APÓS TRATAMENTO 
TÉRMICO DE ESFEROIDIZAÇÃO” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MARABÁ-PA 
2018 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 4 
2. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................................ 4 
2.1 MATERIAIS ...................................................................................................................... 4 
2.2 MÉTODOS ........................................................................................................................ 5 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO ......................................................................................... 5 
4. CONCLUSÃO ....................................................................................................................... 7 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................... 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
 
Foram estudados o efeito do recozimento de esferoidização no aço SAE 1045, no que 
diz respeito à sua microestrutura e dureza. Amostras de material recebidas sem tratamento 
térmico foram submetidas à um ciclo térmico subcrítico, utilizando a temperatura de 700 °C 
por um período de 8 horas. As amostras foram analisadas através da caracterização 
metalográfica e do ensaio de dureza. Os resultados mostraram que o tratamento teve êxito, 
porém de forma parcial, a microestrutura apresentou-se parcialmente esferoidizada, contendo 
carbonetos em forma de esferas, chamada de estrutura esferoidizada. 
 
 
Palavras-chave: Esferoidização, aço, tratamento térmico.
4 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Nos aços carbono, a sua estrutura de equilíbrio contém duas fases/constituintes 
básicas de ferrita e carbonetos com diversas morfologias, cada uma delas apresenta 
propriedades e características bem conhecidas. O conhecimento prévio de tais propriedades é 
muito importante para se determinar qual o processamento termomecânico (ciclos de 
tratamento térmico e/ou deformação plástica a frio) que permita a melhor utilização de uma 
liga disponível para um determinado trabalho. Uma dessas estruturas desejada no aço carbono 
é a estrutura ferrítica com partículas de carbonetos em forma de esferas, normalmente 
chamada de estrutura esferoidizada. Essa estrutura irá conferir aos aços médio e alto carbono 
boa ductilidade, aliada a uma alta usinabilidade. (FAGUNDES E.,2006) 
Quando uma estrutura perlítica lamelar é substituída por uma estrutura ferrítica com 
esferoides de carbonetos, nota-se uma significativa modificação nas propriedades mecânicas 
desse produto. Esta nova estrutura irá conferir ao aço propriedades tais, que proporcionarão ao 
material uma maior facilidade na conformação de peças trabalhadas a frio fabricadas a partir 
daquele material. (ROCHA, M., 2000) 
O recozimento de esferoidização consiste basicamente em aquecer o material em 
temperaturas próximas de A1, por tempo suficiente para que ocorra a alteração da 
microestrutura inicial (geralmente perlítica), para outra composta por carbonetos 
esferoidizados em uma matriz ferrítica. (COUTINHO, C., 2000) 
O tratamento térmico de esferoidização é empregado onde se deseja maior 
conformabilidade e usinabilidade, ou para desenvolver uma estrutura adequada para 
subsequentes tratamentos de endurecimento. (SAMUELS, L., 1999) 
Neste trabalho procurou-se avaliar a influência da temperatura e do tempo, nos 
resultados de esferoidização; analisar e comparar com a literatura, as microestruturas e dureza 
obtidas após o recozimento de esferoidização. 
 
2. MATERIAIS E MÉTODOS 
2.1 MATERIAIS 
 
- Aço SAE 1045; 
- Máquina de corte (cutt - off); 
- Forno de resistência da marca Jung; 
- Resina acrílica para embutimento; 
- Lixadeira; 
- Politriz; 
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- Pano de polimento; 
- Alumina; 
- Detergente; 
- Álcool; 
- Nital 2%; 
- Microscópio ótico da marca Olimpus; 
- Durômetro da marca Pantec; 
- Lixas (#320, #360, #400, #600 e #1200). 
 
2.2 MÉTODOS 
 
Para início, o aço SAE 1045 foi cortado, obtendo-se ao total 4 unidades de amostras. 
Separou-se duas amostras, uma para caracterização metalográfica e uma para o ensaio de 
dureza, o restante das amostras foram levadas ao forno para início do ciclo de tratamento 
térmico e permaneceram lá por um período de 8 horas. 
Passado o tempo estipulado, o forno foi desligado e as amostras permaneceram lá até o 
seu resfriamento. Concluído o tratamento, obteve-se duas amostras, sendo uma para 
caracterização metalográfica e uma para o ensaio de dureza. 
As amostras que seguiram para análise metalográfica, foi realizada a etapa de 
embutimento (1 sem tratamento, 1 com tratamento); lixamento (#320 a #1200); polimento 
(com alumina); posteriormente ataque com reagente (Nital 2%) e; em seguida análise em 
microscópio ótico. As amostras sem embutimento foram destinas ao ensaio de dureza (1 sem 
tratamento, 1 com tratamento). 
O ensaio de dureza foi realizado na escala Rockell B, obtendo-se 4 penetrações (das 
quais tirou-se a média). 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
As micrografias iniciais (figura 1) do aço SAE 1045, apresentam microestrutura ferrítica 
(parte clara) e perlítica (parte escura, lamelas alternadas de ferrita e cementita), sendo uma 
microestrutura típica de aços hipoeutetóides. É possível identificar claramente o constituinte 
perlita, já que o recozimento de esferoidização ocorre em temperaturas subcríticas, ou seja, 
abaixo de A1 (abaixo da temperatura eutetóide 727 ºC), assim não há transformações de fases. 
 
6 
 
 
Figura 1: Micrografias da amostra antes do tratamento, (a) aumento de 200x e (b) aumento de 1000x. Ataque: Nital 2%. 
 
Fonte: Autor. 
 
Figura 2: Micrografia (a), (b), (c) e (d) de diferentes regiões de uma mesma seção com aumento de 1000x. Ataque: Nital 2%. 
 
Fonte: Autor. 
 
Os resultados das micrografias (figura 2) mostraram que o tratamento teve êxito, 
porém de forma parcial, a microestrutura apresentou-se parcialmente esferoidizada. As 
micrografias apresentaram microestruturas formadas predominantemente por ferrita com 
carbonetos parcialmente ou totalmente esferoidizados (c e d), dispersos no interior e nos 
contornos dos grãos da ferrita, apresentando ainda traços das colônias de perlita anteriores ao 
tratamento térmico (a e b). Nessas micrografias, podemos identificar a matriz constituída de 
ferrita (parte cinza) e os carbonetos esferoidizados (parte mais escura). 
Segundo COUTINHO 
(3),
 que estudou a influência do tempo e da temperatura no 
processo de esferoidização do aço, nas temperaturas de 700, 725 e 750 °C, variando os 
7 
 
 
tempos de recozimento entre 1, 4 e 8 horas, observou que a temperatura que apresentou 
melhores resultados em relação à esferoidização foi a de 700 °C, tendo em vista que para esta 
temperatura não ocorre a austenitização do material. 
Em comparação com FAGUNDES 
(1)
, os resultados aqui obtidos estão similares. Ele 
verificou que após a aplicação dos ciclos térmicos, as microestruturaseram 
predominantemente formadas por ferrita com carbonetos parcialmente ou totalmente 
esferoidizados. Comprovando mais uma vez o êxito do tratamento. 
 
Tabela 1: Dureza do aço 1045 antes e depois de ser 
submetido ao recozimento de esferoidização. 
Sem tratamento Com tratamento 
1 101,5 HRB 1 86.9 HRB 
2 101,3 HRB 2 84.1 HRB 
3 100,0 HRB 3 86.3 HRB 
4 101,6 HRB 4 85.4 HRB 
Média 101,1 HRB Média 85,6 HRB 
 Fonte: Autor. 
 
 
Verificou-se a redução da dureza nas amostras submetidas ao tratamento térmico em 
relação ao estado inicial, o que pode estar associado à esferoidização dos carbonetos. 
A amostra inicial apresentou maior dureza em relação a amostra tratada 
termicamente, isso ocorre devido a microestrutura inicial ser composta por ferrita e perlita, as 
finas lamelas de carbonetos na perlita dificultam o movimento das discordâncias, tornando-a 
menos dúctil. Por outro lado, a amostra tratada termicamente apresentou menor dureza 
devido à estrutura esferoidizada, permitindo um melhor movimento das discordâncias, 
proporcionando maior ductilidade a amostra. 
 
4. CONCLUSÃO 
 
O tratamento térmico de esferoidização é utilizado para aumentar a conformabilidade 
dos aços médio e alto carbono, diminuindo as forças necessárias para sua conformação. É 
efetuado de forma a alterar a microestrutura do material. A microestrutura do material 
esferoidizado é caracterizada por carbonetos em formato esférico distribuídos em uma matriz 
ferrítica. 
101,1 
85,675 
80
85
90
95
100
A - 0 A - Recozimento
de Esferoidização
D
u
re
za
 -
 H
R
B
 
Amostras 
Dureza x Esferoidização 
Gráfico 1: Dureza do aço 1045 antes e depois do 
recozimento de esferoidização. 
 
Fonte: Autor. 
 
8 
 
 
Com a alteração das microestruturas iniciais pelo efeito do recozimento de 
esferoidização, pode-se concluir que a temperatura subcrítica de 700 °C é ideal para a 
obtenção de microestruturas formadas por uma matriz ferrítica com carboneto esferoidizados, 
contudo para uma completa esferoidização seriam necessárias mais horas de permanência 
dentro do forno. 
Pôde-se constatar que as durezas obtidas após o ciclo térmico estão de acordo com as 
esperadas, pois houve diminuição das durezas, mostrando que microestruturas formadas por 
uma matriz de ferrita com carbonetos parcialmente ou totalmente esferoidizados, são mais 
dúcteis. 
Em algumas literaturas consultadas, foi verificado que o recozimento de esferoidização 
é aconselhável para aços alto carbono, por conter maior quantidade de carbono, se faz melhor 
para formação de carbonetos em formas de esfera; porém, tomando para ensaio um aço 
considerado médio carbono, foi possível a esferoidização quase que total da microestrutura, 
provando assim que aços médio carbono podem sim ter uma microestrutura esferoidizada. 
Adicionalmente, este trabalho permitiu colocar em prática as teorias aprendidas, confirmar 
que o recozimento de esferoidização de fato tem efeito sobre a microestrutura do material, 
assim como altera suas propriedades mecânicas. 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
[1] FAGUNDES E. J. Análise da Influência do Ciclo de Recozimento de Esferoidização nas 
Propriedades Mecânicas do Aço SAE 1050. Dissertação de Mestrado em Engenharia 
Metalúrgica e de Minas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2006. 
[2] ROCHA, M. R.; OLIVEIRA, C. A. S. Avaliação dos Parâmetros Microestruturais de um 
Aço SAE 1045 Esferoidizado e sua Correlação com as propriedades Mecânicas. LV 
CONGRESSO ABM. Rio de Janeiro, 2000. 
[3] COUTINHO, C. A. B., NETO, P. P. S., GEBER, L. P. Aceleração do Processo de 
Esferoidização do Aço Perlítico por Deformação a Frio, ABM, vol. 35, n.260, 2000. 
[4] SAMUELS, L.E. Light Microscopy of Carbon Steels, 1ªed., ASM International, USA, 
August, 1999.