Tratamentos-Térmicos-Curso-6

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6.1
 
6. Tratamentos Térmicos 
6.1 - Objetivos Gerais 
Os tratamentos térmicos são um conjunto de operações que têm por objetivo modificar as 
propriedades dos aços e de outros materiais através de um conjunto de operações que incluem 
o aquecimento e o resfriamento em condições controladas. Desta maneira conseguimos obter 
uma variada gama de propriedades que permitem que tenhamos materiais mais adequados 
para cada aplicação, sem que com isto os custos sejam muito aumentados. Como o aço é o 
material mais comumente utilizado em engenharia todo o enfoque dado aqui residirá sobre 
este tipo de material, embora os tratamentos térmicos aqui descritos possam ser aplicados a 
outros tipos. 
6.2 - Tipos Comuns 
 Os tipos mais comuns de tratamentos térmicos são: 
a- Esferoidização 
b- Recozimento 
c- Normalização 
d- Têmpera + Revenido 
Abaixo daremos uma breve idéia do que é cada um destes tratamentos que serão tratados 
em maiores detalhes adiante. 
Esferoidização 
 Consiste em um tratamento que visa globulizar a cementita fazendo com que tenhamos uma 
microestrutura formada de um fundo de ferrita com cementita esferoidal, donde temos a 
origem do nome. Este tratamento também é chamado de coalescimento pelo fato de que 
durante o processo a cementita se aglutina em partículas de forma esferoidal. 
Recozimento 
O recozimento é um tratamento térmico em que o resfriamento, a partir do campo 
austenítico, deve ser feito de maneira bastante lenta para que tenhamos a formação de uma 
microestrutura de perlita grosseira. Isto fará com que tenhamos um material de baixa dureza e 
baixa resistência. 
Normalização 
Se ao invés de obter perlita grosseira, obtivermos perlita fina no resfriamento teremos uma 
normalização. Isto pode ser conseguido aumentando-se a velocidade de resfriamento 
comparada com a velocidade do recozimento. Embora esta seja a diferença mais imediata, 
devemos destacar que a normalização provoca uma transformação mais importante que é a 
diminuição do tamanho do grão, algo que é extremamente benéfico para a tenacidade do 
material. 
 
6.2
 
Têmpera e Revenido 
Embora estes dois itens tenham que ser tratados separadamente pelas grandes diferenças 
que existem entre eles, os dois tratamentos sempre serão feitos em seqüência. Enquanto que a 
têmpera é um tratamento que visa a obtenção de uma microestrutura completamente 
martensítica, que por conseqüência será dura e frágil, o revenido será empregado para corrigir 
justamente a fragilidade resultante da têmpera. Como conseqüência, sempre que fizermos um 
tratamento de têmpera, será feito o tratamento de revenido. 
6.3 - Fatores de Influência 
Sempre que fizermos um tratamento térmico, o seu sucesso ou fracasso será determinado por 
alguns fatores-chave que deverão ser muito bem observados. Um erro de avaliação de um 
deles fará com que tenhamos como resultado uma microestrutura diferente da prevista e por 
conseqüência um material com propriedades diferentes das desejadas. 
6.3.1 - Temperatura 
Sempre que fazemos uma transformação partimos de uma microestrutura de maior energia 
para uma microestrutura de menor energia. No caso dos tratamentos térmicos a passagem de 
uma microestrutura para outra requer sempre um aquecimento para que se chegue a um nível 
de energia que permita a transformação (Fig. 6.1). Por exemplo, para termos transformação de 
uma microestrutura composta por ferrita e perlita para martensita, devemos primeiramente 
austenitizar o material e depois, fazendo um resfriamento rápido, obter martensita. 
 
Fig. 6.1: Temperaturas de aquecimento para os tratamentos térmicos de recozimento, 
normalização e esferoidização. 
 
6.3
 
No caso dos tratamentos térmicos de recozimento, normalização e têmpera o aço deve ser 
levado obrigatoriamente até o campo austenítico e a partir dali feito o resfriamento adequado. 
Já no caso da esferoidização o material não precisa ser austenitizado, podendo ser aquecido 
até pouco abaixo da temperatura eutetóide. Deve ser observado também que as temperaturas 
de austenitização para recozimento e normalização correspondem à mesma faixa para aços 
hipoeutetóides, mas diferem para os aços hipereutetóides. Isto se deve ao fato de que como as 
velocidades de resfriamento para recozimento são mais lentas do que para normalização, se 
fizéssemos uma austenitização completa no recozimento se formaria uma rede de cementita 
no contorno de grão durante o resfriamento lento que faria com que o aço ficasse frágil. Para 
o tratamento térmico de têmpera são usadas normalmente as temperaturas de normalização, 
embora para aços hipereutetóides exista alguma dependência do teor de elementos de liga. 
A não ser que hajam fatores associados ao teor de elementos de liga, as temperaturas de 
austenitização não devem se situar em valores superiores a 50o C acima da temperatura 
mínima de austenitização apontada pelas linhas de solubilidade, pois neste caso poderemos ter 
crescimento do grão o que é prejudicial para a tenacidade do material. 
6.3.2 - Tempo de Permanência 
Quando levamos um aço até o campo austenítico, as transformações não ocorrem 
instantaneamente. A transformação leva um certo tempo para ocorrer e depende do tipo de 
transformação que irá ocorrer. Assim, a transformação de perlita ou esferoidita para austenita 
se dá mais rapidamente que a dissolução de carbonetos para austenita. Desta forma o tempo 
em que o aço deverá permanecer nas temperatura de austenitização dependerá da composição 
do aço. 
6.3.3 - Velocidade de Resfriamento 
Talvez o fator mais crítico para o sucesso de um tratamento térmico seja o resfriamento da 
peça após a austenitização. Um erro na avaliação da velocidade correta de resfriamento 
poderá conduzir a uma estrutura completamente diferente da pretendida, o que fará com que o 
material fique com propriedades completamente diferentes das planejadas. Um caso comum 
de erro ocorre na normalização de aços ligados de alta temperabilidade. Como será visto mais 
adiante, o diagrama isotérmico nos mostra que os tempos de transformação são grandes para 
estes aços. Nas velocidades normais de resfriamento usadas na normalização, onde as peças 
são resfriadas ao ar, podemos ter transformação não em perlita fina apenas, mas também em 
bainita até mesmo martensita, o que conduziria a durezas muito maiores do que as esperadas. 
Neste caso a solução seria fazer um resfriamento mais lento do que o normal. No caso do 
processo de têmpera em que o objetivo é de se obter uma microestrutura totalmente 
martensítica para que se tenha a máxima dureza, a situação se inverte. Como a velocidade de 
resfriamento não é só dependente do meio de resfriamento, mas também da temperabilidade e 
do tamanho das peças, em muitos casos os meios usuais de resfriamento podem não ser 
adequados. Poderemos ter a formação de outros produtos na microestrutura, tais como perlita 
ou bainita que diminuirão a dureza. Nestes casos deveremos aumentar a velocidade de 
resfriamento ou até mesmo utilizar um aço com maior temperabilidade para resolver o 
problema. 
Outro problema associado ao tratamento de têmpera é o surgimento de trincas e 
empenamentos devido à velocidade de resfriamento. Quanto mais complicada for a forma da 
peça maior a tendência ao aparecimento de trincas. A solução deste tipo de problema está 
 
6.4
 
sempre na diminuição da velocidade de resfriamento pela utilização de meios que produzam 
uma menor retirada de calor da peça. Os problemas relativos ao resfriamento serão tratados 
em maiores detalhes mais adiante quando forem abordados os tratamentos térmicos. 
6.3.4 - Proteção das Peças 
Se um aço for aquecido até temperatura acima de 600 C em uma atmosfera rica em 
oxigênio, comopor exemplo o ar ambiente, ocorrerá na superfície da peça um fenômeno 
chamado de descarbonetação. A descarbonetação nada mais é do que a combinação do 
carbono do aço com o oxigênio livre do ambiente. Este processo conduz à perda de carbono 
do aço a partir da sua superfície, fazendo com que a peça fique com uma camada com teor 
reduzido em carbono. A espessura desta camada dependerá do tempo e da temperatura em que 
a peça ficará exposta a estas condições. Obviamente esta é uma situação normalmente 
indesejável, pois a diminuição do teor de carbono conduzirá a uma diminuição na dureza. Este 
fato se torna mais grave quando realizamos um tratamento térmico de têmpera, pois uma 
diminuição no teor de carbono provoca uma queda sensível na dureza, já que a dureza da 
martensita depende do teor de carbono. Assim sendo, as peças submetidas a tratamentos 
térmicos deverão ser protegidas por uma atmosfera neutra que impeça a descarbonetação. Isto 
pode ser conseguido utilizando-se fornos que produzam este tipo de atmosfera ou, caso isto 
não seja possível, deve-se envolver as peças em uma substancia rica em carbono como 
cavacos de ferro fundido ou carvão. 
6.4 - Esferoidização 
O processo de esferoidização ou de coalescimento é utilizado para aços com teores 
superiores a 0,5% de carbono, mas principalmente para aços hipereutetóides. Quando se 
deseja fazer um processo de usinagem ou de conformação de uma peça, o recozimento poderá 
não baixar a dureza o suficiente para que a tarefa seja executada. Este problema acontece 
principalmente em aços com elevados teores de elementos de liga e elevado teor de carbono. 
Para este tipo de aço uma estrutura formada por perlita e cementita apresentará uma dureza 
muito alta e a única alternativa será o processo de esferoidização. 
 O tratamento térmico de esferoidização pode ser feito de duas maneiras: 
- Aquecendo-se o aço até uma temperatura logo abaixo da temperatura eutetóide, 
permanecendo-se nesta temperatura por um tempo que varia de oito a vinte horas, com 
resfriamento posterior ao ar. 
- Austenitizar o material, fazer um resfriamento até uma temperatura logo abaixo da 
temperatura eutetóide, mantendo-se nesta temperatura por um tempo entre oito e vinte horas e 
resfriamento ao ar (Fig. 6.2). Este tratamento também pode ser efetuado variando-se 
ciclicamente entre temperaturas acima e abaixo da temperatura de austenitização. 
A segunda forma de execução deste tratamento é a que propicia tempos menores de 
tratamento e pode ser facilmente entendida pela observação. 
 A microestrutura resultante deste tratamento é a esferoidita (Fig. 6.3) isto é, um fundo de 
ferrita com a cementita e os carbonetos dos elementos de liga em forma esferoidal dispersos 
nesta matriz.O fato de termos a cementita distribuída na matriz de ferrita faz com que o aço 
 
6.5
 
apresente uma ótima ductilidade e baixa resistência devido à predominância das propriedades 
da ferrita neste caso. 
6.5 - Recozimento 
 O processo de recozimento é aplicável a aços que possuem baixo ou médio teor de carbono, 
isto é, para aços que possuam até 0,5% de carbono ou para teores mais elevados desde que 
não possuam elementos de liga. O objetivo deste tratamento é o de conferir uma dureza baixa, 
resistência mecânica baixa e uma ductilidade alta. É aplicável a peças em que se deseja fazer 
usinagem ou conformação mecânica. Basicamente este processo consiste no aquecimento do 
material até a temperatura de austenitização seguindo-se um resfriamento lento até a 
temperatura ambiente (Fig. 6.4). Geralmente basta que a peça seja deixada no forno desligado, 
produzindo-se um resfriamento lento. Esta forma de resfriamento é aplicável para aços de 
baixa e média temperabilidade. Neste caso o recozimento será dito recozimento convencional 
ou recozimento pleno. 
 
Fig. 6.2: Curva de transformação para o processo de esferoidização. (Avner). 
 
Fig. 6.3: Microestrutura de um aço esferoidizado. 
 
6.6
 
Para os aços que possuem temperabilidade mais alta muitas vezes pode ser necessário 
diminuir muito a velocidade de resfriamento para que a dureza seja suficiente baixa. Nestes 
casos será necessário proceder à transformação a uma temperatura constante ou quase 
constante (Fig. 6.5). Este procedimento dá origem ao que se convenciona chamar de 
recozimento isotérmico. A diferença deste processo para o de esferoidização é que as 
temperaturas são mais baixas fazendo com que os tempos sejam menores. De qualquer modo 
este tratamento conduz a tempos maiores do que os do recozimento convencional e este fator 
deve ser considerado quando o realizarmos. 
 
Fig. 6.4: Curva de resfriamento para o recozimento convencional. 
 
Fig. 6.5: Curva de transformação no recozimento de um aço de alta temperabilidade. 
 
6.7
 
Como já foi citado anteriormente o recozimento visa a obtenção de perlita grosseira por ser 
esta a estrutura que propicia as propriedades desejadas: uma dureza baixa, resistência 
mecânica baixa e uma ductilidade alta. 
 
6.6 - Normalização 
O processo de normalização produz propriedades semelhantes às obtidas no recozimento, e 
em virtude disto muitas vezes os dois podem ser usados alternativamente para obter baixa 
dureza, boa ductilidade e para eliminar estruturas provenientes de tratamentos anteriores, 
como é o caso de tratamentos prévios de têmpera e em peças fundidas ou forjadas. Ocorre, 
porém, que a normalização é feita geralmente com resfriamento das peças ao ar. Isto conduz a 
uma velocidade de resfriamento mais alta do que aquela do recozimento, dando como 
resultado uma estrutura formada por perlita mais fina (Fig. 6.6). Em conseqüência, a 
ductilidade será menor do que no material recozido, sua dureza e resistência mecânica serão 
maiores. Por outro lado, devido à maior velocidade de resfriamento teremos um refino do 
grão do aço, pois a velocidade de nucleação da ferrita e da perlita será maior na medida em 
que tivermos temperaturas de transformação mais baixas, conforme será visto em capítulo 
posterior. Outra vantagem da normalização reside no fato de que se pode utilizar temperaturas 
mais altas de austenitização, permitindo uma maior dissolução dos carbonetos dos elementos 
de liga e, no caso de aços hipereutetóides, não teremos a formação da rede de cementita em 
contorno de grão, como acontece no recozimento. 
Normalmente não há maiores problemas em adotar o resfriamento ao ar para o processo de 
normalização, entretanto, para aços com alta temperabilidade esta velocidade pode ser 
excessiva, dependendo do tamanho da peça, de tal sorte que tenhamos a formação de bainita e 
até mesmo martensita. Nesta situação deve ser feito um tratamento a uma velocidade mais 
baixa de resfriamento ou um tratamento isotérmico. 
 
Fig. 6.6: Curva de transformação para o processo de normalização de um aço, comparada 
com a do processo de recozimento convencional. 
 
6.8
 
6.7 - Têmpera 
 Dentre os tratamentos térmicos comuns, o tratamento térmico de têmpera é o mais 
importante devido ao fato de que através dele podemos ter um grande aumento da resistência 
mecânica e da dureza do aço e de outros materiais. Este é o aspecto mais importante, porém, 
em contrapartida teremos uma queda muito grande da ductilidade e principalmente da 
tenacidade. Este inconveniente será depois corrigido através do processo de revenido que será 
abordado mais adiante. 
 Se por um lado o tratamento de têmpera nos dá condições de produzirmos um grande 
aumento na resistência mecânica e na dureza, a um custo relativamente baixo, por outro existe 
uma maior complexidade na sua execução. Isto se deve à grande variação na composição dos 
aços e, por conseqüência, na sua temperabilidade.O carbono e os elementos de liga exercem 
um papel preponderante com relação a este tratamento, já que influenciam tanto na 
temperatura de austenitização quanto na velocidade de resfriamento. Assim, a temperatura de 
austenitização varia de aço para aço, como conseqüência da variação no teor de carbono e dos 
elementos de liga, pois os carbonetos formados devem ser dissolvidos pelo menos em parte 
para que tenhamos o efeito desejado na temperabilidade. Não basta, portanto, austenitizar o 
aço para ter sucesso no tratamento, também é preciso que tenhamos parte dos elementos de 
liga dissolvidos na austenita. Além da temperatura de austenitização, outro fator importante é 
a velocidade de resfriamento. Esta deve ser tal que impeça a formação de qualquer outro 
produto que não seja a martensita (Fig. 6.7). É obvio que isto nem sempre é possível pois 
outros fatores devem ser considerados mas, de qualquer forma, este é o objetivo que deve ser 
perseguido neste tratamento. Como existe variação na temperabilidade com a variação do teor 
de carbono e dos elementos de liga, também a velocidade de resfriamento varia. Ela deve ser 
a menor possível para que tenhamos o menor empenamento possível das peças mas, não deve 
ser tão lenta que impeça a formação de martensita. Podemos notar que existem duas curvas, 
sendo uma relativa à superfície da peça e a outra relativa ao centro. 
 
Fig. 6.7: Curva de transformação para o processo de têmpera de um aço. 
 
6.9
 
O problema do resfriamento é um dos problemas mais complexos no caso deste processo. 
Se por um lado, quanto mais rápido for o resfriamento maiores as chances de obtermos 
martensita, por outro maiores serão também as chances de termos trincas e empenamentos na 
peça. Além disso, um resfriamento não homogêneo ao longo da superfície da peça pode 
também causar empenamento e variações na dureza. Como existe uma variação no volume da 
peça durante o aquecimento e o resfriamento e também devido à transformação da estrutura 
em martensita, quanto maior a diferença entre as velocidades de resfriamento na superfície e 
no centro ou em diferentes pontos da superfície maior será o empenamento e a possibilidade 
de aparecimento de trincas. Na Fig. 6.8 podemos ver o comportamento do resfriamento 
relacionado puramente com o resfriamento em água de uma peça submetida a um 
aquecimento a alta temperatura. 
 Note-se que a velocidade de resfriamento inicialmente é baixa, tornando-se alta apenas para 
valores intermediários de temperatura da peça. Inicialmente temos um estágio em que se 
forma um envelope de vapor em volta da peça que impede a troca de calor da peça com o 
líquido, fazendo com que a velocidade seja baixa. Em um segundo estágio existe a formação 
de bolhas que entram em colapso rapidamente, permitindo que o fluido entre em contato com 
a peça e produzindo uma agitação bastante grande do fluido, o que faz com que a velocidade 
de resfriamento cresça rapidamente. Por fim em um terceiro estágio, a temperatura da peça 
não é mais suficiente para que haja a formação de bolhas e o resfriamento se dá apenas por 
convecção, fazendo com que a velocidade de resfriamento caia novamente. 
Outro fato que ocorre freqüentemente em peças de formato complicado, como é o caso de 
uma engrenagem (Fig. 6.9), de um eixo com rasgo de chaveta e de outras peças com variações 
no relevo, pode ocorrer a variação nas condições de resfriamento na superfície. Estas 
condições irão fazer com que a velocidade de resfriamento seja diferente em cada ponto, 
conduzindo também ao aparecimento de trincas, empenamentos ou mesmo pontos moles. 
 
Fig. 6.8: Curvas de resfriamento e de velocidade de resfriamento para uma peça cilíndrica 
resfriada em água. 
 
6.10
 
 Outro problema que pode ocorrer, este mais freqüente e mais simples é aquele em que 
temos pequenas diferenças de velocidade de resfriamento entre a superfície e o centro. Neste 
caso o que pode acontecer é a formação de 100% de martensita na periferia da peça e um teor 
menor de martensita juntamente com bainita e/ou perlita nas regiões mais centrais. O que 
acontece é um decréscimo na dureza em direção ao centro da peça (Fig. 6.10), situação esta 
que nem sempre pode ser evitada. Esta situação pode ser induzida pelo meio de resfriamento 
ou pelo tamanho da peça (Fig. 6.11). 
 
De acordo com o que foi exposto acima o meio de resfriamento mais adequado é aquele 
que permite obtermos a maior quantidade possível de martensita na peça. Assim sendo 
poderemos ter que resfriar a peça em salmoura, em água ou mesmo em óleo e outros produtos 
sintéticos, estes últimos para aços de construção mecânica ligados. Para aços de alta 
temperabilidade como aços para matrizes e ferramentas pode-se utilizar até mesmo o 
resfriamento ao ar em alguns casos. Quanto maior a temperabilidade menos drástico terá que 
ser o meio de resfriamento utilizado. 
 
Fig. 6.9: Fatores que afetam o resfriamento. A - fluxo de calor vindo do núcleo. A 
temperatura e a intensidade do fluxo variam com o tempo. B - envelope de vapor devido à 
baixa agitação. C - bolhas de vapor com movimento restrito e formando-se 
vagarosamente. D - bolhas de vapor livres. 
 
6.11
 
Fig. 6.11: Efeito do tamanho da peça na velocidade de resfriamento e nas curvas de 
resfriamento. 
Fig. 6.10: Perfis de durezas em barras de aço ABNT 1045 temperadas em: a) água; b) óleo. 
 
a) b) 
 
6.12
 
 Outro problema associado com o resfriamento para a obtenção de martensita é a variação 
de volume. Sempre que temos transformação martensítica teremos uma variação de volume e 
esta terá efeitos mais importantes quanto maior for a diferença de temperaturas de um ponto 
para outro (Fig. 6.12). 
 Nesta figura está representada a variação de volume de um aço quando este é aquecido até 
o campo austenítico e depois resfriado rapidamente para que se obtenha martensita. A 
diferença de volume entre a estrutura original e a estrutura final martensítica pode conduzir a 
empenamentos e até mesmo a trincas se as tensões surgidas como conseqüência da variação 
de volume ultrapassarem o limite de ruptura do material. Quando temos diferenças de 
velocidade de resfriamento da periferia para o centro, por exemplo, forma-se uma capa de 
martensita que é dura e frágil e que ao aumentar de volume comprime o núcleo. Quando o 
núcleo por sua vez se transforma, este expande e provoca o aparecimento de tensões sobre a 
capa externa endurecida, podendo produzir trincas na peça. 
6.8 – Revenido
 
Um dos grandes problemas relacionados com o tratamento térmico de têmpera está 
relacionado com a baixa ductilidade e a baixa tenacidade do material após o tratamento. 
Embora tenhamos um significativo ganho na resistência mecânica e na dureza, fatores 
primordiais quando se quer reduzir o peso da peça ou evitar o desgaste superficial, a 
ductilidade cai quase a zero. Como a utilização de um aço nestas condições é impossível 
devido aos riscos de uma falha catastrófica, este problema tem que ser corrigido, o que é 
conseguido através do tratamento térmico de revenido. 
O revenido é um tratamento em que se faz o reaquecimento da peça temperada dentro de 
uma faixa de temperatura entre 150 °C e 600 °C geralmente. As peças são aquecidas e 
permanecem durante um intervalo de tempo suficiente para que ocorram as transformações 
necessárias à recuperação de parte da ductilidade e tenacidade perdidas, sendo depois 
resfriadas até a temperatura ambiente. Como conseqüência, teremos uma perda na resistência 
mecânica e na dureza. Quanto mais alta for a temperatura de revenido utilizada ou quanto 
 
Fig. 6.12: Variação das medidas lineares de um aço ABNT4340 com a temperatura no 
processo de têmpera. TA - temperatura ambiente. 
 
6.13
 
maior for o tempo de tratamento, maior será o ganho em ductilidade e tenacidade e maior será 
a perda de resistência e de dureza (vide Fig. 6.13). 
6.8.- a) Durante o revenido ocorrem transformações da martensita que são dependentes da 
temperatura e que irão influir nas propriedades finais do aço. De acordo com a faixa de 
temperatura temos transformações diferentes que conduzem ao que se costuma chamar de 
estágios ou etapas do revenido. No primeiro estágio, que vai até aproximadamente 200 °C, o 
carbono contido na martensita se precipita formando um carboneto chamado épsilon
 
(?), que 
não tem a composição da cementita. Em conseqüência temos uma redução no teor de carbono 
da martensita, obtendo-se como resultado uma estrutura bifásica composta de carbonetos e 
martensita de baixo carbono. As transformações nas propriedades não são muito 
significativas, observando-se apenas pequena redução na dureza e na resistência e um 
pequeno aumento na ductilidade e na tenacidade (ver Fig. 6.14). 
 
Fig. 6.13: Os limites de resistência à tração e de escoamento, e a ductilidade (% Redução 
de Área) em função da temperatura de revenido para um aço liga tipo 4340 temperado em 
óleo. (Segundo Callister). 
 
6.14
 
6.8.- b) Em um segundo estágio, entre 200 °C e 450 °C, ocorre a precipitação de cementita no 
contorno das agulhas de martensita. Em decorrência disso teremos uma continuação da queda 
na dureza e resistência; porém a tenacidade não é aumentada mas, pelo contrário, diminui 
(Fig. 6.13 e 6.14). Isto é o que se chama fragilização por revenido. A fragilização por 
revenido ocorre quando um aço é revenido a uma temperatura acima de 575 °C, seguido por 
um resfriamento lento até a temperatura ambiente; ou quando o revenido é realizado entre 
aproximadamente 250 e 450 °C. A queda na tenacidade se inicia próximo dos 200 °C para a 
maioria dos aços e chega a um mínimo em torno de 350 °C, quando então volta a crescer. 
Nesta faixa, portanto, não é conveniente que se faça o revenido porque embora tenhamos 
redução na dureza e na resistência, não teremos em contrapartida um aumento de tenacidade. 
Foi determinado que as ligas de aço que são suscetíveis a fragilização por revenido contêm 
concentrações apreciáveis dos elementos de liga Manganês, Níquel ou Cromo, e 
adicionalmente, um ou mais dos elementos Antimônio, Fósforo, Arsênio e Estanho, na forma 
de impurezas e em concentrações relativamente baixas. A presença destes elementos de liga e 
impurezas desloca a transição dúctil-frágil para temperaturas significativamente mais 
elevadas; a temperatura ambiente encontra-se, então, abaixo dessa transição para o regime de 
fragilidade. Foi observado que a propagação de trincas nesses materiais fragilizados é 
intergranular; isto é, a trajetória da fratura se dá ao longo dos contornos dos grãos da fase 
austenítica precursora. Além disto, foi determinado que os elementos de liga e as impurezas 
se segregam principalmente nessas regiões. 
 A fragilização por revenido pode ser evitada: 
1- por controle da composição e/ou 
2- por revenido a uma temperatura acima de 575°C ou abaixo dos 300 °C seguido pelo 
resfriamento rápido até a temperatura ambiente. 
Fig. 6.14: Variação da tenacidade e da dureza de acordo com a temperatura de revenido, 
para aços de médio teor de carbono e baixo teor de liga. (Segundo Chiaverini). 
 
(aço 1045)
 
(aço 0,4 % C)
 
(aço 0,5 % C) 
 
6.15
 
Além disso, a tenacidade de aços que já foram fragilizados pode ser melhorada de maneira 
significativa através do aquecimento até uma temperatura de aproximadamente 600 °C, 
seguido por um resfriamento rápido até abaixo de 300 °C. 
6.8.- c) Em uma terceira etapa que se inicia em torno de 450 °C, teremos o aparecimento de 
um precipitado esferoidal de cementita que irá fazer com que a tenacidade e a ductilidade 
voltem a crescer, e assim estaremos novamente em uma faixa de temperatura em que temos 
benefício com o revenido. O gráfico da Fig. 6.15 mostra a variação da dureza para vários 
aços, note-se que a queda da dureza é mais acentuada quanto maior for o teor de carbono. 
 A dependência da dureza em relação ao tempo para um aço com composição eutetóide que 
foi temperado em água está apresentada na figura 6.16 para várias temperaturas de revenido 
diferentes; a escala de tempo é logarítmica. Com o aumento do tempo a dureza diminui, o que 
se explica pelo crescimento e coalescência das partículas de cementita. Em temperaturas que 
se aproximam da eutetóide (700 °C) e após várias horas, a microestrutura terá se tornado 
composta de cementita globulizada (Fig. 6.17) com grandes esferóides de cementita 
embutidos no interior da fase contínua de ferrita. De maneira correspondente, a martensita 
com excesso de revenido é extremamente macia e dúctil. 
Fig. 6.15: Efeito da temperatura de revenido na dureza do aço para vários teores de 
carbono. (Segundo Reed – Hill). 
 
6.16
 
Fig. 6.16: A dureza em função do tempo de revenido para um aço comum ao carbono 
(1080) com composição eutetóide que foi temperado em água. (Segundo Callister). 
 
Fig. 6.17: Fotomicrografia de um aço com microestrutura de cementita globulizada. 
As partículas pequenas são de cementita e a fase contínua consiste em ferrita a. 
Ampliação de 1000X. (Segundo Callister). 
 
6.17
 
6.9 - Tratamentos Isotérmicos. 
6.9.1 – Martêmpera ou Têmpera Interrompida. 
 
O processo de martêmpera ou têmpera interrompida (Fig. 6.18) é um processo utilizado em 
substituição à têmpera quando se deseja diminuir o risco de trincas, empenamentos e tensões 
residuais excessivas. O tratamento consiste basicamente em se retardar o resfriamento logo 
acima da temperatura de transformação martensítica, permitindo a equalização da temperatura 
ao longo de toda a peça, completando-se após o resfriamento. A estrutura formada, a exemplo 
da têmpera, será martensítica sendo, portanto, dura e frágil. 
 Na Fig. 6.18 temos a representação deste tratamento sobre o diagrama TTT (Tempo – 
Temperatura – Transformação) de um aço hipotético. Como pode ser visto, a martêmpera 
convencional consiste no resfriamento rápido, desde a temperatura austenítica, em um meio 
aquecido até uma temperatura logo acima da temperatura de transformação martensítica. A 
peça é mantida nesta temperatura até que seja uniformizada a temperatura entre a periferia e o 
centro, e então é resfriado (geralmente ao ar) até a temperatura ambiente. Segue-se um 
revenido, feito da mesma forma que após o processo de têmpera convencional. 
 A martêmpera modificada consiste em se fazer o resfriamento até uma temperatura abaixo 
da temperatura de início da transformação martensítica (90°C, aproximadamente) 
estabilizando-se a temperatura e depois resfriando ao ar. Este caso é aplicável a aços de 
temperabilidade baixa nos quais, se fosse feita a martêmpera convencional, teríamos a 
formação de bainita antes que a temperatura estabilizasse. 
O principal objetivo da martêmpera é reduzir a possibilidade de trincas e empenamentos 
oriundos da transformação martensítica em tempos diferentes ao longo da peça. 
 Os meios de resfriamento da martêmpera podem ser: sal fundido ou leito fluidizado (200°C 
- 400°C) para a martêmpera convencional; e óleo aquecido (200°C - 230°C) para a 
martêmpera modificada. Os banhos de sal comuns são constituídos de 50 a 60% de nitrato de 
Fig. 6.18: Curva de transformação para o processo de martêmpera de um aço (Leslie). 
 
6.18
 
potássio, 37% a 50% de nitreto de sódio e 0% a 10% de nitrato de sódio. Essessais fundem a 
cerca de 130 °C e podem ser usados na temperatura de 163°C a 538°C. Os óleos são do tipo 
mineral parafínico. 
 Os óleos apresentam vantagens de temperatura de utilização inferior, mais fácil manuseio à 
temperatura ambiente, menores perdas; e desvantagens como limitação da temperatura de 
utilização, deterioração durante o uso, e riscos de incêndio. Em comparação com os óleos, os 
sais oferecem as seguintes vantagens: maior faixa de temperatura de operação, pequena 
mudança da viscosidade numa larga faixa de temperaturas, estabilidade química (o banho não 
precisa ser renovado, somente compensar as perdas), maior facilidade de lavagem das peças, e 
uniformização mais rápida da temperatura das peças. 
 As desvantagens dos sais se referem principalmente aos riscos de explosão quando as peças 
a serem martemperadas tenham sido cementadas ou austenitizadas em banhos de sal de 
cianetos, visto que esses sais não são compatíveis com os sais de martêmpera. Nestes casos a 
martêmpera deve ser realizada em óleo, ou usar um destes procedimentos: 
a) resfriamento ao ar a partir do banho de cementação; lavagem; austenitização em banho de 
cloreto; e martêmpera em banho de sais; 
b) resfriamento a partir do banho de austenitização de cianeto num banho de lavagem de 
cloreto neutro mantido à temperatura de austenitização; em seguida martêmpera em banho de 
sais. 
Exemplos de aços que podem ser utilizados na martêmpera para endurecimento total são: 
ABNT 1070, 1090, 4130, 4140, 4150, 4340, 5140, 6150, 8360, 8640, 8740, 8745 e 52100; e 
para martêmpera após cementação os aços ABNT 3312, 4620, 5120, 8620 e 9130. A Tabela 
6.1 mostra as temperaturas típicas de austenitização e martêmpera de alguns aços. 
Tabela 1: Temperaturas típicas de austenitização e martêmpera para alguns aços 
 
6.19
 
6.9.2 - Austêmpera 
 
O processo chamado de austêmpera (Fig. 6.19) consiste no aquecimento das peças até a 
austenitização completa seguido de resfriamento rápido até uma temperatura acima da 
temperatura de transformação martensítica (conseguida num banho de sal ou chumbo 
derretido na faixa entre 260 e 400 C), mantendo-se a esta temperatura até que o material se 
transforme totalmente. A estrutura resultante neste caso será totalmente bainítica. Após a 
transformação o material pode ser resfriado até a temperatura ambiente. A velocidade de 
resfriamento deve ser tal que se impeça a transformação de qualquer quantidade de austenita 
em outro produto e o tempo de permanência no banho deve ser suficiente para que toda a 
austenita se transforme em bainita. 
O meio de resfriamento mais utilizado é uma mistura de sais fundidos composto por nitrito 
e nitrato de sódio (45 a 55%) e nitrato de potássio (o restante; pode ser também adicionada 
uma pequena quantidade de água para atribuir uma certa umidade ao banho). Outra opção é o 
banho de chumbo derretido, que tem as desvantagens do alto custo inicial e de que necessita 
ser protegido contra a oxidação. 
O tratamento de austêmpera é um tratamento térmico usualmente utilizado em substituição 
à têmpera quando se tem por objetivo melhorar as propriedades mecânicas do aço, 
principalmente a ductilidade e a tenacidade, diminuir a possibilidade de aparecimento de 
trincas e de empenamentos e ainda melhorar a resistência ao desgaste e a possibilidade de 
fragilização para determinadas faixas de temperatura. As diferenças fundamentais entre a 
austêmpera e a têmpera podem ser vistas na Tabela 6.2, onde são comparadas as propriedades 
finais para diversos casos. 
Fig. 6.19: Curva de transformação para o processo de austêmpera de um aço. 
 
 
6.20
 
Tabela 6.2 - Propriedades mecânicas para um aço ABNT 1095. 
Tratamento Térmico Dureza, HRC Tenacidade, J Alongamento, % 
Temperado em água 
e revenido 
52,5 19 0 
Martêmpera e 
revenido 
52,8 33 0 
Austêmpera 52,5 54 8 
 
Como podemos ver a austêmpera propicia uma maior tenacidade e uma maior ductilidade 
do que a têmpera e a martêmpera para uma mesma dureza, além de diminuir o aparecimento 
de trincas e de empenamento nas peças. 
Embora este tratamento permita propriedades melhores do que a têmpera ele não é 
corriqueiramente utilizado. Isto se deve ao fato de que não são muitos os aços em que 
podemos utilizar a austêmpera. A decisão de utilizar um tratamento ou outro vai depender da 
posição do joelho da curva TTT, da velocidade de resfriamento, do tempo necessário para a 
transformação e da temperatura de início de formação da martensita. Além disso, devido à 
baixa velocidade de resfriamento propiciada pelo sal fundido as peças não podem ter grande 
secção como acontece na têmpera. O seu custo é maior devido à utilização de mais 
equipamento e o tempo de transformação deve ser equivalente ao tempo gasto no revenido ou 
menor para que seja viável. 
Os aços indicados para a austêmpera devem possuir elevado teor de carbono juntamente 
com determinados elementos de liga que desloquem as curvas em C (de transformação da 
austenita) para a direita, o suficiente para evitar que a curva de resfriamento corte alinha de 
início de decomposição da austenita. Deste modo os aços que são utilizados no processo de 
austêmpera devem se enquadrar nos seguintes tipos: 
- Aços ao carbono com 0,5 a 1,0% de carbono e com um mínimo de 0,6,% de Mn 
- Aços ao carbono com mais de 0,9% de carbono e pouco menos de 0,6 % de Mn 
- Aços carbono com menos de 0,5 % de carbono e com entre 1,0 e 1,65 % de Mn 
- Alguns aços ligados com mais de 0,3% de carbono 
O teor de manganês é importante, visto que este é o elemento de liga mais barato para 
aumentar a temperabilidade do aço, deslocando para a direita o joelho da curva TTT (ou seja, 
aumentando o tempo para o início da transformação perlítica). 
Particularidades da austêmpera para alguns aços: 
 
Aço 1080: Adequado para a austêmpera mas exigindo um resfriamento muito rápido 
abaixo do cotovelo das curvas em C. Desse modo, somente podem ser austemperadas peças 
deste aço que possuam seção de até 5 mm no máximo. 
 
Aço SAE 5140 (0,4% C e 1,8 – 2,2% Cr) e semelhantes: podem ser austemperados em 
peças maiores, de até 25 mm. 
 
Aços 9261 (0,6% C e 1,8 – 2,2% Si) e semelhantes: embora a posição das curvas em C 
seja muito favorável quanto à velocidade de resfriamento necessária para atingir a região de 
transformação austenita – bainita, não são aconselháveis para a austêmpera porque a reação 
austenita – bainita (na faixa de 260 C – 400 C) é muito lenta (aproximadamente 24 horas no 
aço 9261). 
 
6.21
 
6.9.2.1 – Austêmpera modificada. 
Neste método, as barras ou fios são austenitizados e, em operação contínua, são resfriados 
num banho mantido entre 510 C e 538 C durante 10 s (para fios de pequena seção) a 90 s 
(para barras). É obtida assim uma excelente resistência mecânica, que facilita o estiramento 
subseqüente dos fios. 
No caso de barras o tratamento chama-se de austêmpera modificada; quando aplicado a fios 
recebe o nome de patenteamento. Veja a curva de processo na Fig. 6.20. 
Fig. 6.20: Diagrama TTT para o aço 1080 mostrando a diferença entre a austêmpera 
convencional e a austêmpera modificada (que, quando aplicada a fios, chama-se de 
“patenteamento”). 
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