Aula 11

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Aula 11 – Revenimento/Tratamento sub zero 
Endurecimento por precipitação 
Austêmpera/Martêmpera 
Prof. Dr. Rita Sales 
 
Revenimento 
 
Revenimento é um processo feito após o endurecimento por 
têmpera. 
 Peças que sofreram têmpera tendem a ser muito 
quebradiças. A fragilidade é causada pela presença da 
martensita. 
A fragilidade pode ser removida pelo revenimento. 
 
Transformações ocorridas durante o revenido 
conforme temperatura 
 25 a 100°C= segregação e distribuição do carbono em direção as 
discordâncias, esta pequena precipitação pouco afeta a dureza. Fenômeno 
predominante em aços de alto carbono. 
 
 100 a 250°C= 1° estágio do revenido – precipitação do carboneto de ferro do 
tipo epsilon Fe2-3C e reticulado hexagonal ausente em aços de baixo 
carbono e baixo teor de liga, dureza RC=60. 
 
 200 a 300°C= 2° estágio do revenido – austenita-bainita em aços de médio 
alto teor de carbono dureza RC continua a cair. 
 
 250 a 350°C= 3° estágio do revenido – carboneto metaestável Fe5C2, 
verifica-se em aço de alto carbono uma estrutura chamada troostita (massa 
escura), dureza RC=50. 
 
 
Transformações ocorridas durante o 
revenido conforme temperatura 
 400 a 600°C= recuperação da estrutura de discordância, os 
aglomerados de Fe3C passam a uma forma esferoidal, 
mantendo a estrutura de ferrita fina acicular, dureza RC=45 a 
25. 
 
 500 a 600°C= somente nos aços contendo Ti, Cr, Mo, V, Nb, ou 
W = precipitação de carbonetos de liga, chamado de 
endurecimento secundário ou 4° estágio do revenido. 
 
 600 a 700°C= recristalização e crescimento do grão, cementita 
precipitada = forma esferoidal, ferrita aqui-axial. Estrutura tenaz 
de baixa dureza RC=5 a 20. 
 
Revenimento 
  O resultado do revenimento é uma combinação desejável de dureza, 
ductilidade, tenacidade, resistência e estabilidade estrutural. As 
propriedades resultantes do revenimento dependemdo aço e da 
temperatura do revenimento. 
 
 A martensita é uma estrutura metaestável. Quando aquecida, tende 
a estabilidade, ou seja, a transformar-se nas fases ferrita e 
cementita. 
 
 A martensita é uma estrutura tetragonal de corpo centrado (a ferrita 
é cúbica de corpo centrado) supersaturada de carbono (a ferrita 
contém carbono em até seu limite de solubilidade no ferro). 
 
 Apresenta a morfologia de finas ripas/ placas. 
 
 O aquecimento leva a difusão do carbono (em excesso na estrutura) 
e sua conseqüente precipitação em forma de carboneto de ferro. A 
saída do excesso de carbono possibilita que a estrutura tetragonal 
torne-se cúbica, ou seja, torne-se ferrítica. 
 
Revenimento 
 O aumento da temperatura leva assim ao crescimento das 
agulhas de ferrita e a coalescência dos precipitados. 
 
Logo tem-se que o aumento da temperatura de 
revenimento leva à redução da dureza e ao aumento da 
ductilidade. A temperatura de revenimento deve ser aquela 
na qual são obtidas as propriedades desejadas. 
 
O aquecimento para revenimento é mais eficiente quando 
as partes são imersas em óleo, para revenimentos até 350° 
C. A partir desta temperatura o óleo contendo as partes é 
aquecido até a temperatura apropriada. O aquecimento em 
banho permite que a temperatura seja constante em toda a 
peça, proporcionando um revenimento uniforme. 
 
Revenimento 
Para temperaturas acima de 350° C é mais indicado usar 
um banho de sais de nitratos. Os banhos salinos podem ser 
aquecidos até 625° C. 
 
Independentemente do tipo de banho, o aquecimento 
gradual é fundamental para evitar fissuras no aço. 
 
Depois de alcançada a temperatura desejada, as partes 
são mantidas nesta temperatura por aproximadamente duas 
horas. São então removidas do banho e resfriadas em ar 
sem convecção. 
 
 
 
Fragilidade do revenido 
 Aços de baixo teor em liga qdo aquecidos na faixa de 375-575°C ou qdo são 
resfriados lentamente através desta faixa. Ocorre mais rapidamente na faixa de 450-
475°C. 
 
 Aços carbonos comuns com Mn abaixo de 0,3% não apresentam o fenômeno. 
 
 Aços contendo apreciáveis quantidades de Mn, Ni, Cr além de 1 ou + impurezas 
como Sb (+ prejudicial), P, Sn, ar são susceptíveis ao fenômeno. 
 
 É somente revelada no ensaio de resistência ao choque. 
 
 Matérias-primas muito puras são mais susceptíveis ao fenômeno. 
 
 0,5-1,0% de Mo retarda o fenômeno. 
 
 Para restaurar a tenacidade e voltar ao estado normal = aquecimento 600°C ou 
acima seguido de resfriamento rápido abaixo de 300°C. 
Transformação da Austenita Retida 
 A austenita retida pode ocasionar o fenômeno de instabilidade 
dimensional = transforma em martensita quando submetido a 
trabalho a frio/revenido/envelhecimento = fragilização ou 
fissuração. 
 
 Transformação da austenita retida: 
 
 Revenido – 2°estágio=aços médio e alto carbono 
 
 Aços rápidos – necessidade de mais 1 revenido. 
 Quando um aço ferramenta contem um combinação com mais 
de 7 % tungstênio, molibdênio e vanádio, com mais de 0.60% 
carbono, ele é chamado Aço Rápido. Esse termo, que descreve 
sua habilidade de cortar metais "rápido", 
 
 
TRATAMENTO SUB-ZERO 
n Alguns tipos de aço, especialmente os alta liga, 
não conseguem finalizar a transformação de 
austenita em martensita. 
 
O tratamento consiste no resfriamento do aço a 
temperaturas abaixo da ambiente 
 
 
n Ex: Nitrogênio líquido: -170°C 
 Nitrogênio + álcool: -70°C 
Outros tratamentos para Austenita Retida 
Para evitar que ocorram fissuras de têmpera em aços para 
ferramenta: resfriamento a temperaturas de 65 a 93°C, revenido 
imediatamente a seguir = retenção da austenita. 
1- Sazonamento: manutenção de peças tratadas em estoque por 
um determinado período de tempo ou submetendo-as 
repetidamente aos extremos de temperatura esperada em 
serviço. 
2- Promoção de um certo grau de encruamento na peça. 
3- Choque mecânico 
4- Ciclos acelerados de envelhecimento resultados = revenido 
comum. 
Envelhecimento 
(Endurecimento por precipitação) 
 Principal requisito: Solubilidade diminuir com a temperatura, de 
forma ser possível obter-se uma solução sólida supersaturada. 
 
 Consiste na precipitação de outra fase, na forma de partículas 
extremamente pequenas e uniformemente distribuídas. 
 
 Esta nova fase enrijece a liga. 
 
 Após o envelhecimento o material terá adquirido máxima dureza 
e resistência. 
 
 O envelhecimento pode ser natural ou artificial. 
 
Solubilização 
 Objetivos: 
Aumentar a ductilidade 
Aliviar tensões pós-soldagem 
Produzir microestruturas desejadas 
 
- Em ligas endurecíveis por precipitação: 
Reduzir dureza 
Condicionar o material para o tratamento de 
envelhecimento através da dissolução de precipitados 
Envelhecimento 
(Endurecimento por precipitação) 
 
Solubilização 
Precipitação 
Resfriamento em 
água 
Chamado de 
envelhecimento que 
 pode ser 
natural ou artificial 
A ppt se dá a T 
ambiente 
A ppt se dá 
acima da T 
ambiente 
por 
reaqueci-
mento 
 
Envelhecimento 
(Endurecimento por precipitação) 
 Aplicação em ligas leves e algumas ligas de cobre 
 Aproveita propriedade de certos elementos ligas se dissolverem no Fe alfa 
formando soluções supersaturadas e, em condições determinadas, se 
precipitarem na forma de carbonetos ou nitretos. 
 Aços maraging= baixo teor de C, Alto teor de Ni, possuindo Ti, Al, e 
evetualmente, Ni, Co e Mo. 
 
 Tratamento térmico: 
Austenização: 1h para cada 25mm de secção. Temperatura usual 
para aços com 18% de Ni =820°C.Resfriamento = temperatura ambiente sem preocupação com a 
velocidade 
Envelhecimento a 480°C durante 3 a6 h. As vezes é maior para 
matrizes para fundição sobre pressão (530°C) 
Envelhecimento 
(Endurecimento por precipitação) 
 Elevados valores de resistência mecânica e Dureza. 
 
 Precipitação de compostos intermetálicos contendo Ni, Mo, Ti, e 
eventualmente o Fe. 
 
 Estrutura martensítica em tiras e a sua estrutura cristalina é 
cúbica centrada. 
 
Envelhecimento 
(Endurecimento por precipitação) 
 Exemplo: rebites utilizados na construção de aviões 
 
 São mais fáceis de colocar e se ajustam melhor se forem moles e dúcteis, 
nestas condições não possuem resistência mecânica necessária. 
 
 Escolhe-se uma liga de Al que forme uma solução sólida super saturada ao 
ser resfriada bruscamente, mas envelhece em temperatura ambiente. 
 
 Problema: 
Devem ser utilizados rapidamente após o tratamento de solubilização. 
 Resolução Armazenagem em geladeira. 
Precipitados finos 
de Al2Cu 
Precipitados grosseiros 
de Al2Cu (sobreenvelhecimento) 
Liga 2xxx (Al + 4.5%Cu) 
Superenvelhecimento 
 Continuação do processo de segregação = precipitação verdadeira=metal 
amolece 
 Ex: Liga de 96% Al-4% Cu, quase separação completa de Cu. 
 Diminuição da Dureza. 
Endurecimento combinado 
 1) Trabalho a frio antes do tratamento de envelhecimento 
 Reação de envelhecimento se dá em temperaturas mais baixas, pois os planos de 
escorregamento atuam como núcleo para precipitação. 
 A temperatura durante a etapa alivia parte do encruamento e causa leve perda de 
dureza. 
 2)Deformação de uma liga previamente endurecida aumenta ainda mais a dureza. 
 Dificuldades: resistência ao escorregamento = aumento de energia necessária para 
deformação a frio. 
 Diminuir a ductilidade = ruptura 
AUSTEMPERA E MARTEMPERA 
n Problemas práticos no resfriamento convencional e 
têmpera 
 
n A peça/ parte 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 martempera e 
austempera vieram para solucionar este problema 
 
MARTEMPERA 
n O resfriamento é 
temporariamente 
interrompido, criando um 
passo isotérmico, no qual 
toda a peça atinja 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. 
 
AUSTEMPERA 
n Outra alternativa para evitar 
distorções e trincas é o tratamento 
denominado austêmpera, ilustrado 
ao lado 
 
n 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. 
 
MARTEMPERA E AUSTEMPERA 
alternativas para evitar distorções e trincas 
RESUMOS 
TRANSFORMAÇÕES 
AUSTENITA 
Perlita 
( + Fe3C) + 
a fase 
próeutetóide 
Bainita 
( + Fe3C) 
Martensita 
(fase tetragonal) 
Martensita 
Revenida 
( + Fe3C) 
Ferrita ou cementita 
Resf. lento 
Resf. moderado 
Resf. Rápido 
 (Têmpera) 
reaquecimento 
Tratamentos Térmicos 
Recozimento 
Total ou Pleno 
Recozimento 
Isotérmico 
Normalização 
Tempera e 
Revenido 
Resfriamento 
Lento 
(dentro do forno) 
Resfriamento 
ao ar