Aula_9

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Aula 9 – Tratamentos Térmicos dos 
aços – Recozimento/Esferoidização/ 
Coalescimento 
Prof. Dr. Rita Sales 
Tratamento Térmico é um ciclo de aquecimento e 
resfriamento realizado nos metais com o objetivo de alterar 
as suas propriedades físicas e mecânicas, sem mudar a 
forma do produto. 
 
O tratamento térmico é normalmente associado com o 
aumento da resistência do material, mas também pode ser 
usado para melhorar a usinabilidade, a conformabilidade e 
restaurar a ductilidade depois de uma operação a frio. 
 
Logo, o tratamento térmico é uma operação que pode 
auxiliar outros processos de manufatura e/ou melhorar o 
desempenho de produtos, aumentando sua resistência ou 
alterando outras características desejáveis. 
 
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 
 
MATERIAL + TRATAMENTO TÉRMICO 
 
 
 
 
 
O TRATAMENTO TÉRMICO ESTÁ ASSOCIADO 
DIRETAMENTE COM O TIPO DE MATERIAL. 
PORTANTO, DEVE SER ESCOLHIDO DESDE O 
INÍCIO DO PROJETO 
 
 
Fatores de Influência nos Tratamentos 
Térmicos 
 
 Aquecimento (discutido em aulas anteriores) 
 Temperatura 
 Tempo 
 Velocidade de resfriamento 
 Atmosfera* 
 
* para evitar a oxidação ou perda de algum elemento 
químico (ex: descarbonetação dos aços) 
 
Fatores de Influência nos Tratamentos 
Térmicos 
 Tempo: 
O tempo de tratamento térmico depende muito 
das dimensões da peça e da microestrutura 
desejada. 
 
 Quanto maior o tempo: 
 maior a segurança da completa dissolução das fases 
para posterior transformação 
 maior será o tamanho de grão 
 Tempos longos facilitam a oxidação 
 
Fatores de Influência nos Tratamentos 
Térmicos 
 Temperatura: 
 depende do tipo de material e da transformação 
de fase ou microestrutura desejada 
 
Fatores de Influência nos Tratamentos 
Térmicos 
 Velocidade de Resfriamento: 
-Depende do tipo de material e da transformação 
de fase ou microestrutura desejada 
- É o mais importante porque é ele que 
efetivamente determinará a microestrutura, 
além da composição química do material 
 
Meios de 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) 
 Solução de polímeros 
 
Atmosfera do Forno 
 Evitar : Oxidação e Descarbonetação 
 Reações de oxidação mais comuns: 
2Fe+ O2 = 2FeO 
Fe+ CO2 = FeO + CO 
Fe+ H2O = FeO + H2 
 
 Reações de descarbonetação mais comuns: 
2C+ O2 = 2CO 
C+ CO2 = 2CO 
C+ 2H2 = CH4 
 Redução do problema - Atmosfera protetora: nitrogênio e álcool 
 
 
Reações devidas a várias atmosferas 
utilizadas nos TT dos aços 
Reações devidas a várias atmosferas 
utilizadas nos TT dos aços 
Principais Tratamentos Térmicos 
Tempera 
e Revenido 
Esferoidização ou 
Coalescimento 
•Alívio de tensões 
•Recristalização 
•Homogeneização 
•Total ou Pleno 
•Isotérmico 
Solubilização e 
envelhecimento 
Normalização 
Tratamentos Térmicos 
Recozimento 
Tratamentos Térmicos 
  Os aços são tratados para uma das finalidades abaixo: 
 
 Amolecimento - (softening) 
O amolecimento é feito para redução da dureza, remoção de tensões residuais , 
melhoria da tenacidade, restauração da ductilidade, redução do tamanho do grão 
ou alteração das propriedades eletromagnéticas do aço. 
 
As principais formas de amolecimento do aço são: recozimento de recristalização, recozimento 
pleno, recozimento de esferoidização e normalização. 
 
 Endurecimento – (hardening) 
O endurecimento dos aços é feito para aumentar a resistência mecânica, a resistência ao 
desgaste e a resistência à fadiga. O endurecimento é fortemente dependente do teor de carbono 
do aço. A presença de elementos de liga possibilita o endurecimento de peças de grandes 
dimensões, o que não seria possível quando do uso de aços comuns ao carbono. 
 
 Os tratamentos de endurecimento são: têmpera, austêmpera, e martêmpera. 
 
Para aumentar a resistência ao desgaste é suficiente a realização de um endurecimento 
superficial (que também leva ao aumento da resistência a fadiga). 
 
Pode-se assim proceder a uma têmpera superficial ou a um tratamento termoquímico, que 
consiste na alteração da composição química da superfície pela difusão de elementos como 
carbono, nitrogênio e boro. 
 
Recozimento 
 Objetivos: 
- Remoção de tensões internas devido aos tratamentos 
mecânicos (devidos aos processos de fundição e 
conformação mecânica a quente ou a frio) 
- Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade 
- Alterar as propriedades mecânicas como a resistência e 
ductilidade 
- Ajustar o tamanho de grão 
- Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas 
- Produzir uma microestrutura definida 
 
Recozimento 
 Para entender os passos do processo quatro 
 conceitos devem ser conhecidos : 
 􀂉 trabalho a frio, 
 􀂉 recuperação, 
 􀂉 recristalização e 
 􀂉 crescimento de grão 
 
Recozimento 
 Trabalho a frio 
 Significa deformar um metal a temperaturas relativamente 
baixas. Exemplos são a laminação a frio de barras e chapas e a 
trefilação. 
 A microestrutura trabalhada a frio mostra grãos altamente 
distorcidos, que são instáveis. Através do aquecimento pode-se 
promover a mobilidade dos átomos e tornar o material mais 
'mole' com a formação da nova microestrutura. 
 
Recozimento 
 Recuperação 
 É o estágio mais sutil do recozimento. Não ocorre 
alteração significativa da microestrutura. 
 Entretanto a mobilidade atômica permite a redução de 
defeitos pontuais e a movimentação das discordâncias 
para posições de menor energia. 
 O resultado é uma discreta redução da dureza e um 
aumento considerável da condutividade elétrica. 
Recozimento 
Recristalização 
 A temperatura onde a mobilidade permite alteração 
significativa das propriedades mecânicas situa-se 
entre 1/3 e ½ da temperatura de fusão Tf. 
 O metal exposto a estas temperaturas sofre uma 
transformação microestrutural denominada 
recristalização. 
 A redução de dureza no processo de recristalização 
é substancial. 
 
Recozimento 
 
 
 Etapas: 
 Recuperação 
 Recristalização (alívio de tensões) 
 Aumento do tamanho do grão 
 
TIPOS DE RECOZIMENTO 
 Recozimento total ou pleno 
 
 
 Recozimento para alívio de tensões 
 
 
 Recozimento isotérmico ou cíclico 
 
 
 Recozimento em caixa 
 
 
 
Recozimento total ou pleno 
 
 As peças são aquecidas (acima da zona crítica), e mantidas nesta 
temperatura por uma hora ou mais. A seguir são resfriadas em velocidades 
de resfriamento muito lentas ou somente desligando-se o forno. 
 Aços Hipoeutetóides 
Temp= ±50°C ,acima da zona crítica A3 
 
 Aços Hipereutetóides 
Temperatura ±50°C 
acima da zona crítica A1 
Não ultrapassar a linha superior Acm, pois no 
resfriamento lento poderá formar invólucro contínuo e 
frágil de carbonetos. 
 
 
Obs:Comparando com a Normalização:Mesmo sendo resfriado ao ar não há formação de 
carbonetos, pois o resfriamento é mais rápido. Assim o aquecimento para a normalização dos 
aços hipereutetóides pode ser elevado a temperatura acima da linha Acm. 
 
 
Recozimento total ou pleno Obtém-se perlita grosseira = estrutura ideal para 
melhorar a usinabilidade dos aços de baixo e médio 
carbono. 
 
 Aços de alto carbono= perlita grosseira é 
desvantajosa sobre o ponto de vista da 
usinabilidade, prefere-se a “esferoidita” obtida pelo 
coalescimento. 
Recozimento total ou pleno 
 Microestruturas formada: 
Aços hipoeutetóides: perlita e ferrita 
Aços hipereutetóides: perlita e cementita 
Aços eutetóides: perlita 
 
 Influência da temperatura: 
 
 
 Inconveniente: 
tempos muito longos 
 
 
 
 
Recozimento isotérmico ou cíclico 
 Aquecimento do aço em condições de recozimento total, seguido de um 
resfriamento rápido até temperatura situada dentro da porção superior do diagrama 
de transformação isotérmico, onde o material é mantido por tempo necessário para 
se produzir transformação completa. 
 
 O resfriamento até a temperatura ambiente pode ser apressado. Isto é o ciclo pode 
ser encurtado. É muito prático em caso que se queira tirar vantagem do 
resfriamento rápido , como em peças relativamente pequenas 
 
 Estruturas obtidas são as mesmas do 
recozimento pleno, mas são mais uniformes. 
 
 
 
 
 
 
 
RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE 
TENSÕES 
 Objetivo 
Remoção de tensões internas originadas de processos (tratamentos mecânicos, 
estampagem, soldagem, corte, …). Estas tensões começam a ser aliviadas 
em temperatura acima da ambiente. 
 
 Aquecimento 
Temperaturas abaixo do limite inferior da zona crítica. (Não deve ocorrer 
nenhuma transformação de fase). 
É aconselhável o aquecimento lento até pelo menos 500°C para melhores 
resultados. 
 
 Resfriamento 
Deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções 
 
RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE 
TENSÕES DOS AÇOS 
Ou linha crítica 
723 C 
 Temperatura 
Abaixo da linha A1 
 em que 
ocorre nenhuma 
transformação 
(600-620oC) 
Recozimento em caixa 
 Impedir que a camada superficial das peças seja afetada 
por oxidação 
 
 Peças são colocadas no interior do forno, em recipientes 
vedados. 
 
 Aquecimento lento e temperatura abaixo da zona crítica 
variando de 600 a 700°C. 
 
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO NA RESIST. À 
TRAÇÃO E DUCTILIDADE 
 
 
Alívio de Tensões 
(Recuperação/Recovery) 
Esferoidização 
 Aquecimento e resfriamento subseqüentes em condições tais 
de produzir uma forma globular ou esferoidal de carboneto no 
aço. 
 
 Melhorar a usinabilidade do aço. 
 
 Maneiras de produção: 
(a) aquecimento a uma temperatura logo acima da linha inferior de 
transformação, seguido de resfriamento lento. 
(b) aquecimento por tempo prolongado a uma temperatura logo abaixo da 
linha inferior de transformação, também chamado de recozimento 
subcrítico. 
(c) Aquecimento e resfriamento alternados entre temperaturas logo acima e 
abaixo da linha de transformação inferior. 
Coalescimento 
 Tratamento capaz de produzir esferoidita. 
 Dureza muito baixa, inferior a perlita grosseira. 
 Facilita certas operações de deformação a frio e usinabilidade de 
aços com alto teor de carbono. 
 
 É aplicado a aços hipereutetóides. 
 
 As operações podem ser as seguintes: 
 
a) Aquecimento prolongado de aços normalizados ou laminados a 
uma temperatura logo abaixo da linha inferior da zona crítica A1. 
b) Aquecimento e resfriamento alternados entre temperaturas acima 
e abaixo de A1. 
 
 
Recozimento 
Total ou Pleno 
Isotérmico 
Alívio de 
tensões 
Recristalização 
Resfriamento 
Lento 
(dentro do forno) Temperatura 
Abaixo da linha A1  
Não ocorre nenhuma 
transformação 
Resfriamento 
Deve-se evitar 
velocidades muito 
altas devido ao risco 
de distorções 
 
Temperatura 
Abaixo da linha A1  
 
(600-620oC) 
- Resfriamento 
Lento 
(ao ar ou dentro 
do forno) 
**Elimina o 
encruamento 
gerado pelos 
processos de 
 deformação à frio