Apostila Completa Tecnologia dos Materiais II

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INSTITUTO FEDERAL DO SUL DE MINAS 
CURSO TÉCNICO MECÂNICO 
 
 
 
 
Tecnologia 
dos 
Materiais II 
 
 
 
 
 
Ano 2018 
 
 
APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA 
 
Prezado estudante, 
 
O curso Técnico em Mecânica não só prepara o técnico para as atividades da área da Mecânica, como 
também permite o desenvolvimento de atividades de consultoria para profissionais autônomos. 
O conteúdo da disciplina de Tecnologia dos Materiais II foi elaborado de forma simples, para facilitar 
seu aprendizado. 
A apostila aborda os mais diversos tipos de materiais, os processos de obtenção, suas propriedades e 
muito mais. O conhecimento sobre materiais é de grande importância, uma vez que utilizamos o 
conhecimento para, fabricação de componentes novos, manutenção de equipamentos etc. 
Os conteúdos serão abordados a partir da apostila apresentada, buscando unir os conceitos e exercícios 
para a aplicação no dia-a-dia, apontando uma linha de bate-papo que possibilite a montagem dos 
conhecimentos. 
Nesse sentido esperamos relacionar o conhecimento obtido nas atividades executadas em cada tópico e 
nas atividades práticas adquiridas ao decorrer do curso. 
Na área de materiais existem inúmeras possibilidades de aplicação no mercado de trabalho, que só serão 
possíveis com a sua dedicação ao aprendizado, acredite em você e em seus sonhos! 
 
Você sabia? 
 
O automóvel Volkswagen Up é o primeiro automóvel feito no Brasil a obter a maior nota de segurança 
em organizações internacionais de segurança veicular (5 estrelas no Latin NCAP). O Vw Up tem 75% de 
seu peso composto por aços especiais, que possuem diferentes graus de resistência, além da resistência 
maior estes aços possibilitaram uma redução de aproximadamente15 quilos no chassi do veiculo, trata-se 
da aplicação do material correto no local certo. Em sua estrutura combinam-se aços de ultra-alta resistência, 
alta resistência, média resistência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 1 – Tratamentos Térmicos e Superficiais 
Neste capítulo veremos uma síntese dos principais tratamentos térmicos e tratamentos superficiais 
aplicados em materiais metálicos ferrosos. O procedimento utilizado na execução destes tratamentos pode 
ser relativamente simples, mas o entendimento do que está ocorrendo durante o tratamento é extremamente 
complexo necessitando de uma boa fundamentação teórica em materiais além do uso de algumas 
ferramentas para o sucesso na realização destas tarefas. Até o momento, foram abortados temas isolados 
referente aos materiais metálicos ferrosos, como sua constituição, microestruturas, fases, estruturas 
cristalinas e o modo como ocorre a deformação plástica nos materiais. Além disso, aprendemos a utilizar 
algumas ferramentas básicas como os diagramas de fase e as curvas TTT. Neste momento, será necessário 
que o aluno faça a articulação destes conhecimentos para aplicá-los em algo prático, como os tratamentos 
térmicos (e posteriormente os ensaios mecânicos). 
 
1.1 Considerações iniciais com relação aos tratamentos térmicos 
 
Como primeira consideração, convém ressaltar que existe uma diferença importante entre tratamento 
térmico e processo de fabricação. O processo de fabricação tem como objetivo principal, produzir um objeto 
conferindo-lhe uma forma. O tratamento térmico tem como objetivo principal alterar as propriedades 
mecânicas de uma determinada peça. Assim sendo, os tratamentos térmicos estão relacionados à 
modificação das propriedades mecânicas dos materiais sem alterar (ou sem alterar consideravelmente) sua 
forma e composição química. Esta modificação é obtida, na maior parte das vezes, através da alteração da 
microestrutura dos materiais. Logo, quando se faz um tratamento térmico, tem se em mente alterar 
propriedades mecânicas, sendo que a modificação da microestrutura é somente um meio para se conseguir 
tal objetivo. Muitas vezes, pode-se obter a modificação da propriedade mecânica alterando-se a 
microestrutura com modificação na composição química (da superfície). Obviamente, não se trata de um 
tratamento térmico, pois há alteração da composição química. Estes tratamentos são então chamados de 
tratamentos termoquímicos e são aplicados principalmente para modificar a região superficial de um 
componente metálico. 
Voltando aos tratamentos térmicos, podemos defini-lo da seguinte maneira: 
Tratamento térmico é um ciclo de aquecimento e resfriamento controlado com o objetivo de 
alterar as propriedades mecânicas de um objeto sem mudar sua forma e composição química. 
Em geral, num tratamento térmico, quando se faz a modificação da microestrutura a fim de se melhorar 
uma propriedade mecânica é comum ocorrer perda de outra(s) propriedade(s). Assim sendo, os tratamentos 
térmicos devem ser criteriosamente selecionados a fim de se ponderar as características obtidas numa 
determinada peça. 
 Algumas propriedades comumente modificadas num tratamento térmico são: 
• Redução de tensões internas residuais; 
 • Aumento ou redução de dureza; 
• Aumento da resistência mecânica; 
• Aumento da ductilidade; 
• Aumento da tenacidade; 
Outras propriedades tecnológicas, como usinabilidade, conformabilidade, resistência ao desgaste, entre 
outras, podem ser melhoradas com a modificação destas propriedades. 
Além disso, é interessante mencionar que os tratamentos térmicos podem ocorrer também sem a 
intenção do usuário. Alguns destes tratamentos podem ser consequência de um processo de fabricação, 
como por exemplo, uma soldagem. Querendo ou não, a região em torno do cordão de solda sofrerá um 
tratamento térmico e o conhecimento adequado de como isso pode ocorrer é crucial para a produção de 
componentes isentos de defeitos, ou com relação às medidas a serem adotadas para minimizar os efeitos 
negativos destes. 
 
1.2 Parâmetros de controle de um tratamento térmico 
 
Para se realizar o tratamento térmico devemos considerar que este é obtido através de um aquecimento 
e resfriamento controlado, ou seja, através da realização de um ciclo térmico. O ciclo térmico diz respeito 
às temperaturas em que o componente será submetido durante um determinado tempo (temperatura em 
função do tempo). Logo, um ciclo térmico pode ser montado num gráfico onde no eixo “Y” teremos a 
temperatura (T em ºC), enquanto que no eixo “X” teremos o tempo (t). A Figura 1 mostra um exemplo de 
ciclo térmico bastante simples, onde temos somente um patamar. É possível termos várias rampas e vários 
patamar num único ciclo térmico. 
 
 
Figura 1 – Esquema mostrando um ciclo térmico simples. 
Para se fazer um tratamento térmico é necessário construir um ciclo térmico e para se fazer um ciclo 
térmico como o da Figura 1 temos que “montar”, no mínimo, as três partes que compõem o mesmo: rampa 
de aquecimento, patamar e rampa de resfriamento. 
 Para se obter a rampa de aquecimento deve-se levar em consideração a temperatura inicial (geralmente 
a temperatura ambiente). Deste ponto em diante o objeto a ser tratado irá aquecer até atingir uma 
determinada temperatura (temperatura de patamar). Este aquecimento levará um num determinado tempo 
(t1). A combinação destes corresponde à taxa de aquecimento (dada em ºC/s, por exemplo). Em geral, a 
inclinação desta rampa, está limitada à taxa de aquecimento máxima do forno. Quanto maior a potência do 
forno maior será a taxa de aquecimento possível. 
 Nos tratamentos térmicos, a taxa de aquecimento afetará na taxa de transformação e dissolução dos 
constituintes que compõem os aços (dissolução de carbonetos, da cementita, transformação de ferrita em 
austenita, entre outros). Em geral as taxas de aquecimento não devem ser muito altas, pois alémdos fatores 
de transformação e dissolução de constituintes, o material pode apresentar algum tipo de defeito, como 
empenamentos ou fissuras, em virtude da expansão térmica do componente e da geometria do mesmo. No 
entanto, estes problemas são menos importantes que àqueles observados na rampa de resfriamento. 
No ciclo térmico, a região correspondente ao patamar caracteriza-se pela manutenção da temperatura 
por um determinado tempo. Logo, para se obter o mesmo é necessário escolher uma temperatura (chamada 
de temperatura de patamar) e deixar o componente nesta temperatura por um determinado tempo (chamado 
de tempo de patamar). Em muitos tratamentos térmicos esta pode ser a parte do ciclo térmico mais 
importante. A temperatura de patamar está relacionada principalmente às transformações de fases que se 
deseja. Logo, a escolha da temperatura desejada é comumente obtida com o auxílio de um diagrama de 
fase. A temperatura de patamar está relacionada à termodinâmica (a reação irá ocorrer ou não). Por outro 
lado, o tempo de patamar está relacionado ao tempo em que a transformação irá ocorrer na temperatura 
escolhida (na cinética da reação). Neste caso, o diagrama de fase não nos fornece esta informação. O tempo 
de patamar é geralmente caracterizado pelo tipo de tratamento que se deseja fazer, ou é obtido consultando 
diagramas de transformação isotérmica. 
 Os tratamentos térmicos são comumente classificados em tratamentos subcríticos, intercríticos ou 
realizados acima da zona crítica. Vale lembrar que a zona crítica diz respeito a faixa de temperatura onde, 
dentro desta faixa, teremos o equilíbrio termodiâmico entre ferrita e austenita. Para os aços carbono esta 
zona é determinada, no diagrama de fases Fe-C, entre as linhas A1 e A3 para os aços hipoeutetóides e entre 
as linhas A1 e Acm para os hipereutetóites. Por exemplo, num tratamento térmico subcrítico de um aço 
carbono não há transformação de ferrita em austenita e vice-versa. 
A rampa de resfriamento, assim como a de aquecimento é caracterizada pela forma como a temperatura 
evolui no tempo, ou seja, o tempo que a temperatura leva para cair até a temperatura desejada. No entanto, 
neste caso, é considerada a taxa de resfriamento (em ºC/s) a partir da temperatura de patamar. Nos 
tratamentos térmicos dos aços, esta etapa é considerada a mais importante, pois produz o maior tipo de 
modificação das propriedades mecânicas. Como vimos no capítulo anterior, diferentes velocidades de 
resfriamento a partir do material austenitizado produz microestruturas diferentes. Estas microestruturas 
modificam drasticamente a facilidade da movimentação das discordâncias, resultando numa considerável 
modificação do comportamento mecânico dos materiais. 
A taxa de resfriamento é normalmente escolhida com base em curvas de resfriamento. Nesta apostila, 
por simplicidade, foram mostradas somente curvas TTT, mas existem outras, até mais adequadas que estas. 
As curvas TTT são na verdade curvas de transformação isotérmicas e a princípio não deveriam ser aplicadas 
diretamente para o resfriamento. No entanto, pode-se usá-las como uma ferramenta de orientação para se 
ter uma idéia da ordem de grandeza da velocidade de resfriamento. Uma ferramenta mais adequada para 
este fim seriam as curvas CCT (transformação em resfriamento contínuo - em inglês, continuous-cooling-
transformation). Assim sendo, caso haja a necessidade de um controle mais rigoroso do conhecimento da 
microestrutura obtida com relação à velocidade de resfriamento as curva CCT deverão ser consultadas. 
Além destes três parâmetros comentados, que implicam diretamente na construção do ciclo térmico, há 
ainda um quarto parâmetro não menos importante: a atmosfera de tratamento. A atmosfera (ou o meio15) 
em que é realizado o tratamento é extremamente importante, pois diz respeito ao modo como ocorre a troca 
de calor entre o meio e a peça. Além disso, é importante conhecer (ou controlar) a atmosfera pois a mesma 
deve estar em equilíbrio termodiâmico com a superfície da peça, caso contrário haverá também troca de 
massa além da troca de calor. Por exemplo, um aço carbono quando aquecido ao ar pode oxidar formado 
uma inconeniente “casca de óxido”. Além disso, nestas condições o aço pode “perder” carbono na 
superfície, pois este se liga com o oxigênio do ar formando CO e/ou CO2. Nesta situação ocorrerá o que 
chamamos de descarbonetação. Caso esta ultima situação seja realizada na presença de carvão, por 
exemplo, existe a possibilidade de não se perder carbono, ou dependendo da situação, até mesmo carbonetar 
a superfície da peça, pois a queima do carvão produz CO e CO2 mantendo um equilíbrio entre a superfície 
da peça e o meio. A escolha da atmosfera é realizada geralmente seguindo-se recomendações específicas 
para cada tratamento. No entanto, o controle mais adequado (quando o tratamento é realizado com 
atmosfera controlada) pode ser realizado utilizando-se um diagrama específico para verificar o equilíbrio 
entre composição química da peça e da atmosfera. O diagrama comumente utilizado é o diagrama de 
Ellingham 
 
1.3 Tratamentos térmicos típicos aplicados aos aços 
Os tratamentos térmicos aplicados aos aços têm a grosso modo dois objetivos principais: aumentar 
dureza ou diminuir dureza. No entanto, os objetivos específicos definem o tipo de tratamento térmico a ser 
utilizado. Nesta apostila vamos mencionar os tratamentos mais importantes, que podem ser agrupados em 
3 grandes grupos: 
 • Recozimentos; 
• Normalização; 
• Têmperas; 
Em geral, os recozimentos têm o objetivo principal de reduzir a dureza do material, as têmperas têm 
objetivo de aumentar a dureza enquanto que a normalização visa melhorar a tenacidade dos aços. 
Os recozimentos podem ser divididos em vários tipos dependendo do seu objetivo específico, como: 
recozimento pleno, recozimento para alívio de tensões, para recristalização, de esferoidização, para 
homogeneização, entre outros. As têmperas possuem também suas variações: têmpera direta, sub-zero, 
austêmpera e martêmpera. Já a normalização não possui variações específicas. 
Como já comentamos, um dos parâmetros que caracterizam os tratamentos térmicos é a temperatura de 
patamar. A Figura 2 mostra a temperatura de patamar recomentada para os tratamentos térmicos mais 
comuns realizados em aços ao carbono. 
 
Figura 2 – Faixas de temperatura de patamar típica para alguns tratamentos térmicos realizados em 
aços carbono sobrepostas ao diagrama Fe-C (modificado de CALLISTER, 2002). 
 
Pode-se notar que alguns tratamentos exigem a total austenitização do aço (tratamento acima da zona 
crítica), como é o caso da normalização e das têmperas. Outros tratamentos admitem o aquecimento na 
zona intercrítica (entre as linhas A1 e Acm), dependendo da composição química do aço. Outros 
tratamentos devem ser realizados logo abaixo da zona crítica ou consideravelmente abaixo desta, como é o 
caso da esferoidização ou recozimento para alívio de tensões, respectivamente. Veremos, na sequência, 
uma descrição mais detalhada de alguns destes tratamentos térmicos. 
 1.4 Recozimento pleno 
Os recozimentos em geral têm como propósito principal reduzir a dureza (ou aumentar ductilidade). 
Geralmente, com a microestrutura formada neste tratamento teremos maior facilidade na execução de um 
subsequente processo de fabricação, como a usinagem ou conformação mecânica. O termo recozimento 
quando não acompanhado de um prefixo indica sua natureza geral, ou seja, simplesmente reduzir dureza. 
O recozimento pleno tem como objetivos principais reduzir dureza e aumentar a ductilidade dos aços. 
Especificamente, no recozimento pleno, este objetivo é conseguido com a renovação da microestrutura. 
Para que isto ocorraé necessário austenitizar o aço dissolvendo os carbonetos (cementita e, eventualmente 
outros carbonetos). A partir daí, com o resfriamento, tem-se a obtenção de uma nova microestrutura, que 
no caso, deve levar a uma baixa dureza e boa ductilidade do material tratado. Como há austenitização e 
dissolução de carbonetos, a microestrutura que o material terá após o tratamento será independente da 
microestrutura antes do referido tratamento. Por exemplo, uma peça temperada e outra normalizada com 
mesma composição química possuem microestruturas diferentes. Se for realizado o recozimento pleno em 
ambas as peças (em condições idênticas) as peças terão propriedades mecânicas similares, pois terão a 
mesma microestrutura, não importando qual a sua microestrutura antes do tratamento. 
 Nos aços, para que se tenha baixa dureza e boa ductilidade a microestrutura deve possuir poucas 
barreiras para movimentação das discordâncias. Uma microestrutura “grosseira” nos fornece esta situação. 
Para os aços ao carbono, uma microestrutura grosseira significa grãos grandes e perlita grosseira (ou seja, 
placas alternadas de ferrita e cementita com espessura relativamente grande). Assim sendo, o recozimento 
pleno deve seguir um ciclo térmico que permita obter este tipo de microestrutura para o aço. A Figura 3 
mostra esquematicamente o ciclo térmico do recozimento pleno de um aço baixo carbono. 
 
Figura 3 – Esquema de um ciclo térmico para o recozimento pleno de um aço baixo carbono 
 
A perlita se forma no resfriamento a partir do aço austenitizado. Logo, deve-se aquecer o aço acima da 
zona crítica ou na zona intercrítica. Conforme mostrado na Figura 4.2, os aços hipoeutetóides devem ser 
aquecidos acima da zona crítica. Recomendase aquecer aproximadamente 50 ºC acima da temperatura 
prevista no diagrama de fase (50 ºC acima da linha A3). Um aquecimento excessivo poderia produzir efeitos 
colaterais indesejados, como forte descarboentação e oxidação além de crescimento excessivo dos grãos 
austeníticos. Os aços hipereutetóides não são totalmente austenitizados (Figura 4.2), pois a cementita 
proeutetóide (nos cotornos de grão) levam muito tempo para se dissolver. A dissolução desta cementita não 
produz efeitos consideráveis na dureza ou ductilidade do material após o tratamento. A dissolução da 
perlita, no entanto, é que possui efeito significativo. Este tempo excessivo para dissolução de tais carbonetos 
levaria aos efeitos colaterais já citados. O tempo de patamar deve ser o mínimo necessário para que ocorra 
a austenitização do material e dissolução da cementita (da perlita). 
Vale a pena frisar que a escolha da temperatura de patamar depende da composição química do aço. 
Quando se trabalha com aços comuns ao carbono esta temperatura pode ser obtida diretamente do diagrama 
de fase Fe-C. Para os aços ligados, a temperatura de patamar, é obtida consultando-se literatura específica. 
O resfriamento deve ser tal que tenhamos a formação de grãos grandes e perlita grosseira. As curvas 
TTT destes aços (Figura 4) sugerem que o resfriamento seja muito lento para que tenhamos esta 
microestrutura. 
 
Figura 4 – Curva TTT de um aço eutetóide mostrando o resfriamento para se obter perlita grosseira e 
ao lado a micrografia da respectiva microestrutura (modificado de BRANDT e WARNER, 2005). 
Na prática, para recozimento pleno de aços carbono, esta velocidade de resfriamento é conseguida 
desligando-se o forno deixando a peça resfriar dentro dele. 
O recozimento pode ser ainda empregado para regularizar a estrutura bruta de fusão, modificar 
propriedades elétricas, remover gases dissolvidos na estrutura cristalina, e eliminar o efeito de quaisquer 
tratamentos térmicos que a peça tenha sido submetida anteriormente (como têmpera ou normalização). 
 
 
1.5 Recozimento para alívio de tensões 
 
Como o próprio nome do tratamento sugere, este tem o objetivo específico de reduzir o nível de tensões 
internas dos materiais. Quando os aços são usinados, soldados ou deformados plasticamente, tensões 
internas surgem no material em virtude de deformações plásticas localizadas geradas diretamente pelo 
processo ou pela expansão térmica gerada por eles. Estas tensões internas podem limitar a resistência 
mecânica do material, ou durante uma operação de um processo de fabricação posterior a peça pode sofrer 
deformações importantes que podem comprometer todo o processo. Assim sendo, muitas vezes, é 
necessário reduzir as tensões internas destes materiais. 
 Este tratamento térmico é um tratamento subcrítico, ou seja, realizado abaixo da zona crítica (abaixo 
da linha A1), conforme mostrado na Figura 5. 
 
Figura 5 – Esquema de um ciclo térmico para o recozimento para alívio de tensões de um aço baixo 
carbono. 
Para aços ao carbono e aços baixa liga as temperaturas típicas de tratamento giram em torno de 550 a 
650 ºC. Para aços alta liga estas temperaturas aumentam, e é comum realizar este tratamento a 
aproximadamente 600-750ºC. Neste tratamento não ocorrem transformações de fase, porém, a 
recristalização pode eventualmente ocorrer, dependendo no nível de deformação plástica sofrida pelo 
material (encruamento). O tempo de permanência é relativamente longo. É comum o tempo de patamar 
girar em torno de 1 a 2 horas. Porém em alguns casos os tempos podem ser maiores (da ordem de 24 h). 
Uma vez que a temperatura de patamar não é muito alta, os efeitos colaterais como oxidação e 
descarbonetação são menos evidentes. O resfriamento é lento, porém pode ser realizado ao ar calmo sem 
grandes danos para a peça. Dos tratamentos térmicos aqui discutidos, este é o único que não apresenta 
alteração da microestrutura. Note que haverá modificação das propriedades mecânicas, pois as tensões 
internas modificam algumas destas propriedades. 
 
1.6 Recozimento para recristalização 
 
Este tratamento é realizado para corrigir a morfologia dos grãos de metais deformados plasticamente. 
Quando um metal é conformado a frio (deformado plasticamente a frio) sua dureza aumenta, pois com a 
movimentação de discordâncias outras são formadas, ocorrendo o aumento da densidade de discordâncias. 
Como as próprias discordâncias são barreiras para a movimentação de outras discordâncias, tem-se o 
aumento da dureza (decréscimo de ductilidade). Este efeito é conhecido na mecânica como endurecimento 
por deformação plástica ou comumente chamado de encruamento. Além disso, quando a peça é deformada 
plasticamente, a sua microestrutura tende a acompanhar a direção da deformação. Assim, se uma peça for 
“achatada”, seus grãos irão adquirir também uma morfologia “achatada”, conforme mostra a Figura 6. 
 
Figura 6 – Microestrutura de um aço antes e após a conformação mecânica. Neste caso a força foi 
aplicada na direção vertical, logo a peça, assim como os grãos, foram “achatados”. 
Estes grãos encruados (ou seja, com maior densidade de discordâncias) possuem energia acumulada. 
Como a natureza tende a permanecer numa situação de baixa energia, o estado encruado não é uma situação 
“confortável” para o material. Este só não retorna ao seu estado menos energético (não encruado), ou seja, 
com menor densidade de discordâncias, pois os átomos não têm mobilidade para fazer isto. Quando este 
material encruado é aquecido (geralmente acima de 600 ºC para os aços) a estrutura cristalina adquire 
mobilidade suficiente para recuperar o nível de discordâncias original. No entanto, as discordâncias não 
somem simplesmente por “mágica”. O caminho que a natureza encontrou para reduzir a quantidade de 
discordâncias é nuclear um novo grão com densidade de discordâncias menor dentro do grão encruado. 
Estes núcleos crescem e renovam a microestrutura formando uma microestrutura, agora com grão 
equiaxiais.A Figura 7, mostra a evolução de uma microestrutura encruada quando submetida ao 
recozimento por recristalização, assim como o seu efeito nas propriedades mecânicas. 
 
Figura 7 – Evolução da microestrutura e das propriedades mecânicas com o recozimento de 
recristalização (adaptado de CALLISTER, 2002). 
É interessante ressaltar que é necessário que o material esteja encruado para que a recristalização ocorra. 
A temperatura de patamar necessária para a recristalização depende do grau de encruamento do material. 
Em geral, quanto maior o seu grau de encruamento menor é a temperatura de patamar necessária para 
recristaliar. Isto ocorre porque o material mais encruado possui mais energia acumulada na forma de 
defeitos cristalinos, necessitando de menor energia (energia térmica) para iniciar o processo de 
recristalização. 
Note também que apesar de um novo grão ter nucleado e crescido alterando a microestrutura, não houve 
transformação de fase. No aço, o grão de ferrita não encruado irá nuclear dentro da ferrita encruada! Logo, 
neste tratamento não há transformação de fase. Isto implica em dizer que podemos renovar a microestrutura 
sem aquecer demasiadamente a liga. Porém, é necessário deformá-la plasticamente antes do tratamento. 
O tempo de patamar necessário para a completa recristalização varia de 30 a 60 minutos (para aços a 
uma temperatura de 650 ºC). O ciclo térmico deste tratamento pode ser idêntico ao ciclo do recozimento 
para alívio de tensões (Figura 5). Vale a pena lembrar que apesar do recozimento para alívio de tensões e o 
recozimento de recristalização terem ciclos térmicos praticamente idênticos, o objetivo dos tratamentos são 
diferentes, assim como o seu resultado. Como sabemos o tratamento térmico não é caracterizado pelo ciclo 
térmico somente. O que vale é o seu objetivo. 
Logo, o objetivo principal do recozimento para recristalização diminuir dureza e aumentar a ductilidade 
de materiais endurecidos por deformação plástica. Isto é feito através da nucleação de grãos recistalizados 
a partir de grãos encruados. 
 
 
 
1.8 Recozimento de Esferoidização 
 
O recozimento de esferoidização, ou também conhecido como tratamento de coalescimento, visa 
diminuir a dureza e aumentar a ductilidade de aços com alto percentual de carbono. Em geral, a 
microestrutura de aços com elevado teor de carbono é composta por uma quantidade significativa de 
carbonetos. No caso do aço carbono, estes carbonetos são basicamente carbonetos de ferro, ou seja, a 
cementita (Fe3C). Já vimos que, dependendo da quantidade de carbono no aço, podemos ter cementita na 
forma de placas que dispostas de forma alternada com a ferrita forma as ilhas de perlita. Caso o aço (aço 
carbono) tenha %C maior que 0,77% a cementita também se precipitará no contorno de grão (cementita 
proeutetóide). 
Quando se deseja diminuir dureza ou aumentar a ductilidade destes aços, o recozimento pleno pode não 
atender às expectativas. Isto porque teremos como resultado do tratamento térmico uma microestrutura de 
perlita grosseira (e cementita no contorno de grão). Porém como há grande quantidade de perlita o aço 
ainda se comportará com relativa baixa ductilidade. 
O recozimento para esferoidização transforma as placas de cementita (presentes na perlita) em esferas. 
Como resultado há maior continuidade da ferrita, o que facilita a movimentação de discordâncias. Esta 
transformação é conseguida levando-se em consideração que a forma esférica de um precipitado é a mais 
estável. A cementita se forma normalmente como placas, pois a dinâmica da transformação induz a esta 
morfologia. No entanto, se houver possibilidade de difusão do carbono e tempo para que isto ocorra as 
placas de cementita se transformarão em precipitados esféricos. A Figura 8 a seguir mostra a transformação 
das placas de cementita em cementita esferoidal (Figura 8a), assim como uma micrografia (Figura 8b) da 
microestrutura resultante (esferoidita). 
 
 
Figura 8 – a) Representação esquemática da transformação de uma placa de cementita em precipitados 
esféricos durante o recozimento de esferoidização (TOTTEN, 2007) e b) microestrutura correspondente à 
esferoidização (CALLISTER, 2002). 
Para que este fenômeno ocorra é necessário ocorrer a difusão de carbono. Para facilitar a difusão do 
carbono, convém aquecer o aço a uma temperatura maior possível mantendo-a o máximo possível. Na 
prática, o ciclo térmico do recozimento para esferoidização é realizado de maneira a se ter a temperatura de 
patamar imediatamente abaixo da temperatura crítica mandendo-a por várias horas (dezenas de horas). A 
Figura 9 mostra um desenho esquemático do ciclo térmico de um recozimento para esfeoidização. 
 
Figura 9 – Esquema de um ciclo térmico para recozimento de esferoidização de um aço carbono. 
1.9 Normalização 
A normalização é um tratamento térmico similar ao recozimento pleno. A diferença principal para o 
tratamento de recozimento pleno é, além de seus objetivos, a forma de resfriamento, que é realizado mais 
rapidamente. 
De maneira um pouco diferente que os demais tratamentos térmicos, este tratamento tem seus objetivos 
focados mais na microestrutura que nas propriedades mecânicas. Como seu próprio nome sugere, ele é um 
tratamento usado para “normalizar”, ou seja, uniformizar. Neste caso, uniformizar a microestrutura. Claro 
que fazendo isso tem-se também a alteração de propriedades mecânicas. Com a normalização tem-se o 
refino de microestrutura. Este pode ser utilizado para remover a microestrutura grosseira de peças metálicas 
provenientes do processo de fundição. Este tratamento pode ser aplicado com o mesmo propósito em peças 
provenientes do processo de conformação mecânica como a laminação e forjamento. O fato de se refinar a 
microestrutura faz com que os carbonetos tornem-se menos volumosos facilitando sua dissolução em um 
tratamento térmico. Por este motivo, a normalização é também aplicada como tratamento prévio à têmpera 
e revenido. 
 Nos aços carbono a microestrutura refinada produzida é constituída por grãos pequenos de ferrita e 
perlita refinada, ou seja, placas alternadas de ferrita e cementita com espessura mínima. Esta microestrutura 
leva a um aumento da dureza e resistência mecânica (quando comparado ao estado recozido), pois há maior 
quantidade de barreiras para movimentação de discordâncias sem, no entanto, reduzir significativamente 
sua plasticidade. Este efeito leva a um aumento de tenacidade. Assim, a normalização tem como objetivo 
focado nas propriedades mecânicas aumentar a tenacidade dos materiais metálicos. A microestrutura obtida 
na normalização é conseguida fazendo-se a austenitização do aço. Isto implica dizer que, assim como no 
recozimento pleno, a microestrutura é renovada. O resultado do tratamento não depende (ou depende 
pouco) da microestrutura presente antes do tratamento. 
O ciclo térmico da normalização consiste no aquecimento do aço acima da zona crítica 
(aproximadamente 50 ºC acima da linha A3 ou Acm para aços hipoeutetóides e hipereutetóides, 
respectivamente). O tempo de patamar deve ser suficiente para total dissolução dos carbonetos e total 
austenitização do aço. A rampa de resfriamento é obtida fazendo-se um resfriamento moderado. A Figura 
10 mostra um desenho esquemático do ciclo térmico da normalização. 
 
Figura 10 – Esquema de um ciclo térmico para a normalização de um aço carbono. 
 
Este deve ser tal que se tenha a formação de perlita refinada. Para isso, deve-se realizar o arrefecimento 
da peça de maneira moderada. A taxa de resfriamento necessária para se ter a microestrutura desejada pode 
ser estimada observando-se o diagrama TTT do aço a ser tratado. A Figura 11 mostra a curva de 
resfriamento deum tratamento de normalização sobreposta a uma curva TTT de um aço ABNT 1080. Ao 
lado desta curva é mostrada a microestrutura de um aço ABNT 1045 obtida a partir de um tratamento de 
normalização. 
 
 
Figura 11 – Curva TTT de um aço ABNT 1080 mostrando o resfriamento para se obter microestrutura 
refinada e ao lado a micrografia de um aço ABNT 1045. Nos aços carbono este resfriamento moderado é 
geralmente obtido retirando-se a peça do forno deixando-a resfriar em ar calmo. 
 
1.10 Têmpera direta 
 
Antes de explanar sobre o tratamento de têmpera direta especificamente, é interessante esclarecer alguns 
conceitos que estão presentes em praticamente todas as variações dos tratamentos de têmpera. 
O tratamento térmico de têmpera possui como objetivos principais o aumento de dureza e de resistência 
mecânica. Este aumento de dureza é conseguido através da modificação drástica da microestrutura do aço. 
Na maioria das variações da têmpera, a microestrutura obtida é a martensita. Em alguns casos é possível 
atingir este objetivo com a microestrutura bainítica. 
A martensita é obtida aquecendo-se o aço acima da zona crítica e resfriando rápido o suficiente para 
não cruzar o cotovelo da curva TTT. Apesar da curva TTT indicar a taxa de resfriamento necessária para 
formar tal microestrutura, ela não fornece informações a respeito do que ocorre no interior do material para 
que esta microestrutura se forme. 
Para que a martensita se forme é necessário que o aço tenha uma quantidade de carbono mínima na sua 
composição. Os aços carbono comum, em condições normais, a temperatura ambiente, apresentam as 
seguintes fases: ferrita e cementita (Estas fases podem estar distribuídas na forma de placas alternadas de 
ferrita e cementita (a perlita). A cementita é um composto químico formado por átomos de ferro e carbono 
na proporção 3:1, respectivamente (Fe3C). A ferrita é uma fase de composta por átomos de Ferro com 
estrutura cristalina CCC (cúbico de corpo centrado). No entanto, esta fase admite certa quantidade de 
carbono dissolvido (esta quantidade depende da temperatura). Na temperatura ambiente, a ferrita (Fe-α - 
CCC) consegue dissolver no até 0,008% de carbono. Ou seja, quase nada!!!. Assim sendo, um aço ABNT 
1045 terá aproximadamente 0,45% de carbono na sua composição. Destes 0,45%C somente 0,008% estarão 
dissolvidos na ferrita. Os demais 0,442% estarão precipitados, na forma de cementita (Fe3C). Ao aumentar 
a temperatura, a distância média entre os átomos de ferro na estrutura cristalina aumenta, e a esta se torna 
mais “folgada” permitindo dissolver uma quantidade sensivelmente maior de carbono. A quantidade 
máxima de carbono que a ferrita (Fe-α) consegue dissolver é a 727 ºC, dissolvendo aproximadamente 0,022 
%C (três vezes mais que a temperatura ambiente). No entanto, isto ainda é muito pouco. Nesta situação, o 
aço ABNT 1045 terá ainda 0,428 %C precipitado na forma de cementita. 
Acima de 727ºC, a ferrita começa a se transformar em austenita. A austenita (Fe-γ) é a fase do ferro 
com estrutura cristalina CFC (cúbico de face centrada). Apesar de mais compacta, a austenita possui 
interstícios maiores que a ferrita, permitindo a acomodação dos átomos de carbono. Em conseqüência disso, 
a austenita permite dissolver uma quantidade bem maior de carbono que a ferrita. A 727ºC a austenita 
permite dissolver 0,77% de carbono (35x mais que a ferrita na mesma temperatura). Assim sendo, um aço 
ABNT 1045 (com aproximadamente 0,45%C) com fase austenítica terá todo o seu carbono dissolvido (e 
neste caso, sobraria “lugar” para mais carbono ainda). Desta maneira, ao aquecer o aço ABNT 1045 a uma 
temperatura acima da zona crítica (total austenitização), a cementita precipitada irá se “desfazer” e o 
carbono que fazia parte da sua composição irá se dissolver na austenita. Logo, teremos uma única fase: a 
austenita (Fe-γ), como previsto no diagrama de fases Fe-C. Vale lembrar que é necessário algum tempo 
para que isto ocorra, porém, na prática isto não corresponde a um tempo muito longo. Em geral, poucos 
minutos são suficientes para a dissolução do carbono na austenita. 
Se este aço com fase austenítica (CFC) com grande quantidade de carbono dissolvido for resfriado 
lentamente, a fase austenítica se transformará na fase ferrítica (CCC). Como esta ultima fase não permite 
acomodar tal quantidade de carbono este é expulso e a sua precipitação ocorrerá como cementita (Fe3C) na 
forma de placas entre regiões ferríticas (Figura 12). 
 
Figura 12 – Formação da perlita (placas alternadas de ferrita e cementita) a partir do resfriamento 
lento da austenita de um aço carbono (em escala micrométrica). 
No entanto, se o resfriamento for realizado rápido o suficiente para que o carbono não consiga “escapar” 
da estrutura cristalina, o mesmo não precipitará. Então, para onde irá o carbono, se não há tempo para 
“escapar” e a fase ferrítica não tem espaço para acomodálo dissolvido? O que ocorre é que a estrutura 
“tenta” se tornar CCC, mas como há carbono nos interstícios a estrutura acaba se tornando uma estrutura 
CCC “distorcida”. Esta estrutura é conhecida como TCC (tetragonal de corpo centrado). Esta estrutura 
possui rede cristalina muito (muito mesmo!) tensionada e distorcida. A presença desta estrutura cristalina 
sob forte tensão (e distorção) dificulta em muito a movimentação de discordâncias, levando a um 
significativo aumento de dureza e resistência mecânica. Por outro lado, a tenacidade do material cai 
drasticamente. O esquema da transformação de fases (estruturas cristalinas) para formação da martensita 
(estrutura TCC) é mostrado na Figura 13, a seguir. 
 
 
 
Figura 13 – Esquema da estrutura cristalina do ferro durante a tranformação CFC para CCC com 
carbono dissolvido para a obtenção de estrutura TCC correspondente à martensita. 
 
A microestrutura correspondente a esta estrutura cristalina é conhecida como martensita. A martensita 
nada mais é que uma solução supersaturada de carbono, uma vez que esta poderia ser encarada como ferrita 
com quantidade de carbono dissolvido muito acima do seu limite de solubilidade 
A dureza da martensita depende da quantidade de carbono presente na composição química do aço. 
Obviamente, quanto maior a quantidade de carbono aprisionada, maior a distorção causada pelo mesmo 
quando temperado. No entanto, a dependência da dureza com a quantidade de carbono não é proporcional. 
A Figura 14 mostra a variação da dureza de um aço com a quantidade de carbono após o tratamento de 
têmpera. 
Esta variação ocorre basicamente por dois fatores. Quando o percentual de carbono é muito pequeno, 
não se obtém uma microestrutura totalmente martensítica. Haverá sempre uma mistura de martensita e 
ferrita, por mais rápido que seja o resfriamento. Logo, a dureza requerida num tratamento de têmpera não 
será obtida. Normalmente o teor de carbono mínimo necessário para formar 100% de martensita é 
aproximadamente 0,35 %C. Logo, aços baixo carbono (%C<0,35) não são temperáveis. Acima deste valor, 
a dureza da martensita aumenta, pois uma maior quantidade de carbono dissolvido na martensita provoca 
maior tensão interna (distorção na rede cristalina) com conseqüente aumento de dureza. Este aumento de 
dureza com o teor de carbono é siginificativo de 0,35 até 0,6 %C. Acima deste valor há uma saturação na 
capacidade de distorcer a rede cristalina com o aumento do teor de carbono, sendo assim, o efeito do 
aumento de carbono não é tão significativo. 
 
Figura 14 – Variação da dureza da martensita com o percentual de carbono presente no aço (modificado 
de CALLISTER, 2002). 
Na martensita, como o carbono produz uma forte distorção na rede cristalina, o nível de tensão interna 
é muito elevado. Se estas tensõesinternas superarem o limite de escoamento do material este poderá 
“empenar”. Em casos extremos, se o nível de tensões internas superarem o limite de resistência do material 
este poderá se romper (formar trincas ou fissuras). Neste caso, convém, após a têmpera, efetuar um 
tratamento que reduz este nível de tensão interna. Este tratamento é conhecido como revenimento (ou 
revenido) e será discutido em uma seção específica após a explanação dos tratamentos de têmpera. 
 As variações do processo de têmpera estão relacionadas à forma de se obter a martensita, ou 
eventualmente a bainita17. Os diferentes modos de se obter estas microestruturas estão diretamente 
relacionados com o modo como o material é resfriado. Uma das variações mais simples é conhecida como 
têmpera direta. Ela é assim chamada, pois o resfriamento é realizado de forma contínua a partir da 
temperatura de austenitização (temperatura de patamar) até a temperatura ambiente. 
O ciclo térmico da têmpera direta consiste no aquecimento do aço acima da zona crítica 
(aproximadamente 50 ºC acima da linha A3 ou Acm para aços carbono hipoeutetóides e hipereutetóides, 
respectivamente). O tempo de patamar deve ser suficiente para total dissolução dos carbonetos e total 
austenitização do aço. A rampa de resfriamento é obtida fazendo-se um resfriamento rápido. A Figura 15 
mostra um desenho esquemático do ciclo térmico da têmpera direta. 
 
 Figura 15 – Esquema de um ciclo térmico para a têmpera direta de um aço carbono. 
 
Na tempera direta, o resfriamento deve ser rápido o suficiente para não permitir a precipitação de 
cementita (Fe3C). A velocidade de resfriamento na têmpera direta está relacionada à composição química 
do material. Os elementos de liga podem influenciar na facilidade ou dificuldade da precipitação de 
carbonetos. Alguns elementos químicos fazem com que ocorra um retardamento na precipitação. Isto faz 
com que se consiga temperar aços utilizando velocidades de resfriamentos menores. 
O diagrama TTT nos fornece uma idéia da velocidade de resfriamento necessária para a têmpera de uma 
liga. O importante é resfriar de modo a evitar o cruzamento da linha de resfriamento com o cotovelo da 
curva TTT da referida liga. 
A Figura 16 mostra a curva de resfriamento de um tratamento de têmpera direta sobreposta a uma curva 
TTT de um aço ABNT 1080. Ao lado desta curva é mostrada a microestrutura de um aço ABNT 1045 
obtida a partir de um tratamento de normalização. 
 
Figura 16 – Curva TTT de um aço ABNT 1080 mostrando o resfriamento para se obter a martensita 
num tratamento de têmpera direta e ao lado a micrografia da martensita obtida. 
Pode-se notar que, diferentemente das curvas mostradas até então, é apresentada duas curvas de 
resfriamento: uma referente à superfície e outra ao núcleo. Isto porque como este resfriamento é obtido com 
alta taxa de resfriamento a diferença de velocidade de resfriamento da superfície em contato com o meio 
arrefecedor e o núcleo relativamente longe do meio de resfriamento é mais evidente (conforme já explicado 
no capítulo 3). Assim sendo, na têmpera direta, normalmente a superfície e o núcleo transformam em 
tempos diferentes. Como a transformação de fase está associada à variação de volume, existe a formação 
de tensões internas provenientes desta variação. Num tempo “x” a superfície já transformou e mudou de 
volume, enquanto isso o núcleo ainda está quente e não transformou para martensita permanecendo com 
seu volume original. Quando finalmente o núcleo transforma, tensões internas já foram geradas em virtude 
desta variação de volume do material. É comum chamar estas tensões de tensões térmicas. Logo, a peça 
temperada possui dois tipos de tensões internas: a) tensão interna intrínseca da martensita e b) tensão interna 
de origem térmica. Dependendo do nível de tensão interna a peça poderá se deformar ou até mesmo trincar. 
Em peças de pequena espessura este efeito é menos importante, pois a diferença de temperatura da 
superfície e do núcleo é menor. Aços com maior temperabilidade (cotovelo da curva mais à direta) também 
têm este problema minimizado, pois a taxa de resfriamento necessária para formar martensita no núcleo 
será menor. Com taxa de resfriamento menor, a diferença entre as curvas de resfriamento da superfície e 
do núcleo serão menores, tornando o aço menos suscetível à empenamentos ou tricamentos durante o 
tratamento de têmpera direta. 
As tensões internas intrínscecas da martensita podem ser reduzidas com o revenimento já as tensões 
internas de origem térmica não se consegue evitar na têmpera direta. Logo temos que conviver com esta 
situação se for usar este tipo de tratamento térmico. Outro tipo de tratamento de têmpera poderá ser utilizado 
caso se deseje evitar as tensões de origem térmica. 
A têmpera direta pode ser realizada em vários meios de resfriamento, dependendo da necessidade, ou 
seja, quão rápido deverá ser o resfriamento para que se consiga “vencer” o cotovelo da curva TTT do 
referido aço. 
Existem diversos meios de resfriamento, os mais comuns são: água, salmoura, óleo e ar. Cada meio de 
resfriamento tem capacidade de extrair mais ou menos calor do aço que é mergulhado neste. Destes, em 
ordem decrescente de severidade temos: salmoura, água, óleo e ar. Além disso, a taxa de resfriamento 
também depende da circulação do meio. Podemos ter o meio de resfriamento calmo ou sob agitação (leve, 
forte ou violenta). Quanto maior a agitação do meio maior a taxa de remoção de calor, ou seja, maior a 
severidade do meio. Existe um índice de severidade (H) do meio de têmpera. Quanto maior o valor de H 
maior a severidade do resfriamento do meio. A tabela 1 mostra este índice para alguns meios sob diferentes 
condições de agitação. 
Tabela 1 – Índice de severidade do meio de têmpera (H) para vários meios. 
Agitação do meio Ar Óleo Água Salmoura 
Sem circulação 0,02 0,25 – 0,30 0,9 – 1,0 2 
Circulação suave - 0,30 – 0,35 1,0 – 1,1 2,0 – 2,2 
Circulação moderada - 0,35 – 0,40 1,2 – 1,3 - 
Circulação moderada-forte - 0,4 – 0,5 1,4 – 1,5 - 
Circulação forte 0,05 0,5 – 0,8 1,6 – 2,0 - 
Circulação violenta - 0,8 – 1,1 4 5 
 
 
Semana 2 
 Estruturas cristalinas 
 Introdução 
O Ferro é o principal constituinte de uma das ligas mais importantes da engenharia: o aço. 
Os aços são empregados nos mais variados componentes. Fica difícil imaginar um equipamento 
que não possua uma peça de aço em sua constituição. O Ferro é um metal alotrópico, isto é, ele 
apresenta mais de uma estrutura cristalina em função da temperatura. Quando solidifica a 
1538ºC, o Ferro assume organização interna conforme uma estrutura cúbica de corpo centrado, 
a fase (delta). Continuando o resfriamento, ocorre uma mudança de fase na temperatura de 
1394°C com os átomos de Ferro sofrendo um rearranjo para uma estrutura cúbica de faces 
centradas, a fase (gama). 
Na temperatura de 912°C ocorre um novo rearranjo cristalino e o Ferro volta a apresentar 
uma estrutura cúbica de corpo centrado, a fase (alfa). Abaixo da temperatura de 768°C o Ferro 
passa a apresentar um comportamento magnético, no entanto, apresentar qualquer mudança 
da estrutura cristalina. Todas estas transformações alotrópicas ocorrem com liberação de calor 
no resfriamento (reações exotérmicas) e com absorção de calor no aquecimento (reações 
endotérmicas), com cada uma delas envolvendo certa quantidade de energia. A existência 
destas transformações faz com que os aços se apresentem como uma classe de materiais 
extremamente versáteis atendendo a um grande espectro de propriedades mecânicas. 
Estruturas Cristalinas 
 Reticulado Cristalino 
Todos os metais, incluindo-se neste caso o Ferro puro, possuem o que se convenciona 
chamar deestrutura cristalina. Para que possamos entender do que se trata vamos considerar 
uma rede de pontos que se prolonga infinitamente nas três direções do espaço como mostrado 
na figura 2.1. 
 
 
2. 1 - Representação de uma rede de pontos que serve para o estudo das estruturas 
cristalinas (Guy) 
Se todas as retas que formam a rede estiverem regularmente espaçadas em cada uma 
das direções, os pontos de intersecção estarão também regularmente espaçados e neste caso 
fica caracterizada uma rede espacial de pontos. Observando-se a figura 2.1 vemos que a 
geometria da rede espacial fica perfeitamente caracterizada se utilizarmos três vetores para 
defini-la. Assim, se tomarmos por base o comprimento dos três vetores com sendo a, b, e c e se 
tomarmos o ângulo entre estes mesmos vetores como sendo,  e  teremos o que se 
convenciona chamar de constantes de rede. Estas constantes nos permitem definir exatamente 
como os pontos se distribuem no espaço, pois, se repetirmos o comprimento de um vetor, por 
exemplo, a segundo a direção dada por , encontraremos uma nova intersecção, ou seja, um 
outro ponto de rede. Similarmente se combinarmos a distância b com o ângulo  e a distância c 
com o ângulo  encontraremos pontos a cada repetição. 
 Devemos entender, ainda, que em um enfoque puramente geométrico, tanto as 
distâncias quanto os ângulos podem ter o mesmo valor ou serem diferentes entre si, o que nos 
permitiria uma série de combinações. Indo um pouco adiante, poderíamos associar a esta rede 
espacial uma série de átomos distribuídos regularmente pelo espaço, não necessariamente 
localizados nos pontos de intersecção, mas respeitando a regularidade determinada pelas 
distâncias e pelos vetores. Desta forma teríamos caracterizada uma estrutura cristalina, que 
nada mais é do que uma rede de pontos regularmente espaçados com uma distribuição regular 
dos átomos. 
Muitos materiais possuem uma distribuição característica e regular dos seus átomos 
sendo chamados então de materiais cristalinos. Como existe esta regularidade, uma estrutura 
cristalina de um material não precisa ser representada por todos os seus átomos, mas apenas 
por um conjunto de átomos que possam definir a sua distribuição no espaço. Este conjunto de 
átomos deve ser escolhido de tal forma que uma vez repetidas as suas posições nas três direções 
do espaço tenhamos a representação de toda a estrutura cristalina do material. A esta pequena 
porção do reticulado cristalino que tem a propriedade de representar todo o cristal chamamos 
célula unitária. Uma célula unitária será sempre associada uma figura geométrica (as distâncias 
a, b e c e os vetores (,  e ) e a distribuição característica dos átomos. 
No estudo das estruturas cristalinas são utilizadas apenas sete figuras geométricas, 
caracterizando sete sistemas cristalinos e estes produzem um total de apenas quatorze 
distribuições características dos átomos, produzindo quatorze estruturas cristalinas. Embora 
alguns materiais possam apresentar distribuições mais complexas, apenas estas quatorze 
células unitárias são suficientes para permitir o estudo dos materiais cristalinos. Dentre os 
sistemas, os que mais interessam para o estudo dos tratamentos térmicos são: o sistema cúbico 
e o sistema tetragonal. As células unitárias da estrutura cúbica de corpo centrado (CCC), cúbica 
de faces centradas (CFC) e estrutura tetragonal de corpo centrado (TCC) podem ser vistas na 
figura 2.2. 
 
2.2 - Representação esquemática das células unitárias da estrutura cúbica de corpo 
centrado, cúbica de faces centradas e estrutura tetragonal de corpo centrado (Guy). 
 
Por uma questão de simplicidade os átomos em um reticulado cristalino são 
representados como esferas perfeitas, mas isto não implica em diferenças muito grandes em 
relação ao caso real. Uma representação deste tipo está apresentada na figura 2.3, 
respectivamente para a estrutura cúbica de corpo centrado e estrutura cúbica de faces 
centradas 
 
2.3 - Representação do modelo de esferas da estrutura cúbica de corpo centrado e 
também da estrutura cúbica de faces centradas (Avner). 
 Se olharmos mais atentamente para estas figuras, podemos retirar outros valores que 
são úteis para comparação entre as várias estruturas. Os parâmetros característicos mais 
utilizados são as medidas características dos vetores, chamado parâmetro de rede, o número de 
átomos por célula unitária, o número de vizinhos que cada átomo possui (átomos que distam 
entre si dois raios atômicos), chamado número de coordenação e a relação entre o volume 
ocupado pelos átomos e o volume da célula unitária, chamado de fator de empacotamento. 
 Estrutura Cúbica de Corpo Centrado 
A estrutura cúbica de corpo centrado é uma estrutura que possui os seguintes parâmetros 
geométricos: a=b=c e ===90°. Estes valores fazem com que a célula unitária seja 
caracterizada pela figura um cubo. Além disso, os átomos estão localizados nos vértices e no 
centro da célula, como pode ser visto nas figuras 2.2 e 2.3. Deve-se observar que no caso de 
átomos posicionados nos vértices tem apenas um oitavo do seu volume ocupando espaço na 
célula unitária. Neste caso o parâmetro de rede, representado pelo lado do cubo, vale 4R/√3, o 
número de átomos por célula unitária é 2 (um átomo correspondendo à soma dos oito oitavos 
dos átomos dos vértices e mais o átomo localizado no centro da célula), número de coordenação 
de 8 e um fator de empacotamento de 0,68, onde R é o raio atômico. Deve ser lembrado que, 
embora estes parâmetros tenham sido retirados da célula unitária, eles são válidos para toda a 
estrutura cristalina. Isto significa que independente da célula unitária escolhida e do átomo 
tomado como referência devemos encontrar sempre os mesmos valores. 
 Tabela 2.1 - Classificação das estruturas cristalinas dentro dos sistemas cristalinos. 
 
Estrutura Cúbica de Faces Centradas 
A estrutura cúbica de faces centradas possui os mesmos parâmetros geométricos que a 
estrutura cúbica de corpo centrado, porém, a distribuição dos átomos é um pouco diferente. 
Neste caso existem átomos localizados nos vértices e no centro de cada uma das faces do cubo, 
conforme as figuras 2.2 e 2.3. Isto faz com que os átomos das faces tenham apenas metade do 
seu volume ocupando espaço na célula unitária. O parâmetro de rede vale 4R/√2, o número de 
átomos por célula unitária é 4 (um átomo correspondendo à soma dos oito oitavos dos átomos 
dos vértices e mais três átomos correspondentes aos átomos localizados nas faces), número de 
coordenação de 12 e um fator de empacotamento de 0,74. 
 Comparando-se o fator de empacotamento das duas estruturas pode-se ver que a 
estrutura CFC é mais compacta do que a estrutura CCC, isto é, os seus átomos ocupam de 
maneira mais eficiente o espaço. Se considerarmos o mesmo raio atômico, pode-se dizer que os 
átomos organizados segundo uma estrutura CFC ocuparão menor volume, o que conduzirá a 
uma maior densidade. 
Interstícios 
 Em qualquer estrutura cristalina o fator de empacotamento é sempre menor do que um, 
isto é, os átomos não ocupam todo o espaço disponível na célula unitária. Este fato implica em 
que existam espaços vazios entre os átomos da estrutura. Estes espaços vazios recebem o nome 
de interstícios, e exercem um papel muito importante nos tratamentos térmicos dos aços. 
Normalmente existem vários interstícios em uma estrutura cristalina e quanto menor o fator de 
empacotamento maior é o volume destinado aos interstícios, embora o tamanho de cada um 
dependa do raio atômico e da estrutura cristalina. 
 Deste modo uma estrutura CFC possui interstícios maiores do que uma estrutura CCC, 
embora o seu fator de empacotamento seja maior. Aprincipal consequência disto é que, quando 
se tiver uma solução em que os átomos do soluto se colocam em posições intersticiais, como é 
o caso da liga Ferro-Carbono, a estrutura que tiver os maiores interstícios apresentará uma 
maior solubilidade do que aquela que possui interstícios menores. Nas figuras 2.4 e 2.5 estão 
representados os interstícios das células CCC e CFC. 
 Um interstício sempre é denominado pela figura poliédrica formada pelos átomos que 
estão em volta do espaço vazio e desta forma vamos encontrar interstícios tetraédricos e 
interstícios octaédricos. Tanto a estrutura CCC quanto a estrutura CFC possuem estes 
interstícios, no entanto estes são maiores na estrutura CFC. 
 
Figura 2.4 – Interstícios octaédricos (a) e interstícios tetraédricos (b) e uma estrutura 
cúbica de corpo centrado (Leslie) 
 
 Figura 2.5 – Interstícios octaédricos (a) e interstícios tetraédricos (b) em uma estrutura 
de faces centradas (Leslie). 
 Índices de Miller 
A disposição característica dos átomos na estrutura cristalina de um material faz com que 
existam direções e planos característicos para cada estrutura. Estas direções e planos tornam-
se importantes pelo fato de influírem no comportamento do material como é o caso da 
deformação. Sempre que tivermos deformação está se dará segundo determinadas direções e 
planos particulares para cada estrutura. Isto se deve principalmente ao fato de que existe uma 
maior densidade de átomos em determinadas direções gerando planos de escorregamento 
quando ocorre deformação plástica. 
 Para a determinação exata das direções e planos foi criada uma notação apropriada que 
é chamada Índices de Miller. Nas figuras 2.6 e 2.7 são mostradas direções e planos 
característicos para as estruturas CCC e CFC. Os índices de uma direção estão relacionados com 
as coordenadas de um ponto com relação à origem do sistema de eixos. Assim, a direção [100] 
corresponde a um vetor paralelo ao eixo x, enquanto que a direção [010] corresponde a um 
vetor paralelo ao eixo y. No caso dos planos, os índices correspondem ao inverso do valor das 
intersecções do plano com os eixos. Deste modo um plano (100) corresponde a um plano 
paralelo aos eixos y e z enquanto que um plano (010) corresponde a um plano paralelo aos eixos 
x e z. 
 
Figura 2.6 – Direções cristalinas em uma estrutura cúbica (Van Vlack) 
 
Figura 2.7 – Planos cristalinos em uma estrutura cúbica (Avner) 
Defeitos na Estrutura Cristalina 
 Embora até aqui tenhamos representado uma estrutura cristalina como uma rede de 
pontos que se distribui regularmente pelo espaço com átomos a ela associados e também 
regularmente distribuídos, isto não acontece nos materiais cristalinos reais. Todos os materiais 
cristalinos possuem defeitos os quais podem influir decisivamente em suas propriedades. 
Abaixo relacionaremos alguns dos principais defeitos para que se tenha ideia de como os 
mesmos se apresentam no reticulado cristalino. 
Lacunas 
Este defeito é caracterizado pela ausência de um átomo em uma posição que deveria ser 
ocupada na estrutura cristalina. Isto gera uma deficiência de ligações entre os átomos fazendo 
com que os mesmos tendam a se aproximar, o que provoca uma distorção na rede e produz um 
acúmulo de energia naquele ponto. Na figura 2.8 representamos este defeito. 
 
 
Figura 2.8 – Representação dos defeitos de lacuna, defeito auto-intersticial e defeito de 
impureza intersticial (Guy) 
Defeitos Intersticiais 
Caracteriza-se pela presença de um átomo em um interstício da estrutura cristalina. Neste 
caso o átomo pode ser do próprio elemento que forma a estrutura, sendo chamado de defeito 
auto-intersticial, ou por um átomo estranho, chamado defeito de impureza intersticial. Pelo fato 
dos interstícios em uma estrutura serem pequenos com relação aos átomos que abrigam, um 
defeito intersticial produz uma distorção e um acúmulo de energia muito maior do que uma 
lacuna. A figura 2.8 representa estes dois defeitos. 
Discordâncias 
Uma discordância é um defeito planar que envolve o posicionamento de uma série de 
átomos. O caso mais comum deste tipo de defeito é o que é chamado de discordância em cunha, 
o qual é mostrado na figura 2.9. Neste caso uma discordância em cunha pode ser vista como um 
plano extra de átomos, produzindo um efeito de cunha no reticulado. Por envolver um grande 
número de átomos uma discordância envolve um acúmulo de energia muito maior do que um 
defeito de lacuna ou intersticial. As discordâncias exercem um papel muito importante na 
deformação plástica pois são elas que permitem o escorregamento de planos cristalinos que 
produzem a deformação. Se a discordância estiver livre para se deslocar pelo reticulado 
cristalino a deformação se produz facilmente, ao passo que se existirem defeitos como os 
intersticiais ou a presença de precipitados, o deslocamento será dificultado restringindo a 
deformação. Isto irá se refletir em um aumento do limite de escoamento do metal. 
 
Figura 2.9 – Representação de uma discordância em cunha (Guy) 
Contorno de Grão 
 Em um material real, não temos uma estrutura cristalina com uma única orientação. Se 
observarmos a orientação da estrutura de um material, veremos que ela é subdividida em um 
grande número de zonas, cada uma delas com uma orientação diferente, isto é, cada uma das 
zonas forma um cristal independente. A estes cristais que possuem uma orientação particular 
chamamos de grãos. Na figura 2.10 temos uma representação da disposição dos átomos no 
interior dos grãos. Todos os grãos de uma mesma fase do material possuem a mesma estrutura 
cristalina, diferindo somente na orientação. 
A consequência desta orientação diferente é na fronteira entre os grãos existe uma zona 
de transição entre duas orientações e, por isso, os átomos que fazem parte desta fronteira estão 
mal organizados e com um nível mais alto de energia. A esta região chamamos de contorno de 
grão. O contorno de grão exerce um papel importante nas transformações de fase, onde a maior 
energia dos átomos favorece a nucleação e na deformação plástica, onde tem a função de 
restringir o movimento das discordâncias. 
 
 Figura 2.10 – Representação da distribuição dos átomos em um material policristalino 
(Van Vlack) 
 
 
Estrutura do Ferro Puro 
 Alotropia 
Alotropia é a propriedade que tem certos materiais de mudarem de estrutura cristalina 
dependendo da temperatura em que estiverem. O Ferro puro possui esta propriedade, podendo 
ter os seus átomos organizados em uma estrutura CCC ou em uma estrutura CFC. Desde a 
temperatura ambiente até 912°C o Ferro apresenta uma estrutura cristalina CCC e nestas 
condições é chamado de Ferro . De 912°C até 1394°C apresenta estrutura CFC e é chamado de 
Ferro . 
Finalmente de 1394°C até o ponto de fusão à 1538°C volta a apresentar estrutura CCC, 
sendo chamado de Ferro . Estas alterações na estrutura cristalina produzem uma série de 
implicações tanto nas transformações do Ferro puro quanto nas ligas de Ferro. Por exemplo, 
anteriormente foi citado que a estrutura CCC tem um fator de empacotamento de 0,68 
enquanto que uma estrutura CFC tem um fator de empacotamento de 0,74. Quando o Ferro 
passa de CCC para CFC à 912°C, esta diferença no fator de empacotamento provoca uma 
redução no volume e um aumento na densidade, figura 2.11. 
 
Figura 2.11 – Representação das transformações do Ferro puro no aquecimento e 
resfriamento. 
 
 Solução do Carbono no Ferro 
A aplicação mais importante de transformação alotrópica do Ferro se encontra nas ligas 
Ferro-Carbono. O Carbono forma uma solução sólida intersticial com o Ferro, isto é, os átomos 
de Carbono se colocam nos interstícios da estruturacristalina do Ferro. A consequência 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. 
Nas figuras 2.4 e 2.5 mostramos os interstícios tetraédricos e octaédricos que ocorrem 
nas estruturas CCC e CFC. Estes interstícios variam de tamanho de acordo com a estrutura, os 
interstícios da estrutura CCC são menores do que os da estrutura CFC. 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. Como os átomos que 
entram em solução são sempre maiores do que os interstícios, cada átomo intersticial produzirá 
uma quantidade de distorção do reticulado cristalino e quanto menor for o interstício maior será 
a distorção. 
No caso da estrutura CCC os raios atômicos máximos possíveis para que não haja distorção 
correspondem a 0,29R para os interstícios tetraédricos e 0,15R para os interstícios octaédricos, 
onde R é o raio atômico do átomo que forma a estrutura. Na estrutura CFC estes valores 
correspondem a 0,23R para os interstícios tetraédricos e 0,41R para os interstícios octaédricos. 
No caso da liga Ferro-Carbono estes valores correspondem a 0,36 angstrons e 0,19 
angstrons para a estrutura CCC, onde o raio atômico do Ferro é 1,24 angstrons, e 0,29 angstrons 
e 0,52 angstrons para a estrutura CFC, onde o raio atômico do Ferro é 1,27 angstrons. Como o 
raio atômico do Carbono é de aproximadamente 0,77 angstrons é fácil notar que em qualquer 
situação teremos uma distorção do reticulado sempre que um átomo de Carbono se colocar em 
um interstício. Nas figuras 2.12 e 2.13 podemos ver uma representação desta situação. Quando 
forma-se a solução Ferro-Carbono, os átomos de Carbono se alojam nos interstícios octaédricos, 
pois estes propiciam uma melhor acomodação, o que implica em uma menor energia de 
distorção. Do acima exposto pode-se entender facilmente que deverá haver uma menor 
solubilidade do Carbono no Ferro  do que no Ferro . No caso do Ferro  a solubilidade máxima 
do Carbono é de aproximadamente 0,025% em peso ou 0,1% em número de átomos, na 
temperatura de 723ºC, enquanto que no Ferro  a solubilidade máxima é de 2,1% em peso ou 
9% em número de átomos, na temperatura de 1148ºC. 
 
Figura 2.12 – Relação entre o tamanho do átomo de Carbono e o interstício octaédrico 
em uma estrutura CCC (Van Vlack) 
 
 Figura 2.13 – Relação entre o tamanho do átomo de Carbono e o interstício octaédrico 
em uma estrutura CFC (Van Vlack). 
 Diagrama Ferro-Carbono 
As ligas Ferro-Carbono ainda hoje representam os materiais de maior utilização prática. 
Isto se deve ao fato de que estas ligas podem apresentar uma grande variação nas suas 
propriedades pela simples variação na quantidade de Carbono e ainda possibilitam que se tenha 
uma gama maior de propriedades se consideramos a possibilidade de deformação plástica e os 
tratamentos térmicos. A base para que este material tenha estas características está 
principalmente atrelado ao fato de que o Ferro puro apresenta transformação alotrópica e que 
o Carbono forma uma solução sólida intersticial com o Ferro. Isto conduz a uma série de 
possibilidades de transformações, cada uma com suas microestruturas típicas, resultando na 
grande variação das propriedades. As transformações em uma liga Ferro-Carbono são 
influenciadas, basicamente, pela temperatura e pelo teor de Carbono. Se considerarmos apenas 
estes dois fatores, poderemos montar um mapa das transformações que irão ocorrer, o qual 
será chamado de diagrama de equilíbrio termodinâmico ou diagrama de fases. 
 Na figura 2.14 podemos ver o diagrama de equilíbrio Ferro-Carbono. Nesta 
representação, podemos ver as fases presentes para cada temperatura e composição, e também 
os pontos que são fundamentais para a compreensão das transformações. Em primeiro lugar 
deve ser observado que o diagrama vai somente até 6,69% de Carbono. Isto se deve ao fato de 
que as ligas acima deste teor não possuem qualquer importância comercial. Em segundo lugar, 
deve ficar claro que as ligas comerciais não são constituídas apenas por Ferro e Carbono, mas 
podem ter em sua composição outros elementos de liga além de pequenas quantidades de 
impurezas que são inerentes ao processo de obtenção do material. Assim sendo, o diagrama 
apresentado na figura 2.14 não representa fielmente o que sucede na prática, mas como 
pequenas quantidades de outros elementos não produzem grandes alterações, podemos utilizá-
lo como base para o nosso estudo. 
O diagrama Ferro-Carbono utilizado na prática, na realidade é um falso diagrama de 
equilíbrio, isto é, ele representa o equilíbrio metaestável entre Ferro e um Carboneto de Ferro 
chamado Cementita que tem fórmula estequiométrica Fe3C. O fato é que a forma mais estável 
da liga Ferro Carbono seria Ferro e Grafita, mas como a grafita pode levar até mesmo anos para 
se formar, o diagrama estável não possui aplicação prática. A figura 2.14 apresenta o diagrama 
metaestável Ferro-Cementita. Em um diagrama de equilíbrio, as fases são sempre representadas 
por letras gregas, mas no caso das ligas Ferro-Carbono estas fases além de serem identificadas 
por letras gregas também receberam um nome. Desta forma teremos as fases denominadas 
ferrita, austenita e cementita, que podem ou não estar presentes na microestrutura do material, 
dependendo do teor de Carbono e da temperatura. Observando-se o diagrama nota-se que este 
apresenta vários pontos que merecem ser destacados. 
O primeiro deles é o que corresponde a uma composição de 2,11% de Carbono a 1148°C. 
Este ponto representa uma fronteira entre as ligas Ferro-Carbono que são caracterizadas como 
AÇOS e as ligas que são caracterizadas como Ferros Fundidos. Assim, aço é uma liga com menos 
de 2,11% de Carbono e Ferro Fundido é uma liga com mais 2,11% de Carbono. A escolha deste 
ponto deve-se ao fato de que, quando resfriamos um aço desde o estado líquido, este sempre 
passará por uma faixa de temperaturas em que a sua microestrutura será composta de uma 
única fase chamada Austenita, o que não acontece para os Ferros fundidos que possuem teores 
de Carbono acima deste valor. 
 
Figura 2.14 – Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono 
 A austenita também chamada fase , é uma fase derivada do Ferro  que, como se sabe, 
é formado por uma estrutura cúbica de faces centradas. Quando combinarmos o Ferro com o 
Carbono forma-se uma solução sólida intersticial em que é mantida a estrutura cristalina original 
do Ferro . 
Para temperaturas inferiores, o fato de o Ferro  passar para Ferro  produz o 
aparecimento de uma nova fase chamada fase  ou Ferrita. A ferrita também é uma solução 
sólida intersticial de Ferro e Carbono e, a exemplo da fase , é mantida a estrutura cristalina 
cúbica de corpo centrado do Ferro . 
Devido ao fato de que as duas fases citadas acima possuem diferenças em sua estrutura 
cristalina, existe também uma grande diferença de solubilidade do Carbono entre elas. Como 
visto anteriormente, os interstícios da estrutura CFC são maiores do que os interstícios da 
estrutura CCC. Isto conduz a uma solubilidade do Carbono que pode chegar a 2,11% 
(aproximadamente 9% em átomos) na temperatura de 1148ºC para a austenita e somente 
0,025% (aproximadamente 0,1% em átomos) a 723ºC para a ferrita. 
 Conforme o diagrama de fases, a solubilidade do Carbono não é fixa para estas fases, 
podendo variar com a temperatura. Desta maneira a austenita e a ferrita só apresentarão a sua 
solubilidade máxima nas temperaturas indicadas acima, variando tanto para temperaturas 
superiorescomo para temperaturas inferiores. Além disso, o Carbono é um elemento 
estabilizador das austenita, e como podemos ver no diagrama, quando tivermos Ferro puro a 
temperatura mínima em que a austenita é estável é de 912°C mas a medida em que o teor de 
Carbono cresce esta temperatura vai diminuindo até que, para 0,77% de Carbono chegamos ao 
mínimo de 723°C. A partir daí a temperatura aumenta novamente até atingirmos o máximo de 
2,11% para 1148ºC. A ferrita é estável até 912ºC na ausência de Carbono e, à medida que 
aumenta o teor neste elemento, a temperatura diminui até que se atinja a solubilidade máxima 
de 0,025% a 723ºC. Abaixo desta temperatura a solubilidade diminui novamente chegando 
praticamente a zero na temperatura ambiente. 
Como existe um limite de solubilidade do Carbono tanto na austenita quanto na ferrita, o 
excesso de Carbono poderá propiciar a formação de uma terceira fase que é chamada de 
Cementita e que possui estrutura cristalina ortorrômbica, ainda em solução sólida intersticial 
com 6,69% de Carbono. Isto acontece para teores de Carbono maiores do que 0,77% acima de 
723ºC e abaixo de 1148ºC e, para teores maiores que 0,025% abaixo de 723ºC. Desta maneira, 
teremos no diagrama regiões em que o aço é monofásico e regiões em que é bifásico. As regiões 
monofásicas podem ser formadas por ferrita e austenita, enquanto as bifásicas por ferrita e 
cementita e austenita e cementita. Um ponto importante a ser observado é o ponto eutetóide, 
com 0,77% de Carbono a 723ºC. Neste ponto, temos a existência das três fases mencionadas 
acima, ou seja, a ferrita, a austenita e a cementita. A partir deste ponto observamos a 
transformação da austenita em ferrita e cementita. 
 
Tratamento Térmico dos Aços 
 
Introdução 
Há muitos séculos atrás o homem descobriu que com aquecimento e resfriamento 
podia modificar as propriedades mecânicas de um aço, isto é, torná-los mais duro, mais 
mole, mais maleável, etc. 
Mais tarde, descobriu também que a rapidez com que o aço era resfriado e a 
quantidade de carbono que possuía influíam decisivamente nessas modificações. 
O processo de aquecer e resfriar um aço, visando modificar as suas propriedades, 
denomina-se TRATAMENTO TÉRMICO. 
 
Um tratamento térmico é feito em três fases distintas: 
1 - aquecimento 
2 - manutenção da temperatura 
3 - resfriamento 
 
Tipos de tratamentos térmicos 
Existem duas classes de tratamentos térmicos: 
1 - Os tratamentos que por simples aquecimento e resfriamento, modificam as propriedades 
de toda a massa do aço, tais como: 
a - Têmpera 
b - Revenimento 
c - Recozimento 
2 - Os tratamentos que modificam as propriedades somente numa fina camada superficial 
da peça. Esses tratamentos térmicos nos quais a peça é aquecida juntamente com produtos 
químicos e posteriormente resfriado são: 
a - Cementação 
b - Nitretação 
Têmpera 
É o tratamento térmico aplicado aos aços com porcentagem igual ou maior do que 0,4% de 
carbono. 
O efeito principal da têmpera num aço é o aumento de dureza. 
Fases da têmpera 
 1ª Fase: 
– Aquecimento – A peça é aquecida em forno ou forja, até uma temperatura recomendada. 
(Por volta de 800ºC para os aços ao carbono). 
 
2ª Fase: 
– Manutenção da temperatura – Atingida a temperatura desejada esta deve ser 
mantida por algum tempo afim de uniformizar o aquecimento em toda a peça. 
 
3ª Fase: 
– Resfriamento – A peça uniformemente aquecida na temperatura desejada é 
resfriada em água, óleo ou jato de ar. 
 
Efeitos da Têmpera 
1 - Aumento considerável da dureza do aço. 
2 - Aumento da fragilidade em virtude do aumento de dureza. (O aço torna-se muito 
quebradiço). 
Reduz-se a fragilidade de um aço temperado com um outro tratamento térmico 
denominado revenimento. 
Observações: 
1 - A temperatura de aquecimento e o meio de resfriamento são dados em tabelas: 
 
MATERIAL A 
TEMPERAR 
TÊMPERA 
Temperatura 
de pre 
aquecimento 
Temperatura 
de têmpera 
cor do 
material na 
temperatura 
Resfriar 
em 
AÇO 1.040 A 1.050 500 ºC 830 ºC Vermelho Água 
AÇO 1.060 A 1.080 500 ºC 790ºC 
Vermelho 
escuro 
Água e 
Óleo 
AÇO 1.090 500 ºC 775ºC 
Vermelho 
cereja Óleo 
AÇO PRATA 550 ºC 800ºC 
Vermelho 
escuro Óleo 
AÇO P/ MOLAS 600 ºC 875ºC Vermelho claro Óleo 
AÇO RAPIDO 550ºC a 900ºC 1300ºC Branco Óleo 
 
2 - O controle da temperatura durante o aquecimento, nos fornos, é feito por 
aparelhos denominados pirômetros. 
Nas forjas o mecânico identifica a temperatura pela cor do material aquecido. 
3 - De início o aquecimento deve ser lento, (pré-aquecimento), afim de não provocar 
defeitos na peça. 
4 - A manutenção da temperatura varia de acordo com a forma da peça; o tempo 
nesta fase não deve ser além do necessário. 
 
Revenimento 
 
É o tratamento térmico que se faz nos aços já temperados, com a finalidade de 
diminuir a sua fragilidade, isto é, torná-lo menos quebradiço. 
O revenimento é feito aquecendo-se a peça temperada até uma certa temperatura 
resfriando-a em seguida. As temperaturas de revenimento são encontradas em tabelas 
e para os aços ao carbono variam entre 210ºC e 320ºC. 
 
Fases do Revenimento 
1ª Fase: 
– Aquecimento – Feito geralmente em fornos controlando-se a temperatura com 
pirômetro. 
Nos pequenos trabalhos o aquecimento pode ser feito apoiando-se a peça polida, 
em um bloco de aço aquecido ao rubro. 
 
O forte calor que desprende do bloco, aquece lentamente a peça, produzindo nesta 
uma coloração que varia à medida que a temperatura aumenta. Essas cores, que 
possibilitam identificar a temperatura da peça, são denominadas cores de revenimento. 
Tabela de cores de revenimento dos aços ao carbono. 
Amarelo claro 
210ºC 
Castanho 
avermelhado 270ºC 
Amarelo palha 220ºC Violeta 280ºC 
Amarelo 230ºC Azul escuro 290ºC 
Amarelo escuro 240ºC Azul marinho 300ºC 
Amarelo ouro 250ºC Azul claro 310ºC 
Castanho claro 260º Azul acizentado 320º 
 
2ª Fase: 
– Manutenção da Temperatura – Possível quando o aquecimento é feito em fornos. 
3ª Fase: 
– Resfriamento – O resfriamento da peça pode ser: 
– Lento – deixando-a esfriar naturalmente. 
– Rápido – mergulhando-a em água ou óleo. 
 
 
Efeitos do revenimento 
Diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém aumenta consideravelmente 
a sua resistência aos choques. 
Geralmente, toda peça temperada passa por um revenimento, sendo até comum 
dizer-se “peça temperada” ao invés de “peça temperada e revenida”. 
 
Recozimento 
 
O recozimento é o tratamento térmico que tem por finalidade eliminar a dureza de 
uma peça temperada ou normalizar materiais com tensões internas resultantes do 
forjamento, da laminação, trefilação etc. 
 
Tipos de recozimento 
1 - Recozimento para eliminar a dureza de uma peça temperada. 
 
2 - Recozimento para normalizar a estrutura de um material. 
 
Fazes do recozimento 
1ª Fase: 
Aquecimento – A peça é aquecida a uma temperatura que varia de acordo com o 
material a ser recozido. (Entre 500ºC e 900ºC). 
A escolha da temperatura de recozimento é feita mediante consulta a uma tabela. 
Exemplo de tabela: 
Material 
Temp. de 
recozimento 
Aço 1040 - 1050 800ºC 
Aço 1060 - 1080 785ºC 
Aço 1090 770ºC 
Aço rápido 900ºC 
 
2ª Fase: 
Manutenção da temperatura – A peça deve permanecer aquecida por algum tempo 
na temperatura recomendada para que as modificações atinjam toda a massa da 
mesma. 
 
3ª Fase: 
Resfriamento – O resfriamento deve ser feito lentamente, tanto mais lento quanto 
maior for a porcentagem de carbono do aço. 
No resfriamento para recozimento adotam-se os seguintes processos: 
1 - Exposição da peça aquecida ao ar livre. (Processo pouco usado).2 - Colocação da peça em caixas contendo cal, cinza, areia ou outros materiais. 
 
Efeitos do recozimento no aço 
 − Elimina a dureza de uma peça temperada anteriormente, fazendo-se voltar a sua 
dureza normal. 
- Torna o aço mais homogêneo, melhora sua ductilidade tornando-o facilmente 
usinável. 
 
Cementação 
 
Muitas peças de mecânica necessitam ter elevada dureza externa para resistirem ao 
desgaste; entretanto, internamente precisam permanecer “moles”, para suportarem 
solavancos. 
 
Essas peças geralmente são em aço de baixa porcentagem de carbono e recebem 
um tratamento denominado CEMENTAÇÃO. 
 
Cementação 
 
A cementação é um tratamento que consiste em aumentar a porcentagem de 
carbono numa fina camada externa da peça. 
 
Após a cementação tempera-se a peça; as partes externas adquirem elevada dureza 
enquanto as partes internas permanecem sem alterações. (Fig. 10) 
 
A cementação é feita aquecendo-se a peça de aço de baixo teor de carbono, junto 
com um material rico em carbono (carburante). 
Quando a peça atinge alta temperatura (750ºC a 1.000ºC) passa a absorver parte do 
carbono do carburante. 
Quanto mais tempo a peça permanecer aquecida com o carburante, mais espessa 
se tornará a camada. 
Os carburantes podem ser sólidos, (grãos ou pós), líquidos ou gasosos. A qualidade 
dos carburantes influi na rapidez com que se forma a camada. 
 
Fases da cementação 
1ª Fase: 
Aquecimento 
− Cementação em caixa: 
As peças são colocadas em caixas juntamente com o carburante, fechadas 
hermeticamente e aquecidas até a temperatura recomendada. 
 
− Cementação em banho: 
As peças são mergulhadas no carburante líquido aquecido, através de cestas ou 
ganchos. 
 
 
2ª Fase: 
Manutenção da temperatura – O tempo de duração desta fase varia de acordo com 
a espessura da camada que se deseja e da qualidade do carburante utilizado. (0,1mm 
a 0,2mm por hora). 
3ª Fase: 
Resfriamento – A peça é esfriada lentamente dentro da própria caixa. 
Após a cementação as peças são temperadas. 
 
Nitretação 
 
É um processo semelhante à cementação, que se faz aquecendo o aço a uma 
temperatura de 500ºC a 525ºC na presença de um gás denominado Nitrogênio. Após 
algum tempo, obtém-se uma fina camada, extremamente dura, não havendo 
necessidade de se temperar a peça. 
 
Sistema de classificação dos aços 
O número de tipos de aço é muito elevado, pois além dos aços simplesmente ao 
carbono com teores variáveis de carbono, é muito grande a quantidade de aços ligados. 
Para facilitar sua seleção, associações técnicas especializadas classificam os aços 
pela sua composição química, dando origem aos sistemas SAE e AISI (americanos), 
DIN (alemão), ABNT (brasileiro) etc. 
Alguns desses sistemas estão indicados no Anexo 1. 
O sistema brasileiro da ABNT baseou-se nos sistemas americanos. Neles, 
basicamente, os vários tipos de aços até 1% de carbono, com os elementos comuns 
manganês, silício, fósforo e enxofre ou com a presença de elementos de liga em baixos 
teores, são indicados por quatro algarismos: os dois últimos correspondem ao teor de 
carbono médio e os dois primeiros à presença ou não de elementos de liga. Assim, toda 
vez que os dois primeiros algarismos sejam 1 e 0, trata-se de aços-carbono; a mudança 
de um desses algarismos ou de ambos indica um novo tipo de aço, com a presença de 
outros elementos que não os comuns, ou com estes elementos comuns em teores 
superiores aos que são considerados normais. Por exemplo: 
1045 - aço-carbono com teor médio de C 0,45% 
1120 - aço de usinagem fácil, ao enxofre, com 0,20% de 
carbono médio 
4420 - aços ao Ni-Cr-Mo, com 1,85% Ni, 0,50% Cr, 0,25% Mo e 0,20% C 
5140 - aço ao Cr com 0,70% a 0,90% Cr e 0,40% C. 
A norma alemã DIN adota outro critério para classificar os aços. Os aços comuns, 
por exemplo, são indicados pelo símbolo St (Stal = aço), seguido de um algarismo que 
corresponde ao valor mínimo de resistência à tração - St42, St35 etc. 
Os aços especiais, com teores de carbono acima de 1% ou com a presença de 
elementos de liga em altos teores, como aços para ferramentas e matrizes, resistentes 
à corrosão e ao calor etc., obedecem a outros critérios de classificação. 
 
 
SISTEMAS SAE e AISI DE CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS 
Designação 
Tipo de aço SAE AISI 
10XX C10XX Aços-carbono comum 
11XX C11XX Aços de usinagem fácil, com alto S 
13XX 13XX Aços-Mn com 1,75%Mn médio 
23XX 23XX Aços-Ni com 3,5%Ni 
25XX 25XX Aços-Ni com 5,0%Ni 
31XX 31XX Aços-Ni-Cr com 1,25%Ni e 0,65%Cr e 0,80Cr 
33XX E33XX Aços-Ni-Cr com 3,50%Ni, 1,50 e 1,57%Cr 
303XX Aços resistentes à corrosão e ao calor Ni-Cr 
40XX 40XX Aços-Mo com 0,25%Mo médio 
41XX 41XX Aços-Cr-Mo com 0,50% ou 0,95%Cr e 0,12%, 0,20%, 0,25% e 0,30%Mo 
43XX 43XX Aços-Ni-Cr-Mo com 1,82%Ni, 0,50% ou 0,80%Cr,0,25%Mo 
46XX 46XX Aços-Ni-Mo com 0,85% ou 1,82%Ni e 0,20% ou 0,25%Mo 
47XX 47XX Aços-Ni-Cr-Mo com 1,05%Ni, 0,45%Cr, 0,20% e 0,35%Mo 
48XX 48XX Aços-Ni-Mo com 3,50%Ni e 0,25%Mo 
50XX 50XX Aços-Cr com 0,27%, 0,40%, 0,50%Cr e 0,65%Cr 
51XX 51XX Aços-Cr com 0,80% a 1,05%Cr 
501XX Aços para rolamentos de baixo cromo, com 0,50%Cr 
511XX E511XX Aços para rolamentos de médio cromo, com 1,02%Cr 
521XX E521XX Aços para rolamentos de alto cromo, com 1,45%Cr 
514XX Aços resistentes à corrosão e ao calor ao Cr 
515XX Aços resistentes à corrosão e ao calor ao Cr 
61XX 61XX Aços-Cr-V com 0,60%, 0,80% e 0,95%Cr e 0,10% ou 0,15%V (mín.) 
86XX 86XX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55%Ni, 0,50% ou 0,65%Cr,0,20%Mo 
87XX 87XX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55%Ni, 0,50%, 0,25%Mo 
92XX 92XX Aços-Si,Mn com 0,65%, 0,82%, 0,85% ou 0,87%Mn, 1,40% ou 2,00%Si 
e 0%, 0,17%, 0,32% ou 0,65%Cr 
93XX 93XX Aços-Ni-Cr-Mo com 3,25%Ni, 1,20%Cr e 0,12%Mo 
98XX 98XX Aços-Ni-Cr.Mo com 1,00%Ni, 0,80%Cr e 0,25%Mo 
950 - Aços de baixo teor em liga e alta resistência 
XXBXX XXBXX Aços-boro com 0,0005% de B mín. 
XXLXX CXXLXX Aços-chumbo com 0,15% a 0,35% de chumbo 
 
 
Tratamentos Térmicos nos Aços 
Um exemplo de problema uma indústria. 
O aumento ou a redução da dureza do aço depende do modo como ele foi tratado 
termicamente. Uma fresa requer um tipo de tratamento térmico que a torne dura para a 
retirada de cavacos de um material. 
Outro exemplo: para que o aço adquira deformação permanente, como é o caso do 
forjamento, é necessário um tipo de tratamento térmico que possibilite a mais baixa dureza 
a esse aço. 
Temos, assim, duas situações opostas de alteração das propriedades do aço. Tais 
situações mostram a necessidade de se conhecer bem os constituintes do aço, antes de 
submetê-lo a um tratamento térmico. 
 
Constituintes do aço 
 
Tomemos duas amostras de aço: uma com baixo teor de carbono (0,1%) e outra com 
teor médio de carbono (0,5%). Vamos examinar, com o auxílio de um microscópio 
metalográfico, a estrutura cristalina dessas duas amostras. 
Ao observar a amostra de baixo carbono, distinguimos grãos claros, com pouco carbono, 
em maior quantidade, e grãos escuros com bastante carbono. 
 
 
Ao observar a amostra de médio carbono, identificamos mais grãos escuros que claros. 
Portanto, essa amostra contém mais carbono. Os grãos escuros são mais duros e 
resistentes do que os grãos claros. 
 
Com o auxílio de um microscópio metalográfico, identificamos dois constituintes da 
estrutura do aço: grãos claros, chamados ferrita, e grãos escuros, chamados perlita. 
A ferrita (grãos claros) apresenta uma estrutura cúbica de corpo centrado (CCC). Os 
átomos que compõem essa estrutura se organizam bem juntos entre si, de modo que fica 
difícil a acomodação de átomos de carbono na rede cristalina. A estrutura da ferrita 
consegue acomodar, no máximo, 0,025% de átomos de carbono. 
 
Ampliando várias vezes o tamanho do grão escuro,vemos uma sequência de linhas ou 
lâminas claras e escuras. As lâminas claras são de ferrita e as lâminas escuras recebem o 
nome de cementita. 
 
A estrutura da cementita constitui-se de 12 átomos de ferro e 4 átomos de carbono. É, 
portanto, um carboneto de ferro com dureza elevada, responsável pela dureza do aço. É 
representada por Fe3C. 
A perlita (grãos escuros) é formada de lâminas alternadas com 88% de ferrita e 12% de 
cementita. 
É possível melhorar as propriedades do aço, adicionando, durante sua fabricação, outros 
elementos químicos, como níquel, molibdênio, tungstênio, vanádio, crômio. Assim como um 
atleta necessita de vitaminas para melhorar seu desempenho, o aço precisa desses 
elementos químicos como “reforço vitamínico” para melhorar suas propriedades. 
 
Aquecimento do aço 
 
Até agora estudamos o aço na temperatura ambiente. Entretanto, o aço precisa ser 
colocado em forno para receber um tratamento térmico. 
O que acontece com o aço ao ser aquecido? No caso de um aço que tenha, por exemplo, 
0,4% de carbono, ocorre o seguinte: 
• numa temperatura de 300ºC, a estrutura do aço é igual à sua estrutura na temperatura 
ambiente: ferrita (cor branca) e perlita (cor preta); 
• em temperatura de 760ºC, inicia-se uma transformação na estrutura do aço: a perlita se 
transforma em austenita e a ferrita permanece estável; 
• em temperatura de 850ºC, toda a estrutura do aço se transforma em austenita. 
 
 
O gráfico ilustra uma região de mudança de fase num intervalo de temperatura: a ferrita 
e a perlita se transformam em austenita. Essa região é chamada zona crítica: área em que 
as células unitárias de CCC se transformam em CFC, durante o aquecimento do aço. 
A austenita se forma na estrutura do aço submetido a temperatura elevada. Encontra-se 
na região acima da zona crítica, na zona de austenitização, conforme se pode observar no 
gráfico. A austenita tem uma estrutura cúbica da face centrada (CFC), apresentando menor 
resistência mecânica e boa tenacidade. Não é magnética. 
 
Resfriamento do aço 
 
Numa temperatura de 850ºC, o aço apresenta um único constituinte, que é a austentita. 
O gráfico, a seguir, ilustra o que ocorre quando o aço com 0,4% de carbono é retirado do 
forno e vai se resfriando lentamente até chegar à temperatura ambiente. 
 
 
Como você pode observar, ocorre o seguinte: 
• em temperatura de 850ºC, a estrutura do aço é austenita; 
• em temperatura de 760ºC, parte da austenita desaparece, dando lugar à ferrita - 
permanecem, na estrutura, portanto, ferrita e austenita; 
• em temperatura de 700ºC, toda a austenita se transforma em ferrita e perlita - portanto, 
o aço volta à sua estrutura inicial; 
• em temperatura ambiente, a estrutura continua ferrita e perlita. 
Se o aço for resfriado bruscamente (por exemplo, na água), ele se transformará em 
martensita, um constituinte duro, que pode ser visto com auxílio de microscópio 
metalográfico. 
 
 
Diagrama de equilíbrio ferro-carbono 
 
As explicações dadas nesta aula, a respeito do que ocorre em um tratamento térmico, 
basearam-se no diagrama de equilíbrio ferro- carbono, que você verá a seguir. 
 
 
Descrição das linhas, zonas, variações térmicas, simbologia e outros itens empregados 
em nosso estudo. 
Abcissa – Representa a escala horizontal, com a porcentagem de carbono - por 
exemplo: 1% de C (99% Fe). 
Ordenada – Representa as várias temperaturas. 
Linhas A3 – Indica início da passagem da estrutura CFC para CCC durante o 
resfriamento. 
Linha A1 – Indica o limite da existência de austenista; abaixo dessa linha, não temos 
austenita. 
Acm – Indica o limite da quantidade de carbono dissolvido na austenita; 
Fe3C – É a fórmula do carboneto de ferro, chamado cementita. 
Letras gregas: γ (gama) – Símbolo de austenita. α (alfa) – Símbolo de ferrita. 
 
Preparação do aço para usinagem 
Um problema 
É comum pensar que, na fabricação de uma peça, o tratamento térmico é feito na fase 
final do processo. Nem sempre é assim. 
Dependendo do tipo de peça e dos fins a que ela se destina, precisamos, primeiro, corrigir 
a irregularidade da estrutura metálica e reduzir as tensões internas que ela apresenta. 
Uma estrutura macia, ideal para a usinagem do material, já caracteriza um bom 
tratamento térmico. Os grãos devem apresentar uma disposição regular e uniforme. 
 
 
Tensões internas 
As tensões internas da estrutura do aço decorrem de várias causas. Durante o processo 
de solidificação, a região da superfície do aço se resfria com velocidade diferente da região 
do núcleo. Essa diferença dá origem a grãos com formas também diferentes entre si, o que 
provoca tensões na estrutura do aço. 
 
Também surgem tensões nos processos de fabricação a frio, ou seja, em temperatura 
ambiente. Quando se prensa uma peça, os grãos de sua estrutura, que estavam mais ou 
menos organizados, são deformados e empurrados pelo martelo da prensa. 
Na laminação, os grãos são comprimidos uns contra os outros e apresentam aparência 
de grãos amassados. Em ambos os casos, isto é, na laminação e no forjamento, os grãos 
deformados não têm a mesma resistência e as mesmas qualidades mecânicas dos grãos 
normais. 
 
As tensões internas começam a ser aliviadas (diminuídas) quando o aço atinge a 
temperatura ambiente. Porém, esse processo levaria um longo tempo, podendo dar margem 
a empenamentos, rupturas ou corrosão. Para evitar que isso ocorra é preciso tratar o 
material termicamente. 
 
Alívio de tensões 
É necessário recozer o material para aliviar suas tensões, surgidas na solidificação e nos 
trabalhos de deformação a frio, soldagem ou usinagem. 
No recozimento, a peça é aquecida lentamente no forno até uma temperatura abaixo da 
zona crítica, por volta de 570ºC a 670ºC, no caso de aços-carbono. Sendo um tratamento 
subcrítico, a ferrita e a perlita não chegam a se transformar em austenita. 
Portanto, aliviam-se as tensões sem alterar a estrutura do material. 
Após um período que varia de uma a três horas, a partir do início do processo, o forno é 
desligado e a peça é resfriada no próprio forno. Esse processo é conhecido como 
recozimento subcrítico. 
 
Normalização 
 
Em temperatura elevada, bem acima da zona crítica, os grãos de austenita crescem, 
absorvendo os grãos vizinhos menos estáveis. 
Esse crescimento é tão mais rápido quanto mais elevada for a temperatura. Se o aço 
permanecer muitas horas com temperatura um pouco acima da zona crítica (por exemplo 
780ºC), seus grãos também serão aumentados. 
No resfriamento, os grãos de austenita transformam-se em grãos de perlita e de ferrita. 
Suas dimensões dependem, em parte, do tamanho dos grãos de austenita. 
Uma granulação grosseira torna o material quebradiço, alterando suas propriedades 
mecânicas. As fissuras (trincas) também se propagam mais facilmente no interior dos grãos 
grandes. Por isso, os grãos mais finos (pequenos) possuem melhores propriedades 
mecânicas. 
A normalização consiste em refinar (diminuir) a granulação grosseira da peça, de modo 
que os grãos fiquem numa faixa de tamanho considerada normal. 
No processo de normalização, a peça é levada ao forno com temperatura acima da zona 
crítica, na faixa de 750ºC a 950ºC. O material se transforma em austenita. Depois de uma a 
três horas, o forno é desligado. A peça é retirada e colocada numa bancada, para se resfriar. 
A estrutura final do aço passa a apresentar grãos finos, distribuídos de forma homogênea. 
 
Recozimento pleno 
Quando uma peça sai do processo inicial de fabricação - fundição, prensagem, 
forjamento, laminação - terá de passar por outros processos mecânicos antes de ficar 
pronta. Um eixo, por exemplo, precisa ser usinado, desbastado num torno, perfurado. 
O aço deve estar macio para ser trabalhado. 
Por meio do recozimento pleno do aço é possíveldiminuir sua dureza, aumentar a 
ductibilidade, melhorar a usinabilidade e ajustar o tamanho do grão. Também são 
eliminadas as irregularidades resultantes de tratamento térmico ou mecânico, sofridas 
anteriormente. 
 
 
O tratamento consiste em aquecer o aço num forno, numa temperatura acima da 
zona crítica. Após certo tempo, o forno é desligado e a peça é resfriada no seu interior. 
 
Aços-carbono 
ABNT (AISI) 
Temperatura de 
Austenização ºC 
 
Ciclo de 
resfriamento* de 
até 
 
Faixa de 
dureza 
(Brinell) 
 
1020 855º - 900º 855º 700º 111 - 149 
1025 855º - 900º 855º 700º 111 - 149 
1030 840º - 885º 840° a 650° 126 - 197 
1035 840º - 885º 840° a 650° 137 - 207 
1040 790° a 870° 790° a 650° 137 - 207 
1045 790° a 870° 790° a 650° 156 - 217 
1050 790° a 870° 790° a 650° 156 - 217 
1060 790° a 840° 790° a 650° 156 - 217 
1070 790° a 840° 790° a 650° 167 - 229 
1080 790° a 840° 790° a 650° 167 - 229 
1090 790° a 830° 790° a 650° 167 - 229 
1095 790° a 830° 790° a 650° 167 - 229 
 
Esferoidização 
 
Esferoidização significa dar forma de esfera à cementita. Trata-se de um processo 
indicado para aços de alto teor de carbono, que têm mais cementita do que os aços de 
médio e baixo carbono. A cementita assume forma de glóbulos (esferas) que permitem 
reduzir bastante a dureza do aço. Desse modo, pode-se economizar material durante a 
usinagem de aços com elevado teor de carbono. 
O processo de esferoidização pode ocorrer de duas maneiras: 
• Aquecimento e resfriamento alternados entre temperaturas que estejam logo acima e 
logo abaixo da linha de transformação inferior da zona crítica. 
• Aquecimento por tempo prolongado em temperatura logo abaixo da zona crítica. 
 
 
Endurecimento do aço 
 
Exemplo de um problema em um fabrica. 
Várias brocas foram devolvidas ao fabricante porque elas haviam se desgastado no 
primeiro uso. 
O supervisor da fábrica descobriu a falha da fabricação das brocas: elas não tinham 
recebido tratamento correto. O lote foi recolhido e retrabalhado, ficando evidente a 
importância do tratamento térmico. 
 
Têmpera 
 
Houve um grande avanço tecnológico quando o homem descobriu como conferir dureza 
ao aço. Os dentes da engrenagem, o engate do trem, o amortecedor do carro, as brocas 
devem ser fabricadas com aço endurecido, para suportarem os esforços a que são 
submetidos. 
A têmpera é um processo de tratamento térmico do aço destinado à obtenção de dureza. 
Uma têmpera feita corretamente possibilita vida longa à ferramenta, que não se desgasta 
nem se deforma rapidamente. 
O processo consiste em aquecer o aço num forno com temperatura acima da zona crítica. 
Para o aço-carbono, a temperatura varia de 750º a 900ºC. A peça permanece nessa 
temperatura o tempo necessário para se transformar em austenita. O que distingue essa 
forma de tratamento é o seu processo de resfriamento. A peça é retirada do forno e 
mergulhada em água. A temperatura cai de 850ºC para 20ºC. Trata-se de um resfriamento 
brusco. 
Quando a austenita é resfriada muito rapidamente, não há tempo para que se transformar 
em ferrita, cementita ou perlita. A austenita se transforma num novo constituinte do aço 
chamado martensita. 
Vimos que ao aquecer o aço acima da zona crítica, o carbono da cementita (Fe3C) 
dissolve-se em austenita. Entretanto, na temperatura ambiente, o mesmo carbono não se 
dissolve na ferrita. Isso significa que os átomos de carbono se acomodam na estrutura 
CFC de austenita, mas não se infiltram na estrutura apertada - CCC - da ferrita. 
No resfriamento rápido em água, os átomos de carbono ficam presos no interior da 
austenita. Desse modo, os átomos produzem considerável deformação no retículo da ferrita, 
dando tensão ao material e aumentando sua dureza. 
 
 
 
Cuidados no resfriamento 
O resfriamento brusco provoca o que se chama de choque térmico, ou seja, o impacto 
que o material sofre quando a temperatura a que está submetido varia de um momento para 
outro, podendo provocar danos irreparáveis ao material. Mas o resfriamento brusco é 
necessário à formação da martensita. Assim, dependendo da composição química do aço, 
podemos resfriá-lo de forma menos severa, usando óleo ou jato de ar. 
 
Revenimento 
 
O tratamento de têmpera provoca mudanças profundas nas propriedades do aço, sendo 
que algumas delas, como a dureza, a resistência à tração, atingem valores elevados. Porém, 
outras propriedades, como a resistência ao choque e o alongamento, ficam com valores 
muito baixos, e o material adquire uma apreciável quantidade de tensões internas. Um aço 
nessa situação é inadequado ao trabalho. 
Para corrigir suas tensões, é preciso revenir o material. O revenimento tem a finalidade 
de corrigir a dureza excessiva da têmpera, aliviar ou remover as tensões internas. O 
revenimento é, portanto, um processo sempre posterior à têmpera. 
Logo após a têmpera, a peça é levada ao forno, em temperatura abaixo da zona crítica, 
variando de 100ºC a 700ºC, dependendo da futura utilização do aço. Decorrido algum tempo 
(de uma a três horas), retira-se a peça do forno e deixa-se que ela resfrie por qualquer meio. 
Vamos fazer uma segunda experiência. Faça revenimento de dois aços já temperados, 
um a 150ºC de temperatura e o outro a 550ºC, ambos durante 2 horas no forno. Depois de 
retirar a peça do forno, vamos fazer o ensaio de dureza. O revenido da peça em baixa 
temperatura apresenta pequena diferença de dureza, comparada com o valor do temperado. 
Já o revenido na peça aquecida em alta temperatura apresenta grande queda de dureza. 
Isso demonstra que quanto mais alta a temperatura de revenimento maior será a queda da 
dureza de têmpera. 
 
 
 
Tratamento isotérmico 
 
 
Na aula anterior, vimos que as transformações da austenita em ferrita, cementita e perlita 
ocorriam numa velocidade muito lenta de esfriamento (ar ou forno). Entretanto, se 
aumentarmos essa velocidade, ocorrerá um atraso no início da transformação da austenita, 
devido à inércia própria de certos fenômenos físicos, mesmo que a temperatura esteja 
abaixo da linha A1 (abaixo da zona crítica). 
O diagrama, a seguir, indica as transformações da austenita em diferentes velocidades 
de esfriamento. 
Para ficar mais claro, vamos dar uma olhada no diagrama TTT - Tempo, Temperatura e 
Transformação. 
 
 
A interpretação é a seguinte: 
• curvas - representam o início e o fim de transformação da austenita. 
• cotovelo - parte central das curvas com transformações abaixo do cotovelo, obtêm-se 
perlita, ferrita e cementita. Como transformações abaixo do cotovelo, obtêm-se bainita e 
martensita. 
 
Austêmpera 
 
Esse tratamento é adequado a aços de alta temperabilidade (alto teor de carbono). 
A peça é aquecida acima da zona crítica, por certo tempo, até que toda a estrutura se 
transforme em austenita (posição 1). A seguir, é resfriada bruscamente em banho de sal 
fundido, com temperatura entre 260ºC e 440ºC (posição 2). Permanece nessa temperatura 
por um tempo, até que sejam cortadas as duas curvas (posição 3), ocorrendo transformação 
da austenita em bainita. Em seguida, é resfriada ao ar livre (posição 4). 
 
A dureza da bainita é de, aproximadamente, 50 Rockwell C e a dureza da martensita é 
de 65 a 67 Rockwell C. 
 
Para ficar mais claro o tratamento por austêmpera, segue o diagrama TTT - tempo, 
temperatura, transformação. 
 
 
 
A interpretação é a seguinte: 
• acima de 750ºC: campo da austenita; 
• curva à esquerda (i), curva de início de transformação da austenita em perlita ou bainita; 
• curva à direita (f), curva de fim de transformação; 
• Mi – início de transformação da austenita em martensita; 
• Mf – fim de transformação. 
 
Martêmpera 
 
A martêmpera é um tipo de tratamento indicado para aços-liga porque reduzo risco de 
empenamento das peças. O processo é ilustrado no diagrama, a seguir. 
 
 
 
A peça é aquecida acima da zona crítica para se obter a austenita (posição 1). Depois, é 
resfriada em duas etapas. Na primeira, a peça é mergulhada num banho de sal fundido ou 
óleo quente, com temperatura um pouco acima da linha Mi (posição 2). Mantém-se a peça 
nessa temperatura por certo tempo, tendo-se o cuidado de não cortar a primeira curva 
(posição 3). A segunda etapa é a do resfriamento final, ao ar, em temperatura ambiente 
(posição 4). A martensita obtida apresenta-se uniforme e homogênea, diminuindo riscos de 
trincas. Após a mantêmpera é necessário submeter a peça a revenimento. 
 
Tratamento termoquímico 
Um problema 
Muitas vezes, peças como coroas, pinhões, rolamentos, eixos de deslizamentos e 
rotativos, dentes de engrenagem, ferramentas de corte e roscas sem-fim apresentam 
pouca resistência ao desgaste e vida útil curta porque não receberam um reforço de 
carbono durante a fabricação do aço. 
 
Tratamento termoquímico 
 
Vimos que os processos de tratamento térmico não alteram a composição química 
do aço, ou seja, o material inicia o tratamento com 0,6% de carbono e termina com 0,6% 
de carbono, entretanto, às vezes, é necessário submeter o aço a modificações parciais 
em sua composição química para melhorar as propriedades de sua superfície. Essas 
modificações são obtidas por meio de tratamento termoquímico. 
Esse tratamento tem como objetivo principal aumentar a dureza e a resistência do 
material ao desgaste de sua superfície e, ao mesmo tempo, manter o núcleo dúctil 
(macio) e tenaz. 
 
Cementação 
 
A cementação consiste em introduzir maiores quantidades de carbono em superfícies 
de aço com baixos teores de carbono. 
Por isso, é indicada para aços-carbono ou aços-ligas cujo teor original de carbono 
seja inferior a 0,25%. A cementação aumenta esse teor até valores em torno de 1%, 
assegurando uma superfície dura e um núcleo tenaz. 
 
Peças fabricadas em aço com porcentagem média ou alta de carbono, e que vão 
sofrer operações severas de dobramento, tendem a se trincar. Porém, se elas forem 
confeccionadas com aço de baixo carbono (SAE 1010) e, depois, forem conformadas e 
cementadas, teremos um bom resultado sem que as peças corram o risco de se trincar. 
A cementação pode ser sólida, gasosa, líquida. 
 
Cementação sólida 
 
Nesse tipo de cementação, a peça é colocada em uma caixa de aço contendo 
substâncias ricas em carbono: carvão de lenha, coque, carbonato de cálcio e óleo de 
linhaça. Em seguida, a peça é levada ao forno, a uma temperatura em torno de 930°C, 
durante o tempo necessário para obtenção da camada desejada. Depois, submete se a 
peça à têmpera para que ela adquira dureza. 
 
 
 
O tempo de permanência no forno pode variar de uma a trinta horas, e a camada 
comentada varia de 0,3mm a 2,0mm. 
 
 
Cementação gasosa 
 
É o processo mais eficiente porque permite cementar as peças com maior 
uniformidade e com economia de energia. Utiliza gás propano (gás de cozinha) ou gás 
natural para a geração de carbono. A temperatura varia de 850°C a 950°C. Após a 
cementação, o aço é temperado em óleo. 
 
Cementação líquida 
 
Nesse processo são utilizados sais fundidos, ricos em carbono, principalmente os 
sais à base de cianeto e de carbonato. A temperatura deve ser de 930°C a 950°C. Nessa 
temperatura, os sais se tornam líquidos, pois se fundem por volta de 650°C. 
Em seguida, as peças preaquecidas a 400ºC são mergulhadas em banho fundido. A 
função do preaquecimento é a de eliminar água e evitar choque térmico. A peça deve 
ser resfriada em salmoura com 10 a 15% de cloreto de sódio (ClNa), ou em óleo de 
têmpera. 
 
 
 
 
Ensaio de microdureza com cinco pontos distintos, em um aço 1010, cementado e 
temperado. 
 
Distância da 
superfície mm 
Microdureza Vickers 
(0,5) 
Dureza Rockwell 
convertida 
(HRC) 
0,1 679 60 
0,5 613 56 613 56 
1,0 222 16 
1,5 204 12 
3,0 204 12 
 
Nitretação 
 
Certas peças que trabalham em atrito permanente correm o risco de se desgastar 
com facilidade. É o caso, por exemplo, do virabrequim, das camisas de cilindros, dos 
pinos, dos rotores, que precisam ter alta resistência ao desgaste sob temperatura 
relativamente elevada. A peça pode adquirir esse nível de resistência por meio da 
técnica chamada Nitretação. 
A Nitretação é indicada na obtenção de peças com superfície de maior dureza, para 
aumentar a resistência do desgaste, à fadiga, à corrosão e ao calor. Os aços que melhor 
se prestam a esse tratamento são os nitralloy steels, que são aços que contêm cromo, 
molibdênio, alumínio e um pouco de níquel. Em geral, a Nitretação é feita depois da 
têmpera e do revenimento. Assim, as peças nitretadas não precisam de qualquer outro 
tratamento térmico, o que contribui para um baixo índice de distorção ou empenamento. 
A nitretação pode ser feita a gás ou em banho de sal. 
 
Nitretação a gás 
 
A temperatura conveniente para o trabalho é de 500ºC a 530ºC, e sua duração varia 
de quarenta a noventa horas. Nessa temperatura, a amônia (NH3) é decomposta, e o 
nitrogênio, na camada superficial da peça, atinge uma profundidade de até 0,8mm. 
A camada da superfície metálica passa a se constituir de nitretos de ferro, cromo, 
molibdênio, níquel, sendo que os nitretos têm elevada dureza. 
Decorrido o tempo de aquecimento no forno, as peças são retiradas e resfriadas ao 
ar. 
 
Nitretação em banho de sal 
 
A nitretação também pode ser realizada em meio líquido. Nesse caso, as peças são 
mergulhadas num banho de sais fundidos, que são as fontes de nitrogênio. O processo 
é mais rápido que o anterior. As peças permanecem no banho apenas de duas ou três 
horas numa temperatura que varia de 500ºC a 580ºC. 
 
Carbonitretação 
 
Esse processo consiste em introduzir carbono e nitrogênio na superfície do aço. O 
processo pode ser realizado em fornos de banhos de sal ou de atmosfera controlada (a 
gás). A superfície da camada carbonitretada adquire dureza e resistência ao desgaste. 
A temperatura do processo varia de 705ºC a 900ºC, com uma duração de duas horas. 
Após esse tempo, as peças são resfriadas em água ou óleo. Obtém-se uma camada 
com espessura de 0,07 a 0,7mm. 
A carbonitretação é usada, geralmente, em peças de pequeno porte, como 
componentes de máquina de escrever, carburadores, relógios, aparelhos 
eletrodomésticos. 
 
 
Endurecimento de superfícies metálicas 
 
Têmpera superficial 
Os processos usuais de têmpera superficial são desenvolvidos por chama ou por 
indução. 
 
Têmpera por chama 
Para que a têmpera por chama apresente bom resultado é necessário que o material 
passe, antes, por um tratamento de normalização. 
Assim, a peça terá uma granulação fina (grãos pequenos) e ficará homogênea. 
O tratamento aplica-se, geralmente, a peças de tamanho grande ou de formato 
complexo, que não podem ser temperadas em forno de câmara ou em banho de sal. 
A principal característica desse tratamento é que o aquecimento se faz com maçarico 
oxiacetilênico com chama semicarburante. A temperatura deve ficar acima da zona 
crítica. Após o aquecimento, a peça é resfriada por jato d’água ou por imersão em óleo. 
Um ensaio de dureza mostra a grande diferença de dureza entre a superfície e o 
núcleo. Também distinguimos, a olho nu, as duas regiões em estudo após polimento e 
ataque químico: a região temperada é escura e a não temperada é clara. 
A têmpera superficial pode ser feita pelos métodos estacionário, progressivo ou 
combinado. 
O método estacionário consiste em aplicar a chama na peça, até que ela alcance 
uma temperatura de cerca de 800ºC. A chama move-se sobre a área que será 
endurecida. O resfriamento é imediato na água ou no óleo. Todo o processo é manual.Com o método progressivo, a peça se move e o maçarico permanece fixo. O 
resfriamento é feito logo após a chama ter aquecido a superfície da peça. 
 
 
No método combinado, a peça e o maçarico movem-se simultaneamente. 
Este método requer o uso de máquinas ou dispositivos especiais. É aplicado, 
geralmente, em peças cilíndricas e de grande tamanho. 
 
 
 
A dureza final obtida varia de 53 a 62 Rockwell C. A espessura da camada 
endurecida pode atingir até 10mm, dependendo da composição do aço e da velocidade 
de deslocamento da chama. 
 
Têmpera por indução 
O aquecimento indutivo baseia-se no princípio da indução eletromagnética. 
Segundo esse princípio, um condutor de eletricidade (no caso, a peça metálica que 
será aquecida) é colocado sob a ação de um campo eletromagnético e desenvolve uma 
corrente elétrica induzida. O aquecimento é feito por meio da corrente que circula 
através da peça e da resistência que o material oferece à sua passagem. 
Basicamente, uma unidade para aquecimento indutivo compõe-se de um aparelho 
de alta frequência e de uma bobina de trabalho. A bobina é feita de tubo fino de cobre, 
com uma ou mais espiras, e toma a forma da área da peça que se deseja aquecer. 
 
 
 
A frequência da corrente alternada, aplicada à bobina de trabalho, influi no grau de 
aquecimento. Por exemplo: alta frequência, pequena profundidade; baixa frequência, 
grande profundidade. Na prática, emprega-se a frequência de 450 Khz na maioria das 
aplicações. 
A peça é colocada numa bobina em que circula uma corrente elétrica de alta 
frequência. Dentro da bobina indutora, é gerado um forte campo eletromagnético. A 
resistência que a peça oferece à passagem desse campo provoca o aquecimento da 
superfície até uma temperatura acima da zona crítica. Imediatamente após o 
aquecimento, a peça é resfriada por jatos de água ou de óleo. Na superfície, forma-se 
martensita. 
 
 
 
 
Após a têmpera superficial, é necessário revenir a camada endurecida. 
O revenimento pode ser feito, também, com aquecimento por indução, seguido de 
resfriamento lento. 
A vantagem da têmpera por indução é que ela permite um controle bastante preciso 
da profundidade da camada que recebe o tratamento. 
Portanto, trata-se de um processo mais preciso e seguro do que o da têmpera por 
chama. É largamente empregado na fabricação de peças de grande responsabilidade, 
como eixos e engrenagens. 
 
 
 
Pirometria 
 
Um problema 
Quando e por que é necessário medir a temperatura durante um tratamento térmico? 
Em várias atividades, as medições de temperatura são necessárias e devem ser 
constantes, como acontece na culinária, na saúde, no artesanato, na metalurgia. 
Os efeitos da variação de temperatura provocam alterações internas nos materiais, 
modificando suas propriedades. Por isso, é necessário um rigoroso controle da 
temperatura durante o processo de tratamento térmico. 
 
Conceitos 
 
Para melhor entendimento, vamos examinar os conceitos de temperatura e calor. 
 
Temperatura 
 
Grandeza física que indica o estado de agitação das partículas de um corpo e seu 
nível térmico. A agitação das partículas aumenta à medida que o corpo vai ficando mais 
quente. 
 
Calor 
 
Energia térmica que flui entre dois corpos ou sistemas que apresentam temperaturas 
diferentes. 
 
Vimos que, para mexer na estrutura cristalina do aço, precisamos aquecê-lo, sem, 
contudo, fundi-lo. Portanto, uma vez definida a temperatura de tratamento, vamos à 
oficina e ligamos o forno. 
Verificamos que o pirômetro, além de ligar o equipamento, mede as variações 
térmicas em seu interior. 
O pirômetro é uma espécie de termômetro que mede temperaturas elevadas. O 
pirômetro classifica-se em dois grupos: um que mantém uma de suas partes no interior 
do forno, portanto em contato com o meio; e outro que faz a medição à distância. O 
primeiro grupo é conhecido como pirômetro termoelétrico e o segundo grupo é 
conhecido como pirômetro óptico e de radiação. 
A escala de pirômetros corresponde a um conjunto de valores numéricos, sendo que 
cada um desses valores está associado a uma temperatura. Esse equipamento pode 
ter sua escala em graus Celsius ou em graus Fahrenheit. Usamos a fórmula abaixo para 
passar de uma escala a outra: 
 
 C = F - 32 
5 9 
 
 
Pirômetro termoelétrico 
 
Quando dois fios de metais ou ligas diferentes estão soldados entre si por uma de 
suas extremidades, surge uma diferença de potencial entre as duas outras extremidades 
livres quando as extremidades soldadas sofrem o aquecimento. Os fios, assim soldados, 
denominam-se par termoelétrico. 
 
 
Devem-se empregar, portanto, fios de metais ou ligas que proporcionem uma grande 
diferença de potencial, a fim de facilitar a medida da temperatura. O quadro, a seguir, 
mostra os pares termoelétricos mais usados em pirometria. 
Par termoelétrico Faixa de uso Composição química 
Pt - Pt Rh 
Fe - Constantan 
Cu - Constantan 
Cromel - Alumel 
 
0 a 15OOºC 
O a 98OºC 
200 a 35OºC 
200 a 1300ºC 
platina - platina (90%) e ródio (10%) 
ferro - constantan (cobre e níquel) 
cobre - constantan (cobre e níquel) 
cromel (cromo e níquel) 
alumel (níquel, manganês, alumínio 
e silício) 
 
 
Pirômetro óptico e de radiação 
 
Muitas vezes, o operador de forno precisa verificar a temperatura do material no 
estado líquido (como, por exemplo, o ferro-gusa), antes ou após a corrida (vazamento). 
A medida da temperatura deve ser feita sem contato com o banho. Portanto, o pirômetro 
óptico é o instrumento mais indicado. 
 
 
 
A verificação da temperatura consiste em comparar o brilho do filamento 
incandescente de uma lâmpada com o brilho do aço aquecido acima de 700ºC. 
A figura mostra, esquematicamente, o pirômetro óptico de desaparecimento do 
filamento. Para usá-lo, deve-se ajustar a ocular de modo que o filamento da lâmpada 
fique em foco. A seguir, focaliza-se o aço, ajustando a objetiva na temperatura que será 
determinada. Com auxílio do reostato, faz-se coincidir o brilho do filamento com o objeto 
enfocado, e lê-se o valor da temperatura. 
Os pirômetros ópticos servem para medir temperaturas de 700 a 2.000ºC. Abaixo de 
700ºC, tornam-se inúteis, pois a luz emitida pelo aço não é suficientemente visível para 
a medição. 
Os pirômetros de radiação medem a temperatura do corpo a partir da intensidade da 
radiação que ele emite. Diferem dos pirômetros ópticos porque conseguem captar tanto 
a energia radiante visível quanto as radiações não visíveis. 
Durante o uso do pirômetro óptico ou de radiação, deve-se considerar a possibilidade 
de erros devido a vários fatores que interferem na observação: a luz do ambiente, a 
casca de óxido que se forma no material, ou a escória, no caso de material líquido. 
 
 
Novas tendências 
 
 
Tratamento térmico a vácuo e de nitretação a plasma 
No final da década de 1970, surgiu o tratamento térmico a vácuo, chamado têmpera 
a vácuo, que passou a ser bastante usado devido à possibilidade que oferece de reduzir 
os problemas de distorção e de descarbonetação, ocorrências comuns no emprego de 
outros processos. 
 
Têmpera a vácuo 
 
Com a têmpera a vácuo, as superfícies das peças ficam isentas de reações 
superficiais danosas que ocorrem no tratamento térmico com banhos de sais. O vácuo 
reduz, também, a presença de qualquer impureza. O oxigênio restante reage ao grafite 
presente no sistema de aquecimento e de isolação térmica, e forma monóxido de 
carbono (CO), que é eliminado. 
O vácuo consiste num espaço vazio, sem gases, vapores ou partículas, sem a 
presença de pressão atmosférica que, ao nível do mar (altitude zero) é de 760mmHg, 
correspondente a 1 bar. 
O processo de têmpera a vácuo se desenvolve num forno-câmara com temperatura 
de até 1.350ºC ecom vácuo de até 10-5 mbar. 
Adiciona-se um gás inerte para purificar o meio ambiente. O resfriamento da carga é 
feito com nitrogênio, podendo-se alcançar pressões de até 10 bar (pressão positiva). 
Todos os comandos do forno são controlados por microcomputador. 
O tratamento térmico em forno a vácuo é indicado para temperar aços rápidos, aços 
para trabalho a frio ou a quente e aços inoxidáveis martensíticos. 
Uma das características do forno a vácuo é que ele é intermitente e, portanto, está 
sempre pronto para o uso. Assim, ao encerrar um ciclo, o forno é desligado, a carga é 
retirada, e pode-se reiniciar um novo ciclo com nova carga. 
 
 
Nitretação a plasma 
 
A nitretação a plasma é um novo processo que vem atender, com melhor eficiência, 
às inúmeras aplicações industriais em produtos de aço, ferro fundido e ferro 
sintetizado. Tem como característica principal a formação de uma camada nitretada, 
de espessura e composição definidas, que não ocorre com outros processos de 
nitretação. 
O plasma pode ser descrito como uma mistura de partículas neutras, positivas e 
negativas (átomos, moléculas, íons, elétrons) num campo elétrico. O plasma é, pois, o 
meio de transporte do nitrogênio que torna possível a nitretação. 
O tratamento consiste em submeter uma mistura de gases, num ambiente de vácuo, 
a uma tensão elétrica formada entre as peças, que constituem o polo negativo (o 
cátodo), e a parede da retorta, que constitui o polo positivo (o ânodo). 
 
 
As peças são primeiramente temperadas e revenidas como na nitretação normal, e 
retificadas. A seguir, passam por uma boa limpeza. Já no forno, forma-se o vácuo e 
injeta-se o gás de tratamento (Ar, H2, CH4 , N2, ou ar) em pressão baixa. O processo 
ocorre numa temperatura de 380ºC a 650ºC. De acordo com a mistura de gás, podemos 
nitretar, nitrocarbonetar ou oxinitrocarbonetar, conforme indica o quadro: 
 
 
 
 
Mistura Produto final 
 
nitrogênio e hidrogênio nitretado 
nitrogênio, hidrogênio e 
metano 
nitrocarbonetado 
nitrogênio, hidrogênio, 
metano e ar 
oxinitrocarbonetado 
 
Um programa de computador controla e monitora os parâmetros do processo, como 
pressão, tempo, temperatura, tensão, corrente e composição dos gases. 
A nitretação a plasma é aplicada em matriz de injeção para plástico, matriz para 
conformação a frio, engrenagens, anéis, virabrequins etc. 
Além de ser realizado em baixa temperatura (360ºC a 650ºC), o processo permite 
controlar a espessura e a composição da camada de compostos, o que constitui uma 
das suas principais vantagens. 
A sequência do processo é a seguinte: 
 
 
Identificações metalúrgicas com base na técnica de preparo metalográfico. 
 
O ensaio metalográfico de um produto metalúrgico pode ser: - dimensional - estrutural 
dimensional, como o próprio nome indica, é aquele que se preocupa em controlar um determinado 
produto em geral acabado ou semiacabado, quanto às suas dimensões físicas. Este campo também 
é denominado de Metrologia. O controle estrutural preocupa-se com o material que forma a peça, 
sua composição, propriedade, estrutura, aplicação, etc. 
Classifica-se em: 
a) Ensaios físicos: destrutivos e não destrutivos 
 b) Análise química. 
c) Ensaio metalográfico. 
d) Ensaios especiais. 
 
Ensaio Metalográfico 
Verificações elementares 
Para se ter uma ideia aproximada da natureza de certos materiais metálicos ou de como certas 
peças foram fabricadas, pode-se usar os seguintes exames elementares: 
a) Aspecto da superfície. 
b) Aspecto da fratura. 
c) Ação da lima. 
d) Centelhas ao esmeril. 
e) Atração pelo imã, sonoridade, etc. 
Estes exames elementares são rápidos, econômicos e dão ao analista experimentando uma 
série de informações básicas. 
Entretanto, com o incremento da tecnologia, um controle mais severo tornou necessário o 
exame em laboratório, com outros meios, ou seja, com máquinas, aparelhos ou instrumentos que 
forneçam, de preferência, um valor numérico que servirá para o confronto com normas e 
especificações. 
Este procedimento constitui um critério justo e seguro na avaliação das qualidades dos 
materiais, contribuindo para a correção dos defeitos e para melhoria da qualidade. Ambos os 
controles, na oficina e no laboratório, se completam perfeitamente. 
A macro e a micrografia 
O exame metalográfico procura relacionar a estrutura íntima do material às propriedades 
físicas, ao processo de fabricação, etc. Pode ser: 
 - Macrográfico 
- Micrográfico 
 
Macrografia 
 
Consiste no exame do aspecto de uma superfície plana seccionada de uma peça ou amostra 
metálica, devidamente polida e atacada por um reagente adequado. Por seu intermédio tem-se 
uma ideia de conjunto, referente à homogeneidade do material, à distribuição e natureza de falhas, 
impurezas; ao processo de fabricação. Para a macrografia o aço é o material de maior interesse. 
Algumas das heterogeneidades mais comuns nos aços são as seguintes: 
- vazio, causado pelo resfriamento lento; 
- segregação, causadas pelas impurezas e outros metais; 
 - dendritas, formação de grãos de vários tamanhos; 
- trincas, devido às tensões excessivas no resfriamento. 
Técnica macrográfica – o primeiro passo consiste em saber qual o fim visado e o que se deseja 
obter. Para isto necessita-se de um corpo de prova escolhido e preparado com critério. A técnica 
do preparo de um corpo de prova de macrografia abrange as seguintes fases: 
Escolha e localização a ser estudada, a qual ficará a critério do analista, que será guiado na sua 
escolha pela forma, pelos dados que se quer obter e por outras considerações da peça em estudo. 
Um corte transversal permitirá verificar: 
 - A natureza do material (aço, ferro fundido); 
- Seção homogênea ou não; - forma e intensidade da segregação; 
- Posição, forma E dimensões das bolhas; 
- Forma e dimensões das dendrites; 
- Existência de restos do vazio; 
- Profundidade da têmpera, etc. 
Um corte longitudinal será preferível quando se quiser verificar: 
- Se uma peça é fundida, forjada ou laminada; 
 - Se a peça foi estampada ou torneada; 
 - Solda de barras; 
- Extensão de tratamentos térmicos superficiais. Etc. 
Preparação de uma superfície plana e polida na área escolhida – compreende duas etapas: 
a) O corte que é feito com serra ou com cortador de disco abrasivo adequado; quando este 
meio não é viável, recorre-se ao desbaste, que é praticado com esmeril comum até atingir a região 
que interessa. Todas estas operações deverão ser levadas a cabo com o devido cuidado, de modo 
a evitar encruamentos locais excessivos, bem como aquecimento a mais de 100ºC em peças 
temperadas, pois estes fenômenos seriam mais tarde postos em evidência pelo ataque, adulterando 
a conclusão do exame. 
b) O polimento é iniciado com lixa, em direção normal aos riscos já existentes; passa-se 
sucessivamente para lixa de granulação mais fina, sempre mudando a direção de 90º. Deve-se 
tomar cuidados especiais para não arredondar as arestas dos corpos de prova. Após cada lixamento 
a superfície deve ser cuidadosamente limpa a fim de que o novo lixamento não fique contaminado 
com resíduos do lixamento anterior. 
 Neste estágio, a superfície denota por vezes algumas particularidades tais como: 
 - Restos do vazio; 
- Trincas, grandes inclusões; 
- Porosidades, falhas em soldas. 
Ataque da superfície preparada – Para pôr em evidência outras heterogeneidades, é 
indispensável proceder-se a um ataque comparativo químico. De acordo com o material e com a 
finalidade do exame, têm-se diversos reativos: 
 - Reativo de iodo; 
- Reativo de ácido sulfúrico; 
- Reativo de ácido clorídrico; 
- Reativo Fry; 
- Reativo Heyn.Micrografia 
 
Consiste no estudo dos produtos metalúrgicos, com o auxílio do microscópio, permitindo 
observar a granulação do material, a natureza, forma, quantidade e distribuição dos diversos 
constituintes ou de certas inclusões, etc. Estas observações são de grande utilidade prática. 
Técnica micrográfica – a técnica do preparo de um corpo de prova de micrografia abrange as 
seguintes fases: Preparação da amostra O primeiro passo para a obtenção de um bom resultado é 
a escolha e preparação adequada da amostra. Esta deve representar a peça em estudo; para isto 
não deve sofrer qualquer alteração em sua estrutura. Um aquecimento demasiado (acima de 
100°C), deformações plásticas (em metais moles), ou a formação de novos grãos por 
recristalização devem ser evitados. A área da amostra a ser examinada não deveria exceder de 1 
a 2 cm2, sob pena de se ter um tempo de preparação excessivo. Qualquer preparação depende 
igualmente do material da amostra; a técnica de lixamento e polimento deve ser adaptada à 
mesma. 1. Embutimento da amostra 
A necessidade do embutimento de amostras metalográficas é de grande importância em 
micrografia, pois além de facilitar o manuseio de peças pequenas, evita que corpos de prova com 
arestas rasguem a lixa e o pano de polimento, bem como evita o abaulamento dos corpos de prova 
durante o polimento, o que influencia bastante na observação microscópia (facilita a observação 
dos bordos, que ficam planos). O embutimento com resinas sintéticas apresenta ainda as seguintes 
vantagens: 
 
a) são neutras em relação as soluções de ataque; 
b) impedem a infiltração das soluções em poros e fendas; 
c) a dureza pode ser adaptada à dureza do material a ser embutido, através de aditivos 
específicos. 
O embutimento pode ser: 
a) a frio – quando se usa resinas sintéticas de polimerização rápida; 
b) a quente – quando a amostra é embutida em materiais termoplásticos por meio de prensas. 
 
2. Lixamento ou pré-polimento 
O lixamento é essencialmente o processo de preparação de uma superfície lisa e plana da 
amostra metalográfica para o subsequente polimento. Para isto, começa-se por lixar a amostra em 
lixas de granulação cada vez menor, moldando de direção (90°) em cada mudança de lixa até 
desaparecerem os traços da lixa anterior. 
De acordo com a dureza da amostra, da pressão do trabalho e da velocidade de lixamento 
surgem deformações plásticas de toda a superfície por amassamento e um aumento de 
temperatura. Estes fatores devem ser evitados ao máximo, pois podem dar origem a uma imagem 
falseada. Inclusões duras se desgastam menos; após um certo tempo são arrancadas da superfície 
e a depressão resultante é preenchida com pó ou então exageradamente ampliada. Por isso o 
requerimento primordial da técnica micrográfica de lixamento é: 
 
a) Escolha adequada do material de lixamento em relação à amostra e ao tipo de exame final; 
b) A superfície deve estar sempre rigorosamente limpa isenta de líquidos e graxas que possam 
provocar reações químicas na superfície. 
 c) Na mudança de lixas deve-se limpar perfeitamente a superfície da amostra. 
d) Riscos profundos que surgiram durante o lixamento, de preferência devem ser eliminados 
por novo lixamento, pois um polimento demorado em geral não resolva. 
e) Metais diferentes não devem ser lixados sobre a mesma lixa. 
O lixamento pode ser: 
a) seco: a amostra é lixada diretamente sobre a superfície da lixa; 
b) úmido: este processo facilita o lixamento, evitando aquecimento e a formação de poeira no 
ar; 
 c) manual: quando a amostra é trabalhada pelo analista diretamente sobre a lixadeira; d) 
automático: o trabalho monótono de lixamento é substituído poe este processo. Diversas amostras 
são presas em suportes e lixadas sobre a ação de cargas variáveis. Pode-se assim comparar 
diversas amostras sobre as mesmas condições. As lixas normalmente são de carbeto de silício, 
com granulação classificada em grupos. O tamanho dos grãos diminui com o aumento deste 
número. Aconselha-se sempre usar lixas do mesmo fabricante, pois uma numeração idêntica não 
é uma garantia suficiente para se obter os mesmos resultados. O tratamento diferente da matéria-
prima e, principalmente, variação do teor de óxido de ferro, são as causas destas diferenças. 
 
1. Polimento 
Consiste na obtenção de uma superfície isenta de risco, do modo a se obter uma imagem clara 
ao microscópio. Para isto, inicia-se por polir a amostra com material de granulação cada vez 
menor. Para se obter uma superfície perfeitamente polida, os seguintes cuidados devem ser 
observados: 
a) Escolha adequada do material de polimento em relação em relação à amostra e ao tipo de 
exame final. 
b) A superfície deve estar sempre rigorosamente limpa, isenta de poeira de vestígio do 
polimento anterior, a fim de não provocar riscos. 
c) Na mudança dos panos ou feltros de polimento, deve-se limpar perfeitamente a superfície 
da amostra. 
O polimento pode ser: 
a) mecânico – quando se usa uma politriz fixa ou motorizada, apresentando esta úlyima 
geralmente velocidade variável. O polimento mecânico pede ser ainda manual, quando a amostra 
é trabalhada manualmente no disco de polimento; e automático quando as amostras são fixadas 
em dispositivos especiais e polidas sobre a ação de cargas variáveis. Como o material de 
polimento tem-se óxido de alumina ou alumina (natural ou sintética), óxido de cromo, pasta de 
diamante os quais são aplicados sobre panos especiais ou feltros. No caso da pasta de diamante, 
esta fixa-se no pano e o mesmo pode ser regenerado de tempos em tempos eliminando-se o 
material retirado das amostras. 
b) eletrolítico – neste processo, descoberto por Jacquet em 1935, as irregularidades de 
superfície são alisadas quando a amostra funciona como ânodo dentro de um banho eletrolítico. 
Sendo a distância no local de protuberâncias, entre ânodo e cátodo, inferior àquele existente no 
local de depressões, a passagem da corrente faz-se com maior facilidade, gastando-se mais estes 
pontos; obtém-se assim uma superfície plana. As vantagens do processo são economia de tempo 
e de trabalho e a não formação de camadas superficiais deformadas (principalmente para metais 
moles, aço inoxidável austeníticos). Apesar de ter sido recebido com desconfiança em relação aos 
materiais heterogêneos, o processo desenvolveu-se també1m para estes, pois o ataque desigual da 
superfície geralmente não tem grande importância. 
c) Mecânico eletrolítico – este pode ser alternado, passando da pasta de diamante ao processo 
eletrolítico, ou combinado. Neste caso tem-se o disco giratório (cátodo) mergulhado no eletrólito; 
a amostra funciona como ânodo. Sobre o disco tem-se ainda a pasta especial para o polimento. 
A escolha do tipo de polimento – Os materiais podem ser divididos em três grupos principais 
de acordo com o método de polimento mais indicado: 
a) Materiais homogêneos comuns (aço, cobre, etc.) 
Para estes tipos de materiais usa-se o polimento eletrolítico, podendo ainda ser usado o 
polimento mecânico (pasta de diamante). 
b) Materiais heterogêneos (ferro fundido, alumínio e ligas) 
Este grupo de materiais pode normalmente ser melhor polido por meio do polimento mecânico 
(método do diamente). Porém, deve-se dar um tratamento especial durante o polimento mecânico 
do alumínio e suas ligas. 
c) Metais especiais (metais preciosos, tungstênio, ligas de cobre, etc.) 
 Para este grupo de materiais, o polimento mais indicado é o polimento eletro-mecânico. 
Ataque da superfície preparada 
O ataque é feito agitando-se a superfície polida mergulhada no reativo posto numa pequena 
cuba. A duração do ataque depende da concentração de reativo e da natureza e textura da amostra.Em média, a duração do ataque para ferro fundido e aços comuns é de 5 a 15 segundos. Após o 
ataque lava-se imediatamente a superfície atacada com álcool e em seguida efetua-se a secagem, 
passando-se primeiramente um pequeno chumaço de algodão umedecido com álcool e depois um 
jato de ar quente à superfície. 
Reativos comumente usados 
- Solução de ácido nítrico a 1% em álcool etílico – Nital. 
- Solução de ácido pícrico a 4% em álcool etílico – Picral 
- Solução de picrato de sódio 
Macrografia 
 Obter uma informação ampla da peça, facilitar a micrografia e determinar a região crítica para 
análise detalhada. 
1) PREPARAÇÃO DA AMOSTRA 
a) escolha da secção a ser estudada; 
b) preparação da superfície (lixamento); 
c) ataque com reagente químico adequado; 
d) interpretação dos resultados; 
e) documentação; 
 
 Escolha da secção: 
- Transversal 
• Naturezas do material; 
• Homogeneidade da secção; 
• Intensidade da segregação; 
• Forma de disposição das bolhas; 
• Existência de restos de vazios; 
• Profundidade e uniformidade da carbonetação; 
• Profundidade de descarbonetação; 
 • Profundidade de têmpera; 
• Inclusões; 
- Longitudinal 
• processos de fabricação; 
• análise de cordão de solda; 
• caldeamento; 
 
PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE 
 
- Cuidados: 
• Mudança da estrutura; 
• Aquecimento não superior a 100ºC; 
• Pressão excessiva (encruamento) 
- Lixamento: 
100, 200, 400, 500, 800 máx. 
- Ataque químico: 
Em função de variações estruturais ou químicas o material vai ser mais ou menos atacado. 
Pode ser quanto à forma: 
• Imersão 
• Aplicação 
• Impressão direta quanto ao tempo: 
 • Longo ou profundo 
• Rápido ou superficial Quanto a temperatura: 
• A frio • A quente - Interferem no comportamento do ataque: 
• Variação da composição do material (concentração de impurezas); 
• Variação de estrutura (deformação a frio); 
• Variação de cristalização (granulometria grosseira, textura acicular, gradiente térmico); 
INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS 
- Quanto as estruturas atacam mais: 
 • Regiões encruadas; 
 • Regiões temperada ou temperadas e revenidas; 
• Granulação grosseira; - Quanto as composições químicas atacam mais: 
• Regiões com maior teor de carbono; • Regiões com maior teor de fósforo; 
• Regiões com maior quantidade de inclusões não metálicas, principalmente enxofre e fósforo; 
 
 IDENTIFICAÇÃO 
Técnica de polimento, repolimento e ataque, serve para definir o defeito: 
• Regiões ricas em carbono, desaparecem com um leve repolimento; 
 • Regiões ricas em impurezas, principalmente inclusões de S e P, sofrem um ataque profundo 
escurecendo mais, permanecendo assim mesmo após um leve polimento; 
• Regiões com granulação grosseira, aparecem como mosaicos de lado escuro (parte clara e 
parte escura); 
• Regiões com têmpera branda ou temperadas e revenidas, ficam mais brilhantes que o resto 
da amostra após um repolimento; 
• Regiões encruadas, retira-se todo o ataque, com o polimento; 
 
EXTRAÇÃO DA AMOSTRA: 
 
 Pode ser por: *Quebrar; *Serrar; *Estampagem; *Usinagem; *Oxi-corte. 
 
SELEÇÃO DA AMOSTRA 
OBJETIVO 
 
Escolher e localizar a secção a ser estudada. 
 CONDIÇÕES GERAIS: 
 
 Cuidados a observar: 
 Em qualquer hipótese é altamente prudente proceder a um exame detido da peça sob diversos 
pontos de vista, como o aspecto da fratura, a existência de marcas de pancadas, gripamentos, 
vestígios de soldas, azulamento por aquecimento, porosidades, rebarbas, trincas, polimentos 
locais, enferrujamento, corrosões, desgastes, marcas punçonadas, entortamentos, etc., antes de 
determinar cortes ou extração de amostras ou de corpos de prova. Na apreciação dos sinais 
encontrados, é preciso muita atenção para não confundir aqueles que possivelmente já existiam 
na peça, antes do evento que deu motivo ao estudo, e que podem conduzir a alguma pista para as 
investigações, com os que possam ter sidos ocasionados pela aplicação de ferramentas para retirar 
a peça de onde estava instalada, ou então, ocasionados por quedas, ou durante o transporte. 
Rotina da Seleção da amostra 
 Na macrografia 
A escolha e localização da secção intervém a critério do operador, que será guiado em sua 
escolha pela forma da peça, pelos dados que ele quer colher e por outras considerações. 
Far-se-á de preferência um corte transversal, se o objetivo é verificar: • A natureza do material: 
aço, ferro fundido, etc.; 
• se a secção é inteiramente homogênea ou não; 
 • A forma e intensidade de segregação; 
• A posição, forma e dimensões das bolhas; 
• A forma e dimensões das dendritas; 
• A existência de restos do vazio; 
• Se a peça sofreu cementação, a profundidade e regularidade desta; 
• A profundidade da têmpera; 
• Se um tubo é inteiriço, caldeado ou soldado; 
• Certos detalhes de soldas de chapas (secção transversal à solda); 
• No caso de ferramentas de corte, calçadas, a espessura e regularidade das camadas caldeadas 
(secção perpendicular ao gume); 
• A regularidade e a profundidade de partes coquilhadas de ferro fundido, etc. Far-se-á um 
corte longitudinal se preferível quando se quer verificar: 
• Se uma peça é fundida, forjada ou laminada; 
• Se a peça foi estampada ou torneada; 
• A solda de barras; • Como se processou um caldeamento de topo; 
• Eventuais defeitos nas proximidades de fraturas; 
• A extensão de tratamentos térmicos especiais, etc. 
 Na micrografia 
 A localização do corpo ou dos corpos para micrografia em peças grandes, é freqüentemente, 
feita após o exame macrográfico, porque, se o aspecto for homogêneo, a localização do corpo de 
micrografia é em geral indiferente; se, porém, não for e revelar anomalias ou heterogeneidades, o 
observador poderá localizar corpos de prova em vários pontos, caso julgue de interesse um exame 
mais detalhado dessas regiões. Quando se trata de uma peça pequena é ela diretamente 
seccionadas. 
 Amostragem 
 A posição de onde é tirado um corpo de prova a fim de ser usados para um estudo 
metalográfico, depende do fim a que se destina o ensaio. Para atingir esse fim, os corpos de prova 
devem ser representativos das condições existentes. Se deve ser feito um exame geral sem o 
cuidado da preservação da amostra, eles podem ser tirados de qualquer parte da peça, conforme 
se deseje. Se a peça deve voltar ao serviço, as posições disponíveis para o exame são 
necessariamente limitadas. Se deve ser feito estudo de uma fratura, devem-se tomar seções do 
metal na vizinhança dessa fratura, de modo que estes corpos de prova ofereçam as maiores 
possibilidades na determinação de sua causa. Outra seção deve ser tomada a alguma distância da 
fratura, para fins de comparação. 
Deve ser organizado um fichário com o máximo de informações sobre aos ensaios realizados, 
incluindo ainda a localização das amostras, um número capaz de identificar a seção que foi 
tomada, se transversal, longitudinal ou em ângulo; a direção de laminação ou forjamento, análise 
química, tratamento térmico e qualquer outro dado necessário a um completo histórico. 
 O tamanho dos corpos de prova deve ser mantido dentro dos limites razoáveis (1 a 2,5 cm 
para o lado do quadrado ou diâmetro do círculo ). Isto é geralmente governado pela construção 
do microscópio, representando o espaço disponível no suporte, para exame; pela área superficial 
do corpo de prova, pois o tempo gasto em polir uma polegada quadrada ( 6,4 cm2 ), é muito maior 
que o tempo necessário para o polimento de 4 corpos de prova de ½ polegada ( 12,7 mm ) de 
lado; e pela espessura que deve ser menor que qualquer outra dimensão, de modo que durante o 
seu polimento não exista tendência à produção de cantos arredondados ou facetas suplementares.CONDIÇÕES GERAIS 
Ataque para Ensaio Micrográfico 
 O exame posterior de uma superfície bem polida, em geral, não revela traços de suas 
características estruturais, quer em exame visual (macro), quer em exame óptico (micro). Para 
obter-se uma visão conveniente dentro da estrutura, a superfície polida deve ser tratada de modo 
a “tronar visível as partes química e fisicamente distintas e aumentar ou diminuir os contrastes 
ópticos entre os vários componentes estruturais”. 
 O método comum para o desenvolvimento da estrutura cristalina para exame microscópico é 
o do emprego de um reagente químico. 
Se uma amostra convenientemente preparada for examinada ao microscópio antes de atacada 
pelo reagente, ela apresentará poucos detalhes aparentes da estrutura. 
Tal exame, contudo, pode ser de valor, uma vez que os defeitos superficiais, como as partículas 
não metálicas que não foram polidas durante o polimento, podem ser estudados. Acredita-se que 
a ausência de estrutura cristalina é devida a uma película metálica extremamente delgada, opaca 
e amorfa, que cobre a superfície polida. Esta película, aparentemente, é o resultado do severo 
esforço mecânico e do trabalho a frio durante o polimento, que rompe a estrutura cristalina da 
camada mais alta, convertendo-a em uma camada dura constituída de maior ou menor quantidade 
de metal amorfo. Este efeito é particularmente importante naqueles aços que possuem uma alta 
taxa de temperabilidade pelo trabalho, como os aços inoxidáveis. 
Em subsequente ataque com reagente químico, a primeira ação deve ser a remoção completa 
da camada amorfa. Depois de sua remoção, a solução de ataque pode então agir vagarosamente e 
provocar o desenvolvimento da verdadeira estrutura do metal. A ação dessa solução depende da 
natureza química e estrutural do corpo de prova, a natureza química do reagente, o tempo de 
ataque, as temperaturas do reagente, e a agitação do reagente durante o processo. 
Os reagentes, em todos os tipos de ataque metalográfico, atuam do mesmo modo, isto é, atacam 
e dissolvem lentamente metal. A maneira pela qual o reagente ataca depende do propósito do 
material, isto é, se ele consiste em um constituinte único no qual todas as partes do metal são 
exatamente da mesma composição química, ou se ele é de natureza complexa, quando existem 
diversos constituintes diferentes, cada um diferindo dos outros nessa composição química. 
 No caso em que um metal puro está sendo atacado metalograficamente, o ataque químico do 
reagente não se faz uniformemente em todos os grãos da superfície exposta, mas verifica-se que 
ele se processa sobre cada grão de um modo seletivo ao longo determinados planos 
cristalográficos. Resulta disto que a velocidade de ataque varia de acordo com a orientação dos 
grãos na superfície, sendo evidente um contraste de grãos. 
Este contraste é devido ao fato de que os planos, que são paralelos no mesmo grão, não são 
necessariamente paralelos aos planos nos grãos vizinhos. 
Nos casos em que uma liga composta de dois ou mais constituintes estruturais estiver sendo 
atacada, o reagente é escolhido de modo a ser seletivo em seu ataque. O resultado é usualmente 
um ataque parcial e o desgaste de um constituinte, enquanto que o outro permanece sem ser 
afetado. Isto permite que certos constituintes fiquem em relevo e produzam, quando observados 
pelo microscópio, o que se pode ser chamado um efeito de sombra. As partes não afetadas 
aparecerão em cores brilhantes, enquanto que outras, em planos inferiores, aparecerão escuras. 
Reagentes para Ataque Metalográfico Estes reagentes são basicamente soluções diluídas de 
ácidos orgânicos ou inorgânicos, álcalis, ou outras soluções de natureza complexa. Como foi 
verificado anteriormente, a seleção final de uma solução, para fazer aparecer um desenvolvimento 
da estrutura, depende da composição e condições estruturais do metal ou da liga. 
Processo de Ataque Metalográfico 
 O modo de se proceder para se realizar o ataque metalográfico, exige certa habilidade, fácil 
de se desenvolver. Certos fatores devem ser considerados para que os melhores resultados sejam 
atingidos. Estes fatores são o modo de aplicar o reagente sobre a superfície, o tempo aproximado 
do contato entre o reagente e a superfície, e a temperatura do reagente. 
 Em geral, a aplicação do reagente para o ataque é feita ou por imersão ou por esfrega. Quando 
se usa por imersão na solução, o corpo de prova é mantido na solução por meio de pinças pelo 
tempo necessário. É recomendável que se o movimente constantemente, de modo que as bolhas 
de ar aderentes à superfície possam ser eliminadas, e que uma camada de reagente fresco esteja 
todo tempo em contato com a superfície atacada. 
Se o corpo de prova for atacado por esfrega da solução, a superfície polida é friccionada 
rapidamente, pelo tempo necessário, com um tufo de algodão que foi saturado com reagente. 
Depois de decorrido o necessário tempo de ataque, o corpo de prova deve ser completamente 
lavado sob um jato d’água, de modo que seja removido o reagente e o ataque seja interrompido. 
Tal prática é absolutamente essencial, não somente porque ela interrompe a ação, mas também 
porque previne a formação de sais ácidos que desfigurariam a superfície. Uma limpeza completa 
sob um jato d’água quente com sua remoção e evaporação por violentas sacudidelas, ou 
enxugamento cuidadoso com um tecido macio, será suficiente. Quando se tornam necessários 
cuidados especiais, o corpo de prova deve ser lavado em álcool absoluto para remoção de água, e 
o álcool deve então ser evaporado na corrente de ar de um ventilador. Se o tempo de ataque foi 
insuficiente, o melhor caminho a seguir é polir novamente a peça, até que todos os vestígios do 
ataque tenham sidos removidos, e então proceder a um novo ataque. 
A superfície quando atacada e seca convenientemente, permanecerá em condições de trabalho 
por muitos dias, ou mesmo semanas se ela for guardada em um secador munido de um 
conveniente agente contra umidade (cloreto de cálcio). 
Tempo de Ataque 
O primeiro fator importante para o ataque correto a um corpo de prova é a seleção do reagente 
que melhor se adapte à composição química e à condição física do metal, e o segundo é o controle 
conveniente do tempo de ataque para que se produza um grau de contraste apropriado entre os 
diferentes componentes da estrutura. O tempo de ataque depende da estrutura em questão e da 
ampliação que se deseja na fotografia. 
Conforme o reagente escolhido, o tempo de ataque variará de poucos segundos até alguns 
minutos, ou mesmo tempos maiores. É difícil dar instruções precisas abrangendo todos os casos, 
e assim fazemos apenas as seguintes recomendações: 
 - Não atacar mais que o necessário para fazer aparecer o detalhe significativo; - Um grau de 
contraste satisfatório para uma micrografia com pequeno aumento é geralmente excessivo para 
uma melhor definição das estruturas em ampliações muito maiores; 
- Desejando-se um alto contraste, é preferível obtê-lo por meios fotográficos a recorrer a um 
ataque profundo, pois este ocultará os detalhes mais finos da estrutura; 
- Se um corpo de prova for insuficientemente atacado (pouco contraste), é preferível poli-lo 
novamente no disco acabador e atacá-lo novamente com ácido superpor, a um ataque já levado a 
efeito, outro posterior; 
- Não tocar com coisa alguma numa superfície já atacada e fotografá-la logo após o ataque. 
Rotina do ataque do corpo de prova 
 • Verificar se todos os equipamentos estão em ordem; 
• Após o polimento, lavar a amostra em água corrente com auxílio de um algodão; • Jogar 
álcool na superfície da amostra; 
• Secá-la com secador; 
 • Colocar a luva plástica; 
• Selecionar a soluçãode ataque adequado; 
• O ataque pode ser por meio de fricção, imersão, aspersão; 
• Atacar a amostra, com o auxílio de uma pinça; 
• A verificação do ataque e feito através do microscópio; 
• Efetuar a limpeza e guardar os equipamentos utilizados. 
 
COMPORTAMENTO DO ATAQUE OBSERVAÇÕES 
Contorno do grão O contorno do grão é importante devido a 
descontinuidade estrutural no reticulado cristalino. 
O efeito do ataque se faz sentir, mais 
acentuadamente, por causa das impurezas 
depositadas na interface. 
Superfície do grão A superfície dos grãos reflete a luz incidente em 
ângulos diferentes em função dos produtos da 
reação ou da superfície atacada 
Figuração cristalina A revelação das deslocações depende da área da 
tensão das diferentes distâncias entre os átomos. A 
figuração dos grãos aparece nas regiões onde os 
deslocamentos cortam a superfície. 
Sombreamento A película que se origina durante o ataque retrai-se 
quando submetida à secagem, formando-se estrias 
orientadas sobre a superfície dos grãos 
Celular As regiões eutéticas tornam-se visíveis, 
especialmente quando contém segregações. 
Primário ou segregação Aparecimento de cristais primários e de 
segregações. 
Secundário ou microconstituinte A estrutura diverge da formação primária após 
deformação mecânica ou tratamento térmico. 
Tensão Revelação do campo de deformação próxima às 
regiões não deformadas. 
 
 
UTILIZAÇÃO DOS REAGENTES DE Nital e Picral 
NITAL PICRAL 
Na revelação de contorno dos grãos de ferrita 
em aços de baixo teor de carbono. 
Na revelação detalhada de: 
- Perlita 
- Martensita 
- Martensita revenida 
- Bainita 
Na obtenção de contraste máximo entre 
perlita, cementita e ferrita em contorno de 
grão. 
Na distinção entre Bainita e Perlita fina. 
Na revelação dos contornos de grãos dos aços 
ao silício contendo 4% Si. 
Na detecção de carbonetos não dissolvidos na 
Martensita. 
No ataque de aços de baixa liga e aços ao 
cromo resistentes à ação do picral. 
Na diferenciação pela coloração entre ferrita, 
martensita e carboneto livre 
Na revelação de limite de grão de ferrita nas 
estruturas de martensita com presença de 
ferrita. 
Na revelação de partículas de carbonetos no 
contorno dos grãos de aço de baixo teor de 
carbono.