Tratamento Térmico Introdução

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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Professor: Fabiano Henrique Miranda 
Professor: Fabiano Henrique Miranda 
Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Instituição de Ensino: Escola Técnica Cedtec 
 
Disciplina: Tratamentos Térmicos e Ensaios de Materiais 
 
Tutor: Fabiano Henrique Miranda 
 
Inicio Curso: 20.04.2020 Conclusão Curso: 17.05.2020 
 
Horário Aulas: 19:00 as 22:00 Segunda-feira a sexta-feira 
Professor: Fabiano Henrique Miranda 
Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Planejamento das Aulas 
Horário Aulas: 19:00 as 22:00 Segunda-feira a sexta-feira 
 
Intervalos: Dois intervalos 10 min. 
 
Duvidas: 30 minutos finais. 
 
Exercícios: Faremos atividades e correção durante as aulas. 
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Avaliação 
 Não haverá Estudos Dirigidos e Fóruns. 
 
 As avaliações serão semanais com base nos capítulos da apostila estudados 
integralmente na semana. 
 
 Período da avaliação: sexta-feira (a partir de 22h) até domingo (às 23:59h). 
 
 Disciplinas de 4 semanas: Teremos 4 avaliações, valendo 25 pontos 
cada e contendo 10 questões. 
 
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Disciplina: Tratamento Térmico e Ensaios de Materiais 
Referência: Apostila Cedtec páginas 07 a 25 
Conteúdo: 
Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Introdução 
Recozimento 
Têmpera 
Revenido 
Tempera Superficial 
Tratamentos Termoquímicos – Cementação, Nitretação, Cianetação, 
Carbonitretação 
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Objetivos 
Descrever o histórico e a evolução do tratamento térmico. 
Conhecer os tratamentos térmicos aplicados aos materiais ferrosos. 
Trabalhar com os conceitos iniciais do tratamento térmico de ligas metálicas. 
Relacionar as vantagens e limitações de cada método. 
Correlacionar o tipo de tratamento térmico adequado ao material e a aplicação. 
Conhecer a importância do controle de qualidade dos materiais utilizados na 
construção mecânica. 
 
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Introdução 
 Aproximadamente 1000 a.C, descobriu os metais e as aplicações destes em seu 
cotidiano. 
 Em seguimento, aprendeu que aquecimento e resfriamento desses metais, podia 
modificar suas propriedades mecânicas e metalúrgicas. 
 Permitindo materiais mais duros, trabalháveis, moles, resistentes, frágeis, dentre 
outras características. 
 350 a.C. surge na Índia, e ainda antes na China, o ferro de fusão. 
 Ferro extraído do minério por meio de fornos cujo funcionamento era semelhante ao 
dos atuais altos-fornos. 
 Os aços de Damasco eram já verdadeiros compósitos formados de camadas 
alternadas de aço duro e aço macio ligados entre si por solda e forjamento. 
 
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Há muitos séculos atrás o homem descobriu que com aquecimento e 
resfriamento podia modificar as propriedades mecânicas de um aço, isto é, 
torná-lo mais duro, mais mole, mais maleável, etc. 
 
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Introdução 
 Posteriormente, o homem descobriu o aço, liga de ferro e carbono. 
 Conseguiu obter características diferenciadas, como a elevada dureza, através do 
aumento da velocidade de resfriamento das ligas ou trabalhando com aços de 
teores de carbono mais elevados. 
 Concluiu assim que esses dois fatores são decisivos nas modificações das 
propriedades dos aços. 
 Apenas no século XVIII (1740) Huntsman redescobriu a fusão do aço. 
 No início do século XIX surgiu a elaboração, por mistura em cadinho, antes da fusão, 
de ferro e materiais ricos em carbono e, mais tarde, de gusa. 
 
 
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Introdução 
 Contudo, apenas em 1820 é que Karsten mostrou que a diferença entre ferro, aço e 
gusa (ferro fundido) consistia no teor em carbono. 
 Em 1868 Mushet descobriu que a adição de tungstênio ao aço tornava-o 
mais duro após aquecimento sem que houvesse necessidade de temperá-lo. 
 Foi, entretanto, vinte e cinco anos depois que se constatou que esse aço (com 
composição aproximada de 2% C, 2,5% Mn e 7% W) tinha dureza a quente muito 
mais elevada e que suportava aumentos consideráveis das velocidades de corte. 
Surgia assim o primeiro aço rápido. 
 Em 1878, Holtzer teve a ideia da adição de cromo ao aço, mas os tratamentos 
térmicos ainda não estavam totalmente compreendidos. 
 
 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Introdução 
 No século XX, progrediu-se no campo dos aços rápidos e este crescimento 
estendeu-se aos aços-ferramenta. Em 1920, já existiam 12 variedades disponíveis nos 
Estados Unidos, e a maior parte deles continua a ser fabricada 
atualmente. 
 Após 1950, a evolução dos aços-ferramenta situou-se, principalmente nas 
condições de elaboração e de transformação para refnar a estrutura dos 
aços obtidos. 
 No início dos anos de 1970, já existiam duzentas e quarenta 
e cinco variedades de aços-ferramenta no trio formado por Estados Unidos, 
Alemanha e França. 
 
 
 
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Enquete 01: 
1. Qual dos fatores abaixo pode modificar as propriedades mecânicas e metalúrgicas dos 
metais? 
a) ( ) Aquecimento e formato. 
b) ( ) Aquecimento e resfriamento. 
c) ( ) Resfriamento e dimensões. 
d) ( ) Todas as afirmativas estão corretas. 
 
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Definição 
Tratamento térmico é o processo de 
aquecimento e resfriamento, em 
condições controladas de ligas metálicas, 
ferrosas e não ferrosas, onde se objetiva 
modifcar as suas propriedades. 
Dessa forma obtém-se uma variedade de 
propriedades que permitem que as ligas 
sejam adequadas a diversas aplicações, 
conseguindo-se tais efeitos com reduzidos 
gastos financeiros. 
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Definição 
Tratamento térmico as vezes acontece inadvertidamente, como efeito colateral de 
um processo de fabricação que cause aquecimento ou resfriamento no metal, como 
nos casos de soldagem e de forjamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Trinca por Solidificação 
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Objetivo 
O Tratamento Térmico é normalmente associado com aumento da resistência do 
material, mas também pode ser usado para melhor a usinabilidade, a 
conformabilidade e restaurar a ductilidade depois de uma operação a frio. 
Logo, o Tratamento Térmico é uma operação que pode auxiliar outros processos de 
manufatura e/ou melhorar o desempenho de produtos, aumentando sua resistência 
ou alterando outras características desejáveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Objetivo 
O processo de aquecimento é realizado em fornos, que possuem controle de 
temperatura e tempo e são produzidos em diversos tamanhos e modelos, com 
aquecimento elétrico o a gás. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Fases do Tratamento Térmico 
Na engenharia, os aços e ligas são mais frequentemente utilizados, o que 
defne o foco deste curso sobre esses materiais. Contudo, os tratamentos 
térmicos estudados nesta apostila têm aplicações práticas a outros tipos de 
ligas ferrosas e não ferrosas. O Tratamento Térmico pode ser executado 
basicamente, a partir de três fases principais: 
 Aquecimento. 
 Manutenção da temperatura. 
 Resfriamento. 
Não podemos esquecer-nos da atmosfera do recinto, que possui grande influenciasobre os resultados finais (Fornos via injeção de gases como nitrogênio e hidrogênio). 
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Um tratamento térmico é feito em três fases distintas: 
1. Aquecimento 
2. Manutenção da Temperatura 
3. Resfriamento 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Um tratamento térmico é feito em três fases distintas: 
1. Aquecimento 
 
2. Manutenção da Temperatura 
3. Resfriamento 
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Processo de Aquecimento 
O processo de aquecimento é realizado em fornos, que possuem controle de 
temperatura e tempo e são produzidos em diversos tamanhos e modelos, com 
aquecimento elétrico o a gás. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Forja Seletiva a Gás para Cutelaria (Tempera Seletiva) 
Tempera Revenimento por Indução) 
Fornos Poço para Nitretação Gasosa 
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Processo de Aquecimento 
O sistema de resfriamento pode ser realizado em temperaturas ambiente ou em tanques 
especificados de acordo com as dimensões das peças tratadas para banhos em água ou 
óleo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Forno para Tratamento Térmico Tanque de resfriamento para Tratamento Térmico 
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Fases do Tratamento Térmico 
Temperatura: Específica para o Tratamento Térmico que se deseja. Não deve ser 
excessivamente alta para não promover o crescimento de grão (queda da tenacidade). 
 
Tempo: As reações levam um tempo para ocorrerem. Deve haver a completa 
homogeneização da estrutura (austenitização). Não deve ser excessivamente longo 
para não ocorrer problemas. 
 
Velocidade de resfriamento: Erro na escolha pode produzir microestruturas 
diferentes que levam as diferentes propriedades mecânicas. 
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Fases do Tratamento Térmico 
Temperatura 
Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada. 
Mais alta a temperatura, acima da Zona Crítica, maior segurança se tem da completa 
dissolução das fases na Austenita. Por outro lado, maior será o tamanho de grão. 
Tempo 
O tempo de trat. térmico depende muito das dimensões da peça e da microestrutura 
desejada. 1,5 min/mm 
Quanto maior o tempo: maior a segurança da completa dissolução das fases para 
posterior transformação. 
Maior será o tamanho de grão 
Tempos longos facilitam a oxidação 
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Fases do Tratamento Térmico 
Velocidade de Resfriamento 
Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada 
É o mais importante porque é ele que efetivamente determinará a microestrutura, além da 
composição química do material. 
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Fases do Tratamento Térmico 
Principais Meios de Resfriamento 
 Ambiente do forno (+ brando) 
 
 Ar 
 
 Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o de Pb) 
 
 Óleo 
 
 Água 
 
 Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou NaCl (+ severos) 
 
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Fases do Tratamento Térmico 
Curvas de Resfriamento 
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Fases do Tratamento Térmico 
Como Escolher o Meio de Resfriamento 
É um compromisso entre: 
 Obtenção das caracterísitcas finais desejadas (microestruturas e propriedades) 
 
 Sem o aparecimento de fissuras e empenamento na peça 
 
 Sem a geração de grande concentração de tensões 
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Fases do Tratamento Térmico 
Tenacidade é a capacidade de um material absorver energia e deformar 
plasticamente sem fraturar. 
Austenitização compreende o processo de transformação do aço pela elevação da 
temperatura acima da que se considera crítica, chamada de temperatura 
de austenitização. 
Quando nesta temperatura, por um tempo específico, é formada a austenita, que é o 
ponto de partida para vários tratamentos térmicos. 
Austenitização é o Tratamento Térmico para efetuar a dissolução do carbono no 
ferro CFC, formando assim a austenita. 
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Características Alcançadas pelo Tratamento Térmico 
O tratamento térmico imprime as seguintes características aos materiais que 
passam por esse tipo de processo: 
 Remoção de tensões internas. 
 
 Aumento ou diminuição da dureza. 
 
 Aumento da resistência mecânica. 
 
 Melhoria da ductilidade. 
 
 Melhoria da usinabilidade. 
 Melhoria da resistência ao 
desgaste. 
 
 Melhoria da resistência à corrosão. 
 
 Melhoria da resistência ao calor. 
 
 Melhoria das propriedades elétricas 
e magnéticas. 
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Enquete 02: 
2. Dentre as alternativas abaixo, indique aquela 
que representa as etapas básicas do tratamento 
térmico: 
a) ( ) Aquecimento, manutenção da temperatura, 
atmosfera do recinto, resfriamento. 
b) ( ) Aquecimento, resfriamento, aquecimento 
e resfriamento natural. 
c) ( ) Resfriamento da peça, aquecimento 
provocando choque térmico e resfriamento 
natural. 
d) ( ) Polimento, aquecimento e resfriamento 
brusco. 
e) ( ) Aquecimento e resfriamento brusco 
apenas. 
 
Enquete 03: 
3. Quais características são esperadas para 
materiais que passam por processos de 
tratamento térmico. 
a) ( ) Remoção de tensões internas. Aumento 
ou diminuição da dureza. Aumento da resistência 
mecânica. 
b) ( ) Melhoria da ductilidade. Melhoria da 
usinabilidade. Melhoria da resistência ao 
desgaste. Melhoria da resistência à corrosão. 
c) ( ) Melhoria da resistência ao calor. Melhoria 
das propriedades elétricas e magnéticas. 
d) ( ) Somente as afirmativas a e b estão 
corretas. 
e) ( ) Todas as afirmativas estão corretas. 
 
 
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Tratamento Térmico nos Aços 
Os aços são especialmente adequados para o tratamento térmico, uma vez que: 
Respondem satisfatoriamente aos tratamentos, em termos das características desejadas. 
Seu uso comercial supera o de todos os demais materiais. 
O Diagrama de Equilíbrio das Ligas Ferro-Carbono é tomado como referência para a 
execução técnica do Tratamento Térmico. 
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Classificação dos Aços Quanto ao Teor de Oxigênio 
Aços Efervescentes 
São aços que possuem uma desoxidação mínima, tendo uma camada de ferro quase 
puro nas paredes do lingote. 
Sua superfície é livre de defeitos e pode ser produzida com a ajuda da camada de ferro 
quase puro. 
A maioria dos aços efervescentes é constituída de aços de baixo carbono, contendo 
menos de 0,1% desse elemento. 
Aços Parcialmente Desoxidados 
São ligas de ferro-carbono que possuem quantidade regulada de oxigênio. Possuem 
composição mais homogênea, bom acabamento superficial e propriedades mecânicas 
superiores às dos aços efervescentes. 
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Classificação dos Aços Quanto ao Teor de Oxigênio 
Aços Acalmados 
Os aços acalmados são aqueles que possuem quantidade nula de oxigênio. 
Para se remover o oxigênio, adicionam-se ligas de ferro silício que combinam com o 
oxigênio (escória), resultando em um metal mais homogêneo. 
 
Aços Parcialmente Acalmados 
São intermediários aos aços efervescentes e acalmados. 
Neles, é adicionada uma pequena quantidade de agente desoxidante (ferro silício ou 
alumínio). 
A quantidadede desoxidante é a estritamente suficiente para cortar qualquer reação de 
efervescência, deixando algum oxigênio dissolvido. 
 
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Classificação dos Aços Quanto ao Teor de Oxigênio 
Aços desoxidados a vácuo 
Remove-se o oxigênio do aço fundido sem adicionar elementos que formem inclusões 
não metálicas. Isso é realizado aumentando-se o teor de carbono do aço e submetendo o 
metal fundido à desgaseifcação a vácuo. 
O carbono reage com o oxigênio e forma monóxido de carbono. Os níveis de oxigênio e 
de carbono caem para os limites especificados. 
Como não são usados elementos desoxidantes formadores de óxidos sólidos, o aço 
produzido por esse processo possui alta pureza. 
 
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Classificação Quanto ao Teor de Carbono (Classificação genérica) 
São classificados em quatro grupos, dependendo de seus níveis de carbono. 
Os aços possuem níveis de resistência e de dureza elevados através da adição desse 
elemento. 
 Baixo carbono – até 0,14% de carbono. 
 Aço doce – de 0,15% até 0,29% de carbono. 
 Aço de médio carbono – de 0,30% até 0,59% de carbono. 
 Aço de alto carbono – de 0,60% até 2,00% de carbono. 
 Ferro fundido – acima de 2,00% de carbono. 
Os aços de baixo carbono e doce são os mais produzidos por sua relativa resistência e 
boa soldabilidade. 
 
 
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Classificação Quanto ao Teor dos Elementos de Liga 
Aços de Baixa Liga 
Contêm pequenas quantidades de elementos de liga. O teor desses elementos varia de 
1,5 a 5% do total. 
Os elementos de liga mais comuns são o manganês, silício, cromo, níquel, molibdênio e 
vanádio. 
Aços de baixa liga podem conter quatro ou cinco desses elementos de liga em diversos 
teores. 
Esses aços têm melhores limites de resistência mecânica e escoamento em várias faixas 
de temperatura, quando comparados aos aços carbonos comuns, possuindo também 
melhor razão resistência/peso do que os aços carbono comuns, o que resulta em 
equipamentos mais leves. 
 
 
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Classificação Quanto ao Teor dos Elementos de Liga 
Aços de Média Liga 
Nesses aços, o teor dos elementos de liga varia de 5 a 10% do total. Podem apresentar 
características semelhantes às dos aços de baixa liga, requerendo, contudo, maiores 
cuidados em sua fabricação e soldagem. 
 
Aços de Alta Liga 
Nesses, o teor dos elementos de liga ultrapassa os 10%, tendo, em função desses 
elevados índices, elevado preço e propriedades mecânicas excepcionais. São aplicados a 
finalidades específicas e requerem cuidados especiais na soldagem desses materiais. 
 
 
 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Classificação Quanto ao Teor dos Elementos de Liga 
Aços inoxidáveis são aços de alta-liga que possuem a capacidade de resistir à corrosão. 
 
Essa característica provém do alto teor de cromo (acima de 10%). O níquel também é 
empregado em quantidades consideráveis em alguns aços inoxidáveis. 
 
Aços-ferramentas também são exemplos de aços de alta-liga. 
 
 
 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Classificação Quanto ao Teor dos Elementos de Liga 
 
 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Principais Propriedades dos Materiais 
 
 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Principais Propriedades dos Materiais 
 
 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Classificação normativa (ABNT, SAE e ANSI) 
As classifcações normativas são ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), SAE 
(Society of Automotive Engineers) e AISI (American Iron and Steel Institute) 
A classificação normativa condensada dos aços é mostrada na Figura 1. 
A normatização é compreendida por quatro ou até mesmo cinco algarismos (XXXXX) os 
dois últimos à direita correspondem ao teor de carbono, em %, multiplicados por 100. Por 
exemplo, um aço AISI 1020 é um aço carbono comum, com 0,2% de carbono em sua 
composição, ou seja, 0,2% vezes 100, que resulta no número 20, que é o código (dois 
últimos algarismos) que irá compor a nomenclatura para este aço. 
Outro exemplo seria o aço 1330, que é um aço carbono, com alto teor de manganês e 
0,3% de carbono em sua composição, ou seja, 0,3% vezes 100, que resulta no número 
30, que é o código (dois últimos algarismos) que irá compor a nomenclatura para este 
aço. 
 
 
 
 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Classificação normativa (ABNT, SAE e ANSI) 
 
 
 
Figura 1: Forno para Tratamento Térmico 
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Quanto à estrutura em retículos cristalinos 
As ligas ferrosas e não ferrosas formam-se em estruturas cristalinas. Tais estruturas 
constituem-se de uma rede de pontos que se prolonga nas três direções do espaço, 
como se demonstra na Figura 2 
 
 
 
 
 
Figura 2: Representação de uma rede cristalina 
 
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Muitas ligas possuem uma distribuição característica e regular dos seus átomos sendo 
chamadas então de materiais cristalinos. 
A partir desta regularidade, podem-se representar, então, todos os átomos de uma liga 
metálica através de um conjunto que define sua distribuição espacial. 
A esta mínima porção do reticulado cristalino, chama-se célula unitária. 
As células unitárias interessantes ao estudo dos tratamentos térmicos de ligas metálicas 
são o sistema cúbico e o sistema tetragonal. 
Na Figura 3 são mostradas as células unitárias das estruturas cúbicas de corpo centrado 
(CCC), cúbica de faces centradas (CFC) e tetragonal de corpo centrado (TCC). A 
disposição dos átomos na célula unitária pode ser feita através de esferas perfeitas ou a 
partir de sua representação esquemática. 
 
 
 
 
 
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
 
 
 
 
Figura 3: Representação esquemática das células unitárias das estruturas CCC, CFC e TCC e abaixo modelo de esferas das estruturas CCC e CFC 
 
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Sabe-se que os tipos de estrutura cristalina com maior eficiência de 
empacotamento são as do tipo CFC (cúbica de face centrada) e HC 
(hexagonal compacta). 
Os mais comuns empacotamentos esféricos de sistemas atômicos e seus 
fatores de empacotamento são: 
 Cúbica de Corpo Centrado (CCC): 0,68 
Cada célula unitária contém dois átomos 
 Cúbica de Face Centrada (CFC): 0,74 
Cada célula unitária contém quatro átomos 
 Hexagonal Compacta (HC): 0,74 
Cada célula unitária contém dez átomos 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Estrutura_cristalina
https://pt.wikipedia.org/wiki/Estrutura_cristalina
https://pt.wikipedia.org/wiki/Estrutura_cristalina
https://pt.wikipedia.org/wiki/Empacotamento_de_esferas
https://pt.wikipedia.org/wiki/Empacotamento_de_esferas
https://pt.wikipedia.org/wiki/Empacotamento_de_esferas
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) 
A estrutura CCC é caracterizada pela fgura de um cubo. Além disso, os átomos localizam 
se nos vértices e no centro da célula unitária. Deve-se observar que os átomos dos 
vértices têm apenas um oitavo do seu volume, ocupando espaço na célulaunitária, que é 
uma célula com baixa densidade e tem baixo fator de empacotamento, o qual indica a 
eficácia de utilização do espaço livre em uma célula unitária. 
 
 
 
 
 
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) 
 
 
 
 
 
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Estrutura cúbica de faces centradas (CFC) 
A estrutura CFC possui os mesmos parâmetros geométricos que a estrutura CCC, porém 
a distribuição dos átomos muda. Eles se localizam nos vértices e no centro de cada uma 
das faces do cubo, fazendo com que os átomos das faces tenham metade do seu volume 
e ocupando espaço na célula unitária. 
Comparando-se o fator de empacotamento das duas estruturas, conclui-se que a 
estrutura CFC é mais compacta do que a estrutura CCC, ou seja, seus átomos ocupam 
de maneira mais efcaz o espaço. Se o mesmo raio atômico for adotado, os átomos 
organizados segundo uma estrutura CFC ocuparão um menor volume, o que levará a 
célula a uma maior densidade. 
 
 
 
 
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Estrutura cúbica de faces centradas (CFC) 
 
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Estrutura cúbica de faces centradas (CFC) 
 
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Interstícios das células unitárias 
Nas estruturas cristalinas, o fator de empacotamento é sempre menor do que um (1), ou 
seja, os átomos não ocupam todo o espaço disponível na célula unitária. Isso implica a 
existência de espaços vazios entre os átomos da estrutura. Essas lacunas são chamadas 
de interstícios e são importantes nos tratamentos térmicos dos aços. Em geral há vários 
interstícios em uma estrutura cristalina e, quanto menor o fator de empacotamento, maior 
é o volume destinado aos interstícios. Mesmo assim, uma estrutura CFC possui 
interstícios maiores do que uma estrutura CCC, conquanto o seu fator de empacotamento 
seja maior. No caso da liga ferro-carbono, a estrutura que possuir os maiores interstícios 
terá maior solubilidade do que aquela na qual houver interstícios menores. Na Figura 4 
apresentam-se os interstícios das células CCC e CFC. 
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Interstícios das células unitárias 
Figura 4: Interstícios octaédricos (a) e interstícios tetraédricos (b) em uma estrutura CCC (acima) e uma estrutura CFC (abaixo) 
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
 
 
 
 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Por que estudar a estrutura de sólidos cristalinos? 
As propriedades de alguns materiais estão diretamente relacionadas às suas 
estruturas cristalinas. 
Exemplo: Magnésio e Berílio que têm a mesma estrutura se deformam muito menos que 
ouro e prata que têm outra estrutura cristalina. 
Explica as diferenças significativas nas propriedades apresentadas por materiais 
cristalinos e não-cristalinos que possuem a mesma composição. 
Exemplo: cerâmicas e polímeros não cristalinos são normalmente opticamente 
transparentes; os mesmos materiais em forma cristalina tendem a ser opaco ou, na 
melhor das hipóteses, translúcidos. 
 
 
 
 
 
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
 
 
 
 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Os aços são especialmente adequados para o tratamento térmico, uma vez que: 
Respondem satisfatoriamente aos tratamentos, em termos das características desejadas. 
Seu uso comercial supera o de todos os demais materiais. 
O Diagrama de Equilíbrio das Ligas Ferro-Carbono é tomado como referência para a 
execução técnica do Tratamento Térmico. 
 
 
 
 
 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Características principais 
As ligas ferro-carbono constituem os materiais de maior aplicação industrial 
atualmente. 
Isso se deve ao fato dessas ligas apresentarem uma grande variação nas suas 
propriedades pela simples variação na quantidade de carbono e ainda possibilitarem 
uma gama maior de propriedades, se forem consideradas as nuances existentes em 
cada tratamento térmico. 
A adição de carbono ao ferro traz modifcações aos limites de temperatura em que 
são estáveis as diferentes formas estruturais, como também faz surgir novos tipos de 
transformações e novos componentes do sistema. 
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Características principais 
As transformações em uma liga ferro-carbono são influenciadas basicamente pela 
temperatura, e como foi visto anteriormente, pelo teor de carbono. Se estes dois 
fatores forem considerados, pode-se traçar um mapa das transformações denominado 
diagrama de equilíbrio. 
 
 Ferro puro – contém até 0,002% de carbono. 
 Aço – contém de 0,002% até 2,06% de carbono. 
 Ferro fundido – contém de 2,06% a 4,5% de carbono. 
 
 
 
 
 
 
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Diagrama de Equilíbrio das Ligas Ferro-Carbono 
 
 
 
 
 
 
Diagrama de equilíbrio ferro-carbono 
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Classificação Quanto à Estrutura Cristalina 
Diagrama de Equilíbrio das Ligas Ferro-Carbono 
 
 
 
 
 
 
Detalhe que enfatiza a zona 
pertencente aos aços no diagrama 
ferro-carbono 
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Diagrama de Equilíbrio das Ligas Ferro-Carbono 
 Eixo das abscissas (Horizontal) – Representa a 
escala horizontal, com a porcentagem de carbono, 
por exemplo, 1% de C (99% Fe). 
Eixo das ordenadas (Vertical) – representa as 
várias temperaturas. 
Linha A3 – indica início da passagem da estrutura 
CFC para CCC durante o resfriamento. 
Linha A1 – indica o limite da existência de 
austenita; abaixo dessa linha, não temos 
austenita. 
A cm – indica o limite da quantidade de carbono 
dissolvido na austenita. 
Fe C – É a formula do carboneto de ferro, 
chamado cementita. 
Letras gregas: γ (Gama) – símbolo de austenita. 
α (Alfa) – Símbolo de ferrita. 
Linha Liquidus – Acima desta linha, todo aço 
esta na forma líquida. A temperatura máxima de 
1538º C no ferro puro vai diminuindo para os aços 
a medida que aumenta-se o teor de carbono, até 
atingir 1148º C na liga Fe – 4,3% C. 
Linha Solidus – Abaixo desta linha todo o 
material estará em estado sólido. Na região entre 
as linhas Liquidus e Solidus haverá, no equilíbrio, 
a coexistência de fases sólidas e líquidas. 
 
 
 
 
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Velocidade de Aquecimento 
Lembre-se: 
A velocidade de aquecimento, embora na maioria dos casos seja fator secundário, 
apresenta certa importância, principalmente quando os aços estão em estado de tensão 
interna ou possuem tensões residuais devidas a encruamento prévio ou ao estado 
inteiramente martensíticos, porque, nessas condições, um aquecimento muito rápido 
pode provocar empenamento ou mesmo aparecimento de fissuras.Encruamento é um fenômeno modificativo da estrutura dos metais, em que a 
deformação plástica realizada abaixo da temperatura de recristalização causará o 
endurecimento e aumento de resistência do metal. 
 
 
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Velocidade de Aquecimento 
A temperatura de aquecimento é mais ou menos um fator fixo, determinado pela 
natureza do processo, e dependendo, é evidente, das propriedades e das estruturas 
finais desejadas, assim como da composição química do aço, principalmente do seu 
teor de carbono. Quanto mais alta essa temperatura, acima da zona crítica, maior 
segurança se tem da completa dissolução das fases no ferro gama, por outro lado, 
maior será o tamanho de grão da austenita. 
As desvantagens de um tamanho de grão excessivo são maiores que as vantagens 
de não se ter total dissolução das fases no ferro gama, de modo que se deve procurar 
evitar temperaturas muito acimada linha superior (A3) da zona crítica. 
 
 
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Enquete 04: 
4. São exemplos de ligas ferro-carbono (aços) 
quanto ao teor de oxigênio: 
a) ( ) Aços efervescentes. Aços acalmados. 
Aços desoxidados a vácuo. 
b) ( ) Aços parcialmente acalmados . Aço doce. 
Aço de médio carbono. 
c) ( ) Aços parcialmente desoxidados. Ferro 
fundido. Baixo carbono. 
 
Enquete 05: 
5. São exemplos de ligas ferro-carbono (aços) 
quanto ao teor de oxigênio: 
a) ( ) Aços parcialmente acalmados . Aço doce. 
Aço de médio carbono. 
b) ( ) Aços parcialmente desoxidados. Ferro 
fundido. Baixo carbono. 
c) ( ) Baixo carbono. Aço doce. Ferro fundido. 
 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Enquete 06: 
6. A temperatura de aquecimento é mais ou 
menos um fator fixo, determinado pela natureza 
do processo, propriedades finais e estruturas 
desejadas. Na prática é correto afirmar que: 
a) ( ) Para aços hipoeutetóides o máximo é 50 
ºC acima de A3. 
b) ( ) Para aços hipoeutetóides o máximo é 50 
ºC acima de A1. 
c) ( ) Para aços hipereutetóides o máximo é na 
linha de A3. 
d) ( ) Para aços hipoeutetóides o máximo é 50 
ºC abaixo de A1. 
 
Enquete 07: 
7. Durante o aquecimento, se a peça 
permanecer por muito tempo próximo no limite 
superior de austenitização, ocorrerá: 
a) ( ) Aumento excessivo do tamanho do grão. 
b) ( ) Refino grão. 
c) ( ) Formação de núcleos de Ferrita. 
d) ( ) Cristalização da Perlita. 
 
 
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Enquete 06: 
6. A temperatura de aquecimento é mais ou 
menos um fator fixo, determinado pela natureza 
do processo, propriedades finais e estruturas 
desejadas. Na prática é correto afirmar que: 
a) ( ) Para aços hipoeutetóides o máximo é 50 
ºC acima de A3. 
b) ( ) Para aços hipoeutetóides o máximo é 50 
ºC acima de A1. 
c) ( ) Para aços hipereutetóides o máximo é na 
linha de A3. 
d) ( ) Para aços hipoeutetóides o máximo é 50 
ºC abaixo de A1. 
 
Enquete 07: 
7. Durante o aquecimento, se a peça 
permanecer por muito tempo próximo no limite 
superior de austenitização, ocorrerá: 
a) ( ) Aumento excessivo do tamanho do grão. 
b) ( ) Refino grão. 
c) ( ) Formação de núcleos de Ferrita. 
Enquete 07: 
8. No aquecimento, na zona crítica, qual das 
frases descreve melhor a transformação ? 
a) ( ) A Ferrita se transformará primeiro em 
Austenita. 
b) b) ( ) A Perlita se transformara primeiro em 
Austenita. 
c) c) ( ) Na zona critica não há formação de 
Austenita no aquecimento. 
 
 
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Resfriamento 
O resfriamento é o fator mais importante de um tratamento térmico, pois ele que 
determinara definitivamente a estrutura e, consequentemente, as propriedades finais 
dos aços. 
Cuidados devem ser tomados para que os resfriamentos não sejam demasiadamente 
lentos, resultando estruturas com baixa resistência mecânica e baixa dureza, ou 
então resfriamentos bruscos demais, causando empenamento ou até mesmo ruptura 
da peça, devido às tensões causadas pelas diferenças de temperatura da peça. 
Os meios mais comumente utilizados são: 
Soluções aquosas, água, óleo e ar que podem estar em repouso ou em agitação. 
As soluções aquosas são os meios mais drásticos de resfriamento, seguidos pela água, 
óleo e ar. 
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Efeito do Aquecimento e Resfriamento 
do Aço 
Exemplo de aço com 0,4% de carbono ocorre o 
seguinte: 
Na temperatura de 300º C, a estrutura do aço é 
igual à sua estrutura na temperatura ambiente: 
Ferrita (Cor branca) e perlita (Cor preta). 
Na temperatura de 760º C, inicia-se uma 
transformação na estrutura do aço: A perlita se 
transforma em austenita e ferrita permanece 
estável. 
Na temperatura de 850º C, toda a estrutura do 
aço se transforma em austenita. 
 
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Efeito do Aquecimento e 
Resfriamento do Aço 
A austenita se forma na estrutura do aço 
submetido à temperatura elevada. 
Encontra-se na região acima da zona 
crítica, na zona de austenização, 
conforme se pode observar no gráfico. 
A austenita tem uma estrutura cubica da 
face centrada (CFC), apresentando 
menor resistência mecânica e boa 
tenacidade. Não é magnética. 
 
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Efeito do Aquecimento e 
Resfriamento do Aço 
Se o aço for refriado bruscamente (Por 
exemplo, na água), ele se transformará 
em martensita, demonstrado pela 
fotomicrográfica, um constituinte duro, 
que pode ser visto com auxilio de 
microscópio metalográfico. 
 
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Efeito do Aquecimento e Resfriamento do Aço (Página 11) 
 
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Efeito do Aquecimento e Resfriamento do Aço (Página 11) 
Diagrama TTT 
O gráfico representativo do diagrama TTT (Transformação-tempo-temperatura) é 
também conhecido como diagrama de transformação isotérmico. Esta denominação 
deve-se ao tipo de resfriamento que o mesmo representa. 
A partir da temperatura eutetóide, resfria-se rapidamente o material até uma 
determinada temperatura e mantem-se esta constante até que ocorra a transformação 
da austenita (Como visto nos diagramas de equilíbrio, a austenita é instável abaixo da 
temperatura eutetóide). Assim a transformação da austenita ocorre isotermicamente. 
 
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Efeito do Aquecimento e Resfriamento do Aço (Página 11) 
Diagrama TTT 
. 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Finalidades dos Tratamentos Térmicos nos Aços 
Amolecimento 
O Amolecimento é feito para redução da dureza, remoção de tensões residuais, 
melhoria da tenacidade, restauração da ductilidade, redução do tamanho do grão ou 
alteração das propriedades eletromagnéticas do aço. 
Restaurar a ductilidade ou remover as tensões residuais é uma operação necessária 
quando uma grande quantidade de trabalho a frio tenha sido executada (Como 
laminação a frio ou trefilação). 
Omec Engenharia Laminação a Frio 
https://www.youtube.com/watch?v=RrHiQ2yLmpM 
 
https://www.youtube.com/watch?v=RrHiQ2yLmpM
https://www.youtube.com/watch?v=RrHiQ2yLmpM
https://www.youtube.com/watch?v=RrHiQ2yLmpM
https://www.youtube.com/watch?v=RrHiQ2yLmpM
https://www.youtube.com/watch?v=RrHiQ2yLmpM
https://www.youtube.com/watch?v=RrHiQ2yLmpM
https://www.youtube.com/watch?v=RrHiQ2yLmpM
https://www.youtube.com/watch?v=RrHiQ2yLmpM
https://www.youtube.com/watch?v=RrHiQ2yLmpM
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Finalidades dos Tratamentos Térmicos nos Aços 
 
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Finalidades dos Tratamentos Térmicos nos Aços 
 
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Tratamentos Térmicos 
Amolecimento 
 Recozimento de cristalização 
 
 Recozimento total ou pleno 
 
 Recozimento isotérmico ou cíclico 
 
 Recozimento de esferoidização 
 
 Recozimento para alivio de tensões 
 
 Normalização 
 
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Tratamentos Térmicos 
Endurecimento 
O endurecimento dos aços é feito para aumentar a resistência ao desgaste e a 
resistência à fadiga. 
O endurecimento é fortemente dependente do teor de carbono do aço. 
A presença de elementos de liga possibilita o endurecimento de peças de grandes 
dimensões, o que não seria possível quando do uso de aços comuns ao carbono. 
Os tratamentos de endurecimento são: 
 Tempera 
 
 Austempera 
 
 Martempera 
. 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Tratamentos Térmicos 
Endurecimento 
Para aumentar a resistência ao desgaste é suficiente a realização de um endurecimento 
superficial (Que também leva ao aumento da resistência a fadiga). 
Pode-se assim proceder a uma tempera superficial ou a um tratamento termoquímico, 
que consiste na alteração da composição química da superfície pela difusão de 
elementos como carbono, nitrogênio e boro. 
. 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Tratamentos Térmicos 
Modificação das Propriedades do Material 
O Tratamento Térmico, a rigor, é usado para modificar as propriedades dos materiais. 
Esses processos modificam o comportamento dos aços de um modo benéfico, de forma 
a maximizar a vida útil das partes (Alivio de tensões), ou as propriedades de resistência 
(Tratamento criogênico), ou alguma outra propriedade desejada (Envelhecimento). 
. 
 
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Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços 
Tratamentos Térmicos 
 
Tratamentos Térmicos 
Recozimento 
Normalização 
Tempera 
e Revenido 
Esferoidização ou 
Coalescimento 
•Alívio de tensões 
•Recristalização 
•Homogeneização 
•Total ou Pleno 
•Isotérmico 
 
Solubilização e 
envelhecimento