Tratamento Térmico e Termoquímico dos Aços

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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 
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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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Tratamentos Térmicos 
 
Tratamentos Térmicos 
Recozimento 
Normalização 
Tempera 
e Revenido 
Esferoidização ou 
Coalescimento 
•Alívio de tensões 
•Recristalização 
•Homogeneização 
•Total ou Pleno 
•Isotérmico 
 
Solubilização e 
envelhecimento 
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tempera 
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Tempera 
Os tratamentos que por simples aquecimento e resfriamento, modificam as 
propriedades de toda a massa do aço, tais como: 
 Têmpera 
 Revenimento 
 Recozimento 
 
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: 
 Cementação 
 Nitretação 
 
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Tempera 
 
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Tempera 
 
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Tempera 
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 e resistência 
mecânica. 
 
A têmpera tem 3 etapas: Aquecimento, Manutenção da Temperatura e 
Resfriamento. 
 
Conseguimos isso mudando a estrutura do aço (de ferrita + perlita) para uma estrutura 
martensítica. 
 
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Tempera 
 
Aumentar 
 A dureza 
 A resistência à tração 
 Compressão e desgaste 
 O limite de escoamento 
 
Diminuir 
 Resiliência 
 Alongamento 
 Estricção 
 Ductibilidade 
 Elasticidade 
 Densidade, etc. 
 
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Tempera 
Fases da Têmpera: 1ª Fase: Aquecimento 
A peça é aquecida em fornos, por chama ou por indução elétrica., até uma temperatura 
recomendada superior à temperatura crítica, que é de 727ºC, por volta de 800ºC para os 
aços ao carbono. 
É importante ressaltar que o aquecimento deve ser lento no início, a fim de não 
provocar defeitos no metal. 
Aços hipoeutetóides o aquecido em torno de 50ºC acima da zona crítica (linha G–S–
K), onde a perlita e ferrita se transformem em austenita. 
Aços hipereutetóides, a temperatura pode ser mais baixa (± 50ºC acima da linha S–
K). Nessa temperatura a perlita se transforma em austenita e a cementita já é um 
constituinte duro. 
 
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Tempera 
Fases da Têmpera: 1ª Fase: Aquecimento 
O aquecimento tem como objetivo obter a organização dos cristais do metal, numa 
fase chamada austenitização. 
O objetivo é conduzir o aço a uma fase, na qual se obtém o melhor arranjo possível dos 
cristais do aço, para obter a futura dureza. 
Após essa fase o aço pode ser submetido a outras fases, dependendo das necessidades. 
Cada aço tem sua composição, a temperatura de varia de aço para aço. 
A têmpera é obtida em temperaturas diferentes, o que depende da composição do aço da 
peça e dos seus objetivos. 
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Tempera 
Aquecimento para Têmpera 
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Tempera 
Fases da Têmpera: 1ª Fase: Aquecimento 
Portanto, a têmpera de uma dada peça leva em consideração muitos fatores. 
O próprio tempo de exposição da peça na temperatura de austenização é 
considerado quando se faz a sua têmpera. 
Cada aço tem uma temperatura de austenização, e que é aquela que proporciona o 
máximo de dureza. 
Dependendo das exigências do cliente, a austenização, e consequentemente a 
têmpera, vai ocorrer apenas na superfície (Tempera Superficial por Indução) da peça ou 
em toda ela. 
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Tempera 
Fases da Têmpera: 1ª Fase: Aquecimento 
TEMP.DE PRÉ - 
AQUEC.
TEMP. DE 
TÊMPERA
COR DO MAT. NA 
TEMP
RESFRIAR EM
AÇO 1.040 a 1.050 500 ºC 830 ºC Vermelho Água
AÇO 1.060 a 1.080 500 ºC 790 ºC Vermelho escuro Água ou Óleo
AÇO 1.090 500 ºC 775 ºC Vermelho cereja Óleo
AÇO PRATA 550 ºC 800 ºC Vermelho escuro Óleo
AÇO P/ MOLAS 600 ºC 875 ºC Vermelho claro Óleo
AÇO RÁPIDO 550 ºC a 900 ºC 1.300 ºC Branco Óleo
MATERIAL A
TEMPERAR
TÊMPERA
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Tempera 
Tratamento Térmico Têmpera 
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Tempera 
Fases da Têmpera: 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. 
 
É o tempo necessário para que toda a peça chegue a uma mesma temperatura e se 
solubilize totalmente o carbono. 
 
A manutenção da temperatura varia de acordo com a forma da peça e o tempo nessa 
fase deve ser bem controlado. 
 
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Tempera 
 
INDA Tratamento Térmico Têmpera 
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Tempera 
Fases da Têmpera: 3ª Fase: Resfriamento 
A peça uniformemente aquecida na 
temperatura desejada é resfriada, o qual 
deve ser brusco em água, óleo ou jato de 
ar. 
A rapidez do resfriamento é importante 
para impedir que o aço mude para fase 
diferente daquela que se obteve na 
temperatura de austenização (obter 
estruturamartensítica). 
Quase sempre, após a têmpera, a peça é 
submetida ao revenimento. 
 
Meios de Resfriamento
Solução aquosa a 10% NaOH
Solução aquosa a 10% NaCl
Solução aquosa a 10% Na2CO3
Água 0ºC
Água a 18ºC
Água a 25ºC
Óleo
Água a 50ºC
Tetracloreto de carbono
Água a 75ºC
Água a 100ºC
Ar líquido
Ar
Vácuo
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Tempera 
 
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Tempera 
Fases da Têmpera: 3ª Fase: Resfriamento 
Diferentes Variações 
Os meios líquidos e gasosos são os mais utilizados para o resfriamento do aço. 
Entre os líquidos estão a água, água com sal ou aditivos cáusticos, óleo ou soluções 
aquosas de polímeros. 
Entre os gasosos estão o próprio ar e os gases inertes, como nitrogênio, hélio e 
argônio. 
Os meios e as velocidades de resfriamento resultam em diferentes variações de 
têmpera. 
 
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Tempera 
 
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Tempera 
Fases da Têmpera: 3ª Fase: Resfriamento 
 
Resfriamento em Cadium no Processo de Têmpera 
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Tempera 
Fases da Têmpera: 3ª Fase: Resfriamento 
 
Óleo para Tempera de Aco KTALO 20 tn 
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Tempera 
 
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Tempera 
Efeitos da Têmpera 
 Aumento considerável da dureza do aço. 
 Aumento da fragilidade em virtude do aumento de dureza. (O aço torna-se muito 
quebradiço). 
 O processo provoca algumas deficiências no aço, como a redução da ductilidade 
e da tenacidade, além de tensões internas que podem ocasionar deformação, 
empenamento e fissuração. 
 Reduz-se a fragilidade de um aço temperado com um outro tratamento térmico 
denominado revenimento. 
 
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Tempera 
 
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Tempera 
Tratamento Térmico Têmpera Parafusos 
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Tempera 
Objetivos 
 Obter estrutura martensítica que 
promove: 
 
Aumento na dureza 
 
Aumento na resistência à tração 
Redução na tenacidade 
 
*** A têmpera gera tensões 
 
 deve-se fazer revenido 
posteriormente 
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Tempera 
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Tempera 
O porque da alta dureza da Martensita: 
1. O Carbono dissolve-se prontamente na austenita, mas é praticamente insolúvel na 
ferrita. 
2. Quando a austenita é resfriada a uma temperatura que não é mais estável, o ferro 
gama passa a ferro alfa e o Carbono é expulso da solução sólida, formando Fe3C. 
3. Quando se aumenta a velocidade de esfriamento da Austenita, pode-se chegar a uma 
velocidade tal que não permite a expulsão do carbono paraformar Fe3C. Tem-se então 
uma solução sólida supersaturada de C no ferro alfa, constituindo a Martensita, cuja 
dureza elevada deve ser atribuída à distorção de reticulado cubico causado pela 
supersauração. 
4. A dureza máxima obtida depende do teor de Carbono. 
 
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Tempera 
A transformação da Austenita depende da temperatura. 
 
A temperatura Mi é afetada pelo carbono e outros elementos. 
 
STEVEN E HAYNES (ºC) 
Mi = 561– 447(%C)–33 (%Mn) – 17(%Ni) -17(%Cr) – 21(%Mo) 
Intervalos: 0,1 a 0,55%C, 0,1 a 0,35%Si, 0,2 a 1,7%Mn, até 5% Ni, até 6% Cr e até 1% 
Mo. 
 
ANDREWS (ºC) 
Mi =539–423(%C)-30,4(%Mn)-17,7(%Ni)-12,1(%Cr)-7,5(%Mo) 
Os intervalos são parecidos com os de Steven 
 
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Tempera 
Efeito da % C sobre Mi e Mf 
 
  Martensita 
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Tempera 
 
Agulhas de 
 Martensita 
Austenita 
 Retida 
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Tempera 
Martensita 
 
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Tempera 
Temperatura 
Superior à linha crítica (A1) 
Deve-se evitar o superaquecimento, pois formaria martensita acicular muito grosseira, de 
elevada fragilidade 
 
Resfriamento 
Rápido de maneira a formar martensíta (ver curvas TTT) 
 
Meios de Resfriamento 
Depende muito da composição do aço (% de carbono e elementos de liga) e da 
espessura da peça 
 
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Temperabilidade 
Capacidade de uma aço adquirir dureza por tempera a uma certa profundidade 
 
Veja exemplo comparativo da temperabilidade de uma aço 1040 e de uma aço 8640 
 
A curva que indica a queda de dureza em função da profundidade recebe o nome de 
curva Jominy que é obtida por meio de ensaios normalizados. 
 
Veja como é feito o ensaio de temperabilidade Jominy no site: 
www.cimm.com.br/material didático 
 
 
 
 
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Ensaio Jominy – ABNT NBR 6330 
 
 
 
 
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Curvas de Temperabilidade 
 
 
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Temperabilidade dos Aços em Função do Teor de Carbono 
 
 
 
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Microestruturas de CP Jominy 
 
 
 
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Bibliografia 
Tratamento Térmico 
http://tratamentotermico.com/tempera.html 
 
Tratamento Térmico 
http://www.brasimet.com.br/tratamento-termico/# 
 
Maxitrate 
http://www.maxitrate.com.br/tratamento-termico-normalizacao.html 
 
INDA 
https://ww2.inda.org.br/blog/2019/06/06/tratamento-termico-tempera/ 
 
Cadium 
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/ 
 
 
http://tratamentotermico.com/tempera.html
http://www.brasimet.com.br/tratamento-termico/
http://www.brasimet.com.br/tratamento-termico/
http://www.brasimet.com.br/tratamento-termico/
http://www.maxitrate.com.br/tratamento-termico-normalizacao.html
http://www.maxitrate.com.br/tratamento-termico-normalizacao.html
http://www.maxitrate.com.br/tratamento-termico-normalizacao.html
http://www.maxitrate.com.br/tratamento-termico-normalizacao.html
http://www.maxitrate.com.br/tratamento-termico-normalizacao.html
https://ww2.inda.org.br/blog/2019/06/06/tratamento-termico-tempera/
https://ww2.inda.org.br/blog/2019/06/06/tratamento-termico-tempera/
https://ww2.inda.org.br/blog/2019/06/06/tratamento-termico-tempera/
https://ww2.inda.org.br/blog/2019/06/06/tratamento-termico-tempera/
https://ww2.inda.org.br/blog/2019/06/06/tratamento-termico-tempera/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
https://www.cadium.com.br/work/oleo-para-tempera-de-aco-ktalo-20-tn/
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Bibliografia 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Recozimento 
http://tratamentotermico.com/recozimento.html 
https://pt.slideshare.net/hertzoliveira3/recozimento-e-normalizao 
https://pt.slideshare.net/RoggerAntunes/recozimento 
http://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariamecanica/maprotec/aula20.pdf 
http://www.protolab.com.br/TratamentosTermicos.pdf 
http://www.ghinduction.com/process/recozimento-e-normalizacao/?lang=pt-br 
https://pt.slideshare.net/VictorMota9/5-recozimento-e-normalizao-1 
http://www.spectru.com.br/Metalurgia/diversos/tratamento.pdf 
http://engenhariamecanicanaweb.blogspot.pt/2010/02/recozimento.html 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Recozimento
https://pt.wikipedia.org/wiki/Recozimento
http://tratamentotermico.com/recozimento.html
http://tratamentotermico.com/recozimento.html
https://pt.slideshare.net/hertzoliveira3/recozimento-e-normalizao
https://pt.slideshare.net/hertzoliveira3/recozimento-e-normalizao
https://pt.slideshare.net/hertzoliveira3/recozimento-e-normalizao
https://pt.slideshare.net/hertzoliveira3/recozimento-e-normalizao
https://pt.slideshare.net/hertzoliveira3/recozimento-e-normalizao
https://pt.slideshare.net/hertzoliveira3/recozimento-e-normalizao
https://pt.slideshare.net/RoggerAntunes/recozimento
https://pt.slideshare.net/RoggerAntunes/recozimento
http://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariamecanica/maprotec/aula20.pdf
http://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariamecanica/maprotec/aula20.pdf
http://www.protolab.com.br/TratamentosTermicos.pdf
http://www.protolab.com.br/TratamentosTermicos.pdf
http://www.ghinduction.com/process/recozimento-e-normalizacao/?lang=pt-br
http://www.ghinduction.com/process/recozimento-e-normalizacao/?lang=pt-br
http://www.ghinduction.com/process/recozimento-e-normalizacao/?lang=pt-br
http://www.ghinduction.com/process/recozimento-e-normalizacao/?lang=pt-br
http://www.ghinduction.com/process/recozimento-e-normalizacao/?lang=pt-br
http://www.ghinduction.com/process/recozimento-e-normalizacao/?lang=pt-br
http://www.ghinduction.com/process/recozimento-e-normalizacao/?lang=pt-br
http://www.ghinduction.com/process/recozimento-e-normalizacao/?lang=pt-br
https://pt.slideshare.net/VictorMota9/5-recozimento-e-normalizao-1
https://pt.slideshare.net/VictorMota9/5-recozimento-e-normalizao-1
https://pt.slideshare.net/VictorMota9/5-recozimento-e-normalizao-1
https://pt.slideshare.net/VictorMota9/5-recozimento-e-normalizao-1
https://pt.slideshare.net/VictorMota9/5-recozimento-e-normalizao-1
https://pt.slideshare.net/VictorMota9/5-recozimento-e-normalizao-1
https://pt.slideshare.net/VictorMota9/5-recozimento-e-normalizao-1
https://pt.slideshare.net/VictorMota9/5-recozimento-e-normalizao-1
https://pt.slideshare.net/VictorMota9/5-recozimento-e-normalizao-1
https://pt.slideshare.net/VictorMota9/5-recozimento-e-normalizao-1
http://www.spectru.com.br/Metalurgia/diversos/tratamento.pdf
http://www.spectru.com.br/Metalurgia/diversos/tratamento.pdf
http://engenhariamecanicanaweb.blogspot.pt/2010/02/recozimento.html
http://engenhariamecanicanaweb.blogspot.pt/2010/02/recozimento.html