Tratamentos Térmicos

Prévia do material em texto

DIAGRAMA
TRANSFORMAÇÃO –TEMPO- TEMPERATURA
GRADUAÇÃO EM 
ENGENHARIA MECÂNICA
DISCIPLINA: SIDERURGIA
ATENÇÃO
O CONTEÚDO AUDIOVISUAL DESTA AULA É
EXCLUSIVO PARA FINS ACADÊMICOS,
ESTANDO PROTEGIDO PELAS LEIAS DE
PROPRIEDADE INTELECTUAL.
PROIBIDO A SUA CESSÃO OU OUTRA FORMA
DE UTILIZAÇÃO NÃO AUTORIZADA
DECOMPOSIÇÃO DA AUSTENITA E CURVAS TTT.
Um aço resfriado lentamente a partir do campo austenítico apresentará, à temperatura
ambiente, uma ou mais fases: ferrita, perlita, e cementita. Porém, se o resfriamento do aço
a partir da região austenítica for muito rápido, aparecerão outros constituintes
metaestáveis, como a bainita e a martensita, que não são previsto pelo diagrama Fe-Fe3C.
EFEITO DA VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO SOBRE A 
TRANSFORMAÇÃO DA AUSTENITA.
Esse efeito dos constituintes obtidos pela decomposição lenta da austenita sobre as
propriedades mecânicas do aço embora apreciável, está longe de ser comparados ao
efeito que pode ser conseguido pelo resfriamento rápido da austenita.
Seja um aço eutetóide – que apresenta uma única temperatura crítica a 727° C,
abaixo dessa temperatura tem só perlita, em condições de resfriamento lento. Com
maiores velocidades de resfriamento o produto que resulta da transformação nessas
condições, até uma certa velocidade ainda é perlita. Com velocidades cada vez maiores
ocorre uma nova transformação , dando origem a um constituinte completamente
diferente, a “ martensita”.
2% nital - 100X 2% nital - 1000X
Dentro de uma faixa de velocidade de resfriamento, há formação simultânea de dois
constituintes perlita + martensita. Finalmente na chamada velocidade crítica de resfriamento
desaparece inteiramente a primeira transformação cessando a formação da perlita,
permanecendo somente a segunda transformação tendo como produto a martensita.
FERRITA E CEMENTITA
TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA - CURVA TTT - EM C OU EM S 
Os fenômenos que ocorrem quando o aço é resfriado em diferentes velocidades são
melhor compreendidos pelo estudo da transformação isotérmica da austenita em perlita,
em diversas temperaturas abaixo de 727ºC, ou seja, pelo resfriamento rápido de um aço
eutetóide até a temperatura de 727°C, mantendo-se a seguir essa temperatura constante
até que toda transformação da austenita se processe.
A transformação em perlita obedecerá a uma curva de reação isotérmica, como
indicada na figura abaixo, na qual se considerou um resfriamento brusco da austenita a
600°C.
A temperatura desempenha um papel importante na taxa de transformação da
austenita em perlita, a dependência em relação à temperatura para uma liga ferro-carbono
com composição eutetóide está demonstrada nas curvas do gráfico abaixo, plotado na
forma de S que mostram a porcentagem de transformação em função do logaritmo do
tempo para três temperaturas diferentes, após resfriar rapidamente uma amostra composta
por 100% de austenita até a temperatura indicado no gráfico; onde foi mantida constante
ao longo de todo o curso da reação.
Liga Fe-c com 0,76%C, a fração reagida isotermicamente em função do
logaritmo do tempo para transformação da austenita em perlita.
a- região de encubação
para os átomos se
rearranjarem e formarem os
primeiros núcleos de perlita.
b– Após os aparecimento
dos núcleos , estes
começarão a crescer e a
austenita vai se
transformando rapidamente
em perlita.
c – Os nódulos de perlita se
tocam e esse impedimento
físico faz com que a
transformação ocorra mais
lentamente em sua forma
final.
As curvas em S ou os diagramas TTT nos mostram que a cada temperatura, ocorre a
formação de determinado constituinte. Os tratamentos isotérmicos baseiam-se nesse fato
e, em geral, consistem na austenitização, seguida de um resfriamento rápido até uma
determinada temperatura, onde a peça permanece até a transformação da austenita se
completar.
Um diagrama para uma
transformação isotérmica (parte inferior) é
gerado a partir de medições da
porcentagem da transformação em função
do logaritmo do tempo (parte superior).
•A transformação da austenita em
perlita ocorre apenas se a liga for super
resfriada até abaixo da temperatura do
eutetóide
•À esquerda da curva do início de
transformação apenas austenita estará
presente, enquanto que a direita da curva
do término de transformação apenas
existirá perlita. Entre as duas curvas
ambos estão presentes.
DIAGRAMA ISOTÉRMICO COMPLETO – AÇO LIGA 4340
Diagrama de
transformação isotérmica
para um aço-liga (tipo
4340):
A= austenita;
B= bainita; 
P = perlita;
M= martensita; 
F= ferrita proeutetóide.
A curva TTT abaixo mostra a representação de uma transformação de fase durante
um ciclo térmico. A curva mais à esquerda (azul) corresponde ao início das
transformações e a mais à direita (cor vermelha) ao fim das transformações.
Nas duas curvas existem duas retas horizontais denominadas respectivamente Mi e
Mf. São as temperaturas de início e fim de transformação martensítica. Quando uma
curva de resfriamento cruza a curva TTT a transformação ocorre, na região assinalada
por um serrilhado. Sabemos qual a estrutura é formada analisando-se em que região da
curva TTT ocorreu a transformação.
Mi
Mf
(W.F. Smith, “Structure and Properties of Engineering Alloys”, McGraw-Hill, 1981, p. 14. Reproduzido com permissão de The McGraw-Hill Companies.)
Experiências efetuadas para determinação das alterações na microestrutura durante a
transformação isotérmica de um aço-carbono a 705 ºC.
Após a austenitização, as amostras são temperadas em um banho de sais a 705 ºC e
aí mantidas durante o tempo indicado, sendo depois temperadas em água à temperatura
ambiente.
Diagrama de transformação isotérmica de um aço-carbono eutetóide, em que se
mostra a relação com o diagrama de fases Fe-Fe3C.
CURVA REAL DE UM TRATAMENTO ISOTÉRMICO
Diagrama de
transformação isotérmica para
uma liga Fe-C com composição
eutetóide, mostrando a
superposição da curva para um
tratamento térmico isotérmico
(ABCD). As microestruturas
antes e depois da transformação
da austenita em perlita estão
mostradas.
A Figura apresenta o diagrama TTT de transformação isotérmica (à temperatura
constante) do aço carbono eutetóide (0,77% C). No eixo vertical são mensuradas as
temperaturas e no eixo horizontal os tempos de reação em escala logarítmica. Nesse
diagrama há duas curvas que indicam os tempos de início e fim das modificações de fase
no aço. A curva da esquerda indica o início da transformação e a da direita o seu término.
CURVA DE TRATAMENTO ISOTÉRMICO
CURVA DE TRATAMENTO ISOTÉRMICO
CURVA DE UM TRATAMENTO ISOTÉRMICO
DIAGRAMA COMPLETO DO AÇO EUTETÓIDE
À medida que a temperatura de
transformação é reduzida (aumento taxa)
após a formação de perlita fina, um novo
microconstituinte é formado: a bainita.
Como ocorre na perlita (lamelas) a
microestrutura da bainita consiste nas fases
ferrita e cementita, mas os arranjos são
diferentes (agulhas ou placas) .
No diagrama de transformação
isotérmica a bainita se forma abaixo do
“joelho” enquanto a perlita se forma acima.
BAINITA
BAINITA
Para temperaturas entre 300 ° C e 540 °C a
bainita se forma como uma série de agulhas de
ferrita separadas por partículas alongadas de
cementita (bainita superior)
Para temperaturas entre 200 °C e 300 °C a
ferrita encontra-se em placas e partículas finas de
cementita se formam no interior dessas placas
(bainita inferior)
A fotomicrografia (a) apresenta uma
estrutura bainítica superior com finíssimas
agulhas de ferrita e (b) apresenta uma estrutura
bainítica inferior com partículas alongadas de
cementita formadas no interior das placas de
ferrita
CURVA DE UM TRATAMENTO ISOTÉRMICO
CURVA DE UM TRATAMENTO ISOTÉRMICO
Considerando o diagrama de
transformação isotérmica para uma liga
ferro-carbono com composição eutetóide,
especifique a natureza da microestrutura
final(em termos dos microconstituintes
presentes e das porcentagens aproximadas)de uma pequena amostra que foi submetida
aos seguintes tratamentos tempo-
temperatura. Em cada caso assuma que
inicialmente a amostra estava a
760°C(1400°F) e que havia sido mantida
nessa temperatura tempo suficiente para ser
obtida uma estrutura homogênea totalmente
austenítica.
a) Resfriar rapidamente até 350°C (660 F),
manter por 104 s e, então, temperar até a
temperatura ambiente.
b) Resfriar rapidamente até 250°C (480 F),
manter por 100 s e, então, temperar até
temperatura ambiente.
c) (c) Resfriar rapidamente até 650°C
(1200 F). manter por 20 s, resfriar
rapidamente até 400 °C (750 F), manter
por 103s e, então, temperar até a
temperatura ambiente
EXEMPLO 1
(a) A 350°C, a austenita transforma-se isotermicamente em bainita; essa reação começa
após aproximadamente 10 segundos e está concluída depois de transcorridos cerca de 500
segundos. Portanto, passados 104 segundos, como estipulado no problema, 100% da
amostra é bainita, e nenhuma transformação adicional é possível, não obstante a linha de
têmpera final passar através da região da martensita no diagrama.
(b) Nesse caso, leva-se cerca de 150 segundos a 250°C para que a transformação bainítica
se inicie, de modo que após 100 segundos, a amostra ainda é 100% austenita. Conforme a
amostra é resfriada pela região da martensita, iniciando a cerca de 215°C,
progressivamente uma maior quantidade da austenita transforma-se instantaneamente em
martensita. Essa transformação já está concluída no momento em que a temperatura
ambiente é atingida, tal que a microestrutura final consiste em 100% martensita.
adicional é possível, uma vez que não existe nenhuma austenita residual; dessa forma, a
microestrutura final à temperatura ambiente consiste em 50% perlita e 50% bainita.
(c) Para a linha isotérmica a 650°C, a perlita começa a se formar após cerca de 7
segundos; depois de transcorridos 20 segundos, apenas cerca de 50% da amostra se
transformou em perlita. O resfriamento rápido até 400°C está indicado pela linha vertical;
durante esse resfriamento, uma quantidade muito pequena, se alguma, da austenita
residual irá se transformar em perlita ou bainita, embora a curva de resfriamento passe
através das regiões da perlita e da bainita no diagrama. A 400°C, começamos a
cronometrar o tempo, essencialmente a partir de zero, assim, depois de transcorridos 10³
segundos, todos os 50% residuais de austenita terão se transformado completamente em
bainita. Na têmpera até a temperatura ambiente, nenhuma transformação adicional é
possível, uma vez que não existe nenhuma austenita residual; dessa forma, a
microestrutura final à temperatura ambiente consiste em 50% perlita e 50% bainita.
(“Suiting the Heat Treatment to the Job”, United States Steel Corp., 1968, p. 34. Cortesia de United States SteelCorporation.)
A MARTENSITA
https://books.google.com.br/books?id=skGxDwAAQBAJ&printsec=frontcover&hl=pt-BR
https://books.google.com.br/books?id=skGxDwAAQBAJ&prints
ec=frontcover&hl=pt-BR
https://books.google.com.br/books?id=phmzDwAAQBAJ&pri
ntsec=frontcover&hl=pt-BR
A MARTENSITA
A martensita é formada quase que instantaneamente na têmpera. O aspecto agulhado
da microestrutura está relacionado com a inércia da rede (CFC) cúbica de face centrada
da austenita em rearranjar-se na rede (CCC) cúbica de corpo centrado da ferrita, devido
às altas taxas de resfriamento envolvidas neste tratamento térmico. Durante a têmpera, a
estrutura CFC não consegue transformar-se na estrutura CCC, pois os átomos de carbono
nos interstícios da CFC impedem o arranjo. Em virtude disto, a estrutura CFC não
consegue se ajustar, então, seus planos cisalham para comportar o carbono, formando a
rede tetragonal de corpo centrado (TCC) da martensita. As agulhas de martensita
observadas ao microscópio correspondem exatamente às linhas formadas pelos planos
cisalhados .
Na fase martensita, todo o carbono permanece em solução sólida, dificultando o
escorregamento dos planos quando o material é tensionado, por isso, é bastante dura e
frágil, na verdade a martensita é a fase mais dura possível de se obter em um aço carbono.
A martensita se forma quando o
resfriamento for rápido o suficiente de
forma a evitar a difusão do carbono,
ficando o mesmo retido em solução.
Como consequência disso, ocorre
a transformação polimórfica mostrada
ao lado.
Como a martensita não envolve
difusão, a sua formação ocorre
instantaneamente (independente do
tempo).
A MARTENSITA
Sendo uma fase fora de equilíbrio, a martensita não aparece no diagrama de fases
ferro – carboneto de ferro
É uma solução sólida supersatura de carbono (não se forma por difusão), todo o
carbono permanece intersticial, podendo transformar-se em outras estruturas por difusão
quando aquecida
É dura e frágil, por isso é sempre necessário um tratamento de revenimento após a
formação de martensita
Duas microestruturas são encontradas em função do teor de carbono; em ripas e
lenticular (placas).
A MARTENSITA
MARTENSITA EM FORMA DE RIPAS
Para ligas que contêm menos
do que cerca de 0,6%de C, a fase
martensita se formam como ripas.
São placas longas e finas, tais
como as lâminas de uma folha.
Os detalhes microestruturais são
muito finos e técnicas de micrografia
eletrônica devem ser aplicadas para
a análise dessa microestrutura.
MARTENSITA EM FORMA LENTICULAR (PLACAS)
A martensita lenticular
(ou em placas) é encontrada
em ligas ferro-carbono com
concentrações maiores que
0,6% de C.
Na fotomicrografia
pode-se observar a
martensita em forma de
agulhas (regiões escuras) e
austenita que não se
transformou durante o
resfriamento (regiões claras)
denominada austenita retida.
.
MARTENSITA REVENIDA
No estado temperado, a martensita, além
de ser mais dura, é tão frágil que não pode ser
utilizada para a maioria das aplicações
As tensões internas que possam ter
sido introduzidas durante a têmpera tem um
efeito de enfraquecimento
A ductilidade e a tenacidade podem
ser aprimoradas e as tensões internas
aliviadas por meio de um tratamento de
revenimento.
O revenido é conseguido através do
aquecimento de um aço martensítico até uma
temperatura abaixo do eutetóide durante um
intervalo de tempo específico
1. (Temperatura ambiente até 200°C) – a martensita se transforma em um
precipitado de transição cuja composição varia de Fe2C a Fe3C.
2. (de 200 a 300°C) – qualquer austenita retida se decompõe em bainita
(mescla fina de ferrita e cementita).
3. (de 260 a 360°C) – a martensita de baixo carbono e o carboneto, se
decompõem em ferrita e cementita.
4. (de 360 até a temperatura eutetóide, 727°C) – se produz uma esferoidização
e um crescimento das partículas de carboneto.
REVENIMENTO DA MARTENSITA
TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA DE LIGA FE-C
Exercício 1: Usando o diagrama do slide seguinte construa a transformação isotérmica para
uma liga Fe-C em composição eutetóide, especificar a natureza da microestrutura final de uma
pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos térmicos tempo x temperatura:
Curva 1 - Rápido resfriamento até 160°C e manutenção da T por 10s. Nesta T, apenas
metade da austenita transforma-se em martensita. Microestrutura final é composta por 50%
de martensita e 50% de austenita.
Curva 2 - Resfriamento rápido até 250°C e manutenção da T por 102 s, com
subsequente resfriamento até a T ambiente. Microestrutura final é composta por 100% de
martensita.
Curva 3 - Resfriamento rápido até 300°C e manutenção da T por 500s, com
subsequente resfriamento até a T ambiente. Microestrutura final é composta por 50% de
bainita e 50% de martensita.
Curva 4 - Resfriamento rápido até 600ºC e manutenção da T por 104 s, com
subsequente resfriamento até a T ambiente. Microestrutura final é composta por perlita. O
resfriamento subsequente não mudará nada, independente da velocidade de resfriamento
adotada.
1
Curva 1 - Rápido resfriamento até 160°C e manutenção da T por 10s. Nesta T,
apenas metade da austenitatransforma-se em martensita. Microestrutura final é
composta por 50% de martensita e 50% de austenita.
2
Curva 2 - Resfriamento rápido até 250°C e manutenção da T por 102 s, com
subsequente resfriamento até a T ambiente. Microestrutura final é composta por 100% de
martensita.
3
Curva 3 - Resfriamento rápido até 300°C e manutenção da T por 500s, com
subsequente resfriamento até a T ambiente. Microestrutura final é composta por 50% de
bainita e 50% de martensita.
4
Curva 4 - Resfriamento rápido até 600ºC e manutenção da T por 104 s, com
subsequente resfriamento até a T ambiente. Microestrutura final é composta por
perlita. O resfriamento subsequente não mudará nada, independente da velocidade de
resfriamento adotada.
EXERCÍCIO 1- CONTINUAÇÃO
1
2 3
4
EXERCÍCIO 1- RESPOSTA
ENSAIO DE TEMPERABILIDADE – JOMINY
O ensaio Jominy de temperabilidade destina-se ao teste da temperabilidade de
aços. O ensaio consiste em um corpo de prova padronizado de aço a ser testado, sendo
aquecido para a temperatura de têmpera e resfriado bruscamente em uma face frontal,
em um dispositivo, por meio de um jato d’água ascendente. Nas superfícies de ensaio
retificadas em paralelo e o eixo do corpo de prova mede-se a dureza em distâncias
determinadas, iniciando na face frontal resfriada bruscamente.
Quando analisados os resultados as curvas do ensaio Jominy para um determinado
material pode-se verificar que existe uma faixa de dureza. Essa faixa é devido a
dispersão dos resultados dos ensaios executados para a realização da norma. A
dispersão dos resultados para um mesmo material ocorre por algumas razões como às
diferenças na estrutura dos aços (tamanho de grão, inclusões, etc.) e nas composições
químicas.
(H.E. McGannon (ed.), “The Making, Shaping, and Treating of Steel”, 9. ed.,
United States Steel Corp.,1971, p. 1099.Cortesia de United States Steel Corporation.)
O TESTE JOMINY
O TESTE JOMINY
Correlação entre o diagrama de resfriamento (transformação) contínuo e os
resultados do ensaio de temperabilidade Jominy de um aço-carbono eutetóide.
A maioria dos tratamentos térmicos para
os aços envolve o resfriamento contínuo de
uma amostra até a temperatura ambiente.
Um diagrama de transformação
isotérmica só é válido para temperatura
constante e tal diagrama deve ser modificado
para transformações com mudanças
constantes de temperaturas.
No resfriamento contínuo o tempo
exigido para que uma reação tenha seu início
e o seu término é retardado e as curvas são
deslocadas para tempos mais longos e
temperaturas menores.
RESFRIAMENTO CONTÍNUO
A transformação tem início após um
período de tempo que corresponde à
intersecção da curva de resfriamento com a
curva de início da reação, e termina com o
cruzamento da curva com o término da
transformação.
Normalmente, não irá se formar
bainita para aços ferro-carbono resfriados
continuamente, pois toda a austenita se
transformará em perlita.
Para qualquer curva de resfriamento
que passe por AB a austenita não reagida
transforma-se em martensita.
RESFRIAMENTO CONTÍNUO
Para o resfriamento contínuo de
uma liga de aço existe uma taxa de
têmpera crítica que representa a taxa
mínima de têmpera para se produzir
uma estrutura totalmente martensítica .
Para taxas de resfriamento
superiores à crítica existirá apenas
martensita. Além disso existirá uma
faixa de taxas em que perlita e
martensita são produzidos e finalmente
uma estrutura totalmente perlítica se
desenvolve para baixas taxas de
resfriamento.
RESFRIAMENTO CONTÍNUO
(R.A. Grange and J.M. Kiefer, adaptado por E.C. Bain and H.W. Paxton, “Alloying Elements in Steel“, 2. ed., American Society for Metals, 1966, p. 254.)
DIAGRAMA DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO DE UM AÇO-
CARBONO EUTETÓIDE..
CURVA DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO
(R.E. Reed-Hill, “Physical Metallurgy Principles,” 2.. ed., D. Van Nostrand Co., 1973 © PWS Publishers.)
(R.E. Reed-Hill, “Physical Metallurgy Principles,” 2.. ed., D. Van Nostrand Co., 1973 © PWS Publishers.)
VARIAÇÃO DA MICROESTRUTURA DE UM AÇO-CARBONO 
EUTETÓIDE RESFRIADO CONTINUAMENTE A VELOCIDADES 
DIFERENTES.
VARIAÇÃO DA MICROESTRUTURA DE UM AÇO-CARBONO 
HIPOEUTETÓIDE RESFRIADO CONTINUAMENTE A VELOCIDADES 
DIFERENTES.
As microestruturas resultantes:
Martensíta
Ferrita e martensita
Ferrita, perlita e martensita
Ferrita e perlita fina
Ferrita e perlita grosseira
Diagrama TRC Fe-0.30wt%C
(R.E. Reed-Hill, “Physical Metallurgy Principles,” 2.. ed., D. Van Nostrand Co., 1973 © PWS Publishers.)
VARIAÇÃO DA MICROESTRUTURA DE UM AÇO-CARBONO 
HIPOEUTETÓIDE RESFRIADO CONTINUAMENTE A VELOCIDADES 
DIFERENTES.
Identificar sequência de
resfriamento
a) 100% martensita
b) Perlita, ferrita e bainita
c) Perlita e ferrita
d) 50%Bainita e 50%martensita
Diagrama TTT Fe-0.45wt%C 
RESUMO DAS TRANSFORMAÇÕES
PROPRIEDADES MECÂNICAS
A cementita é mais dura, porém mais
frágil do que a ferrita. Dessa forma aumentando
a fração de Fe3C irá resultar em um material
mais duro e mais resistente.
A espessura da camada de cada fase
também influencia. A perlita fina é mais dura e
mais resistente que a perlita grosseira. A perlita
fina possui maior restrição ao movimento de
discordâncias e um maior reforço de cementita
na perlita, devido à maior área de contornos de
fases
Na esferoidita existe uma menor área de
contornos e menor restrição de discordâncias,
portanto é menos dura e menos resistente
Uma vez que a cementita é mais
frágil, o aumento do seu teor resultará em
uma diminuição de ductilidade nos aços;
Os aços com perlita grosseira são
mais dúcteis do que os com perlita fina,
pois na perlita fina existe uma maior
restrição à deformação plástica;
O aço esferoidizado é
extremamente dúctil, muito mais do que
aqueles que apresentam perlita fina e
perlita grosseira. Além disso são
extremamente tenazes, pois a forma de
esfera tem menor caráter concentrador de
tensão.
PROPRIEDADES MECÂNICAS
A martensita é mais dura, mais
resistente e mais frágil. A sua dureza
depende do teor de carbono para aços
com até aproximadamente 0,6% de C
.
Essas propriedades são
atribuídas aos átomos de carbono
intersticiais que restringem o
movimento de discordâncias
A martensita revenida
(Ferrita+Fe3C) possui partículas de
cementita extremamente pequenas, o
que lhe dá uma melhor ductilidade e
tenacidade.
PROPRIEDADES MECÂNICAS
FATORES QUE AFETAM A POSIÇÃO DAS CURVAS TTT NOS AÇOS
Teor de carbono
Tamanho do grão da austenita 
Composição química (elementos de liga)
Teor de carbono
Quanto maior o teor de carbono e de elementos de liga no aço (com exceção do
cobalto) mais para a direita se deslocam as curvas, facilitando a têmpera da liga ferro-
carbono.
Tamanho do grão da austenita
Quanto maior o tamanho de grão da austenita antes do resfriamento, mais para a
direita se deslocam as curvas, facilitando a têmpera.
As transformações iniciam-se nos contornos de grão, contudo, o aumento do tamanho
de grão prejudica algumas propriedades mecânicas do aço como dureza, por exemplo.
Composição química (elementos de liga)
Quanto mais homogênea a austenita (sem partículas de carboneto, impurezas, etc.)
mais para a direita se deslocam as curvas TTT, o que facilita a têmpera dos aços. Em geral
quanto mais alta a temperatura de aquecimento e quanto maior o tempo de permanência
mais homogênea a austenita será.
FATORES QUE AFETAM A POSIÇÃO DAS CURVAS TTT NOS AÇOS
INFLUÊNCIAS DOS ELEMENTOS DE LIGA NOS DIAGRAMAS TTT
INFLUÊNCIAS DOS ELEMENTOS DE LIGA NOS DIAGRAMAS TTT
• Influência no crescimento do grão: O crescimento do grão austenítico
durante o tratamento térmico é um efeito indesejado. Felizmente o
crescimento de grão é mais lento na presença de alguns elementos como por
exemplo, o Nb, o V e o Ni. Estes elementos são chamados “refinadores de
grão” e são adicionados no aço, muitas vezes, com esta finalidade.
INFLUÊNCIAS DOS ELEMENTOS DE LIGA NOS DIAGRAMAS TTT
INFLUÊNCIAS DOS ELEMENTOSDE LIGA
TRATAMENTO TÉRMICO
É o tratamento térmico realizado com o fim de alcançar um ou vários dos seguintes
objetivos:
➢ remover tensões devidas aos tratamentos mecânicos a frio ou a quente,
➢ diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade do aço,
➢ alterar as propriedades mecânicas como resistência, ductilidade, etc.,
➢ modificar características elétricas e magnéticas,
➢ ajustar o tamanho de grão,
➢ regularizar a textura bruta de fusão,
➢ remover gases,
➢ produzir uma microestrutura definida,
➢ eliminar enfim os efeitos de quaisquer tratamentos térmicos ou mecânicos a que o aço
tenha sido anteriormente submetido.
FATORES DE INFLUÊNCIA NOS TRATAMENTOS TÉRMICOS
❑ Temperatura - depende do tipo de material e da transformação de fase ou
microestrutura desejada
❑ Tempo - tempo de trat. térmico depende muito das dimensões da peça e da
microestrutura desejada;
✓ Quanto maior o tempo: maior a segurança da completa dissolução das fases para
posterior transformação „
✓ maior será o tamanho de grão
✓ Tempos longos facilitam a oxidação
❑ Velocidade de resfriamento
✓ Depende do tipo de l material e da transformação de fase ou microestrutura desejada.
✓ É o mais importante porque é ele que efetivamente e determinará a microestrutura,
além da composição química do material.
❑ Atmosfera* - para evitar a oxidação ou perda de algum elemento químico (ex:
descarbonetação dos aços)
Há três tipos de recozimento 
utilizados para os aços:
➢ Recozimento pleno ou total;
➢ Recozimento Isotérmico ou cíclico
➢ Recozimento subcrítico para alívio 
de tensões;
➢ Esferoidização
O recozimento total ou pleno – Visa
reduzir a dureza do aço, aumentar a
usinabilidade, facilitar o trabalho a frio ou
atingir a microestrutura ou as propriedades
desejadas.
TRATAMENTO TÉRMICO - RECOZIMENTO
(R.E. Reed-Hill, “Physical Metallurgy Principles,” 2.. ed., D. Van Nostrand Co., 1973 © PWS Publishers.)
Consiste em aquecer o aço acima da zona crítica, durante o tempo necessário e
suficiente para se ter solução do carbono ou dos elementos de liga no ferro gama, seguido
de um resfriamento muito lento, seja mediante o controle da velocidade de resfriamento
do forno ou desligando-se o mesmo e deixando que o aço resfrie ao mesmo tempo que
este. Nestas condições obtém-se perlita grosseira que é a estrutura ideal para melhorar a
usinabilidade dos aços de baixo e médio carbono.
TRATAMENTO TÉRMICO – RECOZIMENTO PLENO
TRATAMENTO TÉRMICO - RECOZIMENTO
Recozimento Isotérmico ou cíclico: Consiste no aquecimento do aço nas mesmas
condições que o recozimento total, seguido de um resfriamento rápido até uma
temperatura situada dentro da porção superior do diagrama de transformação isotérmico,
onde o material é mantido durante o tempo necessário a se produzir a transformação
completa. Em seguida, o resfriamento até a temperatura ambiente pode ser com maior
velocidade e a estrutura final resultante é mais uniforme que no caso do recozimento
pleno.
TRATAMENTO TÉRMICO - RECOZIMENTO
Recozimento subcrítico (alívio de tensões) – O aquecimento se dá a uma
temperatura abaixo do limite inferior da zona crítica ( linha A1) – utilizado para
recuperar a ductilidade do aço trabalhado a frio (encruado).
Normalmente, o aquecimento do aço carbono fica na faixa de 595 a 675°C, seguido
do resfriamento ao ar.
As principais transformações que ocorrem neste tratamento são:
➢ a recuperação e a recristalização das fases encruadas.
São também aplicados quando se deseja reduzir tensões residuais em estruturas ou
componentes após soldagem, dobramento, resfriamento brusco (têmpera), etc.
TRATAMENTO TÉRMICO - RECOZIMENTO
FAIXA DE TEMPERATURAS PARA TRATAMENTOS TÉRMICOS
ESFEROIDIZAÇÃO
Os aços de alto carbono % C > 0,8% apresentam uma rede frágil de cementita ao
redor da perlita. Esta quantidade maior de cementita presente nestes aços torna-os difíceis
de usinar. Para melhorar a usinabilidade destes aços faz-se um tratamento de
esferoidização. Assim chamado porque as partículas de cementita tornam-se esféricas após
tempo prolongado de exposição a temperaturas ligeiramente subcríticas. O tratamento
produz cementita esferoidal em matriz de ferrita, eliminando a presença de perlita e a rede
de carbonetos frágeis anteriormente existentes na microestrutura.
ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
➢ OBJETIVOS
• Produzir uma estrutura globular ou esferoidal de carbonetos no aço (esferoidita).
• Melhorar a usinabilidade, em geral de aços com alto teor de carbono.
• Facilitar a deformação a frio.
➢ MÉTODO
• O aquecimento da peça é feito por tempo prolongado a uma temperatura logo abaixo da
linha inferior da zona crítica.
Esta estrutura confere mínima dureza e máxima 
usinabilidade.
ESFEROIDIZAÇÃO
NORMALIZAÇÃO
Tratamento térmico de recozimento usado para refinar os grãos (diminuir o
tamanho médio dos grãos) e produzir uma distribuição de tamanhos mais uniforme e
desejável.
Aços perlíticos com grãos mais finos são mais tenazes que aços com grãos mais
grosseiros. A normalização é obtida por aquecimento a uma temperatura
aproximadamente de 55 a 85°C, acima da temperatura crítica superior. Após ter
passado o tempo de austenização, resfria-se o material ao ar.
É frequentemente usada antes da têmpera e revenimento. Na normalização, é
obtida uma melhor homogeneização das microestruturas resultantes do que no
recozimento pleno, pois a temperatura de tratamento é mais alta. A granulação mais
fina é conseguida no resfriamento mais rápido.
Método
Aquecimento de um aço a temperaturas acima da sua zona crítica, mantendo-o
nessa temperatura para completa homogeneização com posterior resfriamento ao ar.
Aplicações
• Peças fundidas e/ou forjadas.
• Peças de grandes dimensões.
NORMALIZAÇÃO
➢ Resfriamento
• Ao ar (calmo ou forçado).
➢ Constituintes estruturais
resultantes
• Hipoeutetóide → ferrita + perlita fina.
• Eutetóide → perlita fina.
• Hipereutetóide → cementita + perlita
fina.
➢ Observação
Conforme o aço pode-se obter bainita.
NORMALIZAÇÃO
CURVAS DE RECOZIMENTO PLENO E NORMALIZAÇÃO
NORMALIZAÇÃO
TÊMPERA
➢ Objetivos
Obter a martensita (constituinte metaestável endurecido do aço-carbono).
Melhorar a resistência ao desgaste do aço.
➢ Método
Aquecimento de um aço a temperaturas acima da sua zona crítica, mantendo- o
nessa temperatura para completa homogeneização com posterior resfriamento em meios
severos, como água ou óleo de têmpera.
➢ Aplicações
Peças de aço com médio teor de carbono, excepcionalmente com teor elevado desse
elemento.
➢ Temperatura
A temperatura de tratamento térmico (aquecimento) recomendada para os aços
hipoeutetóides é de 50°C acima da linha A3 e para os hipereutetóides entre as linhas Acm
e A1. Aços hipoeutetóides – acima da linha A3.
TÊMPERA
Meios de resfriamento
Depende da composição do aço (% de carbono e elementos de liga) e da espessura da
peça (utiliza-se água, salmoura, óleo).
A figura abaixo apresenta um aço temperado em óleo de têmpera apresentando
microestrutura bem definida e não muito grosseira, em virtude de a severidade do
resfriamento ser moderada.
Figura: Microestrutura de aço temperado em óleo
demonstrando ferrita em branco e a martensita (agulhas
escuras)
Figura: Aço duro temperado em água, agulhas escuras
de martensita em um fundo de austenita retida, que
não se transformou durante o resfriamento brusco, em
branco.
REVENIMENTO
O tratamento térmico de revenimento geralmente acompanha a têmpera.
➢ Objetivos
• Aliviar ou remover as tensões adquiridas na têmpera.
• Corrigir a dureza e a fragilidade da peça, aumentando resistência, desgaste e
tenacidade, minimizando os efeitos térmicos e mecânicos provocados pelo cisalhamento da
estrutura austenitização.
➢ Método
• Consiste no tratamento térmico após a têmpera, a temperaturas inferiores às críticas,
seguido de resfriamento lento, efetivando alívio de tensões.
➢ Temperatura
• Pode ser escolhida de acordo com as combinações de propriedades desejadas.REVENIMENTO
✓ Temperatura de tratamento: entre 100°C a 700°C;
✓ Tempo de permanência (encharque): Efeito completo do revenido pode não ser
obtido se a duração não for suficiente; Deverá ser de ½ hora a 10 minutos de
material; Para temperaturas baixas, escolhem-se durações mais longas do
revenido.
✓ Resfriamento: normalmente realizado ao ar (pode ser realizado ao óleo)
Essa denominação se aplica genericamente a qualquer temperatura de revenido.
➢ 150 a 230°C – Os carbonetos começam a precipitar.
Estrutura – Martensita revenida (escura, preta).
Dureza – Decresce de 65 RC para 60-63 RC.
➢ 230 a 400°C – Os carbonetos continuam a precipitar em forma globular, invisíveis ao
microscópio ótico. A estrutura perceptível ao microscópio é uma massa escura chamada
troostita.
Estrutura – Perlita fina (Troostita).
Dureza – Decai de 62 RC para 50 RC.
➢ 400 a 650°C – Os carbonetos crescem em glóbulos, visíveis ao microscópio ótico.
Estrutura – Sorbita.
Dureza – cai de 50 RC para 20-45 RC.
➢ 650 a 738°C – os carbonetos formam partículas globulares visíveis ao microscópio
comum.
Estrutura – esferoidita.(muito tenaz)
Dureza – decai a valores abaixo de 20 RC.
MICROESTRUTURA DO REVENIMENTO
A microestrutura da martensita revenida é similar a da
cementita globulizada, mas possui partículas de Fe3C menores,
o que acarreta em dureza e resistência maiores.
MICROESTRUTURA DO REVENIMENTO
TROOSTITA SORBITA
MICROESTRUTURA DO REVENIMENTO
ESFEROIDITA
Abaixo podemos ver os comportamentos da dureza e da resistência ao
impacto de um aço-carbono hipoeutetóide quando submetido a diferentes
temperaturas de revenimento.
Comportamento da dureza e da resistência ao choque (obtida em ensaio Charpy) em 
função da temperatura de revenimento para um aço 1045 temperado
Fonte: Oliveira, 2007
Tratamentos Térmicos
Recozimento
Total ou Pleno
Recozimento
Isotérmico
Normalização
Têmpera e 
Revenido
Resfriamento 
Lento 
(dentro do forno)
Resfriamento 
ao ar
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS - AUSTÊMPERA
Esse tratamento isotérmico é adequado a aços de alta temperabilidade, ou seja,
àqueles com alto teor de carbono.
➢ A peça é aquecida acima da zona crítica até a completa austenitização
➢ Resfriamento brusco em banho de sais fundidos, óleo, chumbo para a região bainítica.
➢ Transformação da austenita em bainita.
➢ Resfriamento ao ar até a temperatura ambiente.
O principal objetivo é obter produtos com alta ductilidade e resistência ao
impacto, sem perda expressiva da dureza.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS - AUSTÊMPERA
Outro objetivo da austêmpera é reduzir a perda por trincas e empenos, bem como
melhorar a precisão dimensional. Como a microestrutura resultante é composta
essencialmente por bainita, não exige a realização de revenimento posterior.
A dureza da bainita (constituinte resultante da austêmpera) é de, aproximadamente,
50 HRC e a dureza da martensita é de 65 a 67 HRC.
Os aços que podem ser utilizados no processo pertencem às classificações
que seguem:
▪ Aços-carbono com 0,5 a 1,0% C e com um mínimo de 0,6,% de Mn.
▪ Aços-carbono com mais de 0,9% C e pouco menos de 0,6 % de Mn.
▪ Aços-carbono com menos de 0,5% C e com 1,0 a 1,65 % de Mn.
▪ Alguns aços-liga com mais de 0,3% de carbono.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS - AUSTÊMPERA
Comparação entre a têmpera convencional + revenimento e a austêmpera.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS - AUSTÊMPERA
A aplicação da austêmpera requer uma análise cuidadosa das curvas TT dos 
aços.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS - MARTÊMPERA
A martêmpera ou têmpera interrompida é um tipo de tratamento isotérmico
indicado para aços-liga. Esse tipo de processo reduz o risco de empenamento, trincas e
tensões residuais das peças.
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 os
riscos de trincas. O banho a cerca de 350 ºC
permite igualar a temperatura entre a
superfície e o centro da peça com o aço
ainda no campo austenítico. Prosseguindo o
resfriamento obtém-se martensita com
menor risco de trincas e distorções. Após a
martêmpera é necessário submeter a peça a
revenimento.
Os exemplos de aços que podem ser
utilizados na martêmpera:
SAE/AISI 4130; 4140; 4150; 4340; 5140;
6150; 8640 e 52100.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS - MARTÊMPERA
MARTÊMPERA - Aço SAE4140
A martêmpera emprega banho de sal ou de óleo. O banho de sal
apresenta algumas vantagens sobre o óleo, tais como:
➢ Maior estabilidade química;
➢ Opera em uma maior faixa de temperatura;
➢ Mas fácil limpeza(o sal é solúvel em agua).
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS - MARTÊMPERA
ATIVIDADE ONLINE
http://gg.gg/31-03
BIBLIOGRAFIA
COSTA & SILVA, Aços e ligas especiais, São Paulo: Blücher, 2013.
CALLISTER Jr, W.D., (2008) Ciência e Engenharia de Materiais: uma
Introdução. 7a ed. Rio de Janeiro. LTC Editora. 705 p.
CHIAVERINI, Vicente. Aços e ferros fundidos: características gerais,
tratamentos térmicos, principais tipos. 7.ed. ampl. e rev. São Paulo: ABM - Associação
Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração, 2012.
COLPAERT, Hubertus. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns.
Revisão de André Luiz V. da Costa e Silva. 4.ed rev. e atual. São Paulo: Blücher, 2008,
reimpr. 2012.