PROCESSO DE FABRICAÇÃO III

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PROCESSOS DE 
CONFORMAÇÃO MECÂNICA
(Características Gerais)
INTRODUÇÃO
Importância para Engenharia
INTRODUÇÃO
Importância para Engenharia
INTRODUÇÃO
Importância para Engenharia
INTRODUÇÃO
Importância para Engenharia
INTRODUÇÃO
Conceito
Entende-se como conformação dos metais a modificação de um corpo
metálico para outra forma definida.
Os processos de conformação podem ser divididos em dois grupos: 
Processos mecânicos: Nos quais as modificações de forma são 
provocadas pela aplicação de tensões externas.
Processos metalúrgicos: Nos quais as modificações de forma estão 
relacionadas com altas temperaturas.
INTRODUÇÃO
Conceito
Processos mecânicos: São constituídos pelos processos de:
Conformação plástica, para os quais as tensões aplicadas são 
geralmente inferiores ao limite de resistência à tração (σU)
Conformação por usinagem, para os quais as tensões aplicadas são 
sempre superiores ao limite mencionado. A forma final, portanto, e 
obtida por retirada de material. 
Esses processos são também denominados 
“Processos de Conformação Mecânica”
INTRODUÇÃO
Conceito
Processos metalúrgicos: Subdividem-se em: 
Conformação por Solidificação, para os quais a temperatura 
adotada e superior a temperatura de fusão (TF) do metal, e a 
forma final e obtida pela transformação liquido-solido.
Conformação por Sinterização, em que a temperatura de 
processamento e inferior ao ponto de fusão do metal 
(metalurgia do pó).
INTRODUÇÃO
Conceito
Os processos de conformação plástica podem ser classificados 
de acordo com vários critérios: 
a) quanto ao tipo de esforço predominante; 
b) quanto à temperatura de trabalho; 
c) quanto à forma do material trabalhado ou do produto final; 
d) quanto ao tamanho da região de deformação (localizada 
ou geral); 
e) quanto ao tipo de fluxo do material (estacionário ou 
intermitente); 
f) quanto ao tipo de produto obtido (semi-acabado ou 
acabado). 
INTRODUÇÃO
Conceito
INTRODUÇÃO
Conceito
INTRODUÇÃO
Conceito
INTRODUÇÃO
usinagemlaminação
Processos mecânicos
(aplicações de tensões)
(  )
Conformação por
deformação plástica
( LE    LR )
(sem perda de material)
Conformação por
Usinagem
(   LR)
(com retirada de cavaco)
Laminação
Trefilação 
Extrusão 
Forjamento 
Estampagem 
Torneamento 
Fresamento 
Planamento 
Retifícação 
Conceito
Conformação Plástica a frio Conformação Plástica a quente
Temperatura do processo de conformação (°C)
Temperatura 
de
Recristalização
INTRODUÇÃO
Conceito
INTRODUÇÃO
Conceito
Em termos de conformação 
mecânica, chama-se de:
• Trabalho a Quente (TQ) 
aquele que e executado em 
temperaturas acima de 0,5Tf.
• Trabalho a Frio (TF) aquele 
que e executado entre 0 e 0,3 Tf.
INTRODUÇÃO
TEMPERATURA HOMÓLOGA(TH)
INTRODUÇÃO
TEMPERATURA HOMÓLOGA(TH)
METAL INICIO DE RECRISTALIZAÇÃO (°C)
Pb, Sn 0
Zn 10
Al, Cu, Au 200
Fe 400
Ni 600
Mo 900
W 1200
Temperatura de forjamento: 
Aço carbono 800°C – 1.100°C
Aço rápido 900°C – 1.100°C
INTRODUÇÃO
Conceito
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a) Trabalho a frio b) Recuperação c) Recristalização
(0,3 a 0,5Tf) (acima de 0,5Tf)
INTRODUÇÃO
Conformação à quente
https://www.youtube.com/watch?v=Y2N_VuBAo_g
https://www.youtube.com/watch?v=Y2N_VuBAo_g
VANTAGENS
• Menor energia requerida para deformar o metal, já que a tensão de 
escoamento decresce com o aumento da temperatura.
• Aumento da capacidade do material para escoar sem se romper (ductilidade).
• Homogeneização química das estruturas brutas de fusão (ex.: eliminação de 
segregações) em virtude da rápida difusão atômica interna.
• Eliminação de bolhas e poros por caldeamento.
• Eliminação e refino da granulação grosseira e colunar do material fundido, 
proporcionando grãos menores, recristalizados e equiaxiais.
• Aumento da tenacidade e ductilidade do material trabalhado em relação ao 
material bruto de fusão.
20
INTRODUÇÃO
Conformação à quente
DESVANTAGENS
• Necessidade de equipamentos especiais (fornos, manipuladores, etc.) e gasto de energia para 
aquecimento das peças.
• Reações do metal com a atmosfera do forno, levando a perdas de material por oxidação e outros 
problemas relacionados. No caso dos aços, ocorre também descarbonetação superficial; metais 
reativos como o titânio ficam severamente fragilizados pelo oxigênio e têm de ser trabalhados em 
atmosfera inerte ou protegidos do ar por uma barreira adequada.
• Formação de óxidos, prejudiciais ao acabamento superficial.
• Desgaste das ferramentas é maior, e a lubrificação é difícil.
• Necessidade de grandes tolerâncias dimensionais por causa de expansão e contração térmicas.
• Estrutura e propriedades do produto resultam menos uniformes do que em caso de trabalho a frio 
seguido de recozimento, pois a deformação sempre maior nas camadas superficiais produz nelas 
uma granulação recristalizada mais fina, enquanto as camadas centrais, menos deformadas e 
sujeitas a um resfriamento mais lento, apresentam crescimento de grãos.
INTRODUÇÃO
Conformação à quente
Endurecimento por deformação 
plástica à frio
INTRODUÇÃO
Conformação à Frio
INTRODUÇÃO
Conformação à Frio
Encruamento, também chamado de trabalho a 
frio, é um fenômeno modificativo da estrutura 
cristalina dos metais e ligas pouco ferrosas, em que 
a deformação plástica realizada abaixo da 
temperatura de recristalização causará o aumento 
de discordâncias na estrutura cristalina e 
consequentemente o aumento de resistência do 
metal. Resumindo, o encruamento é o aumento da 
rigidez do material (resistência a tração) por 
deformação plástica.
https://www.youtube.com/watch?v=ISd43MI1gsw
https://www.youtube.com/watch?v=ISd43MI1gsw
VANTAGENS
 Permite melhor acabamento superficial e obtenção de melhores tolerâncias 
dimensionais.
 Deforma a estrutura em maior ou menor profundidade, conforme a extensão do 
trabalho e, com isso, permitindo alterar sensivelmente as propriedades 
mecânicas: resistência e dureza aumentam
INTRODUÇÃO
Conformação à Frio
DESVANTAGENS
 Diminuição da ductilidade.
 Defeitos como: casca de laranja e linhas de Lüder ou de distensão.
 Equipamento de maior capacidade e rigidez, resultando em custo mais 
elevado.
INTRODUÇÃO
Conformação à Frio
Para anular os efeitos do encruamento e voltar a 
ter as propriedades anteriores à deformação 
plástica deve-se fazer um tratamento térmico 
chamado de recozimento para recristalização 
que possui 3 etapas:
 Recuperação: ocorre um alívio de parte das 
tensões internas.
 Recristalização: (temperatura entre1/3 e 1/2 
da temperatura absoluta de fusão, em K ) 
Nucleiam novos grãos no material com a 
forma anterior à deformação e as propriedades 
mecânicas voltam aos valores originais
 Crescimento de grãos: Após a recristalização 
esta completa, os novos grãos continuarão a 
crescer.
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
RECOZIMENTO
INTRODUÇÃO
RECOZIMENTO
INTRODUÇÃO
1. RECUPERAÇÃO
INTRODUÇÃO
2. RECRISTALIZAÇÃO
INTRODUÇÃO
3. CRESCIMENTOS DE GRÃOS
INTRODUÇÃO
Ensaio de Tração
Em um ensaio de tração, um corpo de prova é submetido a um esforço que tende a 
alongá-lo ou esticá-lo até à ruptura. Geralmente, o ensaio é realizado num corpo de 
prova de formas e dimensões padronizadas, para que os resultados obtidos possam 
ser comparados ou, se necessário, reproduzidos.
INTRODUÇÃO
Ensaio de Tração
INTRODUÇÃO
Diagrama Tensão x Deformação
Construindo um gráfico da 
tensão em função da 
deformação, à medida
que aumentarmos a carga 
aplicada ao componente, 
obteremos um diagrama
tensão-deformação para o 
material utilizado. 
INTRODUÇÃO
Diagrama Tensão x Deformação
INTRODUÇÃO
https://www.youtube.com/watch?v=CMdKW09HWzs
https://www.youtube.com/watch?v=4bokS5qZN1w
https://www.youtube.com/watch?v=CMdKW09HWzs
https://www.youtube.com/watch?v=4bokS5qZN1w
DEFORMAÇÃO ELÁSTICAE PLÁSTICA
Tensão
Deformação
Rutura
Escoamento
Região de deformação plástica
Região de
deformação elástica
Tensão de rutura
Tensão de escoamento
Tensão máxima
Limite de resistência à tração = Tensão máxima
Deformação Plástica
Def.
Elástica
INTRODUÇÃO
Limite de Elasticidade 
Limite de Proporcionalidade 
A
A’
Escoamento
Tensão
Deformação
ε
Sut Limite de Ruptura
Limite de Resistência
Sy
Fase Elástica Fase Plástica
B
C
DIAGRAMA TENSÃO X DEFORMAÇÃO
INTRODUÇÃO
Diagrama Tensão x Deformação
INTRODUÇÃO
1. O que é deformação elástica em um metal? 
2. O que é deformação plástica em um metal? 
3. Explique o que acontece com um metal dúctil quando ele é submetido a 
uma tensão maior que a Tensão de Escoamento (ou limite elástico). 
4. O que é encruamento? 
5. O que é Trabalho a Frio? 
6. O que é Recristalização? 
7. O que é Trabalho a Quente?
8. Explique cada fase da conformação a quente (recozimento).
INTRODUÇÃO
Questões
OBTENÇÃO DO AÇO
MATERIAIS
https://www.youtube.com/watch?v=F2azAmgMZC0&pbjreload=10
OBTENÇÃO DO AÇO
MATERIAIS
Dolomita é um carbonato de cálcio e magnésio CaMg(CO3)2
OBTENÇÃO DO AÇO
MATERIAIS
OBTENÇÃO DO AÇO
MATERIAIS
OBTENÇÃO DO AÇO
MATERIAIS
(Fe2O3)
OBTENÇÃO DO AÇO
MATERIAIS
OBTENÇÃO DO AÇO
MATERIAIS
OBTENÇÃO DO AÇO
MATERIAIS
OBTENÇÃO DO AÇO
MATERIAIS
OBTENÇÃO DO AÇO
MATERIAIS
OBTENÇÃO DO AÇO
MATERIAIS
MATERIAIS
Sistemas Cristalinos
Metais no estado sólido apresentam estrutura 
cristalina
Átomos dispostos de maneira organizada e 
periódica
Célula unitária - Disposição típica que se 
reproduzindo constitui a estrutura cristalina de 
um dado metal
No modelo de estudo - átomos como esferas 
vibram na posição de equilíbrio
Vibração depende da temperatura
METALURGIA
METALURGIA
 Sistema cristalino cúbico de corpo centrado (CCC) 
 Fe (temperatura ambiente), Ti (alta temperatura), Cr (qualquer temperatura)
 Aresta da célula unitária depende do raio atômico
 2 átomos por célula unitária
 Fator de empacotamento = 0,68
METALURGIA
METALURGIA
 Sistema Cristalino Cúbico de Face Centrada (CFC)
 Níquel, Alumínio, Cobre
 Aresta da célula unitária depende do raio atômico
 4 átomos por célula unitária
 Fator de empacotamento = 0,74
METALURGIA
Sistema Cristalino Hexagonal Compacto (HC)
 Cobalto, magnésio, Zinco
 6 átomos por célula unitária
METALURGIA
METALURGIA
Ligas metálicas
Ocorre por solução sólida
Causa distorção na rede cristalina
 Dificulta o movimento dos átomos
 Aumento de resistência
METALURGIA
Solução sólida substitucional
 Soluto substitui átomo do solvente
Compatibilidade eletroquímica
 Diâmetro do átomo do soluto 15% (< >) em relação ao átomo da 
matriz
METALURGIA
Solução sólida intersticial
 Soluto ocupa espaços vazios da matriz
 Átomos pequenos em relação ao átomo da matriz
METALURGIA
METALURGIA
Mecanismos da Difusão
 É a migração em etapas 
dos átomos de um sítio 
para outro sítio do 
reticulado cristalino
 Duas condições devem 
ser atendidas:
 1-Deve existir um sítio 
adjacente vazio.
 2-O átomo deve possuir 
energia suficiente para 
quebrar as ligações que 
o une à seus átomos 
vizinhos, e causar 
alguma distorção na 
rede cristalina durante o 
deslocamento.
 Energia é de natureza 
vibracional 
Mecanismos de Difusão em Metais
 DIFUSÃO POR LACUNA (ou substitucional): 
Envolve o deslocamento de um átomo 
de uma posição normal na rede cristalina 
para um sítio vago do reticulado. Em 
temperaturas altas maior o número de 
lacunas o que aumenta a velocidade de 
difusão.Átomos se deslocam em uma 
direção e lacunas se deslocam no 
sentido oposto.
 DIFUSÃO INTERSTICIAL: Átomos que 
Migram de uma posição intersticial para 
uma outra que esteja vazia. Associada 
normalmente à átomos pequenos como 
hidrogênio, carbono, oxigênio e 
nitrogênio que possuem tamanho 
suficiente para se encaixarem nas 
posições intersticiais.
Efeito da Temperatura
 A uma temperatura específica uma pequena fração do número total de 
átomos é capaz de realizar movimentos por difusão em virtude de suas 
energias vibracionais.
 Essa fração de átomos aumenta com o aumento da temperatura, pois 
aumentam suas energias vibracionais.
 Além disso o número de vazios aumenta com a temperatura segundo a 
relação
Difusão
Movimentação atômica no estado sólido
Quanto maior a temperatura maior a 
possibilidade de ocorrer esta movimentação
Movimentação em busca da estabilidade
Resfriamento rápido não dá tempo para 
ocorrer a difusão (segregação e saturação)
METALURGIA
Nucleação e crescimento de grão
 Líquido – átomos não se dispõe de maneira ordenada (estrutura 
cristalina)
 Resfriamento lento e contínuo – formação de núcleos de 
solidificação
 Núcleos dão origem aos grãos (sistema cristalino)
 Direção aleatória (gera contornos de grãos)
METALURGIA
Contornos de grãos
 Influência nas propriedades das ligas
 Não tem ordenação dos átomos, existem espaços vazios
 A difusão ocorre mais facilmente
 Acúmulo de impurezas
Tamanho dos grãos
 Grãos pequenos aumentam a resistência na temperatura ambiente
 Grãos pequenos diminuem a resistência em altas temperaturas
METALURGIA
1. Explique como acontece a obtenção do aço. 
2. O que é Sinterização? Qual a sua importância no processo? 
3. O que acontece na Aciaria? Qual a sua importância no processo? 
4. Explique o que é uma estrutura cristaliza CCC, CFC e HC? 
5. Qual a diferença entre solução sólida substitucional e intersticial?
5. O que é difusão? 
70
METALURGIA
Questões
 Diagrama de fases Fe – Fe3C
- Aços até 2% de carbono
- Ferro fundido acima de 
2% de carbono
- Fe3C – Cementita 6,7%C
- Ferro alfa – ferrita CCC
- Ferro gama – austenita 
CFC
- Ferro delta – CCC
METALURGIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Reação Eutetóide
Ponto eutetóide 
 Aço Hipoeutedóide < 0,77%C –
(Ferrita + perlita)
 Aço eutetóide = 0,77%C – (Perlita –
Fe α + Fe3C)
 Aço Hipereutetóide > 0,77%C –
(Perlita + Cementita)
Soldagem - Prof. Douglas Melo
METALURGIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
METALURGIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Curvas Temperatura-Transformação-
Tempo (TTT)
Fatores que influenciam a posição da curva
Teor de carbono
aumento desloca para direita
Teor de elementos de liga
aumento desloca para direita
Tamanho de grão e homogeneização da austenita
aumento desloca para direita
METALURGIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
O QUE É TRATAMENTO TÉRMICO?
Operação ou conjunto de operações realizadas no estado sólido 
compreendendo o aquecimento, a permanência em
determinadas temperaturas e resfriamento, realizados com a finalidade 
de conferir ao material determinadas características.
METALURGIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
Objetivos
 Modificação de propriedades 
sem alterar composição química, 
pela modificação da 
microestrutura
Porque fazer Tratamentos Térmicos?
QUAL A FINALIDADE DOS TRATAMENTOS TÉRMICOS
Alterar as microestruturas e como consequência as propriedades
mecânicas das ligas metálicas.
MICROESTRUTURAS X PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Em geral, a melhora de uma ou mais propriedades, mediante 
um determinado tratamento térmico, é conseguida com prejuízo 
de outras.
Ex.: O aumento da resistência à tração e da dureza provoca a 
diminuição da ductilidade.
Tensão
Temperado
Revenido
Recozido
Deformação 
METALURGIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
PRINCIPAIS OBJETIVOS DOS TRATAMENTOS TÉRMICOS
 Remoção de tensões internas (oriundas de esfriamento desigual, 
trabalho mecânico ou outra causa);
 Aumento ou diminuição da dureza;
 Aumento da resistência mecânica;
 Melhora da ductilidade;
 Melhora da usinabilidade;
 Melhora da resistência ao desgaste;
 Melhora das propriedades de corte;
 Melhora da resistência à corrosão;
 Melhora da resistência ao calor;
 Modificação das propriedades elétricas e magnéticas.
METALURGIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
COMO SÃO REALIZADOS OS TRATAMENTOS TÉRMICOS?T
e
m
p
e
ra
tu
ra
 (
ºC
)
tempo (min)
a) Velocidade de aquecimento:
b) Temperatura de patamar e tempo de permanência na temp. (encharque);
c) Velocidade de resfriamento; 
d) Atmosfera do forno. Oxidante, Redutora, Neutra (argônio), Vácuo
727º
C
900º
C

Ac1
Acm
Zona crítica
Ciclo térmico de aquecimento e resfriamento realizado no estado sólido com a 
finalidade de conferir ao material determinadas características.
METALURGIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS
80
 Temperatura de aquecimento
Transformação do material
Usualmente obtida do diagrama de fases
 Tempo
Homogeneização da temperatura na região de interesse
 Taxas de aquecimento e resfriamento
Aquecimento – Riscos para a peça (trincas, empenamento)
Resfriamento – Governa a transformação
 Atmosfera
Inibir reações indesejadas
Promover reações de interesses (trat. termoquímicos)
Fatores que influenciam nos tratamentos térmicos:
Tratamentos Térmicos
Temperatura de aquecimento
depende do material e da transformação de fase ou microestrutura/propriedade desejada
Ex: material será austenitizado?
Temperatura muito alta.....
(crescimento de grão,
oxidação dos contornos de
gão, etc.)
Temperatura muito baixa.....
(material não será
completamente austenitizado)
Tratamentos Térmicos
Taxa de aquecimento
O efeito depende do volume 
de material a ser aquecido
Quanto maior a taxa de aquecimento mais elevadas as temperaturas de
transformação de fases em relação ao diagrama
T eutetoide
T austenitização
Tratamentos Térmicos
Tempo na temperatura de TT
depende muito das dimensões da peça e da microestrutura desejada.
Muito longo – maior a segurança da completa dissolução das fases para
posterior transformação
crescimento de grão, oxidação dos contornos de grão, descarbonetação da
superfície
Muito curto – material não austenitiza completamento/homogeneamente
(núcleo pode manter estrutura original)
Tratamentos Térmicos
Taxa de resfriamento -
determina as propriedades finais
Informações do ensaio Jominy 
(resfriamento em água)
Tratamentos Térmicos
Efeito das dimensões do material
Tx de resfriamento
baixa
alta
Dureza
baixa
alta
Posição
centro
superfície
Taxa de resfriamento - determina as propriedades finais
Aumento da razão superfície/volume:
- Aumento da taxa de resfriamento
- Aumento da dureza
Tratamentos Térmicos
Taxa de resfriamento - determina as propriedades finais
Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada
- É a parte mais importante do TT, porque é o que efetivamente determinará a
microestrutura do material
Meios de resfriamento
 Ambiente do forno (+ brando)
 Ar
 Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o de Pb)
 Óleo
 Água
 Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou NaCl (+ severos)
A seleção do meio de resfriamento é um compromisso entre:
- Obtenção das caracterísitcas finais desejadas (microestruturas e propriedades),
- Ausência de fissuras e empenamento na peça,
- Minimização de concentração de tensões
Tratamentos Térmicos
• Curvas de resfriamento
TRATAMENTOS TÉRMICOS
 A importância do resfriamento rápido, moderado ou
lento no tipo do produto final, se deve a
microestrutura resultante:
 Lento: Perlita + ferrita ou cementita
 Moderado: Bainita
 Rápido: Martensita
Severidade de tempera – depende do meio onde 
o aço é resfriado depois da austenitização
Taxa de resfriamento - determina as propriedades finais
Tratamentos Térmicos
Meio Severidade 
Tempera
Dureza
FORNO BAIXA BAIXA
ÓLEO MODERADA MODERADA
ÁGUA ALTA ALTA
 A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos
tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui
em função da velocidade de resfriamento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
 A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos
tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui
em função da velocidade de resfriamento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
(FORNO) = Perlita grossa
 A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos
tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui
em função da velocidade de resfriamento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
(AR) = Perlita + fina (+ dura que a 
anterior)
 A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos
tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui
em função da velocidade de resfriamento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
(AR SOPRADO) = Perlita + fina que a 
anterior)
 A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos
tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui
em função da velocidade de resfriamento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
(ÓLEO) = Perlita + martensita
 A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos
tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui
em função da velocidade de resfriamento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
(ÁGUA) = martensita
727 °C
Curvas Temperatura-Transformação-Tempo (TTT)
Tratamentos térmicos com
taxas de resfriamento lentas
Tratamentos Térmicos
normalização –
resfriamento ao ar
recozimento pleno –
resfriamento em forno
Esferoidização – longos
tempos de austenitização
resfriamento ao ar
Tratamentos Térmicos
Recozimento
Objetivos:
 Remoção de tensões internas devido aos tratamentos mecânicos
 Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade
 Alterar as propriedades mecânicas como a resistência e ductilidade
 Ajustar o tamanho de grão
 Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas
 Produzir uma microestrutura definida
Tipos de recozimento
• Recozimento para alívio de tensões (qualquer liga metálica)
• Recozimento para recristalização (qualquer liga metálica)
• Recozimento para homogeneização (para peças fundidas)
• Recozimento total ou pleno (aços)
• Recozimento isotérmico ou cíclico (aços)
Tratamentos Térmicos
Recozimento para alivio de tensões
 Objetivo
Remoção de tensões internas originadas de processos (tratamentos mecânicos,
soldagem, corte, …)
 Temperatura
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase
 Resfriamento
Deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções
Recozimento para recristalização
Eliminar o encruamento gerado pela deformação à frio
Não deve ocorrer nenhuma transformação de fase
Lento (ao ar ou ao forno)
Tratamentos Térmicos
 Objetivo
 Temperatura
 Resfriamento
Recozimento Pleno
Aços hipoeutetoides - 50 °C Acima de A3
Austenitização completa
Aços hipereutetoides – Entre A1 e Acm
Resfriamento dentro do forno
(longo tempo de processo)
Tratamentos Térmicos
Microestrutura final:
I. Hipoeutetóide  ferrita + perlita grosseira
II. Eutetóide  perlita grosseira
III. Hipereutetóide cementita + perlita
Grosseira
* A perlita grosseira é ideal para melhorar a
usinabilidade dos aços baixo e médio
Carbono
* Para melhorar a usinabilidade dos aços 
alto carbono recomenda-se a
esferoidização
Recozimento Pleno
Tratamentos Térmicos
Recozimento Isotérmico
 A diferença do recozimento pleno
está no resfriamento que é bem
mais rápido, tornando-o mais
prático e mais econômico;
 Permite obter estrutura final mais
homogênea;
 Não é aplicável para peças de
grande volume porque é difícil de
baixar a temperatura do núcleo da
mesma
 Esse tratamento é geralmente
executado em banho de sais
Tratamentos Térmicos
Esferoidização
Objetivo
Produção de uma estrutura globular ou
esferoidal de carbonetos no aço
 melhora a usinabilidade,
especialmente dos aços alto carbono
 facilita a deformação a frio
Outras forma de esferoidizar a estrutura:
 Aquecimento por tempo prolongado a uma
temperatura logo abaixo da linha inferior da
zona crítica,
 Aquecimento e resfriamentos alternados entre
temperaturas que estão logo acima e logo
abaixo da linha inferior de transformação.
Tratamentos Térmicos
Normalização:
Objetivos:
 Refinar o grão
 Melhorar a uniformidade da microestrutura
*** É usada antes da têmpera e revenido
Aquecimento em campo austenítico 50°C acima de Ac3(aços hipereutetoides) ou Acm (aços 
hipereutetoides) seguido de refriamentoao ar.
Tratamentos Térmicos
Recozimento pleno vs Normalização
Tratamentos Térmicos
Velocidade de resfriamento define as propriedades finais
Austenita
Perlita +
fase pro-
eutetoide
Bainita
Martensita
Martensita
revenida
Resfriamento
lento
Resfriamento
moderado
Resfriamento
rápido
Reaquecimento
Tratamentos Térmicos
RESUMO – RESF. LENTO
normalização –
resfriamento ao ar
recozimento pleno –
resfriamento em forno
Esferoidização – longos
tempos de austenitização
resfriamento ao ar
Velocidade de
resfriamento
Tratamentos Térmicos
Tratamentos térmicos com
taxas de resfriamento rápida
Tratamentos Térmicos
TÊMPERA
 Seus principais objetivos são:
 aumentar a dureza.
 aumentar a resistência à tração, à compressão e ao
desgaste, .
 aumentar o limite de escoamento
 diminuir o alongamento, estricção, ductilidade, o
limite de elasticidade e etc.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
Após austenitização aço é resfriado rápidamente com velocidade maior ou
igual a velocidade critica de resfriamento
O meio de resfriamento depende muito da composição do aço (% de
carbono e elementos de liga) e da espessura da peça
Tempera
Tratamentos Térmicos
TÊMPERA
Grossmann definiu o conceito de severidade de têmpera ou 
poder arrefecedor de um dado meio ou ainda número de 
Grossmann (H) através da “constante” definida pela relação
H = h/2k, 
Sendo h o coeficiente de transferência de calor entre a 
peça e o meio de arrefecimento e k a condutibilidade 
térmica do aço; ambos são função da temperatura, embora 
assumidos por Grossmann como constantes.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
TÊMPERA
TRATAMENTOS TÉRMICOS
REVENIDO
 Consiste em reaquecer a peça temperada até uma
temperatura conveniente abaixo da zona crítica e esfriá-
la lentamente, preferencialmente ao ar. O revenido é
usado como intuito de corrigir alguns defeitos da têmpera
quando se manifesta uma dureza ou fragilidade
excessiva. O revenido só se aplica aos aços temperados
TRATAMENTOS TÉRMICOS
REVENIDO
TRATAMENTOS TÉRMICOS
REVENIDO
 Nos pequenos trabalhos o aquecimento pode ser feito
apoiando-se a peça polida, em um bloco de aço aquecido
ao rubro. O forte calor que desprende do bloco, aquece
lentamente a peça, produzindo nesta uma coloração que
varia à medida que a temperatura aumenta. Essas cores,
que possibilitam identificar a temperatura da peça, são
denominadas cores de revenimento.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
Temperatura do revenido
Deve ser escolhida de para atender as propriedades específicadas em projeto
Tratamentos Térmicos
Temperatura do revenido
Queda de dureza com aumento da temperatura de
revenido de um aço carbono
Tratamentos Térmicos
100- 200°C os carbonetos ε (Fe2.4C) começam a precipitar
Dureza: 65 RC 60-63 HRC
200-350°C Austenita retida se transforma em ferrita e cementita
200-350°C carboneto Fe3C precipita
Dureza: 62 RC 50 HRC
350-500°C Segregação de impurezas e elementos de liga (fragilização do
revenido)
400- 500°C os carbonetos (de Fe ) crescem em glóbulos
Dureza: 20-45 HRC
500-700°C Formação de carbonetos com elementos de liga (W, V, Nb, Cr);
Fe3C pode dissolver) – endurecimento secundário
Estágios do revenido
Tratamentos Térmicos
REVENIDO
TRATAMENTOS TÉRMICOS
Tratamento sub-zero
Aços não apresentam 100% martensíta
Quanto maior o teor de carbono, maior o volume de
austenita retida
Austenita retida se
transforma sob
esforços mecânicos
Tratamento
sub-zero
Tratamentos Térmicos
Componente temperado e revenido é
jogado em nitrogênio liquido (-196°C)
T necessário para reiniciar e
“terminar”a formação da
martensíta
Tratamento sub-zero
Tratamentos Térmicos
Fragilidade do revenido
• Ocorre em determinados tipos de aços quando aquecidos na faixa
de temperatura entre 375-475 °C ou quando resfriados lentamente
nesta faixa.
• A fragilidade ocorre mais rapidamente na faixa de 470-475 °C
• A fragilidade só é revelada no ensaio de impacto, não há alteração
na microestrutura.
Tratamentos Térmicos
A peça/parte poderá apresentar empenamento ou fissuras
devidos ao resfriamento não uniforme. A parte externa esfria
mais rapidamente, transformando-se em martensita antes da
parte interna. Durante o curto tempo em que as partes externa
e interna estão com diferentes microestruturas, aparecem
tensões mecânicas consideráveis. A região que contém a
martensita é frágil e pode trincar.
Os tratamentos térmicos denominados de martempera e 
austempera vieram para solucionar este problema
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
Tx de resfriamento
baixa
alta
Dureza
baixa
alta
Posição
centro
superfície
Martêmpera
Evitando trincas e distorções
Tratamentos Térmicos
AUSTÊMPERA
 Consiste no aquecimento dos aços a temperaturas acima
da zona crítica seguido de esfriamento rápido de modo a
evitar a transformação da austenita. A partir daí
mantêm-se a temperatura constante até a formação da
bainita. Depois disso é resfriada ao ar livre.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
AUSTÊMPERA
 se aplica aos aços de temperabilidade relativamente
elevada e o teor de manganês mais elevado.
não é indicada às peças com espessuras superiores a
5mm se forem de aço carbono, se forem ligas admite-se
até 25mm.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
• Outra alternativa para evitar distorções e
trincas é o tratamento denominado
austêmpera, ilustrado ao lado
• Neste processo o procedimento é análogo
à martêmpera. Entretanto a fase
isotérmica é prolongada até que ocorra a
completa transformação em bainita. Como
a microestrutura formada é mais estável
(alfa+Fe3C), o resfriamento subsequente
não gera martensita. Não existe a fase de
reaquecimento, tornando o processo mais
barato.
AUSTÊMPERA
MARTÊMPERA
 O objetivo da martêmpera é obter a martensita, como
na têmpera. O que difere no tratamento é que, ao atingir,
no resfriamento, a linha de início de formação da
martensita, o resfriamento é retardado de modo que esta
se forme mais lentamente.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
MARTÊMPERA
 O resfriamento é feito em óleo quente ou sal fundido,
que deve ser mantido a temperatura de Mi ou pouco
superior. O material deve permanecer nesta temperatura
tempo suficiente para que ela fique uniforme em toda sua
seção. Em seguida resfria-se ao ar, evitando-se, assim, o
aparecimento de quantidade excessiva de tensões
internas. Em seguida procede-se o revenido como na
têmpera comum.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
MARTÊMPERA
 As propriedades de um aço martemperado e revenido
são idênticas a de um aço temperado e revenido
 A martêmpera e a austêmpera também são aplicadas
aos ferros fundidos cinzentos
 Os aços-liga são os mais indicados para esse tratamento.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
• O resfriamento é
temporariamente
interrompido, criando um
passo isotérmico, no qual
toda a peça atinja a mesma
temperatura. A seguir o
resfriamento é feito
lentamente de forma que a
martensita se forma
uniformemente através da
peça. A ductilidade é
conseguida através de um
revenimento final.
MARTÊMPERA
Tratamentos Térmicos
Recozimento
Total ou Pleno
Recozimento
Isotérmico
Normalização
Tempera e 
Revenido
Resfriamento 
Lento 
(dentro do forno)
Resfriamento 
ao ar
Tratamentos térmicos
superfíciais
Tratamentos Térmicos
Tempera Superficial
Cementação
Nitretação
Boretação
Objetivo:
aumento da resistência ao desgaste;
induzir tensões residuais compressivas na superfície
Tratamentos Superficiais
Tempera superficial
Endurecimento da superfície de um componente pela formação de
martensita
Procedimento:
Austenitização de uma camada de aço na superfície do componente
seguida de resfriamento rápido para formação de martensíta (necessita de
revenido)
Tratamentos Superficiais
Núcleo
Tenaz
’
Tempera superficial
Condição inicial do material
e taxa de aquecimento
Desenvolvimento de tensões
residuais compressivas
Tratamentos Superficiais
Tempera superficial:
Os diferentes processos de tempera superficialdiferem entre si em
função da fonte de energia usada para austenitizar a superfície e os
meios de resfriamento
•Chama
•Indução
•Laser
Tratamentos Superficiais
Processo rotativo
Processos estacionário e progressivo
Tempera a chama superficial
Tratamentos Superficiais
O aço é aquecido por um campo magnético gerado por uma corrente alternada
de alta frequência que passa através de um indutor ( bobina de cobre resfriada a
água).
Campo gerado depende da resistência da corrente e do n. voltas da bobina
Colocar próximo da peça a tratar, maior n. de
linhas de fluxo, melhor o aquecimento
Tempera por indução
Tratamentos Superficiais
Tempera por indução
Tratamentos Superficiais
Bobinas diversas:
1 volta
Várias voltas
Tratamentos seletivo
Tempera dente a dente
Tempera por indução
Tratamentos Superficiais
Tempera por indução
de uma roda dentada
Zona tratada
Tempera por indução
Tratamentos Superficiais
Tempera por indução
Sistema de tempera por indução
É preciso ter em consideração:
geometria e tamanho do componente
tipo de austenitização (da superfície ou total)
tipo de aquecimento (estacionário ou de varredura)
temperabilidade e meio de tempera (imersão ou tempera spray com água ou óleo)
varredura
estacionário
Tratamentos Superficiais
Tempera por laser
Fonte de luz com a qual se pode aplicar quantidade de energia pré-
determinadas em regiões especificas de um componente.
Feixe de laser incide numa
superfície, parte da sua
energia é absorvida como
calor na superfície
Tratamentos Superficiais
Tempera por laser
Taxa de aquecimento: ~10 6 K s-1
Taxa de resfriamento: 10 4 K s-1
Auto-tempera
por condução
térmica no
substrato
Transformação
martensítica em aço de
muito baixo C, sem
distorçao e trincas
superficiais
aquecimento e resfriamento rápidos
pequenas ZTA
pequenas distorções do componente
não afeta as propriedades no interior do
componente.
Tratamentos Superficiais
Tratamentos termoquimicos:
- Cementação
- Nitretação
Tratamentos Superficiais
Cementação
Enriquecimento da superfície do aço em carbono para posterior formação de
martensita por tratamento térmico
Aços de baixo teor de carbono, “sem” elementos de liga
Aquecimento em campo austenitico (900-1000ºC) - difusão do C na fase 
Tratamentos Superficiais
Têmpera dupla,
cementação
com resfriamento lento após a
Reduz a ocorrência de austenita retida. É o ciclo que possibilita o maior
refino de grãos do núcleo de da camada cementada.
Requer dois aquecimentos adicionais até as temperaturas de têmpera
em meio que proteja a peça contra descarbonetação. Favorece a
ocorrência de deformações
aquecimento e resfriamento.
pelas sucessivas sequências de
Têmpera simples da camada cementada com resfriamento
lento após a cementação
Além de conferir a camada cementada a dureza desejada, permite a
obtenção de núcleos com diferentes teores de resistência e tenacidade,
segundo a temperatura de têmpera adotada. Temperaturas de têmpera
mais elevadas produzirão núcleos mais resistentes e menos tenazes.
Requer um aquecimento adicional até a temperatura de têmpera em meio
que proteja a peça contra descarbonetação. Favorece a ocorrência de
deformações, acentuando-se essa tendência para temperaturas mais
elevadas.
Têmpera direta
Simplicidade. Não requer aquecimentos subsequentes nem proteção
contra descarbonetação.
Tendência a apresentar austenita retida no caso dos aços ligados. O
núcleo fica totalmente endurecido
Tratamentos Superficiais
• Cementação a gás: método mais usado; componentes a serem tratados são carregados 
cestos e colocados em fornos contínuos ou intermitentes. A atmosfera rica em carbono 
resulta de um gás endotérmico enriquecido com metano ou propano. A tempera posterior é
feita em óleo; muitos componentes cementados são submetidos a martempera que ocorre a 
temperaturas mais elevadas.
•
Cementação em caixa: componentes são colocados em uma mistura a base de carvão 
com ativadores em uma caixa fechada que posteriormente é aquecida.
•
Cementação em vácuo e por plasma: ambos os processos usam uma câmara de vácuo 
com com gás de hidrocarbonetos como fonte de C. A principal vantagem deste processo é 
a ausência de oxigênio da atmosfera do forno e uniformidade da camada tratada.
•
Cementação em banhos de sais: sais de cianetos, cianatos ou misturas de carbono e 
carbonatos. Adequados para produzir finas camadas cementadas pois o tempo de 
tratamento pode ser rigorosamente controlado.
Tratamentos Superficiais
Nitretação
Adição de N na superfície de componentes para aumento da dureza pela
formação de nitretos
Aquecimento em campo ferritico (500-600ºC) – facilidade de difusão do N
Tratamentos Superficiais
Nitretação
Efeito da composição química do aço
Aço carbono
Aço ligado
Tratamentos Superficiais
Nitretação a PlasmaNitretação gasosa
6 um
12 um
Metal de
sacrifício
Camada branca
Camada de
difusão
(0,2 mm)
Tratamentos Superficiais
CEMENTAÇÃO NITRETAÇÃO BORETAÇÃO
Sólida
Líquida
Gasosa
Plasma
Líquida
Gasosa
Plasma
Sólida
T proc.= acima 
da temp. crítica
(850-950 C) 
seguido de tempera
Dureza:~65HRC
Camada: até 
10 mm
T proc.= abaixo
da temp. crítica
(500-600C)
Dureza:~1000-
1100HV
Camada: até 
1 mm
T proc.=
(900 C)
Dureza:
~700-2000HV
Camada: 4 h
produz 
100 mícrons
TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS DE SUPERFÍCIE
Os processos termoquímicos são aplicados nos aços com baixo teor 
de
carbono com o objetivo de aumentar sua dureza superficial e a 
resistência ao
desgaste, mantendo o núcleo dúctil e tenaz
TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS DE SUPERFÍCIE
 A cementação se aplica a aços com até 0,25% de carbono e com 
baixo teor em elementos de ligas.
 O aço é colocado em um meio rico em carbono e aquecido a 
uma temperatura acima da temperatura de transformação em 
austenita, pois neste estado ele consegue dissolver melhor o 
carbono. 
Cementação
 É o processo mais recente dos tratamentos superficiais nos 
aços liga, ferro fundido comum e nodular.
 O processo se efetua em meio sólido de carboneto de boro 
a uma temperatura de 800°C a 1 050°C. 
 O composto formado na superfície é o boreto de ferro, com 
dureza elevadíssima, na faixa de 1 700 a 2 000 vickers. 
Boretação
Nitretação
 É um tratamento de endurecimento superficial em que se 
introduz superficialmente nitrogênio no aço até uma certa 
profundidade, a uma temperatura determinada em 
ambiente nitrogenoso.
 A nitretação é realizada com temperatura inferior à zona 
crítica de 500 a 560°C, tornando as peças menos suscetíveis 
a empenamentos. 
 Na nitretação gasosa, o elemento nitretante é a amônia 
que se decompõe, parcialmente, fornecendo o nitrogênio.
1. Explique como acontece, quais as principais 
características e principais finalidades dos seguintes 
tratamentos:
a) TTAT
b) Normalização
c) Recozimento
d) Tempera e revenimento
2. Diferencie os processos Austêmpera e Martêmpera.
3. Fale sobre tratamentos superficiais
Questões
METALURGIA E TRATAMENTOS TÉRMICOS