Tratamento Térmico II

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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CAMPUS BLUMENAU
www.blumenau.ufsc.br/blumenau@contato.ufsc.br
Relatório II : Tratamento Térmico II
Ludivar Junior de Souza (14203756) 
Prof. Dr. Wanderson Santana da Silva
Ensaio de materiais
Blumenau
2018
Resumo
Este relatório apresenta um estudo e análise da influência do teor de carbono e dos elementos de liga no comportamento dos aços AISI 1020,1040, 5160, 52100 e 8640 após a aplicação de diferentes métodos de tratamento térmico. Os aços apresentam grande importância na indústria devido a sua diversidade de aplicações as quais são aplicados, desde equipamentos para trabalhos em alta temperatura (aço SAE 52100), perfis estruturais (SAE 1020) até facas especiais (SAE 5260), apresentando assim um gama de propriedades variadas, que vão de elevada dureza e boa tenacidade a estabilidade dimensional a alta temperatura, portanto se torna conveniente verificar seu comportamento perante tal processo, uma vez que o tratamento térmico é um dos processos mais aplicados para adequação das propriedades e características de um aço no ramo industrial. Foram realizados tratamentos térmicos de recozimento, normalização, têmpera em óleo e têmpera em água. Para ter maior embasamento também foi realizado a análise em amostras em seu estado de entrega (sem aplicação de tratamento térmico) para efeito de comparação. As amostras serão analisadas em nível micro estrutural através de microscopia óptica, além de propriedade mecânica através de um ensaio de dureza.
1. Introdução	4
2. Revisão Bibliográfica	5
2.1. Definição aço	5
2.1.1 Efeito do Elemento de liga	7
2.1.2 Dureza	8
2.2 Tratamento Térmico	9
2.2.1 Recozimento	11
2.2.2 Normalização	12
2.2.3 Têmpera	12
2.2.4 Revenido	12
2.3 Aço SAE 1020	13
2.4 Aço SAE 1040	14
2.5 Aço SAE 5160	15
2.6 Aço SAE 52100	16
2.7 Aço SAE 8640	17
3. Descrição de Metodologia	19
4. Resultados e Discussões	21
5. Considerações Finais	47
6. Referências Bibliográficas	48
1. Introdução
Tratamento térmico é uma das operações mais aplicadas no segmento industrial, pois além de maximizar o desempenho do material, também age como facilitador para realizações de outras operações industriais (usinagem, conformação, corte, etc). [1]
Os tratamentos mais usualmente aplicados no segmento industrial são: Recozimento, Normalização e Têmpera seguido de Revenimento. O recozimento geralmente é utilizado com objetivo de diminuir dureza, aumentar tenacidade e para alívio de tensões. Na normalização a característica mais conveniente é a sua capacidade de homogeneizar a microestrutura do material, sendo amplamente usada anteriormente a têmpera. [1]
 A têmpera é o processo de tratamento térmico mais utilizado na indústria, pois através de sua utilização podemos alavancar a resistência mecânica, porém têm como efeito adverso a geração de um elevado número de tensões. [2] 
Devido a esse efeito surgiu um posterior processo para aliviar essas tensões, chamado de revenimento, o qual, somente é aplicado posteriormente a têmpera, não sendo utilizado sozinho no tratamento térmico de algum material. Os aços carbono 1020 e 1040 estão entre os aços mais utilizados na indústria, pois são os que apresentam menor custo de fabricação, e ainda propriedades mecânicas satisfatórias para uma gama de aplicações, tais como: perfis estruturais, barras e parafusos.[2] 
Os aços de baixa liga SAE 5160, 5210 e 8640 apresentam em sua composição uma maior gama de elementos de liga, cujo objetivo é melhorar as propriedades para aplicações mais exigentes, tais como:pistões, eixos e mancais.[3]
1.1 Objetivo
	
O presente relatório tem como objetivo avaliar e relacionar a influência do teor de carbono e dos elementos de liga na microestrutura e na dureza dos aços SAE 1020, SAE 1040, SAE 5160, SAE 52100 e SAE 8640 após a realização dos processos de tratamento térmico de recozimento, normalização e têmpera.
2. Revisão Bibliográfica
2.1. Definição aço
Os aços podem ser denominados como ligas ferro-carbono, o qual podem ter outros elementos adicionados intencionalmente ou residuais (decorrentes de processos anteriores) de acordo com as propriedades necessárias. O principal constituinte do aço após o ferro é o carbono, no qual pode variar de 0,008% (máxima solubilidade do carbono no ferro a temperatura ambiente) até 2,11% (máxima quantidade que se dissolve no ferro a 1148ºC) [4]. 
Os aços podem ser classificados de acordo com: constituição de carbono, estrutura, propriedade e aplicação. São regidos pelo diagrama Fe-Fe3C (Figura 1), no qual consiste em um diagrama de equilíbrio de fases entre ferro e o carboneto de ferro. Através deste diagrama podemos visualizar qual estrutura estará presente em determinada temperatura (austenita, ferrita, ferrita) e como irá se comportar de acordo com o teor de carbono. O carbono têm como principais características aumentar a dureza, resistência mecânica e diminuir a ductilidade do material. 
Figura 1 - diagrama Fe-Fe3C. A presença de duas linhas em vertical, denominadas x e y, que são respectivamente a faixa de utilização para os aços e ferros[4]
As fases de maior interesse são as fases ferrita, austenita e cementita. As duas primeiras são estados alotrópicos do ferro, no qual a ferrita é a fase presente em temperaturas abaixo de 727º e possui estrutura atômica CCC (Cúbica de Corpo Centrado). [4]
Têm como principais traços a baixa dureza e resistência mecânica, mas excelente ductilidade e resistência ao choque. Já a austenita possui estrutura estrutura CFC (Cúbica de Face Centrado)e só é estável acima de 727ºC. Possui melhores propriedades de resistência mecânica em comparação com a ferrita, porém sua principal característica é a sua capacidade de solubilizar o carbono em até 2,11%. A ferrita somente pode chegar a 0,02% de solubilização a uma temperatura próximo de 727ºC, isso é resultante do fato que na estrutura CFC da austenita ter regiões com um espaçamento maior para o carbono se acomodar em comparação com a ferrita, portanto como o carbono é um elemento que aumenta as propriedades mecânicas do material é conveniente trabalhar no campo austenítica. A cementita também pode ser denominada por carboneto de ferro, é um composto intermetálico metaestável e surge quando o limite de solubilidade do carbono é ultrapassado.[4] 
É uma fase de elevada dureza e fragilidade. Um estado morfológico presente na microestrutura é a perlita, no qual teremos a presença das fases cementita (composta em formas de lamelas) e ferrita (matriz). As propriedades mecânicas são, portanto, intermediárias entre a ferrita e cementita, no entanto, são dependentes do tamanho lamelas de cementita. Essas fases e constituintes estarão sempre presentes quando tivermos velocidades de resfriamento extremamente lentas, porém se aumentarmos essa velocidade e não permitirmos que a estrutura do material se rearranja para formar estas fases iremos formar novos constituintes, os quais possuem grande aplicação industrial. 
A martensita é uma dessas novas constituintes, e sem dúvida é mais importante pois irá elevar as resistência mecânica a níveis altíssimos. É formada ao resfriarmos o material do campo austenítico a temperatura baixas (em torno da temperatura ambiente) em velocidades de resfriamento altas formando assim uma estrutura extremamente frágil e dura, na qual o carbono irá ficar “preso” em uma solução sólida supersaturada. Esse excesso de carbono distorce a estrutura e ocasiona a formação de uma estrutura tetragonal de corpo centrado(TCC).[4] 
Outro constituinte formado a partir de velocidade de resfriamento mais rápida é a bainita, na qual pode ser formada entre temperaturas de 200º à 500ºC e pode ser separada entre superior e inferior. A bainita superior é formada por ripas de ferrita com cementita precipitada nos contornos destas ripas. Outra característica presente é a alta concentração de defeitos cristalinos. A bainita inferior é formada próxima às regiões martensíticas e apresenta uma forma bem parecida com a martensita (formaem agulha). A bainita de forma geral apresenta propriedades intermediárias entre a perlita e a martensita.[4]
2.1.1 Efeito do Elemento de liga
Os elementos de liga afetam as curvas do diagrama Fe-Fe3C e modificam as faixas de temperaturas em que ocorrem modificações estruturais, pois apresentam solubilidades diferentes no ferro, tanto na fase α quanto na fase γ. Podemos classificar os elementos de liga em dois grupos: os alfagênicos, que representam o grupo de elementos que estabilizam a fase ferrítica e os gamagênicos, que representam o grupo de elementos que estabilizam a austenita.
Figura 2 - Efeitos dos elementos de liga no campo austenítico [4]
A introdução de elementos de liga em aços é normalmente feita quando se deseja melhorar ou adequar as propriedades do aço para uma respectiva aplicação, tais como: 
· Aumentar dureza e a resistência mecânica;
· Aumentar resistência ao desgaste;
· Aumentar resistência à corrosão;
· Aumentar as propriedades elétricas e magnéticas;
Também é normalmente utilizada para adequação a um algum processo fabril. A curva do diagrama TTT também afetado pelos elementos de liga, pois ao adicionarmos teremos que as curvas irão se deslocar para a direita e aumentar a capacidade formação da martensita. Outro efeito importante dos elementos de liga é em aumentar a profundidade de formação de martensita na peça.[4]
2.1.2 Dureza
A dureza é uma medida da resistência de um material a deformação plástica localizada, para medição desta propriedade utiliza-se um pequeno penetrador forçado contra a superfície de um material a ser testado sob condições controladas de carga e de taxa de aplicação.
O ensaio Rockwell é bastante utilizado para medições de dureza em ligas metálicas, em relação ao primeiro, sua execução é simples e não requer grandes habilidades, os penetradores podem ser esferas de carbeto de tungstênio com diâmetros variados ou cônicos de diamante. 
Tabela I - Escala Rockwell.[5]
A medição é realizada pela diferença de profundidade da penetração, a qual resulta da aplicação de uma carga inicial menor seguida por uma carga principal maior. 
2.2 Tratamento Térmico
	O tratamento térmico pode ser definido como um conjunto de operações de aquecimento e resfriamento a qual os são submetidos com a finalidade de alterar a microestrutura e como consequência suas propriedades e lhe conferir características determinadas. Os tratamentos térmicos são realizados sob condições de temperatura, pressão, aquecimento, resfriamento e atmosfera controladas de acordo com as propriedades e características requisitadas pela aplicação a qual será submetido o material. Para destacar sua importância podemos enumerar seus principais objetivos, tais como:
· Remover de Tensões. 
· Modificar as propriedades mecânicas (dureza, tenacidade, limite de elasticidade).
· Modificar as propriedades elétricas e magnéticas.
· Melhora da Usinabilidade.
· Aumento da Resistência à Corrosão.
· Adequações para processos de conformação.
· Homogeneização da composição química.
	Outro ponto a se destacar é que o aumento de algumas propriedades só podem ser feitas perante diminuição de outras, o exemplo mais clássico é de dureza e tenacidade de um material, pois ao realizar um tratamento térmico para acréscimo de dureza ocorrerá uma diminuição da tenacidade do material. Os principais fatores que afetam o seu comportamento são:
· Tempo
· Temperatura
· Velocidade de Resfriamento
· Atmosfera
	O tempo depende das dimensões da peça e da microestrutura desejada, mas podemos afirmar que quanto maior for o tempo maior segurança da completa dissolução das fases obtemos. A temperatura depende do tipo de material e da microestrutura desejada, pois será que dará energia para que ocorra as transformações microestruturais no material. O resfriamento é o fator mais crucial, pois é ele que efetivamente irá determinar a microestrutura do material, além da composição química do material. 
A atmosfera também é fator importante pois a dois fenômenos que podem causar sérios problemas se ocorridos, são: a oxidação da superfície do material e a descarbonetação, para que tais fenômenos não ocorra é necessário utilizar uma atmosfera controlado no interior do forno. Os elementos mais utilizados para fazer esse controle são: nitrogênio, hidrogênio, vapor de água, hidrocarbonetos, óxido de carbono e anidrido carbônico. Para a realização do tratamento térmico de peça é conveniente analisar os diagramas de transformação isotérmica (TTT) e transformação por resfriamento contínuo (TRC).
2.2.1 Recozimento
É um processo cujo principais objetivos são: remover tensões, diminuir dureza, aumentar usinabilidade, ajustar tamanho de grão, modificar as propriedades elétricas e magnéticas. Os tipos de recozimento podem ser separados da seguinte maneira:
· Recozimento total ou pleno
· Recozimento isotérmico ou cíclico
· Recozimento para alívio de tensões
· Esferoidização
O recozimento pleno consiste no aquecimento da temperatura acima da linha A3 para aços hipoeutetóides (no máximo 50ºC) e entre as linhas Acm e A1 paras aços hipereutetóides, sendo seguido de um resfriamento lento (geralmente dentro do forno). A principal razão para que não se possa passar a linha Acm é a formação de carbonetos nos contornos de grão, o que ocasiona a fragilização da peça.[4] 
Os principais constituintes no resfriamento pleno são a perlita e ferrita para aços hipoeutetóides, já nos hipereutetóides são a perlita e a cementita. Para o recozimento isotérmico temos as mesmas condições que o recozimento total tendo como diferença apenas o resfriamento, o qual ocorre de maneira bem mais rápida, tornando-o mais econômico e prático. Seu tratamento geralmente ocorre em banho de sais e microestrutura final apresenta uma maior homogeneidade em comparação ao recozimento pleno. [4]
Outro processo também bem empregado na indústria é o recozimento para alívio de tensões, o qual consiste em aquecer o material até temperaturas abaixo da linha A1, pois a idéia é remover tensões internas decorrentes de processos anteriores e não permitir que ocorra transformações de fases. Para isso deve-se evitar velocidades de resfriamentos muito elevadas pois pode gerar distorções nas peças (empenamento). O processo de esferoidização tem como objetivo uma estrutura esferoidal de carbetos. A várias rotas para se produzir tal estrutura, sendo as principais:
· Aquecimento a uma temperatura próxima da linha A1, seguido de resfriamento lento.
· Aquecimento e resfriamento alternados entre temperaturas que estão logo acima e logo abaixo da linha inferior de transformação. 
2.2.2 Normalização
Processo que tem como objetivo refinar o grão e melhorar a uniformidade microestrutural do material, é muito aplicada como tratamento preliminar à têmpera e ao revenido devido a tais características. Consiste no aquecimento do material a uma temperatura acima da linha A3 para aços hipoeutetóides e acima da Acm para aços Hipereutetóides. Seu resfriamento é ao ar (calmo ou forçado). Possui como seus constituintes ferrita e perlita fina para aços hipoeutetóide, somente perlita fina para aços eutetóide, cementita e perlita fina para aços hipereutetóide. [4]
2.2.3 Têmpera
Processo com objetivo de formar estrutura martensítica, a qual promove aumento de dureza e resistência mecânica, porém com diminuição da tenacidade. Sua aplicação consiste em aquecer o material 50ºC acima da temperatura A3 para aços hipoeutetóide e acima de A1 para aços hipereutetóide, seguido de um resfriamento brusco o qual não permitirá a transformação para suas fases mais estáveis e formará uma estrutura tetragonal supersaturada em carbono, pois o carbono solubilizado na fase austenita não irá ter tempo de sair. [4]
Os meios de resfriamentos utilizados na têmpera são: óleo, água, salmoura ou mesmo ar dependendo do material. Outro ponto a se prestar atenção é que devido a sua rápida velocidade de resfriamento, o material esfria de maneira não uniforme, tendo a superfície atingido mais rapidamente à temperatura ambiente do que região centralda peça. Isso gera significativas tensões internas no material, caso exceda o limite de resistência do material irá ocorrer a formação de trincas. Essas tensões internas não podem ser evitadas, entretanto, podem ser reduzidas através um posterior tratamento térmico, denominado revenido.
2.2.4 Revenido
Processo que sempre acompanha a têmpera, pois elimina a maioria dos inconvenientes produzidos pela tal, portanto seu objetivo é aliviar ou remover tensões internas, ajustar o valor de dureza e corrigir o excesso de fragilidade da peça, aumentando assim sua ductilidade. Consiste em aquecer a martensita para que ocorra reajustes internos para aliviar as tensões, reverter a estrutura tetragonal, pois a mesma é instável e permitir a precipitação de partículas de carbonetos, diminuindo a fragilidade e as tensões internas. [4] 
2.3 Aço SAE 1020
	O aço SAE 1020 é um dos aços carbono mais utilizado no segmento de construção mecânica, tais como: chapas automobilísticas, perfis estruturais e placas para a produção de tubos, tendo em sua composição os seguintes elementos:
Tabela II - Composição aço SAE 1020.
	Elementos
	C
	Mn
	Si
	Fe
	Concentração(%)
	0,20
	0,8
	0,3
	Resto
	
Apresenta como principais características sua excelente conformabilidade, soldagem e baixo-custo, além de apresentar boa resistência mecânica podendo chegar a uma dureza entre 35 à 40 HRC após temperado e revenido.[1]
Figura 3 - Curva de Revenimento para aço 1020 após têmpera a partir de 845ºC.[6]
Na realização de processos de tratamento térmico no 1020 é utilizado o diagrama TRC. (figura 4) com objetivo de alcançar a microestrutura e as propriedades desejadas.
Figura 4 - Diagrama TRC aço SAE 1020.[7]
2.4 Aço SAE 1040
	O aço SAE 1040 é um aço classificado como médio carbono, possui boa resistência mecânica e dureza . Apresenta quantidade para realização de um tratamento térmico de têmpera efetivo, porém exige altíssimas velocidades de resfriamento. Pode ser conformado de diferentes maneiras, como laminação e forjamento. Também possui boa soldabilidade e apresenta como composição os seguintes elementos:
Tabela III - Composição aço SAE 1040.
	Elementos
	C
	Mn
	Si
	Fe
	Concentração(%)
	0,40
	0,8
	0,3
	Resto
Apresenta dureza nas ordens de 93 HRB e podem ser aplicados em uma variedade de componentes mecânicos, tais como: parafusos, barras de distribuição e perfis estruturais. Na realização de processos de tratamento térmico no 1040 é utilizado o diagrama TRC. (figura 5) com objetivo de alcançar a microestrutura e as propriedades desejadas.
Figura 5 - Diagrama TRC aço SAE 1040.
 
2.5 Aço SAE 5160
O aço SAE 5160 é um aço de baixa liga que exibe elevada resistência mecânica e a fadiga, assim como boa ductilidade e temperabilidade. É aplicado para componentes mecânicos em geral, tais como parafusos, barras, perfis e até facas especiais. Apresenta em sua composição os seguintes elementos:
Tabela IV - Composição aço SAE 5160.
	Elementos
	C
	Mn
	Cr
	Si
	Fe
	Concentração(%)
	0,6
	0,8
	0,7
	0,3
	Resto
Possui dureza na ordem de 58 HRc e por possuir alta resistência a fadiga é amplamente aplicado na fabricação de molas e barras de torção. Sua curva TTT dá uma idéia dos parâmetros para seu processamento. A realização dos processos de tratamento térmico é conveniente utilizar o diagrama TRC. (figura 6).
 Figura 6 - Diagrama TRC para um aço SAE 5160.[7]
2.6 Aço SAE 52100
	O aço SAE 52100 é um aço de baixa liga e alto teor de carbono, em torno de 1%, que apresenta elevada dureza e baixa ductilidade (em temperatura ambiente). Por apresentar teores alto de cromo(1,4%) forma carbonetos que ajudam nesse aumento da dureza do aço. Apresenta em sua composição os seguintes elementos:
Tabela V - Composição aço SAE 52100.
	Elementos
	C
	Mn
	Cr
	Si
	Fe
	Concentração(%)
	1,0
	0,8
	1,4
	0,3
	Resto
	Possui elevada resistência ao desgaste e à abrasão, também exibe tenacidade e estabilidade dimensional em temperaturas extremas É classificado como aço para mancais, sendo utilizado para a fabricação de pistões internos, externos e corpos rolantes. Para realização dos processos de tratamento térmico é conveniente utilizar o diagrama TRC. (figura 7).
Figura 7 - Diagrama TTT do aço 52100.[7]
 
2.7 Aço SAE 8640
O aço SAE 8640 é um aço de baixa liga e médio carbono que têm características de elevada resistência mecânica, boa forjabilidade e usabilidade. É muito aplicado na construção mecânica em substituição ao aço 1045, pois esses apresentam melhores propriedades em secções transversais e na resistência à fadiga.
 Também possui boa temperabilidade e sua dureza pode chegar a valores entre 55 e 60 HRc no seu estado recozido. Apresenta em sua composição os seguintes elementos:
Tabela VI - Composição do aço SAE 8640.
	Elementos
	C
	Ni
	Mo
	Mn
	Cr
	Si
	Fe
	Concentração(%)
	0,4
	0,6
	0,2
	0,8
	0,5
	0,3
	Resto
	
Para realização dos processos de tratamento térmico é conveniente utilizar o diagrama TRC. (figura 8).
Figura 8 - Diagrama TTT do aço 8640.[7]
3. Descrição de Metodologia
Foram utilizadas três amostras dos aços SAE 1040, 5160, 52100 e 8640. Também foi utilizado quatro amostras do aço SAE 1020. Os tratamentos foram realizados em um forno mufla, os quais passaram por métodos de tratamento seguindo as respectivas condições:
1. Aquecimento a 850ºC, mantido por 30 minutos, resfriamento dentro do forno (Uma amostra de cada aço);
2. Aquecimento a 850ºC, mantido por 30 minutos, resfriamento ao ar calmo (Somente amostra do aço SAE 1020);
3. Aquecimento a 850ºC, mantido por 30 minutos, resfriamento em água agitada
(Aços SAE 1020 e 1040);
4. Aquecimento a 850ºC, mantido por 30 minutos, resfriamento em óleo agitado (Aços SAE 5160, 52100 e 8640);
Uma amostra de cada material não sofreu tratamento térmico, pois a finalidade era obter a dureza e visualizar a microestrutura do material adquirido. A partir das condições explicitadas podemos visualizar que teremos os respectivos tratamentos:
1. Recozimento;
2. Normalização;
3. Têmpera em água;
4. Têmpera em Óleo; 
Posterior à realização do tratamento térmico das amostras foi realizado à preparação metalográfica, no qual primeiramente foi feito um processo de lixamento utilizando sequencialmente as lixas com granulações 80, 120, 220, 320, 600 e 1200. Posteriormente ao lixamento ocorreu o polimento utilizando suspensão de alumina com granulometria média de 1μm seguido de ataque químico utilizando o nital ( 2% de ácido nítrico + 98% de álcool etílico). Os procedimentos de lixamento e polimento foram realizados em máquina de lixamento manual. 
Após a realização da etapa de preparação metalográfica foi realizado análise microestrutural através do microscópio óptico (MO), os quais foram feitas fotos das imagens microestruturais de todas as amostras em aumentos de 50, 100, 200, 500 e 1000 vezes. 
Após análise microestrutural foi realizado o ensaio de dureza em durômetro analógico utilizando uma ponteira de diamante com carga de 150 kg e escala Rockwell C para as seguintes amostras:
· Aço SAE 5160 temperado em óleo;
· Aço SAE 52100 temperado em óleo;
· Aço SAE 8640 temperado em óleo;
	Foi realizado troca da carga para 60 kg e mudança da escala para Rockwell A para as respectivas amostras:
· Aço SAE 1020 estado de entrega;
· Aço SAE 1020 normalizado;
· Aço SAE 1020 recozido;
· Aço SAE 1020 temperado em água;
· Aço SAE 1040 estado de entrega;
· Aço SAE 1040 recozido;
· Aço SAE 1040 temperado em água;
· Aço SAE 5160 estado de entrega;
· Aço SAE 5160 recozido;
· Aço SAE 52100 estado de entrega;
· Aço SAE 52100 recozido;
· Aço SAE 8640 estado de entrega;
· Aço SAE 8640 recozido;
4. Resultados e Discussões
Para avaliar a preparação metalográfica e o comportamento de todos os aço, foram realizados imagens sem o ataque químico e com o ataque químico. As imagens da figura 9 contemplam o primeiro caso.
Figura 9 - Micrografia de MO - Sem Ataque - aços - a) 8640 b) 52100 c) 5160 d)1020.
c)
d)
b)
a)
Nestas imagens podemos observar a ocorrência de erros durantea preparação das amostras por parte do corpo de preparação, pois a partir das imagens verificamos a presença de poros pretos seguido de um risco como uma cauda, de modo que, podemos constatar que durante a realização da operação de lixamento ocorreu uso de demasiada força por parte dos operadores. Outro ponto a se prestar atenção foi a presença de inúmeras imperfeições e poros presentes nas amostras, tais presenças podem ser oriundas de defeitos ou precipitados do próprio material, ou até defeitos causados durante a preparação, para uma análise mais precisa da origem dessas imperfeições seria necessário o uso de um equipamento de maior alcance, porém não foi realizado devido não a presença deste equipamento no campus UFSC-Blumenau e por não ter afetado de maneira a impossibilitar a visualização após o ataque químico.
	Nas amostras do aço SAE 1020, os quais foram realizados três processos de tratamento térmico: recozimento, normalização e têmpera em água podemos visualizar com nitidez a diferença em que a velocidade de resfriamento faz na microestrutura do material.
Figura 10 - Micrografia MO 500x .Aço 1020 - Estado de Entrega.
Figura 11 - Micrografia MO 500x .Aço 1020 - Tratamento de recozimento.
Figura 12 - Micrografia MO 500x .Aço 1020 - Tratamento de normalização.
Figura 13 - Micrografia MO 500x .Aço 1020 - Tratamento de têmpera em água. 
Nas figuras 10 e 12 podemos notar grande semelhança entre suas microestruturas, portanto podemos assumir que o material em seu estado de entrega passou por um processo de normalização. Também podemos visualizar que a microestrutura é mais homogênea do que no tratamento de recozimento, isso se deve sem dúvida a maior velocidade de resfriamento (ao ar), no qual “não permitiu” o crescimento de grãos mais grosseiros. Os constituintes nestes são os mesmos, perlita (cinza claro) e ferrita (branco), já na figura 13 podemos visualizar que a martensita(cinza escuro) está presente junto a austenita retida (cinza claro).
 Ao analisarmos essa microestrutura com o diagrama TTT podemos compreender o porquê de este material apresentar esses constituintes, uma vez que a curva está bem à esquerda, de modo que, as velocidades de resfriamentos necessárias para obtenção de uma estrutura totalmente martensítica é extremamente alta. As figuras 14, 15, 16 e 17 confirmam as ideias propostas.
Figura 14 - Micrografia MO 1000x .Aço 1020 - Estado de Entrega.
Figura 15 - Micrografia MO 1000x .Aço 1020 - Tratamento de recozimento.
Figura 16 - Micrografia MO 1000x .Aço 1020 - Tratamento de normalização
.
Figura 17 - Micrografia MO 1000x .Aço 1020 - Tratamento de têmpera em água.
A figura 10 também foi utilizada para quantificar as fases e a quantidade de carbono presentes na amostra no estado de entrega. Para a realização do trabalho foi utilizado o software Image J, no qual foi realizou a distinção entre as regiões escuras e claras e a contagem da área de cada um. Para mensuração do carbono foi utilizado à regra da alavanca.
Figura 18 - Micrografia 500x - distinção entre as fases presentes.
 
Através da imagem conseguimos os respectivos resultados:
· Fase Perlítica - 48,672%.
· Fase Ferrítica - 51,328%.
%C = 0,38
Nos dados de dureza dispostos na tabela visualizamos que o estado de entrega e normalização possuem durezas parecidas, o que coincide com o fato de termos o mesmo processo de tratamento térmico. Essas pequenas diferenças podem ser atreladas a operação durante o ensaio de dureza ou a uma taxa minimamente maior por parte da amostra no estado de entrega. Outro ponto que podemos identificar é que o processo de têmpera em água, no qual a velocidade de resfriamento é significativamente maior, tivemos valores de durezas também significativamente maiores. A formação da fase martensita, característica de tais velocidade, é o fator que proporciona esse aumento.
Tabela VII- Variação de dureza com o tratamento.
	Tratamento
	Dureza ± 0,5 (HRa)
	Média 
	Dp
	Estado de entrega
	56,0
	58,0
	58,0
	58,0
	58,0
	57,6
	0,89
	Recozimento
	46,0
	46,0
	47,0
	48,0
	46,0
	46,6
	0,89
	Normalização
	52,0
	53,0
	51,0
	53,0
	52,0
	52,2
	0,84
	Têmpera em água
	78,0
	80,0
	82,0
	79,0
	81,0
	80,0
	1,58
Para as amostras do aço SAE 1040 foram realizados três processos de tratamento térmico: recozimento, têmpera em óleo e têmpera em água. Através das figuras 19, 20, 21 e 22 também podemos visualizar com nitidez a diferença em que o tratamento térmico (velocidade de resfriamento) faz na microestrutura do material.
Figura 19 - Micrografia MO 500x .Aço 1040 - Estado de Entrega.
Figura 20 - Micrografia MO 500x .Aço 1040 - Tratamento de recozimento.
Figura 21 - Micrografia MO 500x .Aço 1040 - Tratamento de têmpera em óleo.
Figura 22 - Micrografia MO 500x .Aço 1040 - Tratamento de têmpera em água. 
A partir da visualização da microestrutura podemos identificar que para o estado de entrega temos como constituinte a perlita (regiões escuras) e ferrita (regiões claras), no entanto, a perlita apresentar estar bem refinada. Portanto podemos pressupor que o processo pelo qual passou é o de normalização. Ao compararmos com o tratamento recozido visualizamos que a perlita é mais refinada, a homogeneidade é maior no estado de entrega, no entanto, ambas apresentam heterogeneidade em suas microestruturas. 
Essa diferença não é significativa, para uma correta definição seria necessário a utilização de equipamentos de maior alcance (Microscopia Eletrônica de Varredura). A figura 21 (têmpera em óleo) nos mostra uma microestrutura ainda mais refinada de perlita (cinza escuro) em uma matriz ferrítica. Também a pequena presença da ferrita de windmanstattem. A não presença de martensita nos mostra que a operação de inserção da amostra no óleo para resfriamento não foi tão efetiva. Em relação à amostra que passou pelo processo de têmpera em água também podemos notar uma microestrutura bem refinada. As pequenas regiões claras são referentes à austenita retida, as regiões de cinza claro são martensíticas. 
Figura 23 - Micrografia MO 1000x .Aço 1040 - Estado de Entrega.
Figura 24 - Micrografia MO 1000x .Aço 1040 - Tratamento de Recozimento.
Figura 25 - Micrografia MO 1000x .Aço 1040 - Tratamento de têmpera em óleo.
Figura 26 - Micrografia MO 1000x .Aço 1040 - Tratamento de têmpera em água.
A figura 19 também foi utilizada para quantificar as fases e a quantidade de carbono presentes na amostra no estado de entrega. Para a realização do trabalho foi utilizado o mesmo software Image J que foi utilizado para quantificar a amostra do aço SAE 1020, no qual foi realizou a distinção entre as regiões escuras e claras e a contagem da área de cada um. Para mensuração do carbono foi utilizado novamente à regra da alavanca.
Figura 27 - Micrografia 500x - distinção entre as fases presentes.
 
Através da imagem conseguimos os respectivos resultados:
· Fase Perlítica - 48,274%.
· Fase Ferrítica - 51,726%.
%C = 0,37
Nos dados de dureza dispostos na tabela VIII notamos que os valores para a amostra recozida são bem dispersos, o que nos diz que a microestrutura está heterogênea, por apresentar microestrutura menos refinada sua dureza também é menor. Para a amostra no estado de entrega os valores comprovam que ela passou por um processo de normalização, pois sua estrutura está refinada o suficiente para que os valores estejam próximos do processo de têmpera em óleo. A presença do constituinte martensítico (fase mais dura) eleva a dureza da amostra, se comparada com as amostras dos outros tratamentos os valores apresentados são os maiores.
Tabela VIII- Variação de dureza com o tratamento
	Tratamento
	Dureza ± 0,5 (HRa)
	Média 
	Dp
	Estado de entrega
	55,0
	58,0
	57,0
	57,0
	57,0
	56,8
	1,10
	Recozimento
	45,0
	38,0
	44,0
	26,0
	32,0
	37,0
	8,06
	Têmpera em água
	65,0
	68,0
	72,0
	64,0
	65,0
	66,8
	3,27
	Têmpera em óleo
	56,0
	56,0
	60,0
	59,0
	59,0
	58,0
	1,87
As figuras 30 e 31 mostram a microestrutura das amostras do aço SAE 5160, os quais foram realizadosprocessos de recozimento e têmpera em água. Na figura 29 mostra a microestrutura na sua condição de entrega.
Figura 29 - Micrografia MO 500x .Aço 5160 - Estado de Entrega.
Figura 30 - Micrografia MO 500x .Aço 5160 - Tratamento de recozimento.
Figura 31 - Micrografia MO 500x .Aço 5160 - Tratamento de têmpera em óleo. 
Na figura 29 visualizamos uma estrutura bem homogênea com o constituinte perlítico (cinza escuro) bem refinado e uma matriz ferrítica (cinza claro) em que podemos definir que o processo de tratamento térmico pelo qual passou é o de normalização. Na amostra podemos notar também pequenos sítios de perlita mais grosseira, de modo que, podemos considerar que seu resfriamento ao ar foi longo( a figura com resolução de 1000x ajuda nesta visualização ). 
Se compararmos essa amostra com a que passou pelo processo de recozimento notamos semelhanças entre elas, pois na recozida a regiões em que a perlita se mostra refinada, no entanto, observamos que a microestrutura em sua maioria apresenta perlita grosseira. A figura com aumento de 1000x contribui para essa visualização. 
Em relação a amostra temperada em óleo constatamos a presença de martensita (cinza escuro), austenita retida (cinza claro ). A austenita está presente em frações bem pequenas e só é possível sua visualização para a resolução com alcance de 500x. Também notamos com facilidade a presença da martensita, pois seu formato característico em agulha está bem claro, o que comprova a facilidade de formação por este aço (alta temperabilidade) mesmo com resfriamento em meio não muito severo. 
Figura 32 - Micrografia MO 1000x .Aço 5160 - Estado de Entrega.
Figura 33 - Micrografia MO 1000x .Aço 5160 - Tratamento de recozimento.
Figura 34 - Micrografia MO 1000x .Aço 5160 - Tratamento de têmpera em óleo.
Nos dados de dureza dispostos na tabela IX observamos que os valores apresentados para amostra em seu estado de entrega são maiores que as recozidas, de modo que, confirma que a amostra passou por um processo de normalização, no entanto, pelo fato de que a amostra recozida apresenta regiões com perlita mais refinada contribuem para a menor disparidade entre os valores. 
Tabela IX- Variação de dureza com o tratamento.
	Tratamento
	Dureza ± 0,5
	Média 
	Dp
	Estado de entrega
	61,0HRa
	59,0HRa
	61,0HRa
	60,3HRa
	1,15HRa
	Recozimento
	56,0HRa
	56,0HRa
	55,0HRa
	55,7HRa
	0,58HRa
	Têmpera em óleo
	60,0HRc
	61,0HRc
	61,0HRc
	60,7HRc
	0,58HRc
As amostras do aço SAE 52100 passaram pelos mesmos tratamentos que o aço SAE 5160(recozimento e têmpera em óleo) e as figuras 37 e 38 explicitam a resposta de cada processo. Na figura 36 avistamos a amostra em seu estado de entrega.
Figura 36 - Micrografia MO 500x .Aço 52100 - Estado de Entrega.
Figura 37 - Micrografia MO 500x .Aço 52100 - Tratamento de recozimento.
Figura 38 - Micrografia MO 500x .Aço 52100 - Tratamento de têmpera em óleo. 
A figura 36 nos mostra que a amostra no estado de entrega apresenta cementita no estado esferoidal(cinza escuro) em uma matriz ferrítica(cinza claro), de modo que, podemos constatar que a microestrutura apresenta morfologia esferoidal. A amostra em seu estado recozido também apresenta regiões com morfologia esferoidal, no entanto em sua maioria podemos visualizar perlita grosseira de forma clara. A matriz também é ferrítica na amostra recozida. Na amostra temperada em óleo observamos a presença de martensita(cinza escuro), austenita retida( cinza claro). 
A austenita retida aparece de modo disperso pela microestrutura e em sua maioria em está em formato circular. Sua clara visualização também só é possível em resoluções na faixa de 1000x. A martensita apresenta formato em agulhas finas e de modo disperso sobre a amostra. Ao analisarmos o diagrama TRC deste aço podemos verificar a presença destas fases. 
Figura 39 - Micrografia MO 1000x .Aço 52100 - Estado de Entrega.
Figura 40 - Micrografia MO 1000x .Aço 52100 - Tratamento de recozimento.
Figura 41 - Micrografia MO 1000x .Aço 52100 - Tratamento de têmpera em óleo.
Os valores de dureza maiores foram obtidos pela amostra temperada, posterior a recozida e por último a esferoidizada. Isso coincide com o estudo na literatura, pois a cementita em forma globular apresenta a menor dureza se comparada em forma de lamela(perlita) e a martensita é a fase mais dura dentre todas presentes. 
Tabela X- Variação de dureza com o tratamento
	Tratamento
	Dureza ± 0,5
	Média 
	Dp
	Estado de entrega
	53,0HRa
	49,0HRa
	54,0HRa
	52,0HRa
	2,65HRa
	Recozimento
	58,0HRa
	59,0HRa
	52,0HRa
	56,3HRa
	3,79HRa
	Têmpera em óleo
	62,0HRc
	59,0HRc
	58,0HRc
	59,7HRc
	2,08HRc
Nas amostras do aço SAE 8640 foi realizado os processos recozimento e têmpera em óleo (figura 43 e 44). A microestrutura da amostra no seu estado de entrega está explicitada na figura 42.
Figura 42 - Micrografia MO 500x .Aço 8640 - Estado de Entrega.
Figura 43 - Micrografia MO 500x .Aço 8640 - Tratamento de recozimento.
Figura 44 - Micrografia MO 500x .Aço 8640 - Tratamento de têmpera em óleo. 
Na figura 42 a amostra no estado de entrega apresenta perlita no estado refinado(cinza escuro) em uma matriz ferrítica(cinza claro), de modo que, podemos comprovar que o material passou por um processo esferoidização. A amostra em seu estado recozido apresenta heterogeneidade em sua microestrutura, regiões com perlita mais grosseira e outras regiões com perlita bem refinada, assim como regiões majoritariamente ferríticas. A matriz também é ferrítica na amostra recozida. Na amostra temperada em óleo observamos a presença de martensita, austenita retida(branco) e bainita (preto). 
A austenita retida é o constituinte que menos aparece dentre todos, sua clara visualização somente é possível em resoluções a partir de 1000x. A bainita aparece em diversas regiões pela microestrutura, sendo visualização clara em resoluções na faixa de 500x. A martensita apresenta formato em agulhas grossas e de modo disperso na microestrutura. Se analisarmos o diagrama TRC deste aço podemos verificar a presença destas fases em uma grande faixa de velocidades de resfriamento, de modo que comprova, as fases propostas.
Figura 45 - Micrografia MO 1000x .Aço 8640 - Estado de Entrega.
Figura 46 - Micrografia MO 1000x .Aço 8640 - Tratamento de recozimento.
Figura 47 - Micrografia MO 1000x .Aço 8640 - Tratamento de têmpera em óleo.
Nos resultados de dureza obtidos pelo ensaio notamos que a dureza no estado de entrega é maior do que a do estado recozido, de forma a comprovar a ideia proposta em relação ao tratamento térmico aplicado no estado de entrega. Também notamos o maior grau de dureza por parte da amostra temperada, pois a presença das fases bainita e martensita(fases duras) endurece o material
Tabela XI- Variação de dureza com o tratamento
	Tratamento
	Dureza ± 0,5
	Média 
	Dp
	Estado de entrega
	60HRa
	59HRa
	60HRa
	59,67HRa
	0,58HRa
	Recozimento
	53HRa
	52HRa
	54HRa
	53,00HRa
	1,00HRa
	Têmpera em óleo
	54HRc
	52HRc
	53HRc
	53,00HRc
	1,00HRc
5. Considerações Finais
	As conclusões acerca das fases foram parcialmente comprometidas pela preparação metalográfica, o que comprovou a importância deste processo para uma correta análise, porém podemos concluir que os valores de dureza para os tratamentos que passaram por têmpera foram abaixo do esperado. O aço SAE 5160 apresentou o maior valor de dureza média entre os aços de baixa liga. 
As microestruturas das amostras SAE 1020 recozida e normalizada apresentaram constituintes esperados, no entanto os valores de dureza para as amostras do aço SAE 1020 foram igual a do aço SAE 1040, sendo que a temperada foi superior. Outro ponto a se observar é que a mensuração do carbono mostrou valores equivalentes, isso explica os valores similares entre os aços. A amostra no estado de entrega apresentou típicas microestruturas esferoidizada e normalizada que junto às temperadas, mais próximo ficaram do encontrado na literatura. 
6. Referências Bibliográficas
[1]RODRIGUES,Luciano Monteiro; SANTOS, Carlos Henrique Reis; VELOSO, Rodrigo Ribeiro; LEMOS, Marianne Vieira; SANTOS, Claudinei dos; CABRAL, Ricardo de Freitas. Estudo da microestrutura e da microdureza dos aços 1020 e 1060. Disponivel em: < http://revistas.unifoa.edu.br/index.php/cadernos/article/viewFile/1182/1072 >. Acesso em 05 de maio de 2018.
[2]SILVA, Amanda Cristina Medeiros. Tratamento térmico de têmpera no aço SAE 1040 em diferentes meios de resfriamento. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará, Campus Universitário de Marabá, Instituto de Geociências e Engenharias, Faculdade de Engenharia de Materiais, Curso de Engenharia de Materiais, Marabá, 2016. 
[3]CHIQUETI, C. M. Estudo das distorções em aços 5160 e 6150 com variação de temperatura e da agitação do meio de resfriamento. Dissertação(Mestrado) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2009.
[4]CHIAVERINI, Vicente. Aços e Ferros Fundidos: características Gerais, Tratamentos térmicos, Principais Tipos. ABM, 2008.
 [5]Esse. Disponivel em:< http://essel.com.br/cursos/material/01/EnsaioMateriais/ensa12.pdf>. Acesso em 12 de Maio de 2018.
[6]GGD Metals. Disponível em: < http://www.ggdmetals.com.br/wp-content/uploads/2016/01/Construcao-Mecanica.pdf >. Acesso em 02 de Março de 2018.
[7]F., Vander Voort George. Atlas of Time-Temperature Diagrams for Irons and Steels. ASM International, 2007.
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