Introdução [Modo de Compatibilidade]

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Tratamentos térmicosTratamentos térmicos
Introdução....... 
Prof. Dagoberto 
B. Santos
Avaliação:
01 prova de 40 pontos
02 provas de 30 pontos
Bibliografia: Chiaverini, V. Tratamentos 
Térmicos das Ligas Metálicas
Ciência e Engenharia dosCiência e Engenharia dos
MateriaisMateriais
Estrutura
Desempenho
Propriedades
Processamento
Necessidades 
e Experiêcias 
Sociais
Ciência e 
Conhecimento
Básico
Conhecimento 
Científico
Conhecimento
Empírico
AplicaçõesAplicações
Classes deClasses de Materiais para Materiais para 
EngenhariaEngenharia
Metais - Ligas
Metálicas
Cerâmicos e
Vidros
Polímeros 
Compósitos 
Cordoalhas
(pneus)
Polímeros
com fibras
Cermet
Composições Químicas TípicasComposições Químicas Típicas
Aço Composição Química (% em peso)
C Mn Si P Al N S
A 0,0052 0,200 0,013 0,058 0,036 0,0047 0,0059
B 0,0130 0,210 0,012 0,065 0,036 0,0041 0,0078
C 0,0220 0,210 0,010 0,068 0,034 0,0038 0,0075
Diagrama FeDiagrama Fe--FeFe33CC
Comportamento MecânicoComportamento Mecânico
Propriedades MecânicasPropriedades Mecânicas
Efeito da Microestrutura e Composição nas Propriedades
Elementos de Liga e Residuais:
Inclusões:
São partículas não metálicas incorporadas ao aço durante a sua 
fabricação, enquanto o aço ainda está líquido. Origens básicas: 
 
Reações no metal líquido (Inclusões Endógenas): 
3Al + 2O ® Al2O3 (Alumina) 
Si + 2 O ® SiO2 (Silicatos) 
M + O ® MO (Óxidos) 
 Reação de Enxofre com Manganês e Ferro: 
 Exemplo: Reações de Desoxidação: 
Mn + S ® MnS (Sulfetos) 
Fe + S ® FeS 
Silicato
Alumina
Sulfeto
Óxido
Metalurgia FísicaMetalurgia Física
Alloy and Process Design
Redesign
Alotropia do FerroAlotropia do Ferro
Elementos
Em solução
sólida na
ferrita
Combinado 
em
carbonetos
Em inclusões
não
metálicas
Em compostos
intermetálicos
Níquel Ni
Silício
Alumínio
Zircônio
Manganês
Cromo
Tungstênio
Molibdênio
Vanádio
Titânio
Nióbio
Fósforo
Enxofre
Ti(C,N)
Si
Al
Zr
Mn
Cr
W
Mo
V
Ti
Nb
P
S
Mn
Cr
W
Mo
V
Ti
Nb
Al O
ZrO
MnS
Cr O
MnO
V O
Ti O
(Mn, Fe)S
ZrS
2 3
2
x
x
x
y
y
Ni Si3
Ni Al3
Al Nx y
Zr Nx y
y
V Nx y
Ti Nx y
Efeito da Microestrutura e Composição Química nos Constituintes
(b) Elementos de Liga e Residuais:
Distribuição de elementos de liga/residuais em aços recozidos:
Microestrutura dos Aços
Conceito de Estrutura:
Peça
Microestrutura
Macroestrutura
Grão
Estrutura Cristalina
Grão
Inclusão
Estrutura à Organização dos elementos que constituem um material
Níveis:
Estrutura cristalina à 10-10 m
Microestrutura à 10-4 – 10-6 m
Macroestrutura à 10-2 – 10-4 m
Laminação Laminação 
de Placasde Placas
Bobina Bobina 
LaminadaLaminada
a Frioa Frio
Processos de Conformação Mecânica
Laminação:
Laminação a Quente: 
· 800 – 1200ºC 
· Menores cargas 
· Maior capacidade de deformação 
· Formação de óxidos superficiais (carepa) 
· Menor precisão dimensional 
 
 
Laminação a Frio: 
· Temperaturas ¯ (abaixo da temperatura de 
recristalização) 
· Maiores cargas/menor capacidade de deformação 
· Material sofre encruamento (endurecimento) 
· Maior precisão dimensional / bom acabamento 
superficial 
Produção Mundial de AçoProdução Mundial de Aço
Produção de aço no 
mundo – Ano 2000
Milhões de toneladas
Global 828,48 
China 125,5
Japão 106,4
EUA 100,9
América do Sul 38,7
Brasil 27,75
Produção Brasileira de AçoProdução Brasileira de Aço
PRODUÇÃO SIDERÚRGICA BRASILEIRA
Unid.: 103t
PRODUTOS
JAN/ABR 05/04 FEV MAR ABRIL 05/04 ÚLTIMOS
2005(*) 2004 (%) 2005 2005 2005(*) 2004 (%)
12 
ME
SE
S
AÇO BRUTO 10.701,2 10.643,4 0,5 2.591,7 2.761,3 2.758,4 2.664,2 3,5 32.967,2 
LAMINADOS 7.669,6 7.507,5 2,2 1.833,0 1.996,2 2.014,3 1.828,3 10,2 23.530,7 
PLANOS 4.821,2 4.697,6 2,6 1.151,1 1.252,7 1.267,9 1.121,6 13,0 14.565,0 
LONGOS 2.848,4 2.809,9 1,4 681,9 743,5 746,4 706,7 5,6 8.965,7 
SEMI-ACABADOS P/VENDAS 2.223,2 2.287,1 (2,8) 507,6 618,0 591,0 615,4 (4,0) 7.123,8 
PLACAS 1.312,6 1.494,7 (12,2) 330,8 374,4 321,1 401,8 (20,1) 4.555,3 
LINGOTES, BLOCOS E 
TARUGOS
910,6 792,4 14,9 176,8 243,6 269,9 213,6 26,4 2.568,5 
FERRO-GUSA 11.274,1 11.088,1 1,7 2.706,2 2.918,4 2.873,8 2.769,5 3,8 34.743,8 
USINAS INTEGRADAS 7.980,7 8.226,4 (3,0) 1.945,8 2.063,1 2.046,1 2.045,1 0,0 24.654,7 
PRODUTORES INDEPENDENTES 3.293,4 2.861,7 15,1 760,4 855,3 827,7 724,4 14,3 10.089,1 
FERRO-ESPONJA 141,7 139,9 1,3 31,5 38,0 35,6 35,8 (0,6) 441,5 
(*) Dados Preliminares.
Alumínio
Composição 2001 r 2002 2003
Empregos diretos (31/12) 48.152 47.810 50.111
Faturamento (US$ bilhões) 6,1 6,0 6,3
.. Participação no PIB (%) 1,2 1,3 1,3
.. Participação no PIB Industrial (%) 3,2 3,4 3,3
Investimentos (US$ bilhões) 0,8 1,0 0,9
Impostos pagos (US$ bilhões) 1,0 0,9 0,8
Produção de Alumínio Primário (mil t) 1.132 1.318 1.381
Consumo Doméstico de Transformados de Alumínio (mil t) 738 717 670
Consumo "Per Capita" (kg/hab./ano) 4,3 4,1 3,8
Exportação (mil t) (peso alumínio) 729 882 990
Importação (mil t) (peso alumínio) 130 112 91
Balança Comercial da Indústria do Alumínio (US$ milhões FOB) (1)
.. Exportações 1.621 1.686 2.124
.. Importações 462 374 356
..Saldo 1.159 1.312 1.768
..Participação exportações alumínio nas exportações 
brasileiras (%)
2,8 2,8 2,9
CobreCobre
Produçãode Cobre Refinado
1999 2000 Var. % 2001 Var. %
Milhares de 
Toneladas
193 185,3 -4,0% 212,2 14,5% 
Fonte: ICSG Copper Bulletin 
AplicaçõesAplicações
de Aços de Aços 
ARBLARBL
Rotas de Fabricação em uma Usina Siderúrgica
Rotas de Fabricação em uma Usina Siderúrgica
Tratamentos Térmicos
Tratamentos Térmicos:
· Ciclos controlados de aquecimento e resfriamento realizados com o
objetivo de controlar as propriedades dos aços.
· Tipos principais:
· Recozimento
· Normalização
· Têmpera
· Revenimento
0.01 0.1 1 10 100 1000 10000
0
250
500
750
1000
Li
m
. d
e 
E
sc
oa
m
en
to
 (
M
P
a)
Vel. de Resfriamento (oC/s)
Variação do Limite de 
Escoamento de um aço com 
0,8%C em função de sua 
velocidade de resfriamento a 
partir de 900ºC
Propriedades Mecânicas dos Aços
Ensaio de Tração:
Ao
Lo
P
(kgf)
L = L - L (mm)D 0
Definição: Tensão: S = P / A0 [kgf/mm2, MPa]
Deformação: e = DL / L0 [ -- , %]
Propriedades Mecânicas dos Aços
Ensaio Charpy:
Propriedades relacionadas com tensão e deformação:
· Tenacidade: “Capacidade do material absorver energia por
deformação plástica até a sua ruptura”.
Forma usual de medida à Ensaio de Impacto Charpy
Energia
Temperatura
Frágil
Dútil
Microestrutura dos Aços
Relação Fundamental:
ESTRUTURA ßà PROPRIEDADES
Ex.: 
 
Aço 
SAE 
Tratamento 
Térmico 
Limite de 
Resistência 
(MPa) 
Limite de 
Escoamento 
(MPa) 
Alongamento 
(%) 
Dureza 
Brinell 
1015 Recozimento 
Normalização 
420 
455 
280 
310 
34 
32 
128 
134 
1040 Recozimento 
Normalização 
615 
665 
365 
415 
29 
27 
167 
179 
1060 Recozimento 
Normalização 
660 
755 
405 
455 
24 
20 
187 
229 
1095 Recozimento 
Normalização 
735 
1040 
425 
505 
23 
11 
201 
285 
 
Microestrutura dos Aços
Microestrutura:
Aço: Liga Fe-C contendo outros elementos adicionados intencionalmente
(elementos de liga) ou resultantes do processo de fabricação (elementos
residuais).
Constituintes dos aços normalizados:
Ferrita: Ferro contendo pequena quantidade de carbono (<0,02%) e
outros elementos de liga/residuais dissolvidos. É macia e dútil.
Cementita: Carboneto de ferro (Fe3C). É extremamente dura e frágil.
Perlita: Agregado de ferrita e cementita com um teor médio de carbono
de 0,8% e com uma estrutura lamelar. É dura e relativamente frágil.
Perlita
Ferrita
Comportamento Mecânico da Comportamento Mecânico da 
MartensitaMartensita
Comparação entre os aços Comparação entre os aços 
ARBLARBL
a
M
B
Ferrita Martensita Bainita
Média 75 19 6
Desvio Padrão 3 3 2
– Microestrutura
Resultados Resultados 
PreliminaresPreliminares
Aço DPAço DP
Arame Trefilado
Recozimento ContínuoRecozimento Contínuo
I
II
III
IV
V VI
I – aquecimento
II– encharque
III – resfriamento lento primário
IV – resfriamento rápido
V – superenvelhecimento
VI – resfriamento lento secundário
Tempo (s)
Temperatura
(?C)
Fratura Fratura 
Engenharia de SuperfícieEngenharia de Superfície
l PVD e CVD
l Plasma
l Banho de sais fundidos
l Feixe de elétrons
l Laser
l “Spray térmico”
l Deposição eletroforética
Novas QualidadesNovas Qualidades de Açosde Aços
Problemas a serem resolvidos:
lEstampagem
l Soldagem
Microestrutura
Textura
FIM
Introdução