Tratamento e Propriedade dos Materiais

1. Tratamento e Propriedade
dos Materiais

2. Conteúdo Programado
• Introdução
• História do metal
• Metais
• Propriedades físicas
• Diagrama Ferro Carbono
• Tratamento dos materiais

3. Introdução
• Materiais
Apesar da grande diversidade de materiais existentes em nosso planeta, a grande
maioria deles não é empregada no meio industrial em seu estado puro, mas sim
com alterações em sua constituição que permitem que possam utiliza-los de
diversas maneiras para diversos tipos de aplicações.
Imagine só o que seria a construção civil, a indústria automotiva, bélica, naval,
aeroespacial, aeronáutica entre outras se não houvessem esses metais, uma vez
que esses setores citados acima são os que mais consomem este recurso.
• A média anual de consumo apenas do Aço é na ordem de 1,2 bilhão de
toneladas

4. Introdução
• Metais
Aço Titânio
Bronze Latão

5. Introdução
• Metais
Cobre
Ferro fundido
Alumínio

6. Contexto Histórico
• Primeiros relatos
Os primeiros relatos de artefatos produzidos com metal foram provenientes de
meteoritos vindos do espaço (Espaço sideral), que eram encontrados
eventualmente pelo homem. E desde então os produtos de ferro passaram a ser
produtos siderúrgicos, produzidos em indústrias siderúrgicas.
Esses meteoritos costumam conter grande concentração de ferro, cerca de 85% e
15% de Níquel.

7. Contexto Histórico
• A Era do Ferro
Há relatos da descoberta do minério de ferro há cerca de 4000 A.C, mas ficou
conhecida como “Idade do ferro” aproximadamente 1200 A.C quando marcou o
fim da pré-história na era da “Idade dos Metais”.
Durante este período a tecnologia da época se espalhou ao redor do mundo, pois
ali se iniciava uma nova era de adaptações de vida e sobrevivência graças às
técnicas então dominadas. Naquela época já era considerado algo muito valioso,
apesar de sua abundância na natureza. No entanto hoje, o cenário é outro.

8. Contexto Histórico
• Primeiros relatos da produção do metal
Ao longo do tempo essas técnicas foram espalhadas pela Europa e chegaram até a
China 400 A.C, onde implementaram o processo que até então consistia apenas no
aquecimento para forjar e em seguida o resfriamento brusco para o
endurecimento. Dali em diante outros países como o Japão começaram a aprender
essas técnica, porém foram os romanos que de fato as espalharam pelo mundo,
ganhando maior relevância na Europa.

9. Contexto Histórico
• Comercialização do metal
A evolução foi gigantesca quando comparamos a época da utilização dos
meteoritos até os dias atuais, mas muita coisa aconteceu nesse caminho.
A verdade é que não se sabe ao certo qual o país ou continente que começou a
produzir em escala esse metal, com finalidade de comercialização, porém há
relatos da Anatólia 2000 A.C, onde foi marcado o início da “Idade do ferro”, porém
ainda se tratava de um processo que necessitava de muitas melhorias, pois os
resultados dos produtos não eram satisfatórios.
No início do processo os fornos eram praticamente montados em poços, e
utilizavam pequenas correntes de ar para impulsionar o fogo e facilitar a
maleabilidade para forjar o metal na forma desejada.

10. Contexto Histórico
• Evolução do processo
Com a queda do império Romano, a Europa se consolidou na produção do aço,
usando técnicas com queda d'água para projetar ar nos fornos, aumentando a
queima e gerando altas temperaturas.
Tempos depois, aproximadamente em 1400 na Alemanha , já surgiam novas ideias
para aumentar a produtividade, e então os primeiros alto-fornos facilitaram e
muita a produção em escala, marcando os anos de 1700 e o início de 1800, pois
por conta de seus tamanhos, a produção era muito superior. Dali por diante a
demando foi crescendo em 1760 com Primeira revolução industrial e não parou
mais.

11. Contexto Histórico
Os anos se passaram e a importância do metal se provou ao longo do tempo, mas
como em qualquer processo, surgiram novas necessidades conforme a evolução
vinha acontecendo.
Novas construções e a evolução das cidades mostravam que havia ali uma
necessidade de produzir um metal mais versátil, de fácil maleabilidade. Então, em
1856 o engenheiro metalurgista Henry Bessemer desenvolveu um método para
reduzir a concentração de carbono no ferro através do oxigênio, e era exatamente
isso que precisavam naquele momento.

12. Etapas do processo

13. Contexto Histórico

14. Contexto Histórico

15. Aço Carbono
• Aço carbono
É um metal formado basicamente por ferro e carbono, onde a concentração desse
segundo elemento pode variar entre 0,008 e 2,11%.
Outro metal que também possui a relação de ferro e carbono é o ferro fundido,
porém com um teor de carbono entre 2,11% e 6,67%.

16. Aço Carbono
• Aço carbono
No entanto a principal diferença entre esses materiais é a ductilidade presente,
pois devido a menor concentração de carbono do aço, a maleabilidade torna-se
mais fácil, podendo ser trabalhada através de diversos processos, como a
laminação, extrusão, forja entre outros.
Aço carbono

17. Aço Liga
• Aço Liga
Como podemos deduzir, o Aço liga recebe esse nome justamente por conter em
suas propriedades outros elementos com maior concentração em um determinado
metal, agindo como uma mistura, com o objetivo de proporcionar melhorias
através de alterações na estrutura do metal, que podem variar entre físicas,
químicas ou físico-químicas.
• Resistência Mecânica
• Resistência Química

18. Aço Liga
• Aço Liga
Vantagens:
• Melhor usinabilidade
• Melhoria das propriedades mecânicas
• Resistência à corrosão
• Resistência ao desgaste
• Resistência contra impactos

19. Aço Liga
• Elementos de Liga mais comuns
• Cr - Cromo
• Mo - Molibdênio
• B - Boro
• Ni - Níquel
• Mn - Manganês
• P - Fosforo
• W - Tungstênio
• Cu - Cobre
• Co - Cobalto
• V - Vanádio
• Si - Silício
• S - Enxofre

20. Aço Liga
• Aço carbono / Aço liga
.
Aço carbono
Aço liga

21. Aço inoxidável
• Aço inoxidável
Constituídos por Cromo (Cr), Carbono (C) e Níquel (Ni), este se tornou um metal de
extrema importância para fins industriais, pois além de oferecer boa resistência
mecânica, possui uma característica que o deixou famoso, muito conhecido por ser
um aço que “Não oxida”.

22. Aço inoxidável
• Aço inoxidável
A verdade é que os elementos que constituem o Aço inox são extremamente
eficientes e conseguem promover uma barreira de proteção que impede a reação
corrosiva quando em contato com qualquer agente agressor, no entanto isso pode
variar de acordo com a classificação do metal, e principalmente com alguns
cuidados.

23. Aço inoxidável
• Aço inoxidável
Apesar dessas observações, ele continua sendo uma das melhores alternativas
para implementação onde há necessidade de se obter resistência mecânica e à
corrosão.

24. Aço inoxidável
• Principais Características
• Resistencia à corrosão
• Resistencia Mecânica
• Fácil soldagem
• 100% reciclável
• Principais Aplicações
• Construção Civil
• Mobiliário
• Utensílios
• Tubulações

25. Ferro fundido
• Ferro fundido
Apesar de também se tratar de uma liga metálica, assim como o Aço carbono, o
ferro fundido que também é produzido no Alto-forno e é obtido através do ferro-
gusa. Também conhecido como liga ternária, por possuir três elementos base, o
ferro, carbono e o silício.
Além da aparência diferenciada, com certa porosidade, o material possui uma
concentração de carbono bem superior ao próprio aço carbono, variando entre
2,11% e 6,67%, proporcionando uma dureza alta, o que por outro lado impacta
diretamente em sua fragilidade.

26. Ferro fundido
• Ferro fundido e suas classificações
Existem basicamente quatro principais classificações desse mesmo metal em sua
forma manufaturada, cada qual com a sua aplicação.
Microestrutura - Ferro fundido Cinzento
Zoom 100x Zoom 200x
Microestrutura - Ferro fundido Branco
Zoom 100x Zoom 200x

27. Ferro fundido
Microestrutura - Ferro fundido Maleável
Zoom 100x Zoom 200x
Microestrutura - Ferro fundido Nodular
Zoom 100x Zoom 200x
Algumas das matérias primas utilizadas para obtenção do Ferro fundido são:
• Calcário
• Coque
• Minério
• Ar

28. Ferro fundido
• Ferro fundido Cinzento
O ferro fundido cinzento apresenta uma metalografia, ou seja, uma estrutura da
grafita, são como laminas, gerando uma cor acinzentada entre as falhas. Sendo um
dos mais utilizados na indústria por possuir alta dureza e resistência ao desgaste,
além de boa usinabilidade e absorção de impactos.

29. Ferro fundido
• Ferro fundido Branco
Já o ferro fundido branco possui uma estrutura da cementita, a organização das
moléculas de carbono e o processo de resfriamento o deixam com uma aparência
esbranquiçada, do ponto de vista de resistência mecânica é excelente pois possui
alto grau de dureza.

30. Ferro fundido
• Ferro fundido Maleável
É produzido através do ferro fundido branco, no entanto passa por diversos
tratamentos. Esta classificação de ferro fundido possui uma fluidez muito boa em
seu estado liquido, facilitando o manuseio.

31. Ferro fundido
• Ferro fundido Nodular
Com partículas de grafita, esse ferro fundido possui magnésio em sua estrutura, e
possui características importantes, como boa ductilidade e fácil usinabilidade, além
de uma ótima resistência à corrosão, em algumas situações sendo até melhor que
alguns aços.

32. Latão
• Latão
Um dos materiais mais utilizados para solucionar aplicações onde há presença de
atrito e corrosão, o latão sem dúvidas é uma excelente alternativa.
Um material que possui uma composição estrutural de Cobre e Zinco, sendo o
primeiro o elemento predominante, geralmente com concentração acima dos
50%.

33. Latão
Utilizado desde os tempos pré-históricos, não é apenas o brilho deste material que
chama atenção e que o torna preferível em certas aplicações, mas também suas
propriedades físico-químicas que proporcionam a ele características importantes como:
• Fácil fundição, laminação, entre outros
• Fácil usinabilidade
• Boa ductilidade
• Excelente acabamento
• Bom condutor de eletricidade
• Boa resistência à corrosão

34. Latão
Mesmo com uma concentração de Cobre predominante no metal, o Zinco também
exerce um papel muito importante, pois parte do brilho produzido é decorrente da
aplicação dessa liga.
Outro papel importante do Zinco está diretamente relacionado com o ponto de fusão do
latão, pois quanto maior a sua concentração, menor o ponto de fusão, facilitando muitas
vezes o trabalho do metal em processos de fundição.

35. Latão
O latão também pode ser encontrado com alguns tons de coloração diferentes, isso
geralmente está relacionado com o processo e com a concentração predominante dos
metais presentes.
O material também possui diversas aplicações, atendendo boa parte dos setores
industriais.
Aplicações
• Instrumentos musicais
• Torneiras
• Armas e cartuchos de munição
• Joias e Bijuterias
• Parafusos
• Aparelhos médicos

36. Titânio
• Titânio
Esse elemento possui relativa abundância na natureza, no entanto o custo
envolvido na produção e preparação até que possa se tornar matéria prima para
manufatura é extremamente elevado, pois suas propriedades dificultam e muito o
trabalho com este tipo de material.
Extraído de minerais como Rutile (TiO2) e a Ilmenite (FeTiO3) é sem dúvidas um
dos metais de maior resistência.

37. Titânio
O Titânio se destaca por possuir algumas características que o tornam exclusivo,
pois além do alto custo envolvido na extração de minerais pelos quais o titânio é
formado, esse material também pode proporcionar algumas características
particulares. Vamos ver a seguir.

38. Titânio
O material tem inúmeras vantagens de aplicação, pois é capaz de oferecer uma
excelente resistência mecânica e ao mesmo tempo ser um material extremamente
leve se comparado ao aço.
• Principais características
Metal leve
Anticorrosivo
Boa condutividade elétrica
Excelente resistência térmica
• Aplicações
Indústria aeronáutica e aeroespacial
Bélica
Naval
Médica (Próteses)

39. Bronze
• Bronze
Possui dois elementos principais em sua estrutura, sendo um deles o Cobre (Cu)
em maior concentração, seguido do Estanho (Sn), normalmente na ordem de 90%
e 10% respectivamente, o que facilita e muito a moldagem desse material.

40. Bronze
• Bronze
Sua composição também pode conter outras ligas como alumínio, chumbo, entre
outros. Sua coloração pode depender muito dos elementos presentes, saindo de
um tom dourado até uma coloração mais escura e brilhante, similar ao cobre.
É um excelente condutor de calor e eletricidade, além de também apresentar boa
resistência à corrosão

41. Bronze
O Bronze já era considerado um material preciso a cerca de 4000 A.C, um período
conhecido como “Idade do Bronze” que durante muito tempo foi utilizado na
produção de artefatos e joias, além de outras aplicações para fins industriais.

42. Bronze
Aplicações
Aparelhos de Telecomunicações
Componentes de maquinários industriais
Parafusos e rebites
Medalhas
Anéis
Características
Boa ductilidade
Bom condutor elétrico e térmico
Resistente à corrosão

43. Cobre
• Cobre
Outro rico metal encontrado na natureza muitos anos atrás, que possui relatos de
sua utilização em citações bíblicas sobre o metal, o que nos dá a ideia do tempo de
sua descoberta. No entanto o material ganhou de fato relevância por volta dos
anos 3000 A.C, na era do bronze, onde observaram que este metal poderia formar
diversas outras ligas metálicas

44. Cobre
• Cobre
Junto com outros metais preciosos como a prata e o ouro, formaram a base da
moeda que circulou durante muito anos nos tempos antigos. Até os dias atuais
ainda é aplicado na fabricação de moedas, porém conta com uma porcentagem de
aproximadamente 75% e 25% de Níquel.

45. Cobre
• Cobre
Além de suas aplicações mais conhecidas, esse metal também é frequentemente
empregado em setores industriais, em decorações, peças automotivas e até
mesmo no setor aeronáutico.

46. Cobre
• Cobre
Além de suas diversas outras aplicações, sem dúvidas a sua condutividade o fez se
tornar conhecido em aplicações que envolvem sistemas elétricos, além da
excelente condutividade, é um material dúctil e fácil de se trabalhar ao modelar,
além disso esse metal apresenta um alto ponto de fusão.
Sua importância é dada até mesmo no corpo humano quando o ingerimos por
consequência, seja através de alimentos ou na água, pois o cobre nos auxilia na
formação de células sanguíneas, além de benefícios para a pele.

47. Cobre
• Cobre
Além de suas diversas outras aplicações, sem dúvidas a sua condutividade o fez se
tornar conhecido em aplicações que envolvem sistemas elétricos, além da
excelente condutividade, é um material dúctil e fácil de se trabalhar ao modelar,
além disso esse metal apresenta um alto ponto de fusão.
Sua importância é dada até mesmo no corpo humano quando o ingerimos por
consequência, seja através de alimentos ou na água, pois o cobre nos auxilia na
formação de células sanguíneas, além de benefícios para a pele.

48. Classificação - Ferrosos
Metais ferrosos:
Os metais ferrosos como o próprio nome diz, são aqueles que contem a presença
do minério de ferro, ou seja, os que possuem o elemento Ferro (Fe) em sua
composição estrutura.

49. Classificação - Não ferrosos
Metais não ferrosos:
Já os não ferrosos consequentemente são aqueles metais que não possuem o ferro
em sua estrutura, o que justifica o fato de não serem metais magnéticos e de
muitas vezes serem mais resistentes à corrosão.

50. Ligas e suas características
Manganês (Mn):
Um dos elementos liga que atua como agente desoxidante, e que também exerce
papel significativo no aumento da resistência mecânica.
Uma concentração em torno de 13% desse elemento já é capaz de proporcionar ao
metal uma maior ductilidade e resistência ao desgaste.

51. Ligas e suas características
Enxofre (S):
Considerado um elemento abundante na terra muito encontrado em fontes
termais e zonas vulcânicas, o enxofre tem como principal função fragilizar o
elemento no qual ele é aplicado.
No caso dos aços principalmente, é muito empregado para proporcionar uma
melhor usinabilidade do metal.

52. Ligas e suas características
Níquel (Ni):
Este elemento possui diversas vantagens quando aplicado como liga metálica, pois
além de proporcionar ao metal uma maior resistência à corrosão em metais com
baixo teor de carbono, pode proporcionar também uma certa resistência mecânica
contra impactos.
Além disso, quando aplicado em porcentagem considerável (35% à 40%), o
coeficiente de dilatação térmica chega a ser praticamente nulo.

53. Ligas e suas características
Cromo (Cr):
Além de um bom aspecto visual proporcionado pela aplicação da liga, o Cromo
exerce papel importante contra corrosão além de gerar um aumento contra de
resistência contra altas temperaturas.
O elemento também oferece uma maior resistência ao degaste, e em alguns aços
bom baixo teor de carbono ele pode até elevar a dureza.

54. Ligas e suas características
Vanádio (V):
Muito aplicado na fabricação de ferramentas, esse metal possui propriedades que
proporcionam melhorias às resistências mecânicas, porém sem afetar a
ductilidade, o que é ideal para aplicações onde há a necessidade de dureza do
metal, no entanto sem deixá-lo muito fragilizado.

55. Ligas e suas características
Tungstênio (W):
De filamentos de lâmpadas à sistema de propulsão de foguetes (Tubeiras), esse
elemento pode proporcionar excelente resistência mecânica, além de um alto
ponto de fusão, mantendo suas propriedades de resistência mesmo diante de altas
temperaturas.

56. Ligas e suas características
Silício (Si):
Muito aplicado na eletrônica, é um material semicondutor com relativa
abundancia e que proporciona resultados similares ao Níquel e ao Vanádio quando
aplicado, oferecendo melhorias na resistência mecânica sem comprometer a
ductilidade.
Além disso atua contra a corrosão, sendo assim como o alumínio e o Manganês,
um agente desoxidante.

57. Diagrama Ferro Carbono

58. Ligas e suas características
Diagrama Ferro Carbono
Também conhecido como diagrama de fase ou equilíbrio, sua finalidade consiste
em apresentar o comportamento dos metais, ou seja, suas alterações físicas e
estruturais quando submetidos ao aquecimento ou resfriamento.
Sem dúvidas é um dos mais utilizados para o estudo do comportamento dos
metais, o que nos permite chegar a resultados claros para a fabricação dos
materiais desejados.

59. Temperatura
(°C)
Teor de carbono (%)
Ferro
puro
(Fe)
Ferro puro
Aço
Aço
Ferro
fundido
Ferro fundido
Ferro Alfa
Ferro Gama
Ferro Delta
Fe3C
Cementita
(6,67%)
α - Ferrita
δ – Ferro Delta
γ - Austenita
α
γ
δ
Líquido
α + Fe3C
α + γ
γ + Fe3C
γ + L
γ + δ
δ+L
Ponto de Resfriamento da Austenita, onde ela se
transforma em Ferrita e Cementita (α + Fe3C)
Ponto de Aquecimento da Austenita, onde ela se
transforma em Ferrita Delta + Líquido (α + L)
Ponto de Resfriamento do Líquido, onde ele se
transforma em Austenita + Cementita (γ + Fe3C)
FERRO AÇO FERRO FUNDIDO

60. Classificação do aço - SAE
SAE (Society of Automotive Engineers):
Segundo a SAE (Sociedade de Engenheiros automotivos), essa é a classificação
mais utilizada no mundo para padronizar e identificar os aços-carbono e demais
aços de baixa liga.

61. Classificação do aço - SAE
Classificação
A classificação criada pela SAE, é baseada nos compostos químicos presentes em
um determinado aço, ou seja, as ligas que ali estão presentes .
A classificação criada e normalizada pela SAE institui uma classificação baseada
em uma numeração de 4 ou 5 dígitos.

62. Classificação do aço - SAE
Classificação
Apesar da quantidade de números para cada classe, a interpretação da indicação é
simples, os dois últimos dígitos (XX) indicam o teor de carbono presente no aço.
Uma especificação 07 indica um teor de carbono de 0,07%, assim como o 45 indica
um teor de 0,45%. A numeração em geral pode estar presente em unidade,
centena ou dezena.
0,07% de carbono
0,7% de carbono
1,07% de carbono
Quando o valor for igual ou superior a 1%, haverá três dígitos de classificação, e
cinco dígitos no total.

63. Classificação do aço - SAE
Tabela de Classificação dos Aços

64. Não Metálicos
Introdução
Os materiais não metálicos (Ametais) são ainda mais abundantes na natureza, e
tem um papel muito importante na indústria para os mais diversos tipos de
aplicação.

65. Não Metálicos
Polímeros
Presentes desde os granulados usados na injeção de moldes até a confecção de
peças, esses materiais fazem um papel muito importante para atender demandas
especificas, pois podem oferecer excelentes características:
- Excelente usinabilidade
- Excelente ductilidade
- Boa resistência mecânica

66. Não Metálicos
Poliacetal
O Poliacetal POM (Poli-Oxi-Metileno) é sem dúvidas um dos melhores
polímeros aplicados na engenharia, oferecendo alta resistência e
durabilidade.
Esse material termoplástico ganhou espaço e sem dúvidas é um dos mais aplicados
na confecção de peças ametais, inclusive podendo substituir alguns metais em
determinadas aplicações.

67. Não Metálicos
Aplicações
• Peças de alta precisão
• Roscas
• Guias e roletes
• Peças estruturais
• Roldanas
• Conexões
• Acoplamentos
• Retentores
• Buchas

68. Não Metálicos
Principais características
• Alta rigidez e excelente ductilidade
• Não corrosivo
• Baixo coeficiente de atrito
• Excelente usinabilidade
• Absorve vibrações
• Resistência aos agentes químicos
• Resistente contra altas temperaturas

69. Não Metálicos
Elastômeros
Outro material com excelente resistência e absorção, muito aplicado por sua
característica de elasticidade, podendo suportar altas cargas e pressões. Além
disso, sua deformação permite que o material possa retornar a sua posição original
sem sofrer maiores danos (Zona plástica / Elástica).

70. Não Metálicos
Elastômeros
Frequentemente utilizado na substituição de peças de borrachas, plásticos rígidos
e até metais por conta de sua versatilidade e baixo custo, que proporcionam
economia sem comprometer a qualidade.

71. Não Metálicos
Características
• Dureza
• Resistente à abrasão
• Excelente flexibilidade
• Resistência contra pressão
Vantagens de sua aplicação
• Material isolante
• Resistente e maleável
• Proporciona a redução de ruídos
• Excelente resistência ao impacto

72. Não Metálicos
Cerâmicos
Esses matérias geralmente podem conter compostos químicos metálicos e não-
metálicos. No entanto a sua variedade de propriedades físicas permitem sua
aplicação em diversos seguimentos.
Podem ter propriedades estruturais simples, como a argila ou até mesmo nitretos
e carbetos para aplicações com maior grau de complexidade.

73. Não Metálicos
Características
• Alta dureza
• Alto ponto de fusão
• Excelente isolante térmico
• Bom custo de implementação
Como podemos imaginar, se trata de um material que em decorrência de sua
alta dureza possui também uma fragilidade muito grande, e parte dela
muitas vezes é consequência do processo de confecção.

74. Não Metálicos
Características
• Podem ser classificadas em cerâmicas tradicionais e avançadas, utilizadas desde
aplicações simples como em utensílios domésticos e blocos de construção à
aplicações complexas, como velas de ignição, esferas de calibração e até mesmo
estruturas de máquinas espaciais.

75. Materiais
Materiais
Ferrosos Não ferrosos Orgânicos Não Orgânicos
Metais Não Metálicos
Aço
Aço liga
Ferro
fundido
Cobre
Titânio
Alumínio
Madeira
Couro
Papel
Borracha
Minerais
Cimentos
Cerâmico
Vidro

76. Tratamento Térmico
Conceito e finalidade
Os tratamentos térmicos consistem basicamente no processo de aquecimento e
resfriamento de um metal, com objetivo de alterar sua estrutura e suas
propriedades, visando aprimorar ou ajustar suas características para uma
determinada aplicação.

77. Tratamento Térmico
Objetivos do processo
• Remoção das tensões internas
• Aumento ou redução da dureza
• Aumento da resistência mecânica
• Melhoria da ductilidade
• Melhora da usinabilidade
• Melhora da resistência ao desgaste
• Melhora da resistência à corrosão
• Melhora da resistência ao calor
• Melhora das propriedades elétricas e
magnéticas
Três fases do tratamento
• Aquecimento
• Manutenção da temperatura
• Resfriamento

78. Tratamento Térmico
Classificação dos tratamentos
Como vimos anteriormente nas aulas sobre os metais, existem diversas
particularidades, e com os tipos de tratamento térmico o princípio é o mesmo, ou
seja, é preciso conhecer não somente o metal como também a aplicação desejada,
para que então seja feita a escolha correta do tratamento térmico.
Tratamentos térmicos
Recozimento
Normalização Têmpera e
Revenimento
Cementação
Nitretação

79. Tratamento Térmico

80. Tratamento Térmico
Uma mola espiral, por exemplo, necessita ser tratada termicamente para ser utilizada
no sistema de suspensão de um veículo automotor.
O tratamento térmico permite que a mola sofra deformação elástica sem perder sua
forma e a geometria original. Para resistir a esses esforços é preciso que a mola tenha
dureza elevada, elasticidade e resistência mecânica para que não venha a sofrer uma
deformação plástica.

81. Tratamento Térmico
Não é sempre que os “Tratamentos térmicos” são intencionais, pois em algumas
situações o próprio processo de fabricação pode ocasionar essas alterações bruscas
de temperatura que consequentemente impactam nas propriedades dos materiais de
maneira prejudicial.
Um exemplo são os processos de soldagem por fricção, que podem gerar algumas
consequências na Zona Térmica Afetada (ZTA) comprometendo assim a fragilidade,
tenacidade entre outras características.

82. Tratamento Térmico
Classes de tratamentos térmicos
Classe 1 : São os tratamentos que modificam as propriedades de toda a massa do
metal.
• Têmpera
• Revenimento
• Recozimento
Classe 2 : São os tratamentos que modificam apenas uma camada superficial dos
metais.
• Cementação
• Nitretação

83. Tratamento Térmico

84. Tratamento Térmico

85. Tratamento Térmico

86. Tratamento Térmico
Estrutura - Aço 0,20% C (Aço com baixo teor de Carbono)
Ferrita
Zoom – 100x Zoom – 200x
Perlita

87. Tratamento Térmico
Estrutura - Aço 0,45% C (Médio teor de Carbono resfriado lentamente)
Ferrita
Zoom – 100x Zoom – 200x
Perlita

88. 1 - Têmpera
Definição e finalidade:
• É um processo que consiste em um aquecimento do metal seguido de um
resfriamento contínuo. Tem como objetivo proporcionar ao material uma alta
dureza e resistência.

89. Têmpera
1ª Fase:
• Aquecimento – A peça é aquecida em forno, até uma temperatura recomendada.
(Por volta de 800ºC para os aços ao carbono).
2ª Fase:
• Manutenção da temperatura – Atingida a temperatura desejada esta deve ser
mantida por algum tempo afim de uniformizar o aquecimento em toda a peça.
3ª Fase:
• Resfriamento – A peça uniformemente aquecida na temperatura desejada é
resfriada em água, óleo ou jato de ar.
Fazes da Têmpera

90. Têmpera
1ª Fase:
1. Aumento considerável da dureza do aço.
2. Aumento da fragilidade em virtude do aumento de dureza. (O aço torna-se muito
quebradiço).
OBS: Para reduzir a fragilidade de um aço temperado, aplica-se um outro tratamento
térmico denominado revenimento.
Efeitos Têmpera

91. 3 - Revenimento
• É o tratamento térmico que se faz nos aços já temperados, com a finalidade de
diminuir a sua fragilidade, isto é, torná-lo menos quebradiço.
• O revenimento é feito aquecendo-se a peça temperada até uma certa
temperatura resfriando-a em seguida.
• As temperaturas de revenimento são encontradas em tabelas e para os aços ao
carbono, há uma variação entre 210ºC e 320ºC
Definição:

92. 2 - Revenimento
1ª Fase:
• Aquecimento – Feito geralmente em fornos controlando a temperatura da peça
com o pirômetro.
2ª Fase:
• Manutenção da Temperatura – É possível quando o aquecimento é feito em
fornos.
3ª Fase:
• Resfriamento – O resfriamento da peça pode ser:
• Lento (Quando a peça é esfriada naturalmente)
• Rápido ( Mergulhando a peça em água ou óleo)
Fazes do Revenimento

93. Revenimento
• Diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém aumenta
consideravelmente a sua resistência aos choques.
• Geralmente, toda peça após ser temperada passa por um revenimento
Efeitos do Revenimento

94. Recozimento
O Recozimento é o tratamento térmico que tem por finalidade eliminar a dureza de
uma peça temperada ou normalizar materiais com tensões internas resultantes do
forjamento, da laminação, trefilação entre outros.
Tipos de Recozimento
1 - Recozimento para eliminar a dureza de uma peça temperada.
2 - Recozimento para normalizar a estrutura de um material.
Fazes do Recozimento
1ª Fase:
• Aquecimento – A peça é aquecida a uma temperatura que varia de acordo com o
material a ser recozido. (Entre 500ºC e 900ºC).
• A escolha da temperatura de recozimento é feita mediante consulta a uma tabela.

95. Recozimento

96. 3 - Recozimento
2ª Fase:
• Manutenção da temperatura – A peça deve permanecer aquecida por algum
tempo na temperatura recomendada para que as modificações atinjam toda a
massa da mesma.
3ª Fase:
• Resfriamento – O resfriamento deve ser feito lentamente, tanto mais lento
quanto maior for a porcentagem de carbono do aço.
• No resfriamento para recozimento adotam-se os seguintes processos:

97. Recozimento
Processos:
1. Exposição da peça aquecida ao ar livre. (Processo pouco usado).
2. Colocação da peça em caixas contendo cal, cinza, areia ou outros materiais.
Efeitos do recozimento:
1. Reduz a dureza de uma peça temperada anteriormente, fazendo-se voltar a sua
dureza normal.
2. Torna o aço mais homogêneo, melhora sua ductilidade tornando-o proporciona
uma melhor usinabilidade.

98. Recozimento
Além disso, o tratamento pode proporcionar uma boa ductilidade, algo que em
outras circunstâncias poderia torná-lo frágil.

99. Recozimento

100. 4 - Normalização
Definição:
• A normalização é um processo de recozimento, porém diferentemente do
recozimento que tem como finalidade tornar a estrutura do aço mais maleável, o
deixando mais macio, na normalização o objetivo é justamente normalizar a
estrutura, evitando tensões internas no material

101. Normalização
Características:
• Este processo costuma ser implementado até mesmo antes de outros tratamentos
térmicos.
• No caso do processo de forja, a Normalização é feita posteriormente, visando
reduzir as tensões ocasionadas pelo choque térmico, enquanto que no processo
de têmpera e revenimento por exemplo, ela é feita anteriormente .

102. Curvas TTT

103. Tratamento Térmico
Fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
• Temperatura
• Tempo
• Velocidade de resfriamento
• Atmosfera
Tempo:
• O tempo de tratatamento térmico depende muito das dimensões da peça e da
microestrutura desejada.

104. Tratamento Térmico
Temperatura:
• Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura
desejada.
Velocidade de Resfriamento:
• Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura
desejada.
• É o mais importante porque é ele que efetivamente determinará a microestrutura,
além da composição química do material.

105. Tratamento Térmico
Principais meios de Resfriamento
• Ambiente do forno (+ brando)
• Ar
• Banho de sais
• Óleo
• Água

106. Tratamento Térmico
O que considerar para escolher o melhor método de resfriamento?
É uma relação de:
• Obtenção das caracterísitcas finais desejadas (microestruturas e propriedades).
• Ausência de de fissuras e empenamento na peça.
• Não geração des grandes concentrações de tensão.

107. Tratamentos Termoquímicos

108. 1 - Cementação
Definição
• É caracterizado pelo tratamento térmico que atua somente na superfície da peça,
mantendo as propriedades do núcleo intactas, oferecendo uma maior resistência
em uma leve camada na parte externa da peça.

109. Cementação
Como é feita a cementação
• A cementação é feita aquecendo-se a peça de aço de baixo teor de carbono, junto
com um material rico em carbono (carburante).
• Quando a peça atinge alta temperatura (750ºC a 1.000ºC) passa a absorver parte
do carbono do carburante
Fases da cementação
1ª Fase - Aquecimento
Cementação em caixa: As peças são colocadas em caixas juntamente com o
carburante, fechadas hermeticamente e aquecidas até a temperatura recomendada.

110. Cementação
Fases da cementação
2ª Fase – Cementação em Banho
• Cementação em banho: As peças são mergulhadas no carburante líquido
aquecido, através de cestas ou ganchos.
• O tempo de duração desta fase varia de acordo com a espessura da camada que se
deseja e da qualidade do carburante utilizado. (0,1mm a 0,2mm por hora).
3ª Fase – Resfriamento
• A peça é esfriada lentamente dentro da própria caixa.
• Após a cementação as peças são temperadas.

111. Cementação
Qualidade da cementação
• Quanto mais tempo a peça permanecer aquecida com o carburante, mais espessa se
tornará a camada.
• Os carburantes podem ser sólidos, (grãos ou pós), líquidos ou gasosos.
• A qualidade dos carburantes influi na rapidez com que se forma a camada.
Tipos de cementação
• Cementação sólida (Caixa de aço com demais peças com alto teor de C)
• Cementação Gasosa (Carbono gerado pelo Gás Propano)
• Cementação líquida (Peças pré-aquecidas, resfriadas em óleo de tempera)

112. 5 - Nitretação
Definição:
• Nitretação é um processo que altera a composição de uma camada superficial do
aço até uma determinada profundidade, utilizando o amônia como carburante.

113. Nitretação
Vantagens do processo:
1. Alta dureza com alta resistência ao desgaste
2. Alta resistência à fadiga e baixa sensibilidade ao entalhe
3. Melhor resistência à corrosão
4. Alta estabilidade dimensional
Características:
• Ao contrário da cementação, a camada nitretada não necessita ser temperada,
pois os nitretos que se formam já possuem dureza elevada evitando o
empenamento da peça.
• A nitretação é feita na faixa de temperatura entre 500° e 600° C, o que diminui a
possibilidade de empenamentos por transformação de fase.
• A camada nitretada tem menor espessura do que a cementada, raramente
ultrapassando 0,8 mm.

114. Nitretação
Nitretação a Gás:
• Neste processo é utilizada amônia que é injetada no forno aquecido geralmente a
510° C.
• Nesta temperatura a amônia se dissocia e libera nitrogênio atômico que difunde
para o aço.
• Os tempos de tratamento variam entre 12 e 120 horas

115. Nitretação
Nitretação por via líquida:
• É o processo semelhante ao utilizado na cementação líquida.
• Neste banho teremos, então, cianeto de sódio ou potássio, carbonato de sódio ou
de potássio e cloreto de potássio ou de sódio. Este banho contém entre 30 e 40%
de cianeto.
• A temperatura utilizada situa-se entre 550° e 570° C. Nesta faixa de temperatura
não ocorre a reação de cementação e portanto teremos apenas a adição de
nitrogênio ao aço.
• Os tempos de nitretação são curtos, geralmente entre 1 e 4 horas.