Apostila cm

S.J. dos Campos - DutraS.J. dos Campos - Dutra
Uma introdução dos materiaisUma introdução dos materiais
aplicadosaplicados
Prof. Dr. Fernando Cruz BarbieriProf. Dr. Fernando Cruz Barbieri
UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP
ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E
AERONÁUTICA
Apostila de Ciência dosApostila de Ciência dos
MateriaisMateriais

S.J. dos CamposS.J. dos Campos
AERONÁUTICA
Diagrama de FasesDiagrama de Fases

1.1. TRANSFORMAÇÕES DE FASE1.1. TRANSFORMAÇÕES DE FASE
• Quando um metal funde diz-se que ele sofre umaQuando um metal funde diz-se que ele sofre uma mudança demudança de
fasefase; a; a fase sólidafase sólida transforma-se natransforma-se na fase líquidafase líquida..
•As fases sólidas são sempre cristalinas, apresentando diferençasAs fases sólidas são sempre cristalinas, apresentando diferenças
na composição, na estrutura ou nas dimensões dos cristais.na composição, na estrutura ou nas dimensões dos cristais.
•Sob condições normais, com a pressão constante, as mudanças deSob condições normais, com a pressão constante, as mudanças de
fase nos metais puros ocorremfase nos metais puros ocorrem isotermicamenteisotermicamente, isto é, a fusão, isto é, a fusão
tem lugar numa temperatura fixa e definida (a chamadatem lugar numa temperatura fixa e definida (a chamada
temperatura de fusão).temperatura de fusão).
• Embora algumas ligas também possam sofrerEmbora algumas ligas também possam sofrer mudanças de fasemudanças de fase
isotérmicasisotérmicas, na maior parte dos casos as mudanças de fase em, na maior parte dos casos as mudanças de fase em
ligas ocorrem em faixas de temperatura.ligas ocorrem em faixas de temperatura.
1. Diagramas de fases em sistemas binários1. Diagramas de fases em sistemas binários
AERONÁUTICA

•A fusão, por exemplo, pode se iniciar a uma temperatura e não seA fusão, por exemplo, pode se iniciar a uma temperatura e não se
completar até que alguma temperatura mais alta seja alcançada,completar até que alguma temperatura mais alta seja alcançada,
permanecendo a liga num estado “pastoso” composto de líquido epermanecendo a liga num estado “pastoso” composto de líquido e
sólido misturados. Mudanças de fase mais complexas, tantosólido misturados. Mudanças de fase mais complexas, tanto
isotérmicas como não isotérmicas, são comuns.isotérmicas como não isotérmicas, são comuns.
• É freqüente, por exemplo, o envolvimento de mais de duas fasesÉ freqüente, por exemplo, o envolvimento de mais de duas fases
numa transformação simples. Assim, uma liga fundida pode, nonuma transformação simples. Assim, uma liga fundida pode, no
resfriamento, formar um sólido complexo composto de várias fasesresfriamento, formar um sólido complexo composto de várias fases
sólidas diferentes.sólidas diferentes.
• Muitos milhares de ligas comerciais e não comerciais foramMuitos milhares de ligas comerciais e não comerciais foram
examinadas, tornando necessário um método sistemático para oexaminadas, tornando necessário um método sistemático para o
registro de tais informações, através do quais os dados pudessemregistro de tais informações, através do quais os dados pudessem
ser fácil e rapidamente visualizados e acessados no manuseio diárioser fácil e rapidamente visualizados e acessados no manuseio diário
dos metais e ligas.dos metais e ligas.
AERONÁUTICA

•O método mais eficaz já desenvolvido para se atingir esteO método mais eficaz já desenvolvido para se atingir este
objetivo é o uso deobjetivo é o uso de diagramas de fasesdiagramas de fases (ou(ou diagramas dediagramas de
constituiçãoconstituição ouou diagramas de equilíbriodiagramas de equilíbrio).).
1.2. O DIAGRAMA DE FASES1.2. O DIAGRAMA DE FASES
• Um diagrama de fases típico, apresentado na Figura 1, indica asUm diagrama de fases típico, apresentado na Figura 1, indica as
fases presentes, por exemplo, em todas as ligas possíveis dos doisfases presentes, por exemplo, em todas as ligas possíveis dos dois
metais níquel (Ni) e cobre (Cu), em todas as temperaturas de 500metais níquel (Ni) e cobre (Cu), em todas as temperaturas de 500
a 1500ºC.a 1500ºC.
•A composição da liga é dada pela escala horizontal, ao longo daA composição da liga é dada pela escala horizontal, ao longo da
base do diagrama, onde a percentagem em peso de cobre é lidabase do diagrama, onde a percentagem em peso de cobre é lida
diretamente, sendo a percentagem de níquel obtida por diferença.diretamente, sendo a percentagem de níquel obtida por diferença.
A temperatura é lida verticalmente, em graus centígrados.A temperatura é lida verticalmente, em graus centígrados.
AERONÁUTICA

• Duas curvas cruzam o diagrama, indo do ponto de fusão do níquel, aDuas curvas cruzam o diagrama, indo do ponto de fusão do níquel, a
1452ºC, até o ponto de fusão do cobre, a 1083ºC.1452ºC, até o ponto de fusão do cobre, a 1083ºC.
•A curva superior, chamadaA curva superior, chamada LiquidusLiquidus, denota, para cada possível, denota, para cada possível
composição de liga Ni-Cu, a temperatura de início de solidificação nocomposição de liga Ni-Cu, a temperatura de início de solidificação no
resfriamento ou, equivalentemente, a temperatura em que se completa aresfriamento ou, equivalentemente, a temperatura em que se completa a
fusão durante o aquecimento (sempre em condições de equilíbriofusão durante o aquecimento (sempre em condições de equilíbrio
termodinâmico).termodinâmico).
•A curva inferior, denominadaA curva inferior, denominada SolidusSolidus, indica as temperaturas nas quais a, indica as temperaturas nas quais a
fusão começa sob aquecimento, ou as temperaturas nas quais afusão começa sob aquecimento, ou as temperaturas nas quais a
solidificação se completa sob resfriamento (em equilíbrio).solidificação se completa sob resfriamento (em equilíbrio).
•Acima da linhaAcima da linha LiquidusLiquidus todas as ligas estão fundidas e esta região dotodas as ligas estão fundidas e esta região do
diagrama é marcada com a letra “L”, indicando a fase líquida (ou soluçãodiagrama é marcada com a letra “L”, indicando a fase líquida (ou solução
líquida). Abaixo dalíquida). Abaixo da SolidusSolidus todas as ligas são sólidas e esta região étodas as ligas são sólidas e esta região é
marcada com a letra “marcada com a letra “αα”, pois costuma-se utilizar uma letra grega para a”, pois costuma-se utilizar uma letra grega para a
designação de uma fase sólida (ou solução sólida).designação de uma fase sólida (ou solução sólida).
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
Assim, a faixa de fusão deAssim, a faixa de fusão de
qualquer liga pode serqualquer liga pode ser
encontrada pela linhaencontrada pela linha
vertical que passa pelavertical que passa pela
composição correspondentecomposição correspondente
e intercepta ae intercepta a SolidusSolidus e ae a
LiquidusLiquidus. Por exemplo, a. Por exemplo, a
liga composta de 20% deliga composta de 20% de
cobre e 80% de níquelcobre e 80% de níquel
começa a fundir a 1370ºCcomeça a fundir a 1370ºC
e se torna completamentee se torna completamente
líquida a 1410ºC.líquida a 1410ºC.

Temperatura(°C) Líquido (L)
Linha Solidus
Composição (%p Ni)(Cu) (Ni)
α (solução sólida
substitucional CFC)
Temperatura(°F)
α+L
Linha Liquidus
Composição (%at Ni)
Temperatura
de fusão Cu
Temperatura
de fusão Ni
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
1.3. Sistemas Isomorfos e Anisomorfos
Somente uma fase sólida (alfa)Somente uma fase sólida (alfa) Mais que uma fase sólida (alfa + beta)Mais que uma fase sólida (alfa + beta)
αα ββ

1.4. EQUILIBRIO1.4. EQUILIBRIO
• Um diagrama de fases adequadamente construído registraUm diagrama de fases adequadamente construído registra
transformações de fase que ocorrem sob condições detransformações de fase que ocorrem sob condições de equilíbrioequilíbrio..
Isto é necessário porque as mudanças de fase tendem, na prática,Isto é necessário porque as mudanças de fase tendem, na prática,
a ocorrer em diferentes temperaturas, dependendo da taxa dea ocorrer em diferentes temperaturas, dependendo da taxa de
aquecimento ou de resfriamento.aquecimento ou de resfriamento.
•Os estados de equilíbrio representados nos diagramas de fasesOs estados de equilíbrio representados nos diagramas de fases
são conhecidos comosão conhecidos como equilíbrios heterogêneosequilíbrios heterogêneos, porque se referem à, porque se referem à
coexistência de diferentes estados da matéria.coexistência de diferentes estados da matéria.
•Entretanto, para que duas ou mais fases atinjam equilíbrio mútuo,Entretanto, para que duas ou mais fases atinjam equilíbrio mútuo,
é necessário que cada uma delas esteja internamente num estadoé necessário que cada uma delas esteja internamente num estado
homogêneo.homogêneo.
AERONÁUTICA

O diagrama de fases de um sistema binário em equilíbrio fornece:O diagrama de fases de um sistema binário em equilíbrio fornece:
1) As fases presentes.
2) A composição dessas fases.
3) As proporções de cada fase.
Para ligasPara ligas monofásicas, a composição de uma dada fase é aa composição de uma dada fase é a
própria composição da liga naquele ponto do diagramaprópria composição da liga naquele ponto do diagrama.
Para ligasPara ligas bifásicas deve-se traçar uma linha horizontal, adeve-se traçar uma linha horizontal, a
linha de amarração, na temperatura desejada e determinar ana temperatura desejada e determinar a
interseção desta reta com as fronteiras entre as fases.interseção desta reta com as fronteiras entre as fases.
AERONÁUTICA

Temperatura(°C)
Líquido
Composição (%p Ni)(Cu) (Ni)
α
Temperatura(°F)
α+L
Composição (%at Ni)
60%Cu-40%Ni, 1100°C: fase α
60%Cu-40%Ni, 1250°C: fases α e L
60%Cu-40%Ni, 1400°C: fase L
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
1.5. A REGRA DA ALAVANCA

AERONÁUTICA
Sistema Cu-AgSistema Cu-Ag
Fase α: CFC, rica em Cu
Fase β: CFC, rica em Ag
CBA = limite de solubilidade
de Ag em Cu.
Linha Solvus = separação
entre α e α+β.
Adição de Ag reduz
temperatura de fusão do Cu
Liquidus
Solidus
Solvus

AERONÁUTICA
Latão
Duas soluções terminaisDuas soluções terminais αα ee ηη..
Quatro soluções intermediáriasQuatro soluções intermediárias ββ,,
γγ,, δδ ee εε.. ββ’ é uma fase ordenada’ é uma fase ordenada
Sistema Cu-ZnSistema Cu-Zn

AERONÁUTICA
Sistema Mg-PbSistema Mg-Pb
Mg2Pb

1.6. REVISÃO DA REGRA DA ALAVANCA1.6. REVISÃO DA REGRA DA ALAVANCA
1) Traça-se a linha de amarração,amarração,
na temperatura desejada, através
da região bifásica.
α+L
Líquido
α
2) Determina-se as interseções da
linha de amarração com as
fronteiras entre ambas as fases.
3) Desenha-se linhas verticais dos
pontos de interseção até o eixo
horizontal, onde a composição em
cada uma das respectivas fases
pode ser lida.
31,5% 42,5%
AERONÁUTICA

A Regra da Alavanca Inversa
AERONÁUTICA
1) Traça-se a linha de amarraçãoamarração
na temperatura desejada.
α+L
Líquido
α
2) Determina-se a composição
global, ou original, C0 (em termos
de um dos componentes) da liga
sobre a linha de amarração.
3) Desenha-se linhas verticais dos
pontos de interseção até o eixo
horizontal.
C0
R S

AERONÁUTICA
A fração da fase líquida, WL, é
calculada pela razão entre a
distância desde a composição
global até a fronteira com a fase
sólida e o comprimento total da
linha de amarração. Ou seja,
α+L
Líquido
α
C0
R S
0
L
L
L
S
W
R S
C C
W
C C
α
α
=
+
−
=
−
ou
CL Cα

AERONÁUTICA
Analogamente, a proporção
da fase α, Wα, é
0 L
L
L
R
W
R S
C C
W
C C
α
α
=
+
−
=
−
ou α+L
Líquido
α
C0
R S
CL Cα
αα

AERONÁUTICA
α+L
Líquido
α
36,0
R S
31,5 42,5
42,5 36
0,59
42,5 31,5
LW
−
= =
−
36,0 31,5
0,41
42,5 31,5
Wα
−
= =
−

1.7. REGRAS DAS FASES DE GIBBS1.7. REGRAS DAS FASES DE GIBBS
Gibbs deduziu uma relação entreGibbs deduziu uma relação entre o número de fases (P)o número de fases (P) que podemque podem
coexistir em equilíbrio em um dado sistema, ocoexistir em equilíbrio em um dado sistema, o número mínimo denúmero mínimo de
componentes (C)componentes (C) que podem ser usados para formar o sistema e osque podem ser usados para formar o sistema e os
graus de liberdade (F),graus de liberdade (F), ou seja, o número de variáveis – temperatura,ou seja, o número de variáveis – temperatura,
pressão e composição – que podem ser alteradas independentemente epressão e composição – que podem ser alteradas independentemente e
arbitrariamente, sem variar o número de fases presentes. Esta relaçãoarbitrariamente, sem variar o número de fases presentes. Esta relação
pode apresentada sob a forma da equação.pode apresentada sob a forma da equação.
AERONÁUTICA
P + F = C + 2

• Partindo de conceitos termodinâmicos, J.W. Gibbs derivou uma equação quePartindo de conceitos termodinâmicos, J.W. Gibbs derivou uma equação que
define o número de fases que podem coexistir em um determinado sistema, emdefine o número de fases que podem coexistir em um determinado sistema, em
condições particulares de pressão, temperatura e composição. Esta equação écondições particulares de pressão, temperatura e composição. Esta equação é
denominada de Regra das Fases de Gibbs e é dada pela relação:denominada de Regra das Fases de Gibbs e é dada pela relação:
ondeonde PP é o número de fases que coexistem no sistema,é o número de fases que coexistem no sistema, CC é o número deé o número de
componentes do sistema ecomponentes do sistema e FF é o grau de liberdade do sistema;é o grau de liberdade do sistema;
• Normalmente, um componente do sistema pode ser um elemento, umNormalmente, um componente do sistema pode ser um elemento, um
composto ou ainda uma solução;composto ou ainda uma solução;
•O grau de liberdade é o número de variáveis (pressão, temperatura eO grau de liberdade é o número de variáveis (pressão, temperatura e
composição da fase) que podem ser mudadas independentemente, sem alterar ocomposição da fase) que podem ser mudadas independentemente, sem alterar o
número de fases em equilíbrio neste sistema.número de fases em equilíbrio neste sistema.
AERONÁUTICA
P + F = C + 2

• A análise do diagrama P-T da água pela regra de Gibss resulta em:A análise do diagrama P-T da água pela regra de Gibss resulta em:
a.a. No ponto triplo coexistem três fases em equilíbrio e já que existeNo ponto triplo coexistem três fases em equilíbrio e já que existe
apenas um componente (água pura), o grau de liberdade é dado por:apenas um componente (água pura), o grau de liberdade é dado por:
ou F=0 (nenhum grau de liberdade). Nenhuma variável (temperatura ou pressão)ou F=0 (nenhum grau de liberdade). Nenhuma variável (temperatura ou pressão)
pode ser mudada mantendo-se a existência das três fases, e assim, o pontopode ser mudada mantendo-se a existência das três fases, e assim, o ponto
triplo é chamado de ponto invariante.triplo é chamado de ponto invariante.
b. Considerando um ponto ao longo da linha de solidificação. Emb. Considerando um ponto ao longo da linha de solidificação. Em
qualquer ponto desta linha existirão duas fases. Assim,qualquer ponto desta linha existirão duas fases. Assim,
ou F=1 (um grau de liberdade).ou F=1 (um grau de liberdade).
AERONÁUTICA
P + F = C + 2
3 + F = 1 + 2
2 + F = 1 + 2

• Este resultado indica que, para manter a existência das duas fases emEste resultado indica que, para manter a existência das duas fases em
equilíbrio, apenas uma das variáveis (temperatura ou pressão) pode ser mudada,equilíbrio, apenas uma das variáveis (temperatura ou pressão) pode ser mudada,
ficando a outra determinada. Assim, se uma pressão em particular éficando a outra determinada. Assim, se uma pressão em particular é
especificada, existe apenas uma temperatura em que líquido e sólido estão emespecificada, existe apenas uma temperatura em que líquido e sólido estão em
equilíbrio.equilíbrio.
c. Considerando um ponto dentro de uma fase, a regra das fases permitec. Considerando um ponto dentro de uma fase, a regra das fases permite
obter:obter:
ou F=2 (dois graus de liberdade). Este resultado indica que a temperatura ouou F=2 (dois graus de liberdade). Este resultado indica que a temperatura ou
pressão podem ser mudadas independentemente sem comprometer a existênciapressão podem ser mudadas independentemente sem comprometer a existência
da fase citadada fase citada..
Na tabela 1, estão apresentadas as várias possibilidadesNa tabela 1, estão apresentadas as várias possibilidades
para um sistema binário.para um sistema binário. Observe que, para um sistema binárioObserve que, para um sistema binário
monofásico, há três graus de liberdade.monofásico, há três graus de liberdade.
AERONÁUTICA
1 + F = 1 + 2

•Normalmente, as variáveis consideradas são temperatura, pressão e aNormalmente, as variáveis consideradas são temperatura, pressão e a
composição da fase.composição da fase.
• No caso de duas fases em equilíbrio, em um sistema binário, há dois grausNo caso de duas fases em equilíbrio, em um sistema binário, há dois graus
de liberdade.de liberdade.
•Assim, escolhidas uma temperatura e uma pressão, nas quais duas fasesAssim, escolhidas uma temperatura e uma pressão, nas quais duas fases
podem ser mantidas em equilíbrio, as composições das fases estão univocamentepodem ser mantidas em equilíbrio, as composições das fases estão univocamente
determinadas.determinadas.
•Naturalmente, é possível variar a temperatura e a pressão, mas taisNaturalmente, é possível variar a temperatura e a pressão, mas tais
variações provocam alterações de composições das fases.variações provocam alterações de composições das fases.
•No caso de diagramas binários de ligas metálicas, já que a pressão é mantidaNo caso de diagramas binários de ligas metálicas, já que a pressão é mantida
constante, a regra das fases de Gibbs é usada considerando apenas duasconstante, a regra das fases de Gibbs é usada considerando apenas duas
variáveis: temperatura e composição.variáveis: temperatura e composição.
•Assim a regra de Gibbs torna-se igual aAssim a regra de Gibbs torna-se igual a::
AERONÁUTICA
P + F = C + 1

AERONÁUTICA
Número de Componentes,
C
Número de fases,
P
Graus de liberdade,
F
1 1 2 (T, P)
1 2 1 (T ou P)
1 3 0
2 1 3 ( T, P, Cα
)
2 2 2 (T, P)
2 3 1 (T ou P)
2 4 0
Tabela 1- Número de fases e grau de liberdade em sistemas
unitários e binários (P+F=C+2).

1. Lista de Exercícios1. Lista de Exercícios
AERONÁUTICA
2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto, para que2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto, para que
serve e dê alguns exemplos?serve e dê alguns exemplos?

AERONÁUTICA
3)3) Uma prata de lei, uma liga contendo aproximadamente 90% de prata e 10% de cobreUma prata de lei, uma liga contendo aproximadamente 90% de prata e 10% de cobre
é aquecida nas temperaturas 600, 800 e 1100é aquecida nas temperaturas 600, 800 e 110000
C. Determine as fases presentes e suasC. Determine as fases presentes e suas
proporções, como mostra a figura abaixo.proporções, como mostra a figura abaixo.

AERONÁUTICA
4 ) Para uma liga de solda com 40% de estanho e 60% de chumbo a 1504 ) Para uma liga de solda com 40% de estanho e 60% de chumbo a 15000
C ,C ,
a) quais as fases presentes,a) quais as fases presentes,
b) qual a proporção de cada fase.b) qual a proporção de cada fase.

AERONÁUTICA
5)Uma liga típica para componentes de aeronaves contém 92kg de magnésio e 8 kg5)Uma liga típica para componentes de aeronaves contém 92kg de magnésio e 8 kg
de alumínio.de alumínio. Quais são fases presentes e as proporções dessas fases a: 650Quais são fases presentes e as proporções dessas fases a: 65000
C,C,
53053000
C, 420C, 42000
C, 310C, 31000
C e 200C e 20000
C, conforme mostra figura abaixo?C, conforme mostra figura abaixo?

2.2. Reação do estado sólidoReação do estado sólido
AERONÁUTICA
2.1. Ponto Eutético e Reações Eutéticas2.1. Ponto Eutético e Reações Eutéticas
• Em um diagrama de equilíbrio binário, é o ponto representativoEm um diagrama de equilíbrio binário, é o ponto representativo
da reação eutética, segundo a qual,da reação eutética, segundo a qual, no resfriamento, uma faseno resfriamento, uma fase
líquida se solidifica isotermicamente, produzindo um agregadolíquida se solidifica isotermicamente, produzindo um agregado
de duas fases sólidas (constituinte eutético), de composiçõesde duas fases sólidas (constituinte eutético), de composições
diferentes entre si e diferentes da composição original.diferentes entre si e diferentes da composição original.
• AA liga e a temperaturaliga e a temperatura que definem o ponto eutéticoque definem o ponto eutético
denominam-se, respectivamente,denominam-se, respectivamente, liga eutética e temperaturaliga eutética e temperatura
eutética.eutética.
• A liga eutética possui o mais baixo ponto de solidificação doA liga eutética possui o mais baixo ponto de solidificação do
sistema a que pertence.sistema a que pertence.

AERONÁUTICA
A reação é a seguinte: LA reação é a seguinte: L ⇔⇔ αα ++ ββ
•pontos A e B → fusão dos
componentes da liga.
•adição Pb no Sn ( vice-versa) →
ponto de fusão do último diminui.
•O ponto eutético → ponto de
intersecção entre as linhas
líiquidus.
•A liga correspondente à
composição na qual as duas
linhas se interceptam → liga
eutética.
•A liga eutética → menor ponto
de fusão de todas as
composições possíveis.
• fases α e β solidificadas
simultaneamente na forma de
uma mistura eutética.
Resf.Resf. Aquec.Aquec.
Linha daLinha da
reação eutet.reação eutet.
FaseFase ββ dada
reação eut.reação eut.
Ponto eutet.Ponto eutet.
FaseFase αα dada
reação eutet.reação eutet.

AERONÁUTICA
AsAs ligas à esquerdaligas à esquerda da eutética são chamadasda eutética são chamadas hipoeutéticashipoeutéticas e ase as dada
direitadireita são chamadassão chamadas hipereutéticas.hipereutéticas.
Hipoeutéticas => metal comHipoeutéticas => metal com teor de liga menos elevadoteor de liga menos elevado que aque a
correspondente á eutética.correspondente á eutética.
Hipereutéticas => metal comHipereutéticas => metal com teor de liga mais elevadoteor de liga mais elevado que aque a
correspondente á eutética.correspondente á eutética.

AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
2.2. Ponto Eutetóide e Reações Eutetóide2.2. Ponto Eutetóide e Reações Eutetóide
• Em um diagrama de equilíbrio binário, é o ponto representativoEm um diagrama de equilíbrio binário, é o ponto representativo
de reação eutetóide, segundo a qual, node reação eutetóide, segundo a qual, no resfriamento, umaresfriamento, uma
fase sólida se transforma em duas outras fases sólidas defase sólida se transforma em duas outras fases sólidas de
composições diferentes da composição original.composições diferentes da composição original.
• AA liga e a temperaturaliga e a temperatura que definem o ponto eutetóideque definem o ponto eutetóide
denominam-se, respectivamente:denominam-se, respectivamente: liga eutetóide e temperaturaliga eutetóide e temperatura
eutetóide.eutetóide.
• A liga eutetóide possui, dentro do sistema a que pertence oA liga eutetóide possui, dentro do sistema a que pertence o
mais baixo ponto de transformação da fase sólida original. Amais baixo ponto de transformação da fase sólida original. A
reação eutetóide é reversível.reação eutetóide é reversível.
A reação é a seguinte:A reação é a seguinte: γγ ⇔⇔ αα ++ ββ
(resfriamento)(resfriamento) ⇔⇔ (aquecimento)(aquecimento)

AERONÁUTICA
Linha da reaçãoLinha da reação
eutetóideeutetóide
Linha da reaçãoLinha da reação
eutéticaeutética
ponto eutetóideponto eutetóide
ponto eutéticoponto eutético

3.3. Diagrama Ferro-CarbonoDiagrama Ferro-Carbono
AERONÁUTICA
• FerroFerro é o metal mais utilizado pelo homem.é o metal mais utilizado pelo homem.
•AA abundância dos mineraisabundância dos minerais, o, o custo relativamente baixocusto relativamente baixo dede
produção e as múltiplas propriedades físico-químicas que podem serprodução e as múltiplas propriedades físico-químicas que podem ser
obtidas com adição de outros elementos de ligaobtidas com adição de outros elementos de liga são fatores quesão fatores que
dão ao metal uma extensa variedade de aplicaçõesdão ao metal uma extensa variedade de aplicações
• AçoAço é a denominação genérica para ligas de ferro-carbono comé a denominação genérica para ligas de ferro-carbono com
teores de carbono de 0,008 a 2,11%, contendo outros elementosteores de carbono de 0,008 a 2,11%, contendo outros elementos
residuais do processo de produção e podendo conter outrosresiduais do processo de produção e podendo conter outros
elementos de liga propositalmente adicionados.elementos de liga propositalmente adicionados.
•Ferro fundidoFerro fundido é a designação genérica para ligas de ferro-é a designação genérica para ligas de ferro-
carbono com teores de carbono acima de 2,11%.carbono com teores de carbono acima de 2,11%.

3.1. O equilíbrio ferro-carbono3.1. O equilíbrio ferro-carbono
AERONÁUTICA
• Alguns elementos químicos apresentamAlguns elementos químicos apresentam variedades alotrópicasvariedades alotrópicas,,
isto é, estruturas cristalinas diferentes que passam de umaisto é, estruturas cristalinas diferentes que passam de uma
para outra em determinadas temperaturas, chamadaspara outra em determinadas temperaturas, chamadas
temperaturas de transiçãotemperaturas de transição..
• O ferro apresenta 3 variedades, conforme a seguir descrito.O ferro apresenta 3 variedades, conforme a seguir descrito.
Ao se solidificar (temperatura de aproximadamente 1540°C), oAo se solidificar (temperatura de aproximadamente 1540°C), o
ferro apresenta estrutura cúbica de corpo centrado, chamadaferro apresenta estrutura cúbica de corpo centrado, chamada
dede ferro deltaferro delta (Fe(Fe δδ).).
• Permanece nesta condição até cerca de 1390ºC e, abaixoPermanece nesta condição até cerca de 1390ºC e, abaixo
desta, transforma-se emdesta, transforma-se em ferro gamaferro gama (Fe(Fe γγ),), com estruturacom estrutura
cúbica de face centrada. Abaixo de 912°C, readquire acúbica de face centrada. Abaixo de 912°C, readquire a
estrutura cúbica de corpo centrado, agora chamada deestrutura cúbica de corpo centrado, agora chamada de ferroferro
alfaalfa (Fe(Fe αα).).

AERONÁUTICA
Ligado com o carbono, o comportamento das variedades alotrópicasLigado com o carbono, o comportamento das variedades alotrópicas
do ferro e a solubilidade do carbono nele variam de formado ferro e a solubilidade do carbono nele variam de forma
característica, dependendo da temperatura e do teor de carbono.característica, dependendo da temperatura e do teor de carbono.

AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
• Com o resfriamento, a 770°C ocorre o Com o resfriamento, a 770°C ocorre o ponto de Curieponto de Curie, isto é,, isto é,
ele passa a ter propriedades magnéticas.ele passa a ter propriedades magnéticas.
• Entretanto, isso não se deve a um rearranjo da disposiçãoEntretanto, isso não se deve a um rearranjo da disposição
atômica, mas sim à mudança do direcionamento da rotação dosatômica, mas sim à mudança do direcionamento da rotação dos
elétrons (spin).elétrons (spin).
• Em outras épocas, tal fato não era conhecido e julgava-seEm outras épocas, tal fato não era conhecido e julgava-se
corresponder a uma variedade alotrópica, o corresponder a uma variedade alotrópica, o ferro betaferro beta..

3.2. Solubilidade de carbono em ferro3.2. Solubilidade de carbono em ferro
AERONÁUTICA
•O carbono forma umaO carbono forma uma solução sólida intersticial com o ferrosolução sólida intersticial com o ferro, isto é, os átomos, isto é, os átomos
de carbono se colocam nos interstícios da estrutura cristalina do ferro.de carbono se colocam nos interstícios da estrutura cristalina do ferro.
•A conseqüência prática deste tipo de solução é que teremos uma liga de baixoA conseqüência prática deste tipo de solução é que teremos uma liga de baixo
custo e com possibilidades de uma grande variação nas propriedades dependendocusto e com possibilidades de uma grande variação nas propriedades dependendo
do teor de carbono e do tratamento térmico utilizado (versatilidade).do teor de carbono e do tratamento térmico utilizado (versatilidade).
CARBONO

AERONÁUTICA
•Os interstícios variam de tamanho de acordo com a estrutura, isto é, osOs interstícios variam de tamanho de acordo com a estrutura, isto é, os
interstícios da estrutura CCC são menores do que os da estrutura CFC.interstícios da estrutura CCC são menores do que os da estrutura CFC.
•Exemplo, no caso da liga ferro-carbono os raios máximos do interstícios noExemplo, no caso da liga ferro-carbono os raios máximos do interstícios no
ferro corresponde aferro corresponde a 0,36 ângstrons0,36 ângstrons para a estruturapara a estrutura CCCCCC, e, e 0,52 ângstrons0,52 ângstrons
para a estruturapara a estrutura CFCCFC..
• Como o raio atômico do carbono é de aproximadamenteComo o raio atômico do carbono é de aproximadamente 0,77 ângstrons0,77 ângstrons é fácilé fácil
notar que em qualquer situação teremos uma distorção do reticulado sempre quenotar que em qualquer situação teremos uma distorção do reticulado sempre que
um átomo de carbono se colocar em um interstícioum átomo de carbono se colocar em um interstício
• Isto significa que de acordo com o tamanho do interstício teremos um menorIsto significa que de acordo com o tamanho do interstício teremos um menor
ou maior espaço disponível para que um átomo de uma solução intersticial venhaou maior espaço disponível para que um átomo de uma solução intersticial venha
se colocar naquela posição.se colocar naquela posição.

AERONÁUTICA
•Tamanho dos raios atômicos do elementos químicos na tabela periódicaTamanho dos raios atômicos do elementos químicos na tabela periódica
•Raio de carbono = 0,077 nm Raio de ferro = 0,124 nmRaio de carbono = 0,077 nm Raio de ferro = 0,124 nm

AERONÁUTICA
Ferro Puro=Ferro Puro= até 0,02% de Carbonoaté 0,02% de Carbono
Aço=Aço= 0,008 até 2,06% de Carbono0,008 até 2,06% de Carbono
Ferro Fundido=Ferro Fundido= 2,1- 4,5% de Carbono2,1- 4,5% de Carbono
FeFe33C (CEMENTITA)=C (CEMENTITA)= 6,7% de C6,7% de C
FERROFERRO αα = FERRITA == FERRITA = 0,022 % de C0,022 % de C
FERROFERRO γγ = AUSTENITA == AUSTENITA = 2,11 % de C2,11 % de C
FERROFERRO δδ = FERRITA= FERRITA δδ == 0,09 % de C0,09 % de C

3.3. Fases sólidas presentes no diagrama Fe-Fe3.3. Fases sólidas presentes no diagrama Fe-Fe33CC
AERONÁUTICA
A) FerritaA) Ferrita
Microestrutura do tipoMicroestrutura do tipo ferro alfaferro alfa, esta fase é uma solução, esta fase é uma solução
sólida intersticial de carbono na rede cristalina do ferro do tiposólida intersticial de carbono na rede cristalina do ferro do tipo
cúbica de corpo centradocúbica de corpo centrado estável a temperatura ambiente.estável a temperatura ambiente.
Através do diagrama de fase, o carbono é muito pouco solúvelAtravés do diagrama de fase, o carbono é muito pouco solúvel
na ferrita-na ferrita-αα, atingindo solubilidade máxima de 0,02% à, atingindo solubilidade máxima de 0,02% à
temperatura de 723temperatura de 72300
C.A solubilidade de C na ferrita diminuiC.A solubilidade de C na ferrita diminui
para 0,008% a 0para 0,008% a 000
C.C.
È mole e muito dútil, e um material ferro-magnético emÈ mole e muito dútil, e um material ferro-magnético em
temperaturas abaixo de 766temperaturas abaixo de 76600
C (ponto de Curie).C (ponto de Curie).

AERONÁUTICA
B) AustenitaB) Austenita
Microestrutura do tipoMicroestrutura do tipo ferro gamaferro gama, esta fase é uma solução, esta fase é uma solução
sólida intersticial de carbono na rede cristalina do ferro do tiposólida intersticial de carbono na rede cristalina do ferro do tipo
cúbica de face centradacúbica de face centrada..
Dissolve muito mais carbono do que a ferrita. A solubilidade doDissolve muito mais carbono do que a ferrita. A solubilidade do
C na austenita atinge um Maximo de 2,08% a 1148C na austenita atinge um Maximo de 2,08% a 114800
C e diminuiC e diminui
para 0,8% a 723para 0,8% a 72300
C. Não MagnéticaC. Não Magnética
C) Cementita (FeC) Cementita (Fe33C)C)
OO composto intermetálico Fecomposto intermetálico Fe33CC denomina-se cementita.denomina-se cementita.
Possui limites de solubilidade desprezíveis e possui umaPossui limites de solubilidade desprezíveis e possui uma
composição de 6,67% de C e 93,3% Fe.composição de 6,67% de C e 93,3% Fe.
É um composto frágil e duro.É um composto frágil e duro.

AERONÁUTICA
D) ferroD) ferro δδ
Desigina por ferro delta a solução sólida intersticial de carbonoDesigina por ferro delta a solução sólida intersticial de carbono
nono ferro deltaferro delta..
Tal como ferro alfa tem estrutura cristalinaTal como ferro alfa tem estrutura cristalina CCCCCC, muito embora, muito embora
tenha parâmetro de rede superior.tenha parâmetro de rede superior.
A solubilidade máxima de C no ferro gama é 0,09% a 1465A solubilidade máxima de C no ferro gama é 0,09% a 146500
C.C.
E) perlitaE) perlita
Microestrutura bifásicaMicroestrutura bifásica encontrada nos aços e ferro fundido.encontrada nos aços e ferro fundido.
Ela resulta da transformação da austenita com composiçãoEla resulta da transformação da austenita com composição
eutetóide e consiste emeutetóide e consiste em camadas alternadas lamelar de ferritacamadas alternadas lamelar de ferrita
e cementita.e cementita.

70
3.4 Diagrama Fe-Fe3.4 Diagrama Fe-Fe33CC
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
Diagrama de fases Fe- Fe3C
Cementita (Fe3C)
γ, Austenita (CFC)
α, Ferrita (CCC)
δ, Ferrita (CCC)
Macia e magnética
Dura e quebradiça
eutético
eutetóide
100X
(metaestável)
Transformações polimórficas

AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
3.6.Reações das fase sólidas do Fe-C3.6.Reações das fase sólidas do Fe-C
Reação eutética
A 1148°C ocorre a reação
L (4.3% C) <=> γ (2.11% C) + Fe3C (6.7% C)
Reação eutetóide
A 727°C ocorre a reação
γ (0.77% C) <=> α (0.022% C) + Fe3C (6.7% C)
que é extremamente importante no tratamento térmico de
aços.

AERONÁUTICA
açoaço

3.5.Microestrura das fase sólidas do Fe-C3.5.Microestrura das fase sólidas do Fe-C
AERONÁUTICA
MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDEMICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE
Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrioSupondo resfriamento lento para manter o equilíbrio

AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDEMICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDE

AERONÁUTICA
MICROESTRUTURAS /HIPEREUTETÓIDEMICROESTRUTURAS /HIPEREUTETÓIDE

AERONÁUTICA
CementitaCementita
0,85%C0,85%C
ALTO

AERONÁUTICA
PERLITAPERLITA

AERONÁUTICA
RevisãoRevisão

3.7.Revisão das proporções da fase sólidas do Fe-C3.7.Revisão das proporções da fase sólidas do Fe-C
AERONÁUTICA
RevisãoRevisão

AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
4. Evolução microestrutural do aço4. Evolução microestrutural do aço

AERONÁUTICA
1) Faça uma analise das fases presentes na liga chumbo-estanho, solidificadas em condições de
equilíbrio, nos seguintes ponto do diagrama, como mostra a figura abaixo:
pede-se: a) composição eutética
b) temperatura eutética
c) reação eutética
d) as fases e as proporções dessas fases presentes no ponto c
e) as fases e as proporções dessas fases presentes no ponto e

AERONÁUTICA
2) Para a liga composta por Fe-C, como mostra a figura abaixo, determine:
a)a liga eutética e eutetóide
b) a temperatura eutética e eutetóide
c) a reação eutética e eutetóide
d) Mostre no gráfico as regiões: eutetóides/eutéticas
hipoeutetóides/hipoeutéticas
hipereutetóides/hipereutéticas

AERONÁUTICA
a.) Cite as principais formas alotrópicas do ferro e suas principais características.a.) Cite as principais formas alotrópicas do ferro e suas principais características.
b.) Qual a estrutura do ferro que é magnética? Até que temperatura o ferro é magnético?b.) Qual a estrutura do ferro que é magnética? Até que temperatura o ferro é magnético?
c.) Aços são as principais ligas de Fe-C de ampla aplicação na engenharia. Como o carbonoc.) Aços são as principais ligas de Fe-C de ampla aplicação na engenharia. Como o carbono
encontra-se na estrutura cristalina do ferro?encontra-se na estrutura cristalina do ferro?
d.) A solubilidade do carbono é maior na ferrita ou na austenita? Explique.d.) A solubilidade do carbono é maior na ferrita ou na austenita? Explique.
e.) Qual a composição dos aços quanto ao teor de carbono?e.) Qual a composição dos aços quanto ao teor de carbono?
f.) Como variam as propriedades mecânicas dos aços, como resistência, dureza e ductilidade, nosf.) Como variam as propriedades mecânicas dos aços, como resistência, dureza e ductilidade, nos
aços de acordo com o teor de carbono?aços de acordo com o teor de carbono?
g.) Com base no diagrama Fe-C, qual a solubilidade máxima do carbono nos aços e a queg.) Com base no diagrama Fe-C, qual a solubilidade máxima do carbono nos aços e a que
temperatura ocorre?temperatura ocorre?
h.) Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e composições das reações eutéticah.) Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e composições das reações eutética
e eutetóide.e eutetóide.
i.) Qual a diferença entre aços hipoeutetóides e hipereutetóides?i.) Qual a diferença entre aços hipoeutetóides e hipereutetóides?
j.) Como são as microestruturas características dos aços eutetóides, hipo e hiper eutetóides?j.) Como são as microestruturas características dos aços eutetóides, hipo e hiper eutetóides?
k.) Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura ambiente, sek.) Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura ambiente, se
resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas dessas fases.resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas dessas fases.
l.) Use a regra das alavancas para determinar a fração da ferrita e da cementita na perlita.∝l.) Use a regra das alavancas para determinar a fração da ferrita e da cementita na perlita.∝
m.)Qual o microconstituinte mais mole dos aços?m.)Qual o microconstituinte mais mole dos aços?
n.)Qual o microconstituinte mais duro dos aços?n.)Qual o microconstituinte mais duro dos aços?
3) Responda as questões abaixo3) Responda as questões abaixo

AERONÁUTICA
4) Considere o diagrama Fe –C dado abaixo. Uma liga com 3,0 %C (% mássica) é fundida a 14004) Considere o diagrama Fe –C dado abaixo. Uma liga com 3,0 %C (% mássica) é fundida a 1400oo
C, sendo aC, sendo a
seguir resfriada lentamente, em condições que podem ser consideradas como sendo de equilíbrio. Pergunta-se:seguir resfriada lentamente, em condições que podem ser consideradas como sendo de equilíbrio. Pergunta-se:
a) Qual é a temperatura de início de solidificação dessa liga?a) Qual é a temperatura de início de solidificação dessa liga?
b) Qual é a primeira fase sólida que se solidifica à temperatura definida no item (a)?b) Qual é a primeira fase sólida que se solidifica à temperatura definida no item (a)?
c) Qual é a temperatura na qual termina a solidificação dessa liga?c) Qual é a temperatura na qual termina a solidificação dessa liga?
d) A 1148d) A 1148oo
C, quais são as fases presentes, as suas composições e as suas proporções relativas?C, quais são as fases presentes, as suas composições e as suas proporções relativas?
e) A 723e) A 723oo
C, quais são os constituintes dessa liga, as suas composições e as suas proporções relativas?C, quais são os constituintes dessa liga, as suas composições e as suas proporções relativas?

AERONÁUTICA
5) Com auxilio do diagrama do exercício anterior (ex 4), responda:
Ferrita (α):
a) estrutura cúbica existente:______________
b) solubilidade máxima de carbono (teor %): ________% até temperatura de
_____0
C
c) propriedades mecânicas:_______________
Austenita (γ):
a)estrutura cúbica existente:______________
b) solubilidade máxima de carbono (teor %): ________% até temperatura de
_____0
C
c) forma estável do ferro puro a temperatura entre _____0
C a _____0
C
d) propriedades mecânicas:_______________
Ferrita (δ):
a)estrutura cúbica existente:_______________
b) forma estável até a temperatura de _____0
C
c)possui alguma aplicação tecnológica ::
Cementita (Fe3C):
a)forma-se quando o limite de solubilidade de carbono é______
b) forma estável até a temperatura de _____0
C
Perlita
a)quais as microestruturas que formam a perlita:____________ e
___________
b) as lamelas claras se refere a:_________ e as lamelas escuras a
____________
Ferrita Austenita Perlita

AERONÁUTICA
6) Calcular a proporção de ferrita e perlita no ponto f desta liga
hipoeutetóide. Admitir sendo C0 = 0,35 % C.
OBS: utilize as informações da folha anexa para se efetuar os cálculos.

AERONÁUTICA
2 Bimestre2 Bimestre

5. Reações no estado sólido – não equilíbrio5. Reações no estado sólido – não equilíbrio
AERONÁUTICA
EFEITOS DO NÃO-EQUILÍBRIO:
• Ocorrências de fases ou transformações em temperaturas
diferentes daquela prevista no diagrama.
• Existência a temperatura ambiente de fases que não
aparecem no diagrama.
• Cinética das transformações: equação de Arrhenius
MicroestruturasMicroestruturas
“Supondo resfriamento fora do equilíbrio”

AERONÁUTICA
BAINITA:
- Ocorre a uma temperatura inferior a do joelho
- Forma de agulhas que só podem ser vista com microscópio eletrônico
Dureza: bainita superior 40-45 Rc e bainita acidular 50-60 Rc
ESFEROIDITA:
- É obtida pelo reaquecimento (abaixo do eutetóide) da perlita ou
bainita, durante um tempo bastante longo
TROOSTITA:
- os carbonetos precipitam de forma globular (forma escura)
- Tem baixa dureza (30-40 Rc)
MicroestruturasMicroestruturas

AERONÁUTICA
• Microestrutura da Bainita contendo finíssimas agulhas das fases
Microestruturas:
Bainita
Microestruturas:
Bainita

AERONÁUTICA
MARTENSITA:
- É uma solução sólida supersaturada de carbono (não se forma por difusão)
- Forma de agulhas
- É dura e frágil
- Tem estrutura tetragonal cúbica (é uma fase metaestável, por isso não
aparece no diagrama)
MARTENSITA REVENIDA:
- É obtida pelo reaquecimento da martensita (fase alfa + cementita)
- A dureza cai
- Os carbonetos precipitam
- Forma de agulhas escuras
Microestruturas: Martensita
/ Martensita revenida
Microestruturas: Martensita
/ Martensita revenida

AERONÁUTICA
“A transformação Martensítica
ocorre com o aumento de volume.”
MartensitaMartensita
Martensita no Titânio
Martensita no Aço

AERONÁUTICA
TransformaçõesTransformações
AUSTENITA
Ferro γ (configuração CFC)
Perlita
(∝ + Fe3C) + a
fase próeutetóide
Bainita
(∝ + Fe3C)
Martensita
(fase tetragonal)
Martensita Revenida
∝ + Fe3C (cementita)
Ferrita
ou Cementita
Resfriamento
lento
Resfriamento
Moderado
Resfriamento
Rápido (têmpera)
reaquecimento

Tratamentos TérmicosTratamentos Térmicos
AERONÁUTICA

1 – INTRODUÇÃO1 – INTRODUÇÃO
2 – GRÁFICO TTT2 – GRÁFICO TTT
3 – RECOZIMENTO3 – RECOZIMENTO
4 – NORMALIZAÇÃO4 – NORMALIZAÇÃO
5 – TÊMPERA5 – TÊMPERA
BainitaBainita
6 – REVENIMENTO6 – REVENIMENTO
Martensita revenidaMartensita revenida
SorbitaSorbita
EsferoiditaEsferoidita
TroostitaTroostita
AERONÁUTICA

1 – INTRODUÇÃO1 – INTRODUÇÃO
AERONÁUTICA

FINALIDADEFINALIDADE
Alterar as microestruturas sem alterar a composiçãoAlterar as microestruturas sem alterar a composição
química e como consequência as propriedadesquímica e como consequência as propriedades
mecânicas, elétricas e químicas das ligas metálicas.mecânicas, elétricas e químicas das ligas metálicas.
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
AERONÁUTICA
•Operação ou conjunto de operaçõesOperação ou conjunto de operações
realizadas no estado sólido compreendendo orealizadas no estado sólido compreendendo o
aquecimento, a permanência em determinadasaquecimento, a permanência em determinadas
temperaturas e resfriamento, realizados comtemperaturas e resfriamento, realizados com
a finalidade de conferir ao materiala finalidade de conferir ao material
determinadas características.determinadas características.

Objetivos:Objetivos:
 Remoção de tensões internas;Remoção de tensões internas;
 Aumento ou diminuição da dureza;Aumento ou diminuição da dureza;
 Aumento da resistência mecânica;Aumento da resistência mecânica;
 Melhora da ductilidade;Melhora da ductilidade;
 Melhora da usinabilidade;Melhora da usinabilidade;
 Melhora da resistência ao desgaste;Melhora da resistência ao desgaste;
 Melhora da resistência à corrosão;Melhora da resistência à corrosão;
 Melhora da resistência ao calor;Melhora da resistência ao calor;
 Melhora das propriedades elétricas e magnéticas.Melhora das propriedades elétricas e magnéticas.
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
AERONÁUTICA

2. Modificação de fase2. Modificação de fase
Ocorre em muitas ligas metálicas com a temperatura,Ocorre em muitas ligas metálicas com a temperatura,
no estado sólido.no estado sólido.
MODIFICAÇÃO DE FASEMODIFICAÇÃO DE FASE
AERONÁUTICA
LIGAS QUE PODEM SER TRATADASLIGAS QUE PODEM SER TRATADAS
Ligas com modificação de faseLigas com modificação de fase
Ferro-Carbono Cobre-Alumínio Cobre-EstanhoFerro-Carbono Cobre-Alumínio Cobre-Estanho
Ligas com modificação de solubilidadeLigas com modificação de solubilidade
Ferro-Carbono Alumínio-Cobre Cobre-Prata Cobre-CromoFerro-Carbono Alumínio-Cobre Cobre-Prata Cobre-Cromo

 TemperaturaTemperatura
 TempoTempo
 Velocidade de resfriamentoVelocidade de resfriamento
 Atmosfera*Atmosfera*
* no caso dos aços para evitar a oxidação e* no caso dos aços para evitar a oxidação e
descarbonetaçãodescarbonetação
Fatores de Influência nos Tratamentos TérmicosFatores de Influência nos Tratamentos Térmicos
AERONÁUTICA

AçosAços
HipoeutetóidesHipoeutetóides
Temperatura de AustenitizaçãoTemperatura de Austenitização
(Recomendada)(Recomendada)
Aços Hipoeutetóides 50°C acima da linha AAços Hipoeutetóides 50°C acima da linha A33
no diagrama de fases Fe-Feno diagrama de fases Fe-Fe33C.C.
AçosAços
EutetitóidesEutetitóides
HipereutetóidesHipereutetóides
Temperatura inferior à linha ATemperatura inferior à linha Acmcm e acima da Ae acima da A11
do diagrama de fases Fe-Fedo diagrama de fases Fe-Fe33C.C.
A linha AA linha Acmcm sobe muito em temperatura com osobe muito em temperatura com o
teor de Carbonoteor de Carbono  Temperaturas muito altasTemperaturas muito altas
são prejudiciais por promoverem crescimento desão prejudiciais por promoverem crescimento de
grão da austenita. Neste caso é menosgrão da austenita. Neste caso é menos
prejudicial ter a presença de certa quantidadeprejudicial ter a presença de certa quantidade
de carboneto não dissolvido.de carboneto não dissolvido.
AERONÁUTICA

Geralmente oGeralmente o
aquecimento é feitoaquecimento é feito
acima da linha críticaacima da linha crítica
(A1 no diagrama de(A1 no diagrama de
fases Fe-Fefases Fe-Fe33C).C).
A austenita éA austenita é
geralmente o ponto degeralmente o ponto de
partida para aspartida para as
transformaçõestransformações
posteriores desejadasposteriores desejadas
AERONÁUTICA

Quanto mais alta aQuanto mais alta a
temperatura acima da linhatemperatura acima da linha
crítica (A1 no diagrama decrítica (A1 no diagrama de
fases Fe-Fefases Fe-Fe33C):C):
 maior a segurança damaior a segurança da
completa dissolução dascompleta dissolução das
fases na austenitafases na austenita
 maior será o tamanho demaior será o tamanho de
grão da austenitagrão da austenita
 oxidação (degradação)oxidação (degradação)
AERONÁUTICA

Quanto maior o tempo na temperatura de austenitização:Quanto maior o tempo na temperatura de austenitização:
 maior a segurança da completa dissoluçãomaior a segurança da completa dissolução das fases na austenitadas fases na austenita
 maior será o tamanho de grão da austenita (ruim)maior será o tamanho de grão da austenita (ruim)
 tempos longos facilitam a oxidação e a descarbonetação (ruim)tempos longos facilitam a oxidação e a descarbonetação (ruim)
 tempos curtostempos curtos material não austenitiza completamente.material não austenitiza completamente.
TempoTempo
AERONÁUTICA
Aproximação:Aproximação:
Tempo em minutos ~ 1,5 x espessura da amostra em milímetrosTempo em minutos ~ 1,5 x espessura da amostra em milímetros
O tempo de tratamento térmico depende das dimensões da peça eO tempo de tratamento térmico depende das dimensões da peça e
da microestrutura final desejada.da microestrutura final desejada.

OO resfriamentoresfriamento é um dos métodos maisé um dos métodos mais
importantes porque é ele que efetivamenteimportantes porque é ele que efetivamente
determinará a microestrutura,determinará a microestrutura, além daalém da
composição do açocomposição do aço (teor de Carbono e(teor de Carbono e
elementos de liga)elementos de liga)
Taxa de resfriamento (Taxa de resfriamento (00
C/tempo)C/tempo) determinadetermina
as propriedades finais do material e estaas propriedades finais do material e esta
ligada a escolha do meio de resfriamento.ligada a escolha do meio de resfriamento.
Cada meio de resfriamento possui uma taxa.Cada meio de resfriamento possui uma taxa.
Resfriamento e taxa de resfriamentoResfriamento e taxa de resfriamento
AERONÁUTICA

Taxa de ResfriamentoTaxa de Resfriamento
AERONÁUTICA

Como Escolher o Meio de Resfriamento?Como Escolher o Meio de Resfriamento?
É um compromisso entre:É um compromisso entre:
-- Obtenção das características finaisObtenção das características finais
desejadas (microestruturas e propriedades),desejadas (microestruturas e propriedades),
- Não desenvolver fissuras / trincas- Não desenvolver fissuras / trincas
- Mínimo empenamento- Mínimo empenamento
- Mínima geração de concentração de tensões- Mínima geração de concentração de tensões
ResfriamentoResfriamento
AERONÁUTICA

 Ambiente do forno (+ brando)Ambiente do forno (+ brando)
 ArAr
 Banho de sais ou metal fundido (+ comum éBanho de sais ou metal fundido (+ comum é
o de Pb)o de Pb)
 ÓleoÓleo
 ÁguaÁgua
 Soluções aquosas de NaOH, NaSoluções aquosas de NaOH, Na22COCO33 ouou
NaCl (+ severos)NaCl (+ severos)
Meios de ResfriamentoMeios de Resfriamento
AERONÁUTICA

2 – GRÁFICO TTT2 – GRÁFICO TTT
AERONÁUTICA

2.1-CURVAS TTT - CONSTRUÇÃO2.1-CURVAS TTT - CONSTRUÇÃO
AERONÁUTICA

• Cada curva T.T.T. é específica para determinado aço deCada curva T.T.T. é específica para determinado aço de
composição conhecida.composição conhecida.
• Nas ordenadas temos as temperaturas de aquecimento. AsNas ordenadas temos as temperaturas de aquecimento. As
temperaturas máximas de interesse vão até a região datemperaturas máximas de interesse vão até a região da
austenita (Feaustenita (Fe γγ-C.F.C.) que em geral é a estrutura de partida-C.F.C.) que em geral é a estrutura de partida
dos tratamentos térmicos.dos tratamentos térmicos.
• Nas abscissas correspondem os tempos decorridos para aNas abscissas correspondem os tempos decorridos para a
transformação da austenita em outras estruturas em escalatransformação da austenita em outras estruturas em escala
logarítmica.logarítmica.
• Associa as estruturas formadas no aço em questão em função daAssocia as estruturas formadas no aço em questão em função da
velocidade de resfriamento (considera o efeito cinético, avelocidade de resfriamento (considera o efeito cinético, a
variável tempo) .variável tempo) .
• Convergem para as estruturas indicadas no diagrama deConvergem para as estruturas indicadas no diagrama de
equilíbrio sempre que as taxas de resfriamento forem lentas.equilíbrio sempre que as taxas de resfriamento forem lentas.
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
Cinética das transformaçõesCinética das transformações: as taxas: as taxas
de arrefecimento (resfriamento)de arrefecimento (resfriamento)
obedecem aobedecem a equação de Arrhenius:equação de Arrhenius:
r=A expr=A exp-Q/RT-Q/RT

2.2 - CURVAS TTT - EXEMPLOS2.2 - CURVAS TTT - EXEMPLOS
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
Diagrama de uma aço eutetóideDiagrama de uma aço eutetóide
Perlita grossaPerlita grossa
Perlita finaPerlita fina
Bainita superiorBainita superior
Bainita inferiorBainita inferior
martensitamartensita

AERONÁUTICA
Diagrama de uma aço hipoeutetóideDiagrama de uma aço hipoeutetóide

AERONÁUTICA
Diagrama de uma aço eutetóideDiagrama de uma aço eutetóide

AERONÁUTICA
Diferença de aspecto entre a perlita grossa e a perita fina

2.3 – CURVAS – CONTINUO E ISOTERMICO2.3 – CURVAS – CONTINUO E ISOTERMICO
AERONÁUTICA
Os principais tipos de tratamentos térmicos aplicado em ligas ferrosas podem ser divididos emOs principais tipos de tratamentos térmicos aplicado em ligas ferrosas podem ser divididos em
duas classes: os de resfriamento contínuos e os isotérmicos.duas classes: os de resfriamento contínuos e os isotérmicos.
• Resfriamentos contínuos ocorrem sem mudanças abruptas na taxa de resfriamentos, ou seja, aResfriamentos contínuos ocorrem sem mudanças abruptas na taxa de resfriamentos, ou seja, a
redução de temperatura acontece de modo continuo.redução de temperatura acontece de modo continuo.
• Resfriamentos isotérmicos apresentam um ou mais patamares de temperatura durante oResfriamentos isotérmicos apresentam um ou mais patamares de temperatura durante o
resfrimentoresfrimento

2.4 – CURVA DE RESFRIAMENTO ISOTÉRMICO2.4 – CURVA DE RESFRIAMENTO ISOTÉRMICO
AERONÁUTICA
ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO A TEMPERATURA CONSTANTE, PARA
UM AÇO EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURAS FORMADAS
PARA CADA UM DOS CASOS

2.5 – CURVA DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO2.5 – CURVA DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO
AERONÁUTICA

A (FORNO)= Perlita grossa
B (AR)= Perlita + fina (+ dura que a
anterior)
C(AR SOPRADO)= Perlita + fina que
a anterior
D (ÓLEO)= Perlita + martensita
E (ÁGUA)= Martensita
No resfriamento contínuo, as curvas TTT deslocam-se um pouco
para a direita e para baixo
AERONÁUTICA
2.5 – CURVA DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO2.5 – CURVA DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO

2.5.1 – CURVA DE RESFRIAMENTO LENTO2.5.1 – CURVA DE RESFRIAMENTO LENTO
AERONÁUTICA

2.5.2 – CURVA DE RESFRIAMENTO MODERADO2.5.2 – CURVA DE RESFRIAMENTO MODERADO
AERONÁUTICA

2.5.3 – CURVA DE RESFRIAMENTO RAPIDO2.5.3 – CURVA DE RESFRIAMENTO RAPIDO
AERONÁUTICA

2.6 – FATORES QUE INFLUENCIAM AS CURVAS TTT2.6 – FATORES QUE INFLUENCIAM AS CURVAS TTT
AERONÁUTICA
Composição químicaComposição química
Tamanho de grãoTamanho de grão
Elemento de ligaElemento de liga

2.6 – FATORES QUE INFLUENCIAM AS CURVAS TTT2.6 – FATORES QUE INFLUENCIAM AS CURVAS TTT
AERONÁUTICA
Composição químicaComposição química
Em geral, com o aumento doEm geral, com o aumento do teor de carbonoteor de carbono, a curva, a curva
desloca-se para a direita.desloca-se para a direita.
Quanto maior o teor e o número dosQuanto maior o teor e o número dos elementos deelementos de
ligaliga, mais numerosas e complexas são as reações;, mais numerosas e complexas são as reações;
Todos os elementos de liga (exceto o Cobalto)Todos os elementos de liga (exceto o Cobalto)
deslocam as curvas para a direita, retardando asdeslocam as curvas para a direita, retardando as
transformações e facilitam a formação da martensitatransformações e facilitam a formação da martensita
((Conseqüência: em determinados aços pode-se obter
martensita mesmo com resfriamento lento)
Tamanho de grãoTamanho de grão
Quanto maior oQuanto maior o tamanho de grãotamanho de grão, mais demorada, mais demorada
será a transformação total da austenita,será a transformação total da austenita,
deslocando a curva para a direitadeslocando a curva para a direita

2.7 – INFLUENCIA DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA2.7 – INFLUENCIA DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA
AERONÁUTICA
Aço SAE 1063 (0,63%C)Aço SAE 1063 (0,63%C) Aço SAE 1089 (0,89%C)Aço SAE 1089 (0,89%C)
Aço carbono comumAço carbono comum

AERONÁUTICA
Aço hipoeutetóide (SAE 1045)Aço hipoeutetóide (SAE 1045) Aço eutetóide (SAE 1075)Aço eutetóide (SAE 1075)
ff

AERONÁUTICA
Aço carbono comumAço carbono comum Aço carbono ligaAço carbono liga

AERONÁUTICA
É praticamente impossível obter um material infinitamente puro.É praticamente impossível obter um material infinitamente puro.
Sempre haverá impurezas presentes na rede cristalina.Sempre haverá impurezas presentes na rede cristalina.
ÁtomosÁtomos
de Fede Fe
Átomos deÁtomos de
elemento deelemento de
ligaliga
ÁtomosÁtomos
de Cde C

AERONÁUTICA
Aço carbono ligaAço carbono liga

2.8 – TAMANHO DO GRAO AUSTENÍTICO2.8 – TAMANHO DO GRAO AUSTENÍTICO
AERONÁUTICA
• O material com granulação grosseira apresenta em geralO material com granulação grosseira apresenta em geral
propriedades inferiores às do mesmo material com granulação fina, àpropriedades inferiores às do mesmo material com granulação fina, à
temperatura ambiente.temperatura ambiente.
• É determinado por comparação direta ao microscópio metalográficoÉ determinado por comparação direta ao microscópio metalográfico
• Tamanho de grão grande dificulta aTamanho de grão grande dificulta a
formação da perlita, já que a mesmaformação da perlita, já que a mesma
inicia-se no contorno de grãoinicia-se no contorno de grão

Então, tamanho de grão grande NÃOEntão, tamanho de grão grande NÃO
favorece a formação da martensitafavorece a formação da martensita

AERONÁUTICA
Corresponde à região que separa dois ou mais cristais de orientaçãoCorresponde à região que separa dois ou mais cristais de orientação
diferente em materiais policristalinos;diferente em materiais policristalinos;
Os um cristal = um grãoOs um cristal = um grão
No interior de cada grão todos os átomos estão arranjados segundo umNo interior de cada grão todos os átomos estão arranjados segundo um
único modelo e única orientação, caracterizada pela célula unitário.único modelo e única orientação, caracterizada pela célula unitário.

AERONÁUTICA
No entanto deve-se evitar tamanho de grão da austenita muitoNo entanto deve-se evitar tamanho de grão da austenita muito
grande porque:grande porque:
•Diminui a tenacidadeDiminui a tenacidade
•Gera tensões residuaisGera tensões residuais
•É mais fácil de empenarÉ mais fácil de empenar
•É mais fácil de ocorrer fissurasÉ mais fácil de ocorrer fissuras
2.9 – HOMOGENEIDADE DO GRAO AUSTENÍTICO2.9 – HOMOGENEIDADE DO GRAO AUSTENÍTICO
•Quanto homogênea a austenita mais para a direita deslocam-seQuanto homogênea a austenita mais para a direita deslocam-se
as curvas TTTas curvas TTT
•Os carbonetos residuais ou regiões ricas em C atuam comoOs carbonetos residuais ou regiões ricas em C atuam como
núcleos para a formação da perlita.núcleos para a formação da perlita.
•Então, uma maior homogeneidade favorece a formação daEntão, uma maior homogeneidade favorece a formação da
martensitamartensita

2.9 – EXEMPLOS (AÇO ABNT 1080)2.9 – EXEMPLOS (AÇO ABNT 1080)
AERONÁUTICA

3 – RECOZIMENTO3 – RECOZIMENTO
AERONÁUTICA

 Remoção de tensões internas devido aosRemoção de tensões internas devido aos
tratamentos mecânicos;tratamentos mecânicos;
 Diminuir a dureza para melhorar aDiminuir a dureza para melhorar a
usinabilidade;usinabilidade;
 Alterar as propriedades mecânicas como aAlterar as propriedades mecânicas como a
resistência e ductilidade;resistência e ductilidade;
 Ajustar o tamanho de grão;Ajustar o tamanho de grão;
 Produzir uma microestrutura definida;Produzir uma microestrutura definida;
RECOZIMENTORECOZIMENTO
AERONÁUTICA

Recozimento
Total ou Pleno
Isotérmico Alívio de
tensões
Esferoidização
Resfriamento
Lento
(dentro do forno)
TemperaturaTemperatura
Abaixo da linha A1Abaixo da linha A1 
Não ocorre nenhumaNão ocorre nenhuma
transformação (600-transformação (600-
680oC)680oC)
Deve-se evitarDeve-se evitar
velocidades muito altasvelocidades muito altas
devido ao risco dedevido ao risco de
distorçõesdistorções
Produção de umaProdução de uma
estrutura globularestrutura globular
ou esferoidal deou esferoidal de
carbonetos no açocarbonetos no aço
AERONÁUTICA

Obter dureza e estrutura controlada.Obter dureza e estrutura controlada.
Constituintes Estruturais resultantesConstituintes Estruturais resultantes
HipoeutetóideHipoeutetóide  ferrita + perlita grosseiraferrita + perlita grosseira
EutetóideEutetóide  perlita grosseiraperlita grosseira
HipereutetóideHipereutetóidecementita + perlita grosseiracementita + perlita grosseira
•A pelita grosseira é ideal para melhorar aA pelita grosseira é ideal para melhorar a
usinabilidade dos aços baixo e médio carbono.usinabilidade dos aços baixo e médio carbono.
* Para melhorar a usinabilidade dos aços alto carbono* Para melhorar a usinabilidade dos aços alto carbono
recomenda-se a esferoidização.recomenda-se a esferoidização.
AERONÁUTICA
RECOZIMENTO TOTAL OU PLENORECOZIMENTO TOTAL OU PLENO

AçosAços
AçosAços
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA

Quanto mais alta a temperatura acimaQuanto mais alta a temperatura acima
da linha crítica (A1 no diagrama deda linha crítica (A1 no diagrama de
fases Fe-Fefases Fe-Fe33C):C):
 maior a segurança da completamaior a segurança da completa
dissolução das fases na austenitadissolução das fases na austenita
 maior será o tamanho de grão damaior será o tamanho de grão da
austenitaaustenita
 oxidação (degradação)oxidação (degradação)
AERONÁUTICA
Aquecimento do material até umaAquecimento do material até uma
temperatura acima da sua zona crítica,temperatura acima da sua zona crítica,
mantendo-o nessa temperatura paramantendo-o nessa temperatura para
homogeneizaçãohomogeneização

AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
Aço ligaAço liga

Metodologia:Metodologia:
Tempo de permanência (encharque)Tempo de permanência (encharque)
 aços carbono: ~ 20 min. por centímetro de espessura;aços carbono: ~ 20 min. por centímetro de espessura;
aços liga: ~ 30 min. por centímetro de espessura.aços liga: ~ 30 min. por centímetro de espessura.
 lento, no interior do forno desligado, de preferência.lento, no interior do forno desligado, de preferência.
 quanto menor o teor de carbono, mais rápido pode serquanto menor o teor de carbono, mais rápido pode ser
efetuado o resfriamento (retirado do forno eefetuado o resfriamento (retirado do forno e
mergulhado em areia, cinza, cal) ou em ar parado.mergulhado em areia, cinza, cal) ou em ar parado.
 velocidade de ~50ºC por hora (taxa de resfriamento).velocidade de ~50ºC por hora (taxa de resfriamento).
AERONÁUTICA

Cuidados no recozimentoCuidados no recozimento
 aços carbono:controle doaços carbono:controle do
tempo de aquecimento.tempo de aquecimento.
 controle de tempo econtrole de tempo e
temperatura de tratamento.temperatura de tratamento.
 apoio das peças no fornoapoio das peças no forno
 controle da atmosfera docontrole da atmosfera do
forno.forno.
AERONÁUTICA
AplicaçõesAplicações
 Peças fundidasPeças fundidas
 Peças encruadasPeças encruadas

ObjetivoObjetivo
• A diferença do recozimento pleno está naA diferença do recozimento pleno está na
resfriamento que é bem mais rápido, tornando-o maisresfriamento que é bem mais rápido, tornando-o mais
econômico;econômico;
• Permite obter estrutura mais homogênea;Permite obter estrutura mais homogênea;
• Não é aplicável para peças de grande volumes porqueNão é aplicável para peças de grande volumes porque
é difícil de baixar a temperatura do núcleo da mesma,é difícil de baixar a temperatura do núcleo da mesma,
• Esse tratamento é geralmente executado em banhoEsse tratamento é geralmente executado em banho
de sais fundentes (Ex: sais a base de alumínio)de sais fundentes (Ex: sais a base de alumínio)
AERONÁUTICA
RECOZIMENTO ISOTÉRMICORECOZIMENTO ISOTÉRMICO

Temperatura de austenit.Temperatura de austenit.
O recozimento isotérmico, assimO recozimento isotérmico, assim
como o recozimento pleno, consistecomo o recozimento pleno, consiste
no aquecimento do aço acima de suano aquecimento do aço acima de sua
linha crítica, resfriamento deve serlinha crítica, resfriamento deve ser
relativamente rápido.relativamente rápido.
Resfriamento na área deResfriamento na área de
transformação perlítica grossa emtransformação perlítica grossa em
temperatura isotérmica (const).temperatura isotérmica (const).
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA

ObjetivoObjetivo
• O alívio de tensões é um processo geralmente feitoO alívio de tensões é um processo geralmente feito
sob temperaturas acima de 500ºC e resfriamento aosob temperaturas acima de 500ºC e resfriamento ao
ar.ar.
•É usado para eliminar tensões resultantes deÉ usado para eliminar tensões resultantes de
operações como soldas.operações como soldas.
AERONÁUTICA
RECOZIMENTO ALIVIO DE TENSÃORECOZIMENTO ALIVIO DE TENSÃO

MetodologiaMetodologia
•Temperaturas entre de 500ºC e 650Temperaturas entre de 500ºC e 65000
C (Não deveC (Não deve
ocorrer nenhuma transformação de fase)ocorrer nenhuma transformação de fase)
• Resfriamento ao ar (Deve-se evitar velocidadesResfriamento ao ar (Deve-se evitar velocidades
muito altas devido ao risco de distorções).muito altas devido ao risco de distorções).
•As temperaturas usadas para alívio de tensões são:As temperaturas usadas para alívio de tensões são:
- sem elementos de liga 500°a 565°C- sem elementos de liga 500°a 565°C
- sem baixo teor em ligas 565°a 600°C- sem baixo teor em ligas 565°a 600°C
- de baixo teor em ligas 600°a 650°C- de baixo teor em ligas 600°a 650°C
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
Abaixo do ponto critico

AERONÁUTICA

ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTOESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
ObjetivoObjetivo
É um tratamento que visa produzir umaÉ um tratamento que visa produzir uma
microestrutura esferoidal, constituída demicroestrutura esferoidal, constituída de
pequenas partículas aproximadamente esféricaspequenas partículas aproximadamente esféricas
de cementita numa matriz de ferrita.de cementita numa matriz de ferrita.
 melhora a usinabilidade, especialmente dosmelhora a usinabilidade, especialmente dos
aços alto carbono;aços alto carbono;
 facilita a deformação a frio.facilita a deformação a frio.
AERONÁUTICA

MANEIRAS DE PRODUZIRMANEIRAS DE PRODUZIR
AERONÁUTICA
O tratamento consiste emO tratamento consiste em
aquecer, manter por um longoaquecer, manter por um longo
tempo a peça em temperaturatempo a peça em temperatura
um pouco abaixo da formaçãoum pouco abaixo da formação
da austenita e resfriar.da austenita e resfriar.
(exemplo: abcd da Figura.(exemplo: abcd da Figura.
Valores típicos podem ser, porValores típicos podem ser, por
exemplo, 24 h a 700ºC.exemplo, 24 h a 700ºC.
Também é possível alternarTambém é possível alternar
temperaturas abaixo e acima,temperaturas abaixo e acima,
como ab123d da mesmacomo ab123d da mesma
figura.figura.

1)1) Manutenção por tempo prolongado a umaManutenção por tempo prolongado a uma
temperatura abaixo do Atemperatura abaixo do A11;;
2)2) Aquecimento e resfriamentos alternados entre 2Aquecimento e resfriamentos alternados entre 2
temperaturas que estão logo acima e logo abaixotemperaturas que estão logo acima e logo abaixo
da linhada linha AA11;;
3)3) Aquecimento a uma temperatura para dissolução dosAquecimento a uma temperatura para dissolução dos
carbonetos (Acm), seguido de resfriamento rápido atécarbonetos (Acm), seguido de resfriamento rápido até
temperatura pouco abaixo de A1. Manter nestatemperatura pouco abaixo de A1. Manter nesta
temperatura, conforme o método 1, ou seguir o métodotemperatura, conforme o método 1, ou seguir o método
2.2.
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA

O resultado é uma estrutura globular de cementita em umaO resultado é uma estrutura globular de cementita em uma
matriz de ferrita, o que facilita a usinagem e outrosmatriz de ferrita, o que facilita a usinagem e outros
trabalhos. Essa estrutura é denominada trabalhos. Essa estrutura é denominada esferoiditaesferoidita
AERONÁUTICA

RecozimentoRecozimento
AERONÁUTICA

RecozimentoRecozimento
AERONÁUTICA
Forno de recozimento contínuo Forno de recozimento não
contínuo
RECOZIMENTO: FORNOSRECOZIMENTO: FORNOS

4 – NORMALIZAÇÃO4 – NORMALIZAÇÃO
AERONÁUTICA

NORMALIZAÇÃONORMALIZAÇÃO
 Refinar o grão;Refinar o grão;
 Melhorar a uniformidade da microestrutura;Melhorar a uniformidade da microestrutura;
 Refino de estruturas brutas de fusão;Refino de estruturas brutas de fusão;
 Obter propriedades mecânicas desejadas.Obter propriedades mecânicas desejadas.
*** É usada antes da têmpera e revenido.*** É usada antes da têmpera e revenido.
Aplicações:Aplicações:
 Peças fundidasPeças fundidas
 Peças forjadasPeças forjadas
 Peças de grandes dimensõesPeças de grandes dimensões
AERONÁUTICA

Constituintes Estruturais resultantesConstituintes Estruturais resultantes
HipoeutetóideHipoeutetóide  ferrita + perlita finaferrita + perlita fina
EutetóideEutetóide  perlita finaperlita fina
HipereutetóideHipereutetóide  cementita + perlita finacementita + perlita fina
* Conforme o aço pode-se obter bainita* Conforme o aço pode-se obter bainita
Em relação ao recozimento a microestrutura éEm relação ao recozimento a microestrutura é
mais fina, apresenta menor quantidade e melhormais fina, apresenta menor quantidade e melhor
distribuição de carbonetos.distribuição de carbonetos.
AERONÁUTICA

Metodologia: AquecimentoMetodologia: Aquecimento
 Aquecimento do material até uma temperatura acima da sua zonaAquecimento do material até uma temperatura acima da sua zona
crítica, mantendo-o nessa temperatura para homogeneização ecrítica, mantendo-o nessa temperatura para homogeneização e
resfriamento ao ar.resfriamento ao ar.
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
Tempo de permanência (encharque)Tempo de permanência (encharque)
 aços carbono: ~ 20 min. por centímetro de espessura;aços carbono: ~ 20 min. por centímetro de espessura;
aços liga: ~ 30 min. por centímetro de espessura.aços liga: ~ 30 min. por centímetro de espessura.
 lento, ao ar.lento, ao ar.
 velocidade de ~100ºC por hora (taxa develocidade de ~100ºC por hora (taxa de
resfriamento).resfriamento).

AERONÁUTICA

5 – TÊMPERA5 – TÊMPERA
AERONÁUTICA

TêmperaTêmpera
ObjetivoObjetivo
AERONÁUTICA
Obter estrutura matensítica que promove:Obter estrutura matensítica que promove:
Boas:Boas:
- Aumento na dureza- Aumento na dureza
- Aumento na resistência à traçãoAumento na resistência à tração
- Aumento da resistência ao desgasteAumento da resistência ao desgaste
Ruins:Ruins:
- Redução na tenacidade, usinabilidade, ductilibiade e etc.- Redução na tenacidade, usinabilidade, ductilibiade e etc.
*** A têmpera gera tensões residuais*** A têmpera gera tensões residuais  deve-se fazerdeve-se fazer
revenido posteriormenterevenido posteriormente

TêmperaTêmpera
Tensões residuaisTensões residuais
AERONÁUTICA

TêmperaTêmpera
AplicaçãoAplicação
AERONÁUTICA
 Materiais que necessitam de boas propriedades mecânicasMateriais que necessitam de boas propriedades mecânicas
como desgaste, dureza e esforças de altas cargas;como desgaste, dureza e esforças de altas cargas;
 Muito aplicado na indústria automobilística (peças);Muito aplicado na indústria automobilística (peças);

AçosAços
AçosAços
AERONÁUTICA
TêmperaTêmpera
Metodologia: temperatura de austenitizaçãoMetodologia: temperatura de austenitização

TêmperaTêmpera
AERONÁUTICA

TêmperaTêmpera
AERONÁUTICA
Metodologia: temperatura de austenitizaçãoMetodologia: temperatura de austenitização
Metodologia: AquecimentoMetodologia: Aquecimento
 Depende muito da
composição do aço (% de
carbono e elementos de liga) e
da espessura da peça

Quanto maior o tempo na temperatura deQuanto maior o tempo na temperatura de
austenitização:austenitização:
 maior a segurança da completa dissoluçãomaior a segurança da completa dissolução das fasesdas fases
na austenitana austenita
 maior será o tamanho de grão da austenitamaior será o tamanho de grão da austenita
Tempos longos facilitam a oxidação e aTempos longos facilitam a oxidação e a
descarbonetaçãodescarbonetação
Fatores de Influência na TêmperaFatores de Influência na Têmpera
Tempo (encharque)Tempo (encharque)
AERONÁUTICA
Aproximação:Aproximação:
Tempo em minutos ~ 1,5 x espessura da amostraTempo em minutos ~ 1,5 x espessura da amostra
em milímetrosem milímetros

TêmperaTêmpera
AERONÁUTICA
Metodologia: ResfriamentoMetodologia: Resfriamento
 Resfriamento bruscoResfriamento brusco
 Fator mais importante que influenciará nas propriedadesFator mais importante que influenciará nas propriedades
finais do material do material até uma temperatura acima dafinais do material do material até uma temperatura acima da
sua zona crítica, de forma a obter-se estrutura martensita.sua zona crítica, de forma a obter-se estrutura martensita.
É realizado em meios tais como:É realizado em meios tais como:
 Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o de Pb);Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o de Pb);
 Óleo;Óleo;
 Água;Água;
 Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ouSoluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou NaCl (+ severos);NaCl (+ severos);
 SalmouraSalmoura
 e etc....e etc....

TêmperaTêmpera
AERONÁUTICA
Metodologia: ResfriamentoMetodologia: Resfriamento

O tamanho da peça influencia diretamente na temperabilidade doO tamanho da peça influencia diretamente na temperabilidade do
metal, quanto maior o diâmetro menor a penetração dametal, quanto maior o diâmetro menor a penetração da

BainitaBainita
AERONÁUTICA

TRANSFORMAÇÃO BAINITICATRANSFORMAÇÃO BAINITICA
A bainita foi encontrada pela primeira vez porA bainita foi encontrada pela primeira vez por
Davenport e Edgar Bain durante seus estudos deDavenport e Edgar Bain durante seus estudos de
decomposição isotérmica da austenita. A bainita podedecomposição isotérmica da austenita. A bainita pode
ser formada durante tratamentos anisotérmicos comser formada durante tratamentos anisotérmicos com
altas taxas de resfriamento para impedir a formação dealtas taxas de resfriamento para impedir a formação de
perlita, sem no entanto formar martensita. Asperlita, sem no entanto formar martensita. As
características da bainita mudam com a redução dacaracterísticas da bainita mudam com a redução da
temperatura de transformação. Podem ser identificadastemperatura de transformação. Podem ser identificadas
duas formas de bainita, a bainitaduas formas de bainita, a bainita superiorsuperior ee inferiorinferior
AERONÁUTICA

TRANSFORMAÇÃO BAINITICATRANSFORMAÇÃO BAINITICA
Termo usado para designar os produtos de transformação da
austenita, constituídos por agregados de ferrita e cementita e
formados numa faixa de temperatura situada entre a de
formação da perlita fina e a de formação da martesita da faixa
de temperatura (bainita superior), ou acicular, lembrando a
martesita revenida, se forma na parte inferior da faixa (bainita
inferiror).
Ocorre a uma temperatura inferior a do joelho.
Forma de agulhas, contendo ferrita e cementita, que só podem
ser vista com microscópio eletrônico
Dureza: bainita superior 40-45 Rc e bainita acidular 50-60 Rc
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
Microestrutura da Bainita contendo finíssimas agulhas das fases

 BAINITA SUPERIORBAINITA SUPERIOR
Para temperaturas entrePara temperaturas entre
aproximadamente 300 e 540ºC, aaproximadamente 300 e 540ºC, a
bainita se forma como série de debainita se forma como série de de
ripas paralelas (isto é, tiras finasripas paralelas (isto é, tiras finas
e estritas) ou agulhas de ferritae estritas) ou agulhas de ferrita
cada uma com espessura da ordemcada uma com espessura da ordem
de 0,2 micrômetro e comprimentode 0,2 micrômetro e comprimento
de 10 micrômetros, que sede 10 micrômetros, que se
encontram separadas porencontram separadas por
particulas alongadas da faseparticulas alongadas da fase
cementita.cementita.
AERONÁUTICA

 BAINITA INFERIORBAINITA INFERIOR
A bainita inferior é o produto daA bainita inferior é o produto da
formação em temperaturas maisformação em temperaturas mais
baixas, entre aproximadamentebaixas, entre aproximadamente
200 e 300ºC. Para a bainita200 e 300ºC. Para a bainita
inferior, a fase ferrita existe nainferior, a fase ferrita existe na
forma de placas finas, eforma de placas finas, e
partículas estreitas de cementitapartículas estreitas de cementita
(na forma de bastões ou lâminas(na forma de bastões ou lâminas
muito finas) se formam nomuito finas) se formam no
interior dessas placas de ferrita.interior dessas placas de ferrita.
AERONÁUTICA

 BAINITA – DIAGRAMA DE TRANSFOMAÇÃO ISOTÉRMICABAINITA – DIAGRAMA DE TRANSFOMAÇÃO ISOTÉRMICA
A bainita ocorre abaixoA bainita ocorre abaixo
daquelas nas quais a perlitadaquelas nas quais a perlita
se forma. As três curvasse forma. As três curvas
apresentam formato em C eapresentam formato em C e
possuem um “joelho” no pontopossuem um “joelho” no ponto
N, onde a taxa deN, onde a taxa de
transformação possui umtransformação possui um
valor máximo.valor máximo.
AERONÁUTICA

 BAINITA – DIAGRAMA DE TRANSFOMAÇÃO ISOTÉRMICABAINITA – DIAGRAMA DE TRANSFOMAÇÃO ISOTÉRMICA
A presença de outros elementos deA presença de outros elementos de
liga além do carbono (por exemplo,liga além do carbono (por exemplo,
Cr, Ni, Mo e W) podem causarCr, Ni, Mo e W) podem causar
alterações significativas na posiçõesalterações significativas na posições
e nas formas das curvas nose nas formas das curvas nos
diagramas de transformaçãodiagramas de transformação
isotérmica. Essas alterações incluemisotérmica. Essas alterações incluem
(1) o deslocamento do joelho da(1) o deslocamento do joelho da
transformação da austenita emtransformação da austenita em
perlita para tempos mais longos (eperlita para tempos mais longos (e
também do joelho da fasetambém do joelho da fase
proeutetóide) e (2) a formação deproeutetóide) e (2) a formação de
um joelho separado para a bainitaum joelho separado para a bainita
BBSS (°C) = 830-270C -90Mn-37Ni-70Cr-83Mo(°C) = 830-270C -90Mn-37Ni-70Cr-83Mo
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA

MARTENSITA EM AÇOS CARBONOMARTENSITA EM AÇOS CARBONO
MICROESTRUTURAMICROESTRUTURA
PROPRIEDADES MECÂNICASPROPRIEDADES MECÂNICAS
AERONÁUTICA

AUSTENITA
Perlita
(∝ + Fe3C) +
fase
próeutetóide
Bainita
(∝ + Fe3C)
Martensita
(fase tetragonal)
Martensita Revenida
(∝ + Fe3C)
Ferrita ou cementita
Resf. lento
Resf. moderado
Resf. Rápido
(Têmpera)
reaquecimento
AERONÁUTICA

MARTENSITA EM AÇOSMARTENSITA EM AÇOS
CARBONOCARBONO
AERONÁUTICA

MARTENSITAMARTENSITA
A martensita é uma solução sólida supersaturadaA martensita é uma solução sólida supersaturada
de carbono em ferro tetragonal de corpo centratode carbono em ferro tetragonal de corpo centrato
(tcc), uma forma distorcida do ferro cúbico de(tcc), uma forma distorcida do ferro cúbico de
corpo centrado (ccc).corpo centrado (ccc).
A célula unitária tetragonal centradoA célula unitária tetragonal centrado
(tcc) para o aço martensítico(tcc) para o aço martensítico
mostrando átomos de ferro (cinza) e osmostrando átomos de ferro (cinza) e os
sítios que podem ser ocupados porsítios que podem ser ocupados por
átomos de carbono (preto). Para estaátomos de carbono (preto). Para esta
célula unitária tetragonal c>acélula unitária tetragonal c>a
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA

O carbono expande o ferro cfc uniformemente, mas com oO carbono expande o ferro cfc uniformemente, mas com o
ferro ccc a expansão é maior no eixo c, dando origem a umaferro ccc a expansão é maior no eixo c, dando origem a uma
estrutura tetragonal. Isto se deve ao fato de que o vãoestrutura tetragonal. Isto se deve ao fato de que o vão
octaédrico na estrutura cfc é regular e na estrutura ccc éoctaédrico na estrutura cfc é regular e na estrutura ccc é
não regular.não regular.
AERONÁUTICA

A fase martensita da liga Fe-C é obtida através de um resfriamento
rápido a partir da temperatura de austenitização, a tendência seria a
formação de ferrita + cementita (fases de equilíbrio).
Entretanto, o processo de saída do carbono de dentro da célula CFC
requer tempo (exige difusão), o qual não é propiciado por um resfriamento
rápido.
Então, ocorre a transformação para CCC e o carbono fica retido dentro
da célula, muito embora não haja espaço para acomodá-lo.
Assim, ocorre uma distorção da célula CCC, formando uma célula
tetragonal de corpo centrado.
A distorção causa tensões internas, que são percebidas através da alta
resistência mecânica e dureza da martensita, muito embora tenha grande
fragilidade.
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
Direção deDireção de
escorregamentoescorregamento

MICROESTRUTURAMICROESTRUTURA
AERONÁUTICA

MARTENSITA - MICROESTRUTURAMARTENSITA - MICROESTRUTURA
AERONÁUTICA

PROPRIEDADESPROPRIEDADES
MECÂNICASMECÂNICAS
AERONÁUTICA

No estado como temperado, a martensita alémNo estado como temperado, a martensita além
de ser muito dura, é tão frágil que não pode serde ser muito dura, é tão frágil que não pode ser
usada na maioria das aplicações. A ductilidade e ausada na maioria das aplicações. A ductilidade e a
tenacidade da martensita podem ser aprimoradas etenacidade da martensita podem ser aprimoradas e
as tensões internas podem ser aliviadas através deas tensões internas podem ser aliviadas através de
um tratamento térmico conhecido porum tratamento térmico conhecido por revenimento.revenimento.
AERONÁUTICA

O revenimento permite, através de difusão, a formação daO revenimento permite, através de difusão, a formação da
martensita revenida, de acordo com a reaçãomartensita revenida, de acordo com a reação
Martensita (tcc monofásica)Martensita (tcc monofásica)  martensita revenida (fasemartensita revenida (fase αα + Fe+ Fe33C)C)
AERONÁUTICA

A martensitaA martensita
revenida pode ser tãorevenida pode ser tão
dura e resistentedura e resistente
quanto a martensitaquanto a martensita
porém com umaporém com uma
ductilidade e umaductilidade e uma
tenacidadetenacidade
substancialmentesubstancialmente
aprimoradasaprimoradas
AERONÁUTICA

Tempera por induçãoTempera por indução
AERONÁUTICA

PRÁTICAPRÁTICA
Laboratório 3Laboratório 3
AERONÁUTICA

Prática: TêmperaPrática: Têmpera
Tratamento Térmico em aço carbono SAE 1045 - TêmperaTratamento Térmico em aço carbono SAE 1045 - Têmpera
AERONÁUTICA
Procedimento experimentalProcedimento experimental
•Realizar o resfriamento dos corpos de prova que seRealizar o resfriamento dos corpos de prova que se
encontram no interior do forno a uma temperatura deencontram no interior do forno a uma temperatura de
aproximadamente 8500C (temp. de têmpera do aço 1045) e aaproximadamente 8500C (temp. de têmpera do aço 1045) e a
um tempo de encharque no forno de 20 a 30 min:um tempo de encharque no forno de 20 a 30 min:
Resfriado por águaResfriado por água
Resfriado por água e sal (salmoura)Resfriado por água e sal (salmoura)
Resfriado por óleo mineralResfriado por óleo mineral
•Resfriamento da têmpera em um intervalo de tempo deResfriamento da têmpera em um intervalo de tempo de
aproximadamente 3 segundos;aproximadamente 3 segundos;
•Limpar e lixar a superfície das amostras a fim de remover aLimpar e lixar a superfície das amostras a fim de remover a
camada de óxido formada para a medição da dureza.camada de óxido formada para a medição da dureza.

Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (dureza HRC).Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (dureza HRC).
AERONÁUTICA
• Determinar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 nãoDeterminar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 não
tratado;tratado;
• Determinar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 tratadoDeterminar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 tratado
termicamente por têmpera nas três configurações determicamente por têmpera nas três configurações de
resfriamento (água, salmoura e óleo);resfriamento (água, salmoura e óleo);
• Fazer uma comparação (comentário) dos perfis de durezaFazer uma comparação (comentário) dos perfis de dureza
com os 3 resfriamentos em função do padrão (SAE 1045) nãocom os 3 resfriamentos em função do padrão (SAE 1045) não
tratado;tratado;
•Fazer um gráfico da dureza em função do tipo deFazer um gráfico da dureza em função do tipo de
resfriamento.resfriamento.

Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (dureza HRC).Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (dureza HRC).
AERONÁUTICA

Vídeo sobre a têmpera do aço SAE 1045 e o ensaio de traçãoVídeo sobre a têmpera do aço SAE 1045 e o ensaio de tração
AERONÁUTICA
• Têmpera convencionalTêmpera convencional
empenamentoempenamento

Vídeo sobre a têmpera do aço SAE 1045 e o ensaio de traçãoVídeo sobre a têmpera do aço SAE 1045 e o ensaio de tração
AERONÁUTICA
• Têmpera na áreaTêmpera na área
útelútel

AERONÁUTICA
Relatório
Titulo
Objetivo
Procedimento experimental
Resultados (demonstrar sob forma de gráfico
ou tabelas)
Discussão sobre os resultados obtidos nos
tratamentos comparando com o corpo de
prova padrão.
OBS: cada grupo poderá ter no máximo 6
alunos

Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (Tração).Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (Tração).
AERONÁUTICA
• Através do ensaio de tração do corpo de prova (SAE 1045) temperadoAtravés do ensaio de tração do corpo de prova (SAE 1045) temperado
sobre resfriamento em água:sobre resfriamento em água:
• Utilizando os dados das propriedades mecânicas do corpo de provaUtilizando os dados das propriedades mecânicas do corpo de prova
(SAE 1045) não tratado (já realizado na pratica anterior), fazer(SAE 1045) não tratado (já realizado na pratica anterior), fazer
uma comparação (comentário) dos perfis de dureza com os 3uma comparação (comentário) dos perfis de dureza com os 3
resfriamentos;resfriamentos;
•Com os ensaios de tração realizados sobre o corpo de prova temperadoCom os ensaios de tração realizados sobre o corpo de prova temperado
por água, identificar e comparar no gráfico:por água, identificar e comparar no gráfico:
Módulo de elasticidadeMódulo de elasticidade
Tensão de escoamentoTensão de escoamento
Tensão máxima de traçãoTensão máxima de tração
Tensão de rupturaTensão de ruptura
DuctilidadeDuctilidade
•Analisar as propriedades mecânicas (mencionadas acima) da curvaAnalisar as propriedades mecânicas (mencionadas acima) da curva
tensão-deformação entre o corpo de prova temperado e o não tratadotensão-deformação entre o corpo de prova temperado e o não tratado
(padrão).(padrão).

AERONÁUTICA
Análise microestrutural do aço SAE 1045Análise microestrutural do aço SAE 1045
Aço ABNT 1045 – Aspecto micrográfico de um aço hipoeutetóide.
Ampliação: 400 vezes
A Figura mostra a microestrutura visualizada no
microscó pio. As áreas brancas são de ferrita e
as áreas escuras são de perlita, cuja estrutura
lamelar não é evidenciada por se tratar de
ampliaç ão relativamente pequena.
Aço ABNT 1045 – temperado a água
A Figura mostra o aspecto micrográfico do aç o
hipoeutetó ide temperado. As partes mais
escuras são os veios da martensita em
forma de agulha.

6 – REVENIMENTO6 – REVENIMENTO
AERONÁUTICA

RevenimentoRevenimento
DefiniçãoDefinição
AERONÁUTICA
Consiste no tratamento térmico após a têmpera, a
temperaturas inferiores ás do ponto crítico, seguido
de resfriamento lento.
ObjetivosObjetivos
• Minimizar os efeitos da tensão internas gerada na
têmpera (altas durezas e alta fragilidade);
• Homogenezação da estrutura martensítica.

MetodologiaMetodologia
AERONÁUTICA
Temperatura de tratamento: entre 1000
C a 7000
C;
Tempo de permanência (encharque): Efeito completo do
revenido pode não ser obtido se a duração não for
suficiente;
Deverá ser de ½ hora a 10 minutos de material;
Para temperaturas baixas, escolhem-se durações mais
longas do revenido.
Resfriamento: normalmente realizado ao ar (pode ser
realizado ao óleo)

Revenimento em ligas ferrosasRevenimento em ligas ferrosas
Conforme a temperatura de revenido, verificam-se as seguintesConforme a temperatura de revenido, verificam-se as seguintes
transformações:transformações:
 100º a 200º100º a 200º  às vezes chamado 1º estágio do revenido,às vezes chamado 1º estágio do revenido,
ocorreocorre precipitação de carboneto de ferro do tipo epsilonprecipitação de carboneto de ferro do tipo epsilon, de, de
fórmulafórmula FeFe2-32-3C,C, e reticulado hexagonal; este carboneto podee reticulado hexagonal; este carboneto pode
estar ausente em aços de baixa liga e presente em aços de altaestar ausente em aços de baixa liga e presente em aços de alta
liga; Para os aços de médio e alto teor de carbono e liga , aliga; Para os aços de médio e alto teor de carbono e liga , a
dureza Rockwell C começa a cair podendo chegardureza Rockwell C começa a cair podendo chegar a 60 HRC e aa 60 HRC e a
estrutura formada é a matensita revenidaestrutura formada é a matensita revenida;;
 200º a 300º200º a 300º  às vezes chamado 2º estágio do revenido,às vezes chamado 2º estágio do revenido,
pode ocorrerpode ocorrer transformação de austenita retida em bainitatransformação de austenita retida em bainita; a; a
transformação ocorre somente em aços-carbono de médio etransformação ocorre somente em aços-carbono de médio e
alto teor de carbono; a dureza Rockwell continua a cair ealto teor de carbono; a dureza Rockwell continua a cair e
microestrutura formada é amicroestrutura formada é a martensita revenidamartensita revenida;;
AERONÁUTICA

 300º a 400º300º a 400º  às vezes chamado de 3º estágio de revenido,às vezes chamado de 3º estágio de revenido,
forma-se um carboneto metaestável,forma-se um carboneto metaestável, de fórmula Fede fórmula Fe55CC22, quando, quando
ocorre essa transformação, verifica-se emocorre essa transformação, verifica-se em aços de alto teor deaços de alto teor de
carbonocarbono, a estrutura visível ao microscópio é uma massa escura, que, a estrutura visível ao microscópio é uma massa escura, que
era chamadaera chamada troostitatroostita, denominação não mais utilizada; e para aços, denominação não mais utilizada; e para aços
de medio teor de carbono a dureza Rockwell C continua caindode medio teor de carbono a dureza Rockwell C continua caindo
podendo atingir valores superiores apodendo atingir valores superiores a 50 HRC50 HRC;;
 400º a 600º400º a 600º  ocorre umaocorre uma recuperaçãorecuperação da subestrutura deda subestrutura de
discordânciadiscordância; os aglomerados de Fe; os aglomerados de Fe33C passam a uma fórmulaC passam a uma fórmula
esferoidalesferoidal, ficando mantida um estrutura de ferrita fina acicular, a, ficando mantida um estrutura de ferrita fina acicular, a
dureza Rockwell C cai para valores variando dedureza Rockwell C cai para valores variando de 45 a 25 HRC45 a 25 HRC. As. As
estruturas tem sido chamadas deestruturas tem sido chamadas de sorbítasorbíta..
AERONÁUTICA

 600º a 700º600º a 700º  ocorreocorre recristalização e crescimento derecristalização e crescimento de
grãogrão; a cementita precipitada apresenta a forma nitidamente; a cementita precipitada apresenta a forma nitidamente
esferoidal; a ferrita apresenta forma equi-axial; a estruturaesferoidal; a ferrita apresenta forma equi-axial; a estrutura
é freqüentemente chamada “é freqüentemente chamada “eferoiditaeferoidita” e caracteriza-se por” e caracteriza-se por
ser muito tenaz e de baixa dureza, variando deser muito tenaz e de baixa dureza, variando de 5 a 20 HRC;5 a 20 HRC;
Curiosidade para aços ferramentasCuriosidade para aços ferramentas::
500º a 600º500º a 600º  somente nos aços contendo Ti, Cr, Mo, V,somente nos aços contendo Ti, Cr, Mo, V,
Nb ou W, há precipitação de carbonetos de liga; aNb ou W, há precipitação de carbonetos de liga; a
transformação é chamada de endurecimento secundário ou 4ºtransformação é chamada de endurecimento secundário ou 4º
estágio do revenido.estágio do revenido.
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
martensita revenidamartensita revenida
A microestrutura da martensita
revenida é similar a da
cementita globulizada, mas
possui partículas de Fe3C
menores, o que acarreta em
dureza e resistência maiores.

MicroestruturaMicroestrutura
AERONÁUTICA
TroostitaTroostita SorbitaSorbita

Figure: The microstructure of spheroidite, with FeFigure: The microstructure of spheroidite, with Fe33CC
particles dispersed in a ferrite matrix (particles dispersed in a ferrite matrix (×× 850).850).
AERONÁUTICA
EsferoiditaEsferoidita

AÇOS SUSCEPTÍVEIS À FRAGILIDADE** DE REVENIDO
AERONÁUTICA
Aços -liga de baixo teor de liga:
Aços que contém apreciáveis quantidades de
Mn, Ni, Cr, Sb*, P, S;
Aços ao Cr-Ni são os mais suceptíveis ao
fenômeno.
*é o mais prejudicial
**Fragilidade por impacto, solda e etc....

COMO MINIMIZAR A FRAGILIDADE DE REVENIDO
AERONÁUTICA
Manter os teores de P abaixo de 0,005% e S
menor 0,01%;
Reaquecer o aço fragilizado a uma
temperatura de ~600 °C seguido de
refriamento rápido até abaixo de 300 °C .

COMO DETERMINAR ESSA FRAGILIDADE DE REVENIDO
AERONÁUTICA
Através do ensaio Charpy

AERONÁUTICA


TemperaturaTemperatura
Pode ser escolhida dePode ser escolhida de
acordo com asacordo com as
combinações decombinações de
propriedades desejadaspropriedades desejadas
AERONÁUTICA

 Ocorre em determinados tipos de aços quandoOcorre em determinados tipos de aços quando
aquecidos na faixa de temperatura entre 375-aquecidos na faixa de temperatura entre 375-
475475°C ou quando resfriados lentamente nesta°C ou quando resfriados lentamente nesta
faixa.faixa.
 A fragilidade ocorre mais rapidamente na faixaA fragilidade ocorre mais rapidamente na faixa
dede 470-475470-475 °C°C
 A fragilidade só é revelada no ensaio deA fragilidade só é revelada no ensaio de
resistência ao choque, não há alteração naresistência ao choque, não há alteração na
microestrutura e nas propriedades mecânicas.microestrutura e nas propriedades mecânicas.
AERONÁUTICA
QUANDO OCORRE FRAGILIDADE DO REVENIDO EM AÇOS

Cores do Revenimento em ligas ferrosasCores do Revenimento em ligas ferrosas
AERONÁUTICA
•O teor de absorção de oxigênio sobre a superfície em diferentes temperaturas, produz uma
coloração que varia à medida que a temperatura aumenta. Essas cores, que possibilitam
identificar a temperatura da peça, são denominadas cores de revenimento.
•Na falta de aparelhos de medição, pode-se avaliar a temperatura de revenido de uma
peça, conforme a cor que toma a sua superfície, previamente limpa com lixa abrasiva.
•Para aços de ligas fortes, é preciso ter em conta que as cores de revenido aparecem a
temperaturas mais elevadas que as observadas para outros aços
Tabela de cores de revenimento dos aços ao carbono.
Amarelo claro 200 0
C Cinza claro 400 0
C
Amarelo ouro 250 0
C Cinza pardo 450 0
C
Azul marinho 300 0
C Cinza chumbo 500 0
C
Azul acinzentado 350 0
C Cinza escuro 550 0
C

PRÁTICAPRÁTICA
Laboratório 4Laboratório 4
AERONÁUTICA

Prática: RevenimentoPrática: Revenimento
Tratamento Térmico em aço carbono SAE 1045 - RevenimentoTratamento Térmico em aço carbono SAE 1045 - Revenimento
AERONÁUTICA
Procedimento experimentalProcedimento experimental
• Realizar o revenimento dos corpos de prova colocando o açoRealizar o revenimento dos corpos de prova colocando o aço
temperado sobre água no interior do forno nas temperaturastemperado sobre água no interior do forno nas temperaturas
de 300 e 500de 300 e 50000
C e a um tempo de encharque nos fornos de 30C e a um tempo de encharque nos fornos de 30
min.min.
•Encharque de ½ hora .Encharque de ½ hora .
• Resfriamento ao ar fora do forno.Resfriamento ao ar fora do forno.

Caracterização dos corpos de provas tratadosCaracterização dos corpos de provas tratados
AERONÁUTICA
•Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (durezaCaracterização mecânica dos corpos de provas tratados (dureza
Rockwell C).Rockwell C).
• Determinar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 temperado;Determinar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 temperado;
• Determinar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 revenido a 300 eDeterminar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 revenido a 300 e
50050000
C;C;
•Fazer um comentário sobre a dureza da peça antes do revenimento eFazer um comentário sobre a dureza da peça antes do revenimento e
após o revenimento (300 e 500após o revenimento (300 e 50000
C) e correlacionar as microestrurasC) e correlacionar as microestruras
formadas.formadas.
Caracterização metalográfica dos corpos de provas temperado aCaracterização metalográfica dos corpos de provas temperado a
água e sem tratamento.água e sem tratamento.
•Identificar e comparar as seguintes microestruturas formadas nasIdentificar e comparar as seguintes microestruturas formadas nas
Prática: RevenimentoPrática: Revenimento

A Figura mostra a microestrutura visualizada no microscó pio. As áreas brancas são de ferrita e
as áreas escuras são de perlita, cuja estrutura lamelar não é evidenciada por se tratar de
ampliaç ão relativamente pequena.
Aço ABNT 1045 – Aspecto micrográfico de um aço
hipoeutetóide. Ampliação: 400 vezes

A Figura mostra o aspecto micrográfico do aç o hipoeutetó ide temperado. As partes mais
escuras são os veios da martensita em forma de agulha.
Aço ABNT 1045 – Têmpera

Aço ABNT 1045 – Revenido a 300, 450, 600 e 700 °C

Materiais de construção de máquinas Ensaio
de tração e tratamentos térmicos

AERONÁUTICA
1) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga1) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga
ferro-carbono, indique nas 4 curvas de resfriamento contínuo:ferro-carbono, indique nas 4 curvas de resfriamento contínuo:
a) as seguintes microestruturas nas curvas A, B, C e D;a) as seguintes microestruturas nas curvas A, B, C e D;
b) quais tratamentos térmicos referem-se as curvas A,B,C e D.b) quais tratamentos térmicos referem-se as curvas A,B,C e D.

AERONÁUTICA
ferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturasferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturas
formadas?formadas?

AERONÁUTICA
4) Explique para cada tratamento térmico: recozimento, normalização, têmpera e revenido:4) Explique para cada tratamento térmico: recozimento, normalização, têmpera e revenido:
a) objetivo (finalidade)a) objetivo (finalidade)
b) metodologia (temperatura de tratamento, encharque e velocidade de resfriamentob) metodologia (temperatura de tratamento, encharque e velocidade de resfriamento
c) Aplicaçõesc) Aplicações
5) Explique porque estes fatores influenciam as curvas do diagrama TTT?5) Explique porque estes fatores influenciam as curvas do diagrama TTT?
composição química ( teor de carbono e elemento de liga)composição química ( teor de carbono e elemento de liga)
tamanho do grão austeníticotamanho do grão austenítico
6) Explique como a6) Explique como a martensitamartensita da liga Fe-C é obtida através de um resfriamento rápido ada liga Fe-C é obtida através de um resfriamento rápido a
partir da temperatura de austenitização, relacionando com o processo de saída dopartir da temperatura de austenitização, relacionando com o processo de saída do
carbono de dentro da célula CFC (figura) para formar uma célula tetragonal de corpocarbono de dentro da célula CFC (figura) para formar uma célula tetragonal de corpo
centrado.centrado.

AERONÁUTICA
7) Usando o diagrama de7) Usando o diagrama de transformação tempo-temperaturatransformação tempo-temperatura para umapara uma liga de ferro-carbonoliga de ferro-carbono
com composiçãocom composição eutetóideeutetóide, especifique a, especifique a natureza da microestrutura finalnatureza da microestrutura final (em termos de(em termos de
microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintesmicroconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes
tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontratratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra
inicialmente a uma temperatura de 800inicialmente a uma temperatura de 80000
C e que ela tenha sido mantida a essa temperaturaC e que ela tenha sido mantida a essa temperatura
por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica.por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica.
a) Resfriamento rápido até 300a) Resfriamento rápido até 30000
C de 1s, manutenção dessa temperatura por 10C de 1s, manutenção dessa temperatura por 1033
ss
(isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 10(isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 1044
s até temperatura ambiente.s até temperatura ambiente.
b) Resfriamento rápido até 680b) Resfriamento rápido até 68000
C, manutenção dessa temperatura por 10C, manutenção dessa temperatura por 1044
s (isotérmico),s (isotérmico),
seguido por um resfriamento lento por 10seguido por um resfriamento lento por 1055
c) Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 10c) Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 1055
s.s.

AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
8) Usando o diagrama de8) Usando o diagrama de transformação tempo-temperaturatransformação tempo-temperatura para umapara uma liga de ferro-carbonoliga de ferro-carbono
com composiçãocom composição eutetóideeutetóide, especifique a, especifique a natureza da microestrutura finalnatureza da microestrutura final (em termos(em termos
de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aosde microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos
seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra seseguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se
encontra inicialmente a uma temperatura de 800encontra inicialmente a uma temperatura de 80000
C e que ela tenha sido mantida a essaC e que ela tenha sido mantida a essa
temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogêneatemperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea
temperatura austenítica.temperatura austenítica.
a)a) Resfriamento rápido continuo por 8s até temperatura ambiente.Resfriamento rápido continuo por 8s até temperatura ambiente.
b) Resfriamento rápido até 575b) Resfriamento rápido até 57500
C, manutenção dessa temperatura por 40s, resfriamentoC, manutenção dessa temperatura por 40s, resfriamento
lento até 200lento até 20000
C.C.
c) Resfriamento rápido até 400c) Resfriamento rápido até 40000
C até 1s, manutenção dessa temperatura por 12s,C até 1s, manutenção dessa temperatura por 12s,
resfriamento rápido até 10resfriamento rápido até 1022
d) Resfriamento rápido até 300d) Resfriamento rápido até 30000
C, manutenção dessa temperatura por 10C, manutenção dessa temperatura por 1044
s, resfriamentos, resfriamento
lento até 10lento até 1055
segundos.segundos.

AERONÁUTICA
9)9) Usando o diagrama de transformação tempo-temperatura para uma liga de ferro-carbono comUsando o diagrama de transformação tempo-temperatura para uma liga de ferro-carbono com
composição hipereutetóide de 1,13%C , especifique as operações de resfriamentos que foicomposição hipereutetóide de 1,13%C , especifique as operações de resfriamentos que foi
submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que asubmetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a
amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 860amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 86000
C e que ela tenha sido mantidaC e que ela tenha sido mantida
a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogêneaa essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea
temperatura austenítica.temperatura austenítica.
a) Cementita + perlita grossaa) Cementita + perlita grossa
b) Martensita 100%b) Martensita 100%
c) 50% Perlita fina + 100% bainita inferiorc) 50% Perlita fina + 100% bainita inferior

AERONÁUTICA
10)10) Coloque os aços abaixo por ordem decrescente de resistência:Coloque os aços abaixo por ordem decrescente de resistência:
-0.3wt%C esferoidita-0.3wt%C esferoidita
-0.3wt%C perlita grosseira-0.3wt%C perlita grosseira
-0.6wt%C perlita fina-0.6wt%C perlita fina
-0.6wt%C perlita grosseira-0.6wt%C perlita grosseira
-0.6wt%C bainita-0.6wt%C bainita
-0.9wt%C martensita-0.9wt%C martensita
-1.1wt%C martensita........-1.1wt%C martensita........

AERONÁUTICA
11) Peças de um aço com 0,77% C (eutectóide) são aquecidas durante 1 hora a 850 °C e depois11) Peças de um aço com 0,77% C (eutectóide) são aquecidas durante 1 hora a 850 °C e depois
são submetidas aos tratamentos térmicos da lista abaixo indicada. Usando o diagrama TTT dasão submetidas aos tratamentos térmicos da lista abaixo indicada. Usando o diagrama TTT da
figura determine a microestrutura das peças após cada tratamento.figura determine a microestrutura das peças após cada tratamento.
a) Têmpera em água até à temperatura ambientea) Têmpera em água até à temperatura ambiente
b) Arrefecimento em banho de sais até 680 °C, manutenção durante 2 horas, seguida deb) Arrefecimento em banho de sais até 680 °C, manutenção durante 2 horas, seguida de
arrefecimento em água.arrefecimento em água.
c) Arrefecimento em banho de sais até 570 °C, manutenção durante 3 minutos, seguida dec) Arrefecimento em banho de sais até 570 °C, manutenção durante 3 minutos, seguida de
d) Arrefecimento em banho de sais até 400 °C, manutenção durante 1 hora, seguida ded) Arrefecimento em banho de sais até 400 °C, manutenção durante 1 hora, seguida de
e) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 1 minuto, seguida dee) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 1 minuto, seguida de
f) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 2 horas, seguida def) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 2 horas, seguida de

Extra - Lista de ExercíciosExtra - Lista de Exercícios
AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
12.) Responda
a) A formação da martensita depende do tempo?
b) Por que a martensita não aparece no diagrama de equilíbrio Fe-C?
c) A martensita é mais facilmente obtida num aço hipo ou hipereutetóide?
d) Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura ambiente,
se resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas dessas fases.
e) Diferencie as propriedades da martensita e da martensita revenida, dizendo como podem
ser obtidas.
f) Qual o microconstituinte mais mole dos aços?
g) Qual o microconstituinte mais duro dos aços?
h) Quais são os principais fatores que modificam a posição das curvas TTT?
i) Alto teor de carbono favorece ou dificulta a formação da martensita? E da perlita?
j) Tamanho de grão grande favorece ou dificulta a formação da martensita? E da perlita?
Justifique.
k) Uma maior homogeneidade da austenita favorece ou dificulta a formação da martensita? E da
perlita? Justifique.
l) Quais o efeito dos elementos de liga na formação da martensita e da perlita?
m) É possível obter um aço com estrutura austenítica a temperatura ambiente?
n) É possível obter um aço com estrutura martensítica por resfriamento lento?
o) A transformação martensítica nos aços ocorre com aumento ou diminuição de volume? Qual o
efeito disso no material?

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