--- title: "Seleção de Processos de Tratamento Térmico de Aços: um…" description: "Selecione o tratamento térmico correto do aço considerando o grau, a dureza, a profundidade, a geometria e o risco de distorção." canonical: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas language: pt-br robots: index, follow og_type: article type: wiki-article language_alternates: en: https://steelequivalents.com/wiki/heat-treatment/steel-heat-treatment-process-selection.md cs: https://steelequivalents.com/cs/wiki/tepelné-zpracování/výběr-procesu-tepelného-zpracování-oceli-průvodce-založený-na-normách.md de: https://steelequivalents.com/de/wiki/wärmebehandlung/auswahl-des-wärmebehandlungsverfahrens-für-stahl-ein-normenbasierter-leitfaden.md es: https://steelequivalents.com/es/wiki/tratamiento-térmico/selección-del-proceso-de-tratamiento-térmico-del-acero-una-guía-basada-en-normas.md fr: https://steelequivalents.com/fr/wiki/traitement-thermique/sélection-des-procédés-de-traitement-thermique-de-l-acier-guide-fondé-sur-les-normes.md hu: https://steelequivalents.com/hu/wiki/hőkezelés/az-acél-hőkezelési-folyamatának-kiválasztása-szabványokon-alapuló-útmutató.md it: https://steelequivalents.com/it/wiki/trattamento-termico/selezione-del-processo-di-trattamento-termico-dell-acciaio-una-guida-basata-sugli-standard.md nl: https://steelequivalents.com/nl/wiki/warmtebehandeling/selectie-van-warmtebehandelingsprocessen-voor-staal-een-op-normen-gebaseerde-gids.md pl: https://steelequivalents.com/pl/wiki/obróbka-cieplna/wybór-procesu-obróbki-cieplnej-stali-przewodnik-oparty-na-normach.md pt: https://steelequivalents.com/pt/wiki/tratamento-térmico/seleção-do-processo-de-tratamento-térmico-do-aço-um-guia-baseado-em-normas.md ru: https://steelequivalents.com/ru/вики/термическая-обработка/выбор-процесса-термической-обработки-стали-руководство-на-основе-стандартов.md tr: https://steelequivalents.com/tr/wiki/ısıl-işlem/çelik-isıl-işlem-süreci-seçimi-standartlara-dayalı-kılavuz.md zh: https://steelequivalents.com/zh/维基/热处理/钢材热处理工艺选择-基于标准的指南.md ja: https://steelequivalents.com/ja/ウィキ/熱処理/鋼の熱処理プロセス選定-規格に基づくガイド.md ar: https://steelequivalents.com/ar/ويكي/المعالجة-الحرارية/اختيار-عملية-المعالجة-الحرارية-للفولاذ-دليل-قائم-على-المعايير.md ko: https://steelequivalents.com/ko/위키/열처리/강-열처리-공정-선정-표준-기반-가이드.md pt-br: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas.md hi: https://steelequivalents.com/hi/विकी/ऊष्मा-उपचार/इस्पात-की-ऊष्मा-उपचार-प्रक्रिया-का-चयन-मानक-आधारित-मार्गदर्शिका.md content_hash: sha256:ea19e31b6087e78a94ca12b08b8fa0c366c0f46fb15907ee9d1916233bca03bd generated: 2026-09-26 --- > **Machine-readable Markdown rendering.** This is a Markdown representation of a web page, > served for AI agents and crawlers as a token-efficient alternative to the full HTML. > Full interactive HTML version: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas > Canonical URL: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas > Available languages: en, cs, de, es, fr, hu, it, nl, pl, pt, ru, tr, zh, ja, ar, ko, pt-br, hi > Change detection: `content_hash` is the SHA-256 of this document's Markdown body — everything > below this block, whitespace-trimmed, excluding the front-matter. 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O que a seleção do processo de tratamento térmico realmente significa](/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas#1-o-que-a-seleção-do-processo-de-tratamento-térmico-realmente-significa "1. O que a seleção do processo de tratamento térmico realmente significa") - [2. Comece pelos Requisitos de Desempenho, Não pela Temperatura do Forno](/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas#2-comece-pelos-requisitos-de-desempenho-não-pela-temperatura-do-forno "2. Comece pelos Requisitos de Desempenho, Não pela Temperatura do Forno") - [3. Grau do Aço, Teor de Carbono, Elementos de Liga e Temperabilidade](/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas#3-grau-do-aço-teor-de-carbono-elementos-de-liga-e-temperabilidade "3. Grau do Aço, Teor de Carbono, Elementos de Liga e Temperabilidade") - [4. Seleção da Rota Convencional de Têmpera Integral](/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas#4-seleção-da-rota-convencional-de-têmpera-integral "4. Seleção da Rota Convencional de Têmpera Integral") - [5. Quando Recozer, Normalizar ou Aliviar Tensões É a Escolha Correta](/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas#5-quando-recozer-normalizar-ou-aliviar-tensões-é-a-escolha-correta "5. Quando Recozer, Normalizar ou Aliviar Tensões É a Escolha Correta") - [6. Escolha da Austêmpera e da Martêmpera para Gerenciar a Transformação e a Distorção](/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas#6-escolha-da-austêmpera-e-da-martêmpera-para-gerenciar-a-transformação-e-a-distorção "6. Escolha da Austêmpera e da Martêmpera para Gerenciar a Transformação e a Distorção") - [7. Seleção de Processos de Endurecimento Superficial e de Camada](/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas#7-seleção-de-processos-de-endurecimento-superficial-e-de-camada "7. Seleção de Processos de Endurecimento Superficial e de Camada") - [8. Aplicação da Decisão: Um Fluxo de Seleção Baseado em Normas](/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas#8-aplicação-da-decisão-um-fluxo-de-seleção-baseado-em-normas "8. Aplicação da Decisão: Um Fluxo de Seleção Baseado em Normas") - [9. Erros Comuns na Seleção e Como Evitá-los](/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas#9-erros-comuns-na-seleção-e-como-evitá-los "9. Erros Comuns na Seleção e Como Evitá-los") ## 1. O que a seleção do processo de tratamento térmico realmente significa A seleção do processo de tratamento térmico não consiste em consultar uma tabela de temperaturas de forno. Trata-se de uma cadeia de decisões que relaciona a composição química do aço, a condição inicial, a geometria do componente, a dureza e a tenacidade exigidas, a variação dimensional aceitável e os controles de produção. O ciclo selecionado deve produzir a microestrutura necessária onde ela for requerida, sem criar trincas, tensões residuais excessivas, distorção inaceitável ou uma carga de inspeção impraticável. Temperabilidade **Temperabilidade** É a capacidade de um aço de desenvolver uma estrutura endurecida exigida até uma profundidade especificada durante um ciclo de resfriamento definido; é diferente da dureza medida em um único local. A seleção do aço para endurecimento é determinada principalmente pela dureza exigida no estado temperado e pela profundidade abaixo da superfície até a qual essa dureza deve se estender. Strong evidence \[1\] \[1\] [**Steel Selection for Hardening**](https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/9/chapter-abstract/114179/Steel-Selection-for-Hardening-1). ASM International. ASM Handbook Online, 1991.A primeira pergunta não é “Esta peça deve ser temperada?”. A pergunta é: qual dureza é necessária e até que profundidade abaixo da superfície essa dureza deve se estender? A ASM International tornou essa distinção explícita em *Steel Selection for Hardening* (1991), afirmando que a seleção é determinada principalmente pela dureza exigida após a têmpera e pela profundidade até a qual ela deve se estender. A dureza descreve a resistência à indentação após o tratamento. A temperabilidade descreve até que profundidade e com que uniformidade ao longo de uma seção um aço pode endurecer durante um tratamento especificado. Uma elevada dureza superficial não comprova que o núcleo tenha endurecido. Essa diferença altera a decisão quanto ao grau do aço. A SAE J1268 (1995) define limites mínimo e máximo de temperabilidade para aços-carbono e aços-liga H-band, com dados padronizados de ensaio de têmpera na extremidade. Uma curva de têmpera Jominy, ou uma análise de Grossmann, pode, portanto, relacionar a temperabilidade do aço ao tamanho da seção e à severidade do resfriamento, em vez de tratar todos os aços nominalmente semelhantes como intercambiáveis. O *Bofors Handbook* (1981) também relaciona a temperabilidade à têmpera e ao revenimento, às variações dimensionais e ao ensaio de têmpera na extremidade. ### Das propriedades exigidas a um ciclo térmico A seleção começa pelo requisito de serviço. Um eixo pode precisar de um núcleo de martensita revenida com resistência à tração e tenacidade ao impacto especificadas; uma engrenagem pode precisar de uma camada superficial dura e resistente ao desgaste sobre um núcleo tenaz de baixo carbono; uma mola pode exigir elevada resistência elástica com tensão residual controlada; uma chapa usinada pode precisar de alívio de tensões antes do corte final. Esses requisitos determinam se o processo deve modificar toda a seção, apenas a superfície ou principalmente a condição de tensões residuais e dimensões. A condição inicial é importante. Material laminado a quente, forjado, trabalhado a frio, normalizado, recozido ou previamente temperado não responde da mesma maneira. O tamanho de grão, a segregação, a martensita prévia, as tensões residuais e a distribuição de carbonetos afetam a austenitização, a transformação, a usinagem e a distorção. O curso de tratamento térmico da ASTM International de 2024 identifica a austenitização, o recozimento, a normalização, o tratamento de têmpera e revenimento, o revenimento duplo, o controle do tamanho de grão e os requisitos de propriedades mecânicas como fatores de especificação — não como detalhes opcionais acrescentados depois da escolha do nome de um processo. #### Sequência do ciclo térmico 1. **Aquecimento** Controle a taxa de aquecimento, a atmosfera, o padrão de carregamento e a uniformidade da temperatura na seção. 2. **Austenitização ou tratamento** Alcance a temperatura qualificada e mantenha-a pelo tempo necessário para obter a transformação ou resposta de difusão exigida. 3. **Transferência e resfriamento** Controle o tempo de transferência, a taxa de resfriamento, o meio de têmpera, a condição do banho e a agitação. 4. **Revenimento ou envelhecimento** Ajuste a dureza, a tenacidade, a tensão residual e a estabilidade dimensional quando a rota selecionada exigir isso. Um ciclo térmico é uma sequência ordenada de operações controladas, não um simples ajuste da temperatura do forno. O ciclo térmico então se torna uma sequência controlada: taxa de aquecimento, temperatura de austenitização ou de tratamento de solubilização, tempo de permanência, atmosfera, tempo de transferência, taxa de resfriamento, meio de resfriamento e qualquer revenimento ou envelhecimento subsequente. Temperatura e tempo não podem ser separados da espessura da seção. O centro de um grande forjamento pode atingir o valor programado do forno muito depois de sua superfície, enquanto uma borda fina pode superaquecer ou se transformar durante a mesma operação. As famílias de processos devem ser compatibilizadas com a estrutura e o desempenho exigidos, em vez de serem selecionadas apenas pela temperatura. | Processo | Objetivo principal | Condição resultante típica | |---|---|---| | Alívio de tensões | Reduzir a tensão residual | Microestrutura existente amplamente preservada | | Recozimento | Reduzir a dureza e melhorar a usinabilidade | Estrutura de ferrita-perlita macia ou esferoidizada, dependendo do grau | | Normalização | Refinar ou redefinir a estrutura | Estrutura de ferrita-perlita resfriada ao ar em muitos aços-carbono e aços de baixa liga | | Têmpera e revenimento | Combinar resistência, dureza e tenacidade | Martensita revenida | | Austêmpera | Controlar a transformação bainítica e a alteração dimensional | Bainita | | Martêmpera | Reduzir os gradientes térmicos antes da formação da martensita | Martensita revenida após o revenimento subsequente | Diferentes processos resolvem problemas diferentes. O alívio de tensões reduz as tensões residuais sem produzir intencionalmente a transformação completa associada ao endurecimento. O recozimento reduz a dureza e melhora a usinabilidade; a normalização refina ou restabelece a estrutura por meio de aquecimento acima da faixa crítica, seguido de resfriamento ao ar. A austenitização prepara o aço para a transformação, mas não constitui, por si só, um tratamento completo. A têmpera produz martensita somente onde o resfriamento suprime as transformações difusionais, e o revenimento ajusta a dureza, a tenacidade e o estado de tensões resultantes. A têmpera martensítica interrompida pode reduzir os gradientes térmicos antes da formação da martensita. A austêmpera produz estruturas bainíticas quando o aço e o tamanho da seção permitem o percurso de transformação necessário. A cementação e a carbonitretação adicionam carbono, ou carbono e nitrogênio, à superfície antes do endurecimento. A nitretação forma uma camada endurecida e enriquecida em nitrogênio a uma temperatura mais baixa e pode evitar uma têmpera separada. O endurecimento por precipitação aplica-se somente a ligas adequadas de endurecimento por precipitação. Os revestimentos por difusão são tratamentos de composição superficial, não substitutos para todo tratamento térmico volumétrico. Aços-carbono e aços-liga, como C45 e 42CrMo4, abrangidos pela ISO 683-1:2016, devem ser avaliados quanto à composição especificada, à temperabilidade e à condição pretendida antes da seleção de qualquer uma dessas rotas. ### Por que o grau do aço, o tamanho da seção e a geometria devem ser considerados em conjunto A composição química do grau e a geometria do componente devem ser avaliadas em conjunto. | Variável de seleção | O que ela controla | Evidências a serem analisadas | |---|---|---| | Teor de carbono | Dureza potencial da martensita | Composição química do grau e dureza superficial ou do núcleo exigida | | Elementos de liga | Temperabilidade e comportamento de transformação | Limites de composição e dados de temperabilidade | | Tamanho da seção | Histórico de resfriamento da superfície ao centro | Espessura de controle e concentração de massa | | Geometria | Resfriamento local e concentração de tensões | Cantos, furos, rasgos de chaveta, almas e transições | | Condição inicial | Tamanho de grão, segregação, tensão e distribuição de carbonetos | Condição forjada, laminada, recozida, normalizada ou trabalhada a frio | A ISO 683-1:2016 define os requisitos de fornecimento e as aplicações de tratamento pretendidas para os aços não ligados abrangidos, mas não torna todo tratamento adequado para todo grau ou geometria. Strong evidence A designação do aço fornece um limite inicial, não uma receita completa. A ISO 683-1:2016 abrange aços não ligados destinados, em geral, a peças de máquinas temperadas e revenidas, austemperadas, endurecidas por chama, endurecidas por indução e, em alguns casos, normalizadas. A ISO 4885:2018 fornece terminologia controlada para o tratamento térmico de materiais ferrosos e uma tabela de fases do sistema ferro-carbono. Nenhuma das duas normas elimina a necessidade de compatibilizar a composição química e a temperabilidade com o componente real. #### Alerta sobre o risco de têmpera Não transfira uma condição de têmpera de uma geometria para outra sem verificar o tamanho da seção, os entalhes, a agitação, a severidade do resfriamento, o perfil de dureza e o risco de trincas. O tamanho da seção controla o histórico de temperatura e resfriamento da superfície ao centro. A geometria acrescenta complicações: cantos vivos resfriam mais rapidamente, almas finas podem endurecer por completo, furos podem resfriar de maneira diferente das superfícies externas, e rasgos de chaveta ou mudanças abruptas de seção concentram tensões. Uma têmpera rápida em água pode atingir a dureza necessária no núcleo de um componente espesso de aço 1045, mas trincar uma peça fina e entalhada; óleo, polímero, gás, resfriamento em estágios ou endurecimento por indução podem reduzir esse risco, mas cada alternativa modifica o perfil de dureza alcançável. A distorção também resulta da interação entre projeto e processo. Aquecimento desigual, resfriamento não uniforme, variação volumétrica decorrente da transformação de fase e tensões residuais podem deslocar furos, empenar eixos ou alterar a planicidade. Dispositivos de fixação, orientação da carga, agitação, atmosfera protetora, pré-aquecimento, têmpera interrompida e sobremetal de usinagem devem fazer parte da decisão de seleção. O resultado aceitável não é simplesmente um valor de dureza; é uma peça que mantém sua forma e integridade exigidas. ### A diferença entre o nome de um processo e um tratamento especificado “Temperar e revenir” é uma família de processos. Uma especificação deve indicar a designação e a condição do aço, a faixa de temperatura de austenitização, a prática de aquecimento, o tempo efetivo de permanência, a atmosfera do forno, o limite de transferência, o meio de têmpera e a agitação, a temperatura e a duração do revenimento, o número de revenimentos, os limites de dureza ou de propriedades mecânicas e o método de inspeção. “Recozer a 700 °C” continua incompleto se a taxa de aquecimento, o critério para o tempo de permanência, a taxa de resfriamento e a estrutura final exigida forem desconhecidos. O *Manufacturing Process Selection Handbook* estrutura essa decisão com base na adequação do material, nas variações do processo, nas restrições de projeto, nas questões de qualidade, na economia da produção e na integridade do componente. Essas categorias impedem que a seleção se reduza a um único ajuste do forno. Um ciclo que atende à dureza, mas causa trincas, não atende à integridade do componente; um ciclo que funciona em um corpo de prova de laboratório, mas não permite controlar a atmosfera ou a taxa de resfriamento, não atende ao controle de produção. O tratamento térmico somente é especificado quando tanto o resultado exigido quanto os meios de alcançá-lo e verificá-lo estão definidos. ## 2. Comece pelos Requisitos de Desempenho, Não pela Temperatura do Forno A seleção do tratamento térmico deve começar pelo desempenho exigido do componente, e não por uma temperatura de forno copiada de uma tabela. Defina as cargas de serviço, os modos de falha aceitáveis, a faixa de dureza, o nível de resistência, o requisito de tenacidade, a condição de usinabilidade, a profundidade endurecida, a tolerância dimensional e as restrições de produção antes de selecionar um aço ou ciclo térmico. Temperatura, tempo de permanência, taxa de aquecimento e taxa de resfriamento interagem entre si; alterar um desses fatores pode modificar o tamanho do grão da austenita, os produtos de transformação, as tensões residuais, a distorção e as propriedades finais. A primeira questão de triagem é saber se a especificação exige uma condição de martensita revenida em toda a seção, uma estrutura normalizada, uma condição recozida e amolecida, uma superfície endurecida sobre um núcleo mais tenaz ou um componente aliviado de tensões. O alívio de tensões pode ser suficiente para uma peça soldada ou intensamente usinada cuja resistência e microestrutura já sejam aceitáveis. A normalização pode refinar ou reconfigurar uma estrutura e produzir uma condição ferrita-perlita adequada a algumas peças de máquinas. O recozimento prioriza a redução da dureza e a melhoria da usinabilidade. O tratamento de têmpera e revenimento visa a uma combinação controlada de resistência e tenacidade, enquanto a cementação, a carbonitretação, a nitretação, o endurecimento por chama ou o endurecimento por indução podem concentrar o requisito principal de dureza na superfície. A ASM International declarou em *Steel Selection for Hardening* (1991) que “a seleção do aço para endurecimento é determinada principalmente pela dureza exigida após a têmpera e pela profundidade abaixo da superfície até a qual essa dureza deve se estender”. Esse é o critério principal para decisões de endurecimento em toda a seção. O aço deve ser capaz de atingir a dureza exigida após a têmpera na profundidade relevante da seção, sob a severidade de têmpera disponível; depois disso, o revenimento reduz a fragilidade e ajusta o equilíbrio final de propriedades. ### Dureza, resistência, tenacidade e usinabilidade Dureza é a resistência à indentação ou à deformação plástica localizada. Ela não substitui integralmente a resistência à tração, o limite de escoamento, o desempenho em fadiga ou a tenacidade. Dois aços com durezas Rockwell C semelhantes podem apresentar diferentes propriedades de tração, populações de inclusões, tamanhos de grão, teores de austenita retida e comportamentos ao impacto. Um número de dureza é evidência de uma resposta específica, não uma especificação completa das propriedades mecânicas. \[2\] \[2\] [**Hardenability Bands for Carbon and Alloy H Steels**](https://saemobilus.sae.org/standards/j1268_199505-hardenability-bands-carbon-alloy-h-steels). SAE International. SAE Standard J1268, 1995. A temperabilidade também deve ser diferenciada da dureza. A dureza descreve o valor obtido em determinado local; a temperabilidade descreve quão profunda e uniformemente um aço pode se transformar em martensita durante um tratamento especificado. Um aço de baixa liga pode produzir alta dureza superficial, mas perder dureza rapidamente em direção ao centro de uma seção grande. Um aço com maior temperabilidade pode manter a estrutura exigida após a têmpera a uma profundidade maior abaixo da superfície, frequentemente com uma têmpera menos severa e menor risco de distorção. A SAE J1268 (1995) especifica limites mínimo e máximo de temperabilidade para aços H de carbono e de liga cujos dados padronizados de ensaio de têmpera na extremidade estejam estabelecidos. Portanto, os resultados do ensaio Jominy de têmpera na extremidade e a análise de Grossmann ajudam a relacionar a seleção do grau de aço ao tamanho da seção e às condições de têmpera; eles não substituem a validação na geometria real. Uma dureza mais elevada pode entrar em conflito com a resistência ao impacto e a estabilidade dimensional. Uma quantidade excessiva de martensita não revenida é frágil, enquanto uma têmpera excessivamente severa aumenta as tensões térmicas e de transformação. Um eixo especificado apenas como “muito duro” pode trincar em um rasgo de chaveta, perder vida em fadiga devido a danos de retificação ou sofrer distorção além da tolerância do assento do rolamento. A temperatura e o tempo de revenimento devem ser selecionados considerando o limite de escoamento exigido, a energia de impacto, o regime de fadiga e a temperatura de serviço. O curso de tratamento térmico da ASTM International de 2024 identifica a austenitização, o recozimento, a normalização, a prática de têmpera e revenimento, o revenimento duplo, o controle do tamanho de grão e os requisitos de propriedades mecânicas como fatores de especificação, e não como ajustes isolados do forno. A usinabilidade pode exigir uma condição inicial diferente da condição final de serviço. Material recozido ou normalizado pode ser usinado de forma mais previsível do que material endurecido, mas um amolecimento excessivo pode reduzir a estabilidade da produção devido à formação de aresta postiça ou ao controle inadequado de cavacos em alguns graus de aço. Portanto, o plano de processo pode prever a usinagem antes do endurecimento, deixar sobremetal para retificação e realizar o revenimento ou o alívio de tensões antes do dimensionamento final. ### Requisitos superficiais versus requisitos em toda a seção Especifique onde a propriedade deve existir. Um dente de engrenagem, um ressalto de came, uma pista de rolamento ou uma faixa de desgaste pode precisar de uma superfície dura, mantendo ao mesmo tempo um núcleo mais tenaz e tolerante a danos. A cementação e a carbonitretação adicionam carbono, ou carbono e nitrogênio, próximo à superfície antes do endurecimento. A nitretação forma uma camada endurecida enriquecida com nitrogênio, com transformação limitada do núcleo, enquanto o endurecimento por indução e por chama transforma uma camada superficial controlada por meio de aquecimento rápido e localizado, seguido de têmpera. Revestimentos por difusão e tratamentos superficiais relacionados atendem a finalidades químicas e de desgaste diferentes e não podem ser selecionados com base apenas na dureza. Um componente endurecido em toda a seção apresenta um problema diferente. Seu centro deve atender à dureza ou às propriedades mecânicas exigidas após a extração de calor através de toda a seção. As variáveis relevantes incluem a composição química do grau de aço, o tamanho do grão da austenita prévia, a espessura da seção, cantos, furos, mudanças de massa e agitação da têmpera. A ISO 683-1:2016 especifica requisitos de fornecimento para aços não ligados destinados, em geral, a peças de máquinas temperadas e revenidas, austemperadas, endurecidas por chama, endurecidas por indução e, em alguns casos, normalizadas. Esse escopo não significa que todo tratamento listado se aplique a todo grau de aço ou geometria. ### Tensão residual, estabilidade dimensional e modos de falha em serviço Um processo é inadequado se atender à dureza, mas causar trincas, batimento radial inaceitável, crescimento, contração ou instabilidade dimensional. Aquecimento desigual, gradientes da camada cementada, momento da transformação martensítica, mudanças bruscas de seção e severidade da têmpera contribuem para isso. A martêmpera pode reduzir as diferenças de temperatura durante a transformação; a austêmpera pode produzir estruturas bainíticas com um equilíbrio diferente entre tensões e distorção; o revenimento duplo pode ser necessário quando a austenita retida se transforma após o primeiro revenimento. Essas são decisões vinculadas à geometria e ao risco de falha, não melhorias automáticas. #### Modos de falha a serem verificados - **Desgaste** Pode exigir uma superfície dura ou uma camada tratada por difusão. - **Quebra de dentes** Pode exigir uma camada endurecida com um núcleo mais tenaz. - **Descascamento por contato de rolamento** Exige controle da dureza superficial, da profundidade da camada endurecida e do suporte subsuperficial. - **Trincamento por fadiga** Exige atenção à tensão residual, aos entalhes, à condição superficial e à tenacidade. - **Fratura por sobrecarga** Pode favorecer uma condição equilibrada de resistência e tenacidade em vez da dureza máxima. - **Variação dimensional** Pode exigir alívio de tensões, têmpera controlada, revenimento ou uma rota de menor distorção. Liste os modos reais de falha em serviço antes de escolher o ciclo: desgaste, quebra de dentes, pite por contato de rolamento, trincamento por fadiga, fratura por sobrecarga, gripagem, perda de pré-carga ou deriva dimensional. Um componente aliviado de tensões pode ser preferível a um componente mais duro quando as tensões residuais de soldagem determinam a falha. A ISO 4885:2018 fornece terminologia controlada para o tratamento térmico de materiais ferrosos e uma tabela de fases do sistema ferro-carbono, ajudando as especificações a distinguir os nomes dos tratamentos das estruturas e transformações que eles pretendem produzir. A sequência tecnicamente defensável é clara: definir o desempenho, identificar a exigência superficial ou em toda a seção, avaliar a temperabilidade e a geometria e, então, selecionar o aço e a janela de processo. A temperatura do forno vem depois. ## 3. Grau do Aço, Teor de Carbono, Elementos de Liga e Temperabilidade Um ciclo de tratamento térmico não pode ser selecionado apenas com base na temperatura do forno. A designação do aço estabelece o carbono disponível, os elementos de liga, os requisitos de limpeza e o comportamento esperado das transformações; o componente estabelece a distância de resfriamento e a tensão térmica admissível. A ASM International declarou em *Seleção de Aços para Endurecimento* (1991) que “a seleção do aço para endurecimento é determinada principalmente pela dureza necessária após a têmpera e pela profundidade abaixo da superfície até a qual essa dureza deve se estender”. Trata-se de uma decisão de materiais e de processo, não de uma consulta a uma receita. #### Termos-chave na seleção do grau Dureza Resistência medida em um local após o tratamento. Temperabilidade Profundidade e distribuição do endurecimento produzidas por um ciclo de resfriamento especificado. Dureza no estado temperado Dureza obtida imediatamente após a têmpera, antes que o revenimento altere o equilíbrio das propriedades. Aço com faixa H Aço-carbono ou aço-liga fornecido com limites especificados de temperabilidade, com base em resultados padronizados de ensaio de têmpera na extremidade. A distinção entre dureza e temperabilidade deve permanecer explícita. Dureza é a resistência medida em uma determinada região da peça. Temperabilidade descreve até que profundidade um determinado aço pode formar martensita, ou uma fração martensítica especificada, durante uma têmpera definida. Um pino pequeno e uma engrenagem grande podem ser fabricados com o mesmo grau de aço e temperados no mesmo óleo, mas ainda assim apresentar estruturas centrais muito diferentes, porque suas velocidades de resfriamento são distintas. ### Teor de carbono e dureza martensítica atingível O carbono controla mais diretamente o potencial de dureza da martensita do que a maioria dos elementos de liga. Durante a austenitização, o carbono se dissolve na austenita; o resfriamento rápido então aprisiona esse carbono em uma rede martensítica tetragonal de corpo centrado, supersaturada. À medida que o teor de carbono aumenta, a martensita após a têmpera geralmente se torna mais dura, embora o aumento eventualmente proporcione benefícios práticos decrescentes e possa elevar a fragilidade, o risco de trincas e a quantidade de austenita retida. Isso estabelece um limite superior para o que a têmpera pode alcançar. Um aço de baixo carbono pode resfriar-se com velocidade suficiente para transformar grande parte de sua austenita em martensita tanto na superfície quanto no centro, mas ainda assim produzir dureza moderada, porque a martensita contém pouco carbono. Por outro lado, um aço de maior teor de carbono pode produzir martensita superficial muito dura, mas falhar no centro se o resfriamento ali for lento demais. Portanto, o carbono controla a dureza martensítica atingível; por si só, não garante o endurecimento através da seção. A propriedade requerida deve ser especificada por localização. “Alta dureza” na superfície é uma especificação incompleta se a raiz de um dente sob carga, o centro de um eixo ou um assento de rolamento também tiver de atender a um requisito de dureza ou microestrutura. Uma seção espessa pode conter martensita próxima à superfície temperada, bainita ou perlita mais internamente e uma estrutura mista mais macia no núcleo. Esse gradiente pode ser aceitável em um componente deliberadamente endurecido superficialmente, mas constitui uma falha quando a especificação exige endurecimento através de toda a seção. O carbono também afeta as temperaturas de transformação e a resposta à têmpera. O aumento do teor de carbono geralmente reduz a temperatura de início da martensita e pode aumentar a quantidade de austenita retida após a têmpera. A temperatura e o tempo de austenitização devem dissolver as fases portadoras de carbono previstas sem causar crescimento excessivo dos grãos. O curso de tratamento térmico da ASTM International de 2024 identifica a austenitização, o controle do tamanho de grão, as práticas de têmpera e revenimento, o revenimento duplo e os requisitos de propriedades mecânicas como fatores de especificação, e não como ajustes independentes do forno. \[3\] \[3\] [**Heat Treatment of Ferrous Materials — Vocabulary**](https://www.iso.org/standard/87711.html). International Organization for Standardization. ISO 4885:2018, 2018. A ISO 683-1:2016 abrange aços não ligados destinados, em geral, a peças de máquinas temperadas e revenidas, austemperadas, endurecidas por chama, endurecidas por indução e, em alguns casos, normalizadas. A designação e a condição de fornecimento ainda precisam ser verificadas: um grau destinado à têmpera e ao revenimento não é automaticamente adequado para cementação, nitretação ou tratamento de precipitação. A ISO 4885:2018 fornece a terminologia controlada para o tratamento térmico de materiais ferrosos e a terminologia das fases do sistema ferro-carbono utilizada na definição dessas escolhas. ### Efeitos dos elementos de liga sobre a temperabilidade e o comportamento das transformações Os elementos de liga devem ser avaliados separadamente do carbono. O manganês, o cromo, o molibdênio, o níquel e o boro, em quantidades controladas adequadas, normalmente retardam transformações difusionais, como a formação de perlita e ferrita. Assim, o aço pode formar martensita com uma velocidade de resfriamento menor e até uma profundidade maior sob a mesma têmpera. O silício também afeta o comportamento das transformações e a resposta ao revenimento, enquanto o cromo, o molibdênio e o vanádio podem formar carbonetos de liga cuja dissolução depende da temperatura e do tempo de austenitização. Essa é a razão central pela qual um aço como o SAE 4140 pode endurecer a uma profundidade maior do que um grau de aço-carbono com teor de carbono semelhante. Seu teor de elementos de liga desloca o comportamento de transformação-tempo-temperatura, dando ao interior mais tempo para atravessar a faixa de transformação sem formar grandes quantidades de ferrita ou perlita macias. O níquel geralmente contribui para a temperabilidade e a tenacidade, enquanto o cromo e o molibdênio também podem melhorar a resistência ao amolecimento durante o revenimento. Os efeitos não são intercambiáveis, e sua magnitude depende da composição, da microestrutura inicial, do tamanho de grão da austenita e do histórico térmico. A adição de elementos de liga não elimina a necessidade de um nível adequado de carbono. Um aço-liga de baixo carbono pode endurecer profundamente, mas produzir uma martensita cuja dureza máxima continua limitada pelo teor de carbono. Um aço-carbono de alto teor de carbono pode atingir dureza superficial muito elevada, mas exigir uma têmpera severa para endurecer o centro, aumentando o risco de distorção e trincas. Em muitos projetos, um aço-liga de médio carbono seguido de têmpera e revenimento oferece um compromisso mais controlável do que simplesmente aumentar o teor de carbono. O comportamento das transformações também determina a seleção do processo. Aços contendo molibdênio podem tolerar uma têmpera mais lenta, enquanto um aço-carbono pode exigir têmpera em água ou polímero para atingir a dureza requerida no centro, com maior risco dimensional. Aços contendo níquel e cromo podem apresentar temperaturas de transformação mais baixas e maior sensibilidade à austenita retida. O revenimento deve então ser especificado pela dureza, resistência, tenacidade e estabilidade finais, e não por uma temperatura presumida e copiada de outro grau. ![Seleção de Processos de Tratamento Térmico de Aços: um Guia Baseado em Normas](/images/uploads/11b81839-0bf0-4fe6-88b9-4c54f18d4e4c/wiki-inline-a-jominy-end-quench-specimen-beside-a-hardness-versus-distance-profile-and-a-rou-1920x1434.jpg)[](/images/uploads/11b81839-0bf0-4fe6-88b9-4c54f18d4e4c/wiki-inline-a-jominy-end-quench-specimen-beside-a-hardness-versus-distance-profile-and-a-rou-1920x1434.avif "Ampliar imagem — Seleção de Processos de Tratamento Térmico de Aços: um Guia Baseado em Normas")Jominy data help connect steel hardenability with the hardness profile of a real section. ### Aços da faixa H, dados de Jominy e efeitos do tamanho da seção A SAE J1268, revisada em 1995, especifica limites mínimo e máximo de temperabilidade para aços-carbono e aços-liga da faixa H para os quais existem dados padronizados de temperabilidade obtidos pelo ensaio de têmpera na extremidade. A designação “H” identifica um grau com temperabilidade controlada, como uma versão da faixa H de um aço-carbono ou aço-liga, com a faixa de temperabilidade requerida expressa por meio de resultados padronizados de têmpera na extremidade. Isso não significa que todas as peças desse grau apresentarão a mesma dureza em todas as profundidades, nem substitui o controle do carbono, do tamanho de grão, da prática de austenitização ou das condições de têmpera. O ensaio de têmpera na extremidade de Jominy compara a temperabilidade sob uma condição laboratorial definida. Um corpo de prova cilíndrico padronizado é austenitizado e temperado em uma extremidade; a dureza é medida em distâncias crescentes a partir dessa extremidade temperada. A curva resultante de dureza em função da distância registra a rapidez com que o aço perde dureza martensítica à medida que a velocidade local de resfriamento diminui. A SAE J1268 utiliza esses dados estabelecidos para definir faixas mínima e máxima de temperabilidade. Assim, uma especificação de produção pode rejeitar corridas que estejam fora da faixa selecionada, em vez de depender apenas da composição química nominal. #### Interprete os dados de ensaio cuidadosamente A distância na extremidade do ensaio de têmpera de Jominy caracteriza a resposta do aço sob uma condição laboratorial definida. Ela deve ser relacionada ao tamanho real da seção, à geometria, à severidade da têmpera e ao resfriamento em produção antes de ser usada para prever a dureza do componente. A distância de Jominy não é igual à profundidade física em um componente. Um eixo, uma placa, uma engrenagem ou um forjado resfria-se em três dimensões, e seu histórico de resfriamento da superfície ao centro depende do tamanho da seção, da forma, dos cantos, da concentração de massa, do tempo de transferência do forno, da agitação, da temperatura do meio de têmpera e da condição desse meio. O centro de uma seção circular espessa pode resfriar-se lentamente demais para atender à dureza requerida, mesmo quando um ensaio de dureza superficial parece satisfatório. A análise de Grossmann fornece uma ligação entre a temperabilidade laboratorial e a geometria do componente. Ela separa a resposta do aço da severidade da têmpera e relaciona um diâmetro crítico ideal à seção real e à condição de resfriamento. Os dados de Jominy caracterizam o aço; os conceitos de Grossmann ajudam a avaliar se esse aço e essa têmpera podem endurecer a seção requerida. O resultado deve ser verificado por perfis de dureza, metalografia e, quando necessário, ensaios de produção. Portanto, uma seleção defensável especifica a designação do aço, os limites de carbono e de elementos de liga, o requisito de temperabilidade da faixa H ou equivalente, a microestrutura-alvo, a dureza requerida em locais definidos, o tamanho da seção e as restrições de têmpera antes da escolha do ciclo do forno. A temperatura, o tempo de permanência, a taxa de aquecimento e a taxa de resfriamento atuam em conjunto; a alteração de qualquer um deles pode modificar o resultado, mesmo quando o grau nominal do aço permanece inalterado. ## 4. Seleção da Rota Convencional de Têmpera Integral A têmpera integral convencional consiste em austenitizar, temperar e revenir toda a seção, em vez de endurecer apenas sua superfície. Ela é selecionada quando o componente necessita de uma combinação controlada de dureza, resistência e tenacidade ao longo de uma profundidade substancial. A decisão deve começar pela dureza exigida após a têmpera e pela profundidade ao longo da qual essa dureza deve ser alcançada. A ASM International afirmou em *Steel Selection for Hardening* (1991) que esses dois requisitos governam principalmente a seleção do aço; eles não são intercambiáveis com uma escolha de temperatura do forno. A temperabilidade é a propriedade relevante do material. A dureza descreve a resistência à indentação após o tratamento, enquanto a temperabilidade descreve até que profundidade e com que uniformidade um aço pode formar uma estrutura endurecida sob um ciclo de resfriamento especificado. Uma seção de C45 e uma seção de 42CrMo4 podem alcançar dureza superficial semelhante, mas seus perfis de dureza podem diferir muito, porque o teor de elementos de liga, o tamanho da seção, o tamanho do grão de austenita prévio e as condições de resfriamento afetam a transformação. A SAE J1268:1995 especifica limites mínimo e máximo de temperabilidade para aços carbono e aços-liga de faixa H cujos dados padronizados de têmpera de extremidade estão estabelecidos. Os resultados do ensaio Jominy de têmpera de extremidade e os métodos de Grossmann, portanto, ajudam a comparar um grau de aço com um componente, mas não eliminam a necessidade de ensaios de produção. A ISO 683-1:2016 abrange aços não ligados destinados, em geral, a peças de máquinas temperadas e revenidas, austemperadas, endurecidas por chama, endurecidas por indução e, em alguns casos, normalizadas. A ISO 4885:2018 fornece a terminologia de tratamento térmico e as definições das fases do sistema ferro-carbono usadas para descrever a rota. O grau selecionado também deve atender aos requisitos de composição, tamanho da seção, propriedades mecânicas, soldabilidade e inspeção. Uma rota de têmpera integral é uma escolha inadequada se o núcleo não puder atingir a estrutura exigida sem trincamento inaceitável ou se a dureza resultante tornar impraticável a usinagem posterior. ### Austenitização e controle do tamanho de grão A primeira etapa é aquecer até a faixa austenítica, a uma taxa que evite gradientes térmicos excessivos e danos superficiais. A temperatura de austenitização especificada depende do grau de aço, da condição anterior, da atmosfera do forno, da espessura da seção, do padrão de carregamento e do tamanho de grão exigido. O tempo de permanência deve ser suficiente para que a parte mais fria da seção atinja a temperatura e para que ocorram a dissolução e a homogeneização necessárias. Não se trata simplesmente de colocar todas as peças em um ciclo fixo de “minutos por milímetro”. Temperatura ou tempo excessivos favorecem o crescimento do grão de austenita. Grãos grosseiros de austenita prévia podem reduzir a tenacidade, aumentar a sensibilidade a trincas de têmpera e alterar o comportamento de transformação. Eles também podem agravar a variação dimensional, porque o componente se transforma de maneira menos uniforme. Por esse motivo, a condição de austenitização qualificada mais baixa que produza a estrutura exigida é normalmente preferível a um ajuste desnecessariamente alto do forno. Isso não significa que o aquecimento insuficiente seja aceitável: carbonetos não dissolvidos, austenitização incompleta ou equalização inadequada podem produzir baixa dureza e um perfil irregular. O controle do tamanho de grão inclui mais do que a temperatura do forno. A limpeza do aço, o trabalho a quente anterior, o histórico de normalização ou recozimento, a taxa de aquecimento, o carregamento do forno e o tempo acima das temperaturas críticas também são importantes. O curso de tratamento térmico da ASTM International de 2024 identifica a austenitização, o controle do tamanho de grão, os requisitos de propriedades mecânicas e escolhas de processo, como recozimento, normalização, têmpera e revenimento e revenimento duplo, como fatores de especificação. A calibração do forno e o posicionamento dos termopares são essenciais quando a seção é grande ou a tolerância das propriedades é estreita. ![Seleção de Processos de Tratamento Térmico de Aços: um Guia Baseado em Normas](/images/uploads/64cf0bf6-7e7f-4b3b-8165-29006ad035a5/wiki-inline-a-steel-shaft-with-a-keyway-undergoing-quenching-showing-uneven-cooling-transfor-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/64cf0bf6-7e7f-4b3b-8165-29006ad035a5/wiki-inline-a-steel-shaft-with-a-keyway-undergoing-quenching-showing-uneven-cooling-transfor-1920x1094.avif "Ampliar imagem — Seleção de Processos de Tratamento Térmico de Aços: um Guia Baseado em Normas")Quench severity must be matched to section size and geometry to control cracking and distortion. ### Têmpera: severidade do resfriamento, trincamento e distorção Após a austenitização, o componente é resfriado rapidamente o suficiente para atravessar as faixas relevantes de transformação da perlita e da bainita antes que ocorra difusão excessiva, permitindo a formação de martensita onde o aço e o tamanho da seção o possibilitarem. A taxa de resfriamento necessária não é a mais rápida disponível. É a taxa que produz o perfil de dureza necessário, mantendo as tensões térmicas e de transformação dentro da tolerância do componente. Água, solução de polímero, óleo, gás e têmpera interrompida ou escalonada proporcionam diferentes severidades de resfriamento. A água pode proporcionar alto resfriamento superficial, mas pode impor gradientes severos, especialmente em cantos vivos, rasgos de chaveta, furos e mudanças na espessura da parede. O óleo geralmente é menos severo, enquanto a pressão do gás e a concentração do polímero podem ser ajustadas dentro de limites validados. A agitação, a temperatura do banho, a disposição da carga, o tempo de transferência e a contaminação do meio de têmpera alteram o ciclo real de resfriamento. Portanto, o nome nominal do meio de têmpera não constitui uma especificação de processo. A severidade da têmpera é uma questão de projeto do componente, não uma competição de velocidade. Um eixo espesso pode exigir resfriamento substancial para endurecer seu centro, enquanto um dente de engrenagem fino pode trincar sob a mesma condição. A geometria determina a extração local de calor e a concentração de tensões. Filetes, transições generosas, espessura uniforme da parede, fixação adequada e orientação controlada podem reduzir a distorção e o trincamento antes que a peça chegue ao tanque. A martêmpera pode ser selecionada quando a redução dos gradientes térmicos é mais importante do que obter o ciclo mais curto; ela equaliza a temperatura acima da faixa de início da martensita antes da transformação final. A austêmpera é uma rota diferente, que produz estruturas bainíticas durante uma permanência isotérmica, e não deve ser tratada como substituta comum da têmpera e do revenimento. ### Revenimento e o equilíbrio final das propriedades #### Requisito de revenimento Não libere um componente endurecido sem o tratamento de revenimento especificado. A martensita não revenida pode apresentar alta tensão residual e trincar durante o manuseio, a usinagem ou o serviço. O aço recém-temperado raramente está pronto para o serviço. A martensita é dura, mas apresenta alta tensão residual e pode conter austenita retida; um componente não revenido pode trincar durante o manuseio, a usinagem ou o serviço. O revenimento reaquecе o aço temperado abaixo da temperatura de transformação relevante e o mantém nessa condição por tempo suficiente para permitir a redistribuição do carbono, a formação de carbonetos, o alívio de tensões e a alteração pretendida das propriedades mecânicas. A dureza e a resistência geralmente diminuem à medida que a temperatura de revenimento aumenta, enquanto a tenacidade e a estabilidade dimensional normalmente melhoram, embora a resposta dependa fortemente do grau de aço e da estrutura inicial. O objetivo final é o equilíbrio das propriedades, não a dureza máxima. Uma sede de rolamento, um eixo submetido a carregamento de pressão e um pino submetido a impacto podem exigir condições de revenimento diferentes, mesmo quando pertencem ao mesmo grau nominal. O revenimento também afeta as tensões residuais e a alteração dimensional; portanto, a especificação deve incluir a localização da medição de dureza, os requisitos de tração ou impacto, quando aplicáveis, a distorção permitida e quaisquer faixas de revenimento proibidas associadas à fragilização por revenimento ou a reações indesejáveis de carbonetos. O revenimento duplo pode ser especificado para aços de alta liga, aços-ferramenta e componentes nos quais a austenita retida se transforma durante o primeiro revenimento ou durante o resfriamento subsequente. O segundo revenimento então trata a martensita não revenida recém-formada e reduz o risco de alteração dimensional tardia ou trincamento. Ele não é automaticamente necessário para todo aço carbono ou de baixa liga. As temperaturas exatas, os tempos de transferência, os tempos de permanência, as taxas de aquecimento, as taxas de resfriamento e os intervalos entre revenimentos devem provir da norma do grau de aço, da especificação de tratamento térmico, da geometria do componente, das práticas relativas ao forno e ao meio de têmpera e dos dados de processo validados. O estudo de 2024 da ScienceDirect identifica o tipo de aço e as propriedades exigidas como fatores de seleção, e a temperatura, o tempo de permanência, a taxa de aquecimento e a taxa de resfriamento como variáveis que interagem. É por isso que uma rota de têmpera integral tecnicamente fundamentada é qualificada por meio de levantamentos de dureza, verificações microestruturais, medições de distorção e, quando necessário, validação por ensaio Jominy ou em peças de produção — e não copiada de uma receita genérica de forno. ## 5. Quando Recozer, Normalizar ou Aliviar Tensões É a Escolha Correta Nem todo componente precisa ser temperado. Se a propriedade necessária for usinabilidade, estabilidade dimensional ou uma estrutura inicial ferrita-perlita controlada, um tratamento de resfriamento mais lento pode ser mais justificável do que um ciclo de têmpera e revenimento. A seleção ainda começa pela designação do aço, por sua microestrutura inicial, pela espessura da seção, pelo histórico anterior de conformação ou soldagem e pelas operações subsequentes. A temperatura, por si só, não define o tratamento: o tempo de permanência, a taxa de aquecimento, a taxa de resfriamento e a resposta térmica da seção atuam em conjunto. A ASM International declara em *Steel Selection for Hardening* (1991) que “a seleção do aço para têmpera é regida principalmente pela dureza necessária após a têmpera e pela profundidade abaixo da superfície até a qual essa dureza deve se estender”. Esse critério é importante quando o endurecimento é necessário, mas não justifica endurecer todas as peças de aço. A ISO 683-1:2016 inclui aços não ligados destinados a peças de máquinas temperadas e revenidas, austemperadas, endurecidas por chama, endurecidas por indução e, em alguns casos, normalizadas. Portanto, a condição de fornecimento especificada e o uso pretendido fazem parte da decisão. ### Recozimento para amolecimento e usinabilidade O recozimento é selecionado quando o material precisa se tornar mais macio, oferecer menor resistência ao corte ou apresentar uma resposta menos variável à usinagem. O recozimento pleno geralmente envolve aquecimento até a região da austenita, seguido de resfriamento lento no forno, produzindo, em muitos aços carbono comuns e aços de baixa liga, uma estrutura de ferrita-perlita relativamente grosseira. O resultado exato depende do teor de carbono, dos elementos de liga, da deformação anterior e do tamanho da seção. Um aço hipoeutetoide como o C45E não responde da mesma maneira que um aço-ferramenta com maior teor de carbono ou um aço cromo-molibdênio. O amolecimento pode reduzir as forças de corte e o desgaste da ferramenta, mas “recozido” não é sinônimo universal de “usinável”. O recozimento para esferoidização pode ser mais adequado para aços de alto carbono, pois as partículas arredondadas de cementita reduzem a resistência à usinagem e melhoram a conformabilidade antes do endurecimento. Por outro lado, o crescimento excessivo dos grãos pode reduzir a tenacidade e deixar uma estrutura inicial inadequada para um tratamento posterior. Seções finas resfriam mais rapidamente que seções espessas, enquanto grandes peças forjadas podem exigir uma equalização prolongada para evitar uma região externa dura e um núcleo mais macio. O histórico anterior deve ser verificado. O trabalho a frio aumenta a densidade de discordâncias e pode produzir propriedades direcionais; o recozimento pode eliminar grande parte dessa condição. Um componente soldado pode conter uma zona de fusão, uma zona afetada pelo calor e um metal-base com estruturas diferentes, de modo que um único ciclo de forno pode não produzir propriedades idênticas em todas as regiões. O curso de tratamento térmico da ASTM International de 2024 lista o recozimento, o controle do tamanho de grão e os requisitos de propriedades mecânicas como fatores distintos de especificação. Essa distinção é útil: o objetivo não é simplesmente reduzir a dureza, mas obter uma estrutura especificada e uma resposta previsível à operação seguinte. ### Normalização para ajuste da estrutura e das propriedades A normalização é geralmente escolhida para restabelecer ou ajustar a estrutura após forjamento, laminação ou outro processamento térmico. O aço é aquecido até a faixa da austenita e resfriado ao ar parado, produzindo uma taxa de resfriamento mais alta que a do recozimento em forno. Para muitos aços carbono e de baixa liga, isso produz uma estrutura de ferrita-perlita mais fina, aumenta a resistência em comparação com a condição plenamente recozida e reduz parte da bandagem ou da não uniformidade causada pelo processamento anterior. A normalização não substitui a têmpera quando é necessária uma camada martensítica ou uma elevada dureza em toda a seção. Ela é uma condição inicial controlada, não automaticamente uma condição final de alta resistência. Também pode servir como tratamento preliminar antes da usinagem ou de uma austenitização posterior, especialmente quando o histórico de forjamento do componente é incerto. Podem ser especificados múltiplos ciclos de normalização quando o refino de grão é necessário, mas aquecimentos repetidos podem aumentar a formação de carepa, a descarbonetação, a distorção e o tempo de produção. A espessura da seção altera a taxa de resfriamento e, consequentemente, as propriedades finais. Um eixo pequeno normalizado pode desenvolver perlita mais fina e maior resistência que uma chapa espessa da mesma qualidade. A geometria também é importante: mudanças abruptas de seção podem criar diferentes condições de resfriamento e tensões residuais. A ISO 4885:2018 fornece a terminologia controlada para o tratamento térmico de materiais ferrosos e as relações de fases ferro-carbono necessárias para descrever essas transformações com precisão. Já a SAE J1268:1995 define limites mínimo e máximo de temperabilidade para aços carbono e aços-liga da faixa H; esses limites ajudam a distinguir a resposta de um aço ao resfriamento do resultado do próprio ciclo de normalização. ### Alívio de tensões antes ou depois da usinagem e da soldagem O alívio de tensões reduz as tensões residuais sem ser equivalente ao recozimento pleno ou ao revenimento. O componente é aquecido abaixo da faixa de transformação, mantido por tempo suficiente para a equalização da temperatura e o relaxamento das tensões, e então resfriado de maneira controlada. Como o tratamento não reaustenitiza intencionalmente o aço, ele não deve ser especificado como se fosse produzir a estrutura de ferrita-perlita do recozimento ou a martensita revenida de um tratamento de têmpera e revenimento. Antes da usinagem, o alívio de tensões pode reduzir a movimentação quando o material é removido de uma peça fundida, de uma peça forjada, de uma chapa cortada a chama ou de uma peça bruta submetida a intenso trabalho a frio. Isso é valioso quando as dimensões finais são rigorosas e um campo de tensões desequilibrado poderia causar flexão durante o desbaste. Uma sequência prática pode ser usinar em desbaste, aliviar as tensões e usinar em acabamento, em vez de realizar imediatamente a usinagem de acabamento após a conformação. Após a soldagem, o alívio de tensões pode reduzir as tensões residuais e diminuir o risco de alterações dimensionais durante o serviço ou a usinagem subsequente. Ele não elimina as diferenças entre o metal de solda e a zona afetada pelo calor, nem corrige um projeto inadequado da junta, danos por hidrogênio ou um procedimento de soldagem inadequado. Seções espessas exigem atenção aos gradientes de aquecimento e resfriamento; o carregamento rápido no forno, o apoio desigual ou o aquecimento localizado podem criar novas distorções. A lista de processos da ASTM posiciona os requisitos relacionados às tensões ao lado da austenitização, da normalização, do recozimento, da prática de têmpera e revenimento e do revenimento duplo, pois esses tratamentos respondem a problemas diferentes de propriedades. Portanto, a seleção deve seguir a condição final necessária, e não o hábito de aplicar o ciclo térmico mais severo. ## 6. Escolha da Austêmpera e da Martêmpera para Gerenciar a Transformação e a Distorção ### Austêmpera e transformação bainítica A austêmpera modifica o caminho de transformação, em vez de simplesmente alterar o meio de têmpera. O aço é aquecido até a faixa austenítica, temperado rapidamente o suficiente para atravessar a região da perlita e, em seguida, mantido a uma temperatura na qual se forma bainita. A peça permanece nessa temperatura até que a fração necessária de austenita tenha se transformado, após o que é resfriada até a temperatura ambiente. A estrutura resultante é bainita, às vezes com austenita retida, em vez da estrutura predominantemente martensítica produzida por uma têmpera direta. A temperatura de manutenção determina se o produto será bainita superior ou bainita inferior, enquanto o tempo controla o progresso da transformação. O ciclo selecionado deve basear-se no comportamento de transformação tempo-temperatura do aço, e não em uma genérica “temperatura de formação da bainita”. As adições de elementos de liga deslocam as curvas de transformação e alteram o tempo necessário para evitar a formação de perlita. Carbono, manganês, cromo, molibdênio e níquel afetam essa resposta. A austêmpera pode reduzir os gradientes térmicos acentuados associados à têmpera direta e proporcionar uma combinação útil de resistência, tenacidade e estabilidade dimensional. Ela não é automaticamente um substituto de menor distorção para todo tratamento de têmpera e revenimento. Se a seção for espessa demais, a superfície poderá entrar na faixa bainítica enquanto o núcleo ainda estiver quente demais, ou o núcleo poderá transformar-se lentamente demais para atingir a estrutura necessária. A transformação incompleta pode deixar excesso de austenita retida ou uma microestrutura mista. A dureza necessária continua sendo o primeiro critério de triagem. A ASM International declarou em *Steel Selection for Hardening* (1991) que “a seleção do aço para têmpera é determinada principalmente pela dureza necessária após a têmpera e pela profundidade abaixo da superfície até a qual essa dureza deve se estender”. Para a austêmpera, essa questão deve ser acompanhada de uma segunda: toda a seção crítica pode atingir e permanecer na faixa de transformação bainítica antes que se formem perlita ou outros produtos indesejados? A designação do aço é importante. A ISO 683-1:2016 abrange aços não ligados destinados, de modo geral, a peças de máquinas temperadas e revenidas, austemperadas, endurecidas por chama, endurecidas por indução e, em alguns casos, normalizadas. Essa afirmação não significa que todo grau abrangido pela norma possa produzir a mesma estrutura bainítica na mesma dimensão de seção. Um aço carbono comum, como o C45, pode apresentar profundidade de austêmpera limitada, enquanto graus ligados com maior temperabilidade podem suportar seções mais espessas, de acordo com sua composição real e os dados de temperabilidade fornecidos. ### Martêmpera e redução dos gradientes térmicos A martêmpera, também chamada de têmpera interrompida, interrompe a têmpera acima ou próximo da temperatura de início da formação da martensita, normalmente designada por Ms. O aço é mantido brevemente em um banho quente ou em um ambiente gasoso controlado, até que as diferenças de temperatura entre a superfície e o núcleo diminuam. Em seguida, é resfriado através da faixa martensítica, geralmente seguido de revenimento. Austêmpera e martêmpera controlam a transformação de maneiras diferentes e não são intercambiáveis. | Rota | Objetivo da transformação | Estrutura final | Principal preocupação na seleção | |---|---|---|---| | Austêmpera | Transformação bainítica isotérmica | Bainita, às vezes com austenita retida | A seção deve se transformar dentro da janela bainítica disponível | | Martêmpera | Equalizar a temperatura antes da formação da martensita | Martensita revenida após o revenimento | O controle do banho e do tempo deve limitar a distorção sem permitir transformação indesejada | | Têmpera direta e revenimento | Formar martensita durante o resfriamento contínuo e, em seguida, realizar o revenimento | Martensita revenida | A severidade da têmpera deve atingir a profundidade exigida sem causar trincas | A distinção é direta: a austêmpera mantém o aço pelo tempo necessário para a formação de bainita; a martêmpera retarda a formação de martensita, mas não tem como objetivo produzir bainita. A estrutura final após a martêmpera é normalmente martensita revenida. O revenimento é essencial, pois a martensita não revenida apresenta alta tensão residual e pode ser frágil. Uma têmpera direta em óleo ou água pode resfriar a superfície muito mais rapidamente que o interior. Essa diferença cria tensão térmica, enquanto a transformação martensítica posterior gera deformação de transformação. A martêmpera reduz a diferença de temperatura antes do início da transformação, de modo que as duas fontes de tensão têm menor probabilidade de se reforçar mutuamente. Assim, a distorção e o risco de trincas podem diminuir, especialmente em componentes com mudanças acentuadas de seção, rasgos de chaveta, furos ou geometria assimétrica. O controle continua sendo exigente. O banho deve ter capacidade suficiente, temperatura estável, circulação eficaz e resposta conhecida à carga de componentes. Uma manutenção excessivamente longa pode permitir a formação de bainita ou perlita; um resfriamento muito lento após a etapa de equalização pode produzir produtos não martensíticos. A temperatura selecionada do banho também deve permanecer acima de Ms, ou suficientemente próxima dela, para evitar a transformação prematura da superfície enquanto o núcleo acompanha a redução de temperatura. ### Adequação do processo, dimensão da seção e temperabilidade do aço Nenhum dos dois processos deve ser selecionado simplesmente porque a têmpera em óleo causa distorção. A decisão combina composição, temperabilidade, dimensão da seção, geometria, estrutura-alvo, propriedades mecânicas e capacidade dos equipamentos. A ISO 4885:2018 fornece a terminologia para o tratamento térmico de materiais ferrosos e as relações de fases do sistema ferro-carbono necessárias para descrever essas transformações de forma consistente. Temperabilidade não é o mesmo que dureza. A dureza descreve a resistência à indentação após o tratamento; a temperabilidade descreve até que profundidade um aço pode desenvolver a transformação pretendida sob condições de resfriamento especificadas. A SAE J1268:1995 define limites mínimo e máximo de temperabilidade para aços carbono e aços-liga H utilizando dados padronizados de têmpera de extremidade. Esses limites ajudam a determinar se um grau pode transformar-se conforme necessário no centro de uma barra, dente de engrenagem, eixo ou placa. Os dados de têmpera de extremidade Jominy e os cálculos referentes à dimensão da seção devem, portanto, preceder o planejamento do ciclo do forno. Um aço de baixa temperabilidade pode ser adequado para um componente fino austemperado, mas não produzir bainita em toda a espessura de um componente espesso. Um aço de alta temperabilidade pode atingir martensita em toda uma seção grande durante a martêmpera, mas seu teor de elementos de liga pode deslocar Ms, prolongar os tempos de manutenção e aumentar o risco de austenita retida. A geometria pode inviabilizar um processo que funciona em uma barra de ensaio uniforme. A estrutura-alvo deve ser especificada no desenho ou na especificação do processo: bainita com uma faixa de dureza definida, ou martensita revenida com dureza, tenacidade e limites dimensionais especificados. O curso de tratamento térmico da ASTM International de 2024 identifica a austenitização, o controle do tamanho de grão, a prática de têmpera e revenimento, o revenimento duplo e os requisitos de propriedades mecânicas como fatores de especificação. Temperatura, taxa de aquecimento, tempo de manutenção e taxa de resfriamento interagem; alterar um deles sem reavaliar os demais pode invalidar o processo. Para peças pequenas e uniformes nas quais as propriedades bainíticas sejam aceitáveis, a austêmpera pode oferecer uma rota controlada com redução da distorção. Para peças que exigem martensita revenida e melhor controle dimensional durante a têmpera, a martêmpera costuma ser a escolha mais coerente. Em ambos os casos, a uniformidade do banho, a disposição da carga, o tempo de transferência e a verificação pós-tratamento determinam se o caminho de transformação selecionado será alcançado no componente, e não apenas registrado no histórico do forno. ## 7. Seleção de Processos de Endurecimento Superficial e de Camada O endurecimento superficial e o endurecimento de camada devem ser selecionados quando um componente precisa de uma superfície resistente ao desgaste e à fadiga sem sacrificar um interior mais tenaz. A têmpera integral altera a estrutura ao longo da seção: após a austenitização e a têmpera, o aço especificado desenvolve martensita, bainita ou uma combinação revenida até a profundidade permitida por sua temperabilidade. Um tratamento de camada, por outro lado, concentra a dureza próximo à superfície e deixa o núcleo com dureza mais baixa e, em geral, maior tenacidade. A distinção entre dureza e temperabilidade controla a decisão. Dureza é a resistência obtida em uma localização específica; temperabilidade descreve até que profundidade um aço pode desenvolver a estrutura endurecida pretendida durante um ciclo térmico definido. A ASM International declarou em *Steel Selection for Hardening* (1991) que a seleção é regida principalmente pela dureza necessária após a têmpera e pela profundidade abaixo da superfície até a qual essa dureza deve se estender. Para uma engrenagem cementada, essa profundidade pode ser especificada em milímetros para uma dureza determinada, enquanto o núcleo pode exigir separadamente uma resistência à tração, uma tenacidade ao impacto ou uma faixa de dureza específicas. A especificação do processo deve, portanto, indicar mais do que a temperatura do forno. Profundidade da camada, dureza superficial, propriedades do núcleo, potencial de carbono ou de nitrogênio, tempo de aquecimento e permanência, condições de têmpera, limites da camada de compostos, sobremetal para distorção e acabamento pós-tratamento fazem parte da mesma decisão. A ISO 4885:2018 fornece a terminologia controlada para o tratamento térmico de materiais ferrosos e inclui uma tabela de fases do sistema ferro-carbono; ela é útil para distinguir cementação, nitretação, têmpera, revenimento e processos de difusão em uma especificação técnica. ![Seleção de Processos de Tratamento Térmico de Aços: um Guia Baseado em Normas](/images/uploads/659b6efe-de7a-40d3-b4e9-6f9949e34995/wiki-inline-a-polished-cross-section-of-a-carburized-steel-gear-tooth-showing-a-hard-martens-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/659b6efe-de7a-40d3-b4e9-6f9949e34995/wiki-inline-a-polished-cross-section-of-a-carburized-steel-gear-tooth-showing-a-hard-martens-2027x2560.avif "Ampliar imagem — Seleção de Processos de Tratamento Térmico de Aços: um Guia Baseado em Normas")Case hardening places high surface hardness over a core selected for toughness and support. ### Cementação e carbonitretação para camadas endurecidas A cementação adiciona carbono à superfície austenítica de um aço de baixo carbono, geralmente em temperaturas de cementação aproximadamente acima da faixa de transformação crítica do aço. A camada enriquecida é então temperada, produzindo martensita de alto carbono na superfície, enquanto o núcleo de menor teor de carbono forma uma estrutura mais tenaz e de menor dureza. Aços-liga de baixo carbono, como o 16MnCr5, especificado na EN ISO 683-3, e o SAE 8620, são exemplos comuns nos quais as propriedades necessárias da camada e do núcleo são selecionadas em conjunto. Elementos de liga como cromo, manganês, molibdênio e níquel afetam a temperabilidade, a austenita retida, o comportamento de transformação e a distorção. A carbonitretação introduz tanto carbono quanto nitrogênio, normalmente a uma temperatura mais baixa e a uma profundidade menor que a cementação. O nitrogênio adicionado pode aumentar a dureza superficial e a temperabilidade, mas um excesso de nitrogênio ou de potencial de carbono pode produzir austenita retida, carbonetos ou uma superfície frágil inaceitável. Esse processo é frequentemente considerado para componentes pequenos, seções finas e peças nas quais uma camada relativamente rasa seja suficiente. Ele não substitui a cementação profunda quando a tensão de contato penetra muito abaixo da superfície. A atmosfera deve ser controlada pelo potencial de carbono e, no caso da carbonitretação, também pelo potencial de nitrogênio. Uma temperatura nominal não pode definir o resultado. O fluxo de gás, a carga do forno, o tempo de transferência, a severidade da têmpera e o tamanho de grão inicial do aço afetam a uniformidade da camada. Engrenagens complexas, estrias, furos cegos e transições abruptas criam aquecimento, acesso à atmosfera e taxas de resfriamento desiguais. Essas características podem produzir crescimento excessivo da camada, regiões moles, trincas de têmpera ou alterações dimensionais. Peças cementadas normalmente exigem têmpera e revenimento, seguidos de retificação, brunimento ou outra operação de acabamento. O sobremetal deve ser definido antes do tratamento, pois remover material em excesso por retificação pode reduzir a profundidade efetiva da camada ou expor uma região com quantidade inaceitável de austenita retida. O endireitamento após a têmpera também requer controles para evitar trincas e preservar o perfil de dureza especificado. ### Nitretação e revestimentos por difusão A nitretação introduz nitrogênio na superfície ferrítica ou de aço-liga, normalmente sem austenitizar e temperar todo o componente. Elementos de liga como alumínio, cromo, molibdênio e vanádio formam nitretos de liga finos que elevam a dureza superficial e melhoram a resistência ao desgaste adesivo e abrasivo. A nitretação gasosa, a nitretação por plasma e a nitretação em banho de sais diferem quanto ao fornecimento de nitrogênio, ao controle de íons ou gases, à uniformidade da temperatura e ao tempo de tratamento. Como a nitretação ocorre abaixo da temperatura de transformação da austenita, a distorção costuma ser menor que após a cementação e a têmpera. Ela não é eliminada. O crescimento decorrente de camadas de compostos e nitretos, as tensões residuais, as tensões de usinagem prévias e a química superficial desigual ainda podem alterar as dimensões. O substrato já deve possuir resistência suficiente; a nitretação não cria um núcleo resistente em um aço macio e inadequado. Aços-liga temperados e revenidos são normalmente especificados antes da nitretação, para que o núcleo mantenha suas propriedades mecânicas necessárias na temperatura de nitretação. A camada de compostos, às vezes chamada de camada branca, deve ser especificada, e não aceita como um benefício automático. Uma camada de nitreto de ferro pode melhorar o comportamento ao desgaste e à corrosão, mas uma espessura excessiva pode reduzir a tenacidade ou favorecer trincas e desplacamento. Abaixo dela, a zona de difusão proporciona um perfil gradual de nitrogênio e dureza. Os desenhos devem identificar a espessura da camada de compostos, a profundidade de difusão, a dureza superficial, a dureza do núcleo e qualquer porosidade permitida. Revestimentos por difusão, como boretação, cromização e aluminização, alteram a superfície por meio da difusão para o interior de boro, cromo ou alumínio. A boretação pode formar boretos de ferro muito duros, enquanto a aluminização é selecionada quando a resistência à oxidação em alta temperatura é mais importante que a máxima dureza em fadiga de contato. Esses tratamentos são quimicamente distintos da nitretação e da cementação, e suas fases frágeis, espessura do revestimento, adesão, crescimento dimensional e requisitos de acabamento devem ser avaliados em relação à carga. Um revestimento duro sobre um substrato com suporte inadequado pode falhar por trincamento ou delaminação. ### Têmpera por chama e por indução A têmpera por chama e por indução aquece somente a superfície até a faixa de austenitização e, em seguida, a resfria rapidamente. Diferentemente da cementação ou da nitretação, esses métodos normalmente não alteram a química superficial; eles transformam o carbono já existente no aço em martensita. Portanto, o teor de carbono superficial estabelece um limite prático para a dureza alcançável. Aços de médio carbono, como C45E ou SAE 1050, podem ser adequados quando a profundidade endurecida necessária e a resistência do núcleo são compatíveis com a geometria da seção, enquanto aços de baixo carbono geralmente não conseguem desenvolver uma superfície martensítica de alta dureza sem enriquecimento prévio. A ISO 683-1:2016 identifica aços não ligados destinados a peças de máquinas temperadas e revenidas, austemperadas, endurecidas por chama, endurecidas por indução e, em alguns casos, normalizadas. Essa designação não elimina a necessidade de verificar o teor de carbono, a temperabilidade, o tamanho da seção e a condição de fornecimento. A SAE J1268:1995 define limites mínimos e máximos de temperabilidade para aços carbono e aços-liga da série H, utilizando dados padronizados de ensaio de têmpera final; esses limites ajudam a determinar se uma qualidade selecionada pode produzir a dureza necessária na profundidade especificada. A têmpera por chama depende do tamanho do queimador, da química da chama, da velocidade de deslocamento, da distância de afastamento e do momento da têmpera. A têmpera por indução acrescenta frequência, densidade de potência, geometria da bobina, acoplamento, velocidade de varredura e fornecimento do meio de têmpera. Em geral, uma frequência mais alta concentra o aquecimento próximo à superfície, enquanto uma frequência mais baixa permite maior penetração, mas o perfil real também depende da resistividade elétrica, da permeabilidade magnética, da geometria e do tempo de aquecimento. As bobinas de indução devem alcançar as superfícies necessárias; ranhuras internas, perfis interrompidos e seções desiguais podem exigir passes de aquecimento separados ou um processo diferente. Ambos os métodos podem limitar a distorção em escala de forno, mas gradientes térmicos acentuados podem gerar tensão residual, zonas moles e trincas de têmpera. Especifique a profundidade efetiva da camada para um critério de dureza, e não apenas a profundidade aquecida. Retificação pós-endurecimento, revenimento, inspeção quanto a queimas de retificação e verificação dimensional completam a seleção. A escolha defensável é aquela que combina o gradiente de dureza e as propriedades do núcleo com a carga, controlando simultaneamente o acesso, a química, a fonte de calor, a distorção e o acabamento. ## 8. Aplicação da Decisão: Um Fluxo de Seleção Baseado em Normas ### Uma matriz de seleção passo a passo A seleção do tratamento térmico deve começar pela peça, não pelo forno. O primeiro registro da seleção é o requisito de serviço: resistência à tração, limite de escoamento, tenacidade ao impacto, desempenho à fadiga, resistência ao desgaste, usinabilidade, estabilidade dimensional ou uma faixa de dureza especificada. A dureza, isoladamente, não é um requisito de projeto suficiente. Um componente pode atingir a dureza superficial desejada e, ainda assim, manter uma estrutura inadequada no núcleo ou tensões residuais excessivas. Um registro de seleção baseado em normas conecta os requisitos de serviço aos controles de processo e às evidências de aceitação. | Etapa da decisão | Pergunta necessária | Evidência ou resultado | |---|---|---| | Condição de serviço | Quais cargas, temperaturas, tensões de contato e modos de falha se aplicam? | Requisitos de propriedades mecânicas e dureza | | Identidade do material | Qual é exatamente o grau, a norma, a forma do produto e a condição de fornecimento? | Certificado do material e norma aplicável ao material | | Condição exigida | A peça deve ser recozida, normalizada, submetida a alívio de tensões, temperada e revenida, austemperada ou endurecida superficialmente? | Condição metalúrgica definida | | Profundidade endurecida | Qual dureza deve ser alcançada e a que profundidade a partir da superfície? | Perfil de dureza e requisito de temperabilidade | | Geometria | Quais são os tamanhos de seção de controle, os furos, os rasgos de chaveta, os cantos vivos e as transições de espessura? | Avaliação do aquecimento, da têmpera e da distorção | | Trajetória térmica | Qual ciclo de aquecimento, austenitização, resfriamento, revenimento ou difusão é permitido? | Especificação do processo e receita do forno | | Aceitação | Como serão verificadas a dureza, a estrutura, as dimensões e as imperfeições? | Plano de inspeção e critérios de liberação | A matriz de seleção deve então relacionar cada requisito a uma decisão sobre material e processo: | Etapa da decisão | Pergunta necessária | Evidência ou resultado | |---|---|---| | Condição de serviço | Quais cargas, temperaturas, tensões de contato e modos de falha se aplicam? | Requisitos de propriedades mecânicas e dureza | | Identidade do material | Qual é exatamente o grau, a norma, a forma do produto e a condição de fornecimento? | Certificado do material e norma aplicável ao material | | Condição requerida | A peça deve ser recozida, normalizada, aliviada de tensões, temperada e revenida, submetida à austêmpera ou endurecida superficialmente? | Condição metalúrgica definida | | Profundidade endurecida | Qual dureza deve ser obtida e a que profundidade a partir da superfície? | Perfil de dureza e requisito de temperabilidade | | Geometria | Quais são as dimensões de seção determinantes, furos, rasgos de chaveta, cantos vivos e transições de espessura? | Avaliação do caminho de carga, aquecimento, têmpera e distorção | | Ciclo térmico | Qual ciclo de aquecimento, austenitização, resfriamento, revenimento ou difusão é permitido? | Especificação do processo e receita do forno | | Aceitação | Como serão verificadas a dureza, a estrutura, as dimensões e os defeitos? | Plano de inspeção e critérios de liberação | A identidade do material deve ser exata. “Aço de médio carbono” não é uma designação suficiente. O registro deve indicar, por exemplo, **C45**, **42CrMo4** ou outra designação exatamente como escrita na norma aplicável, juntamente com o número da norma, a forma do produto, o número da corrida e a condição de fornecimento. Uma barra normalizada e uma barra recozida do mesmo grau não entram no forno com a mesma estrutura de grãos, usinabilidade ou resposta ao aquecimento. A ISO 683-1:2016 especifica requisitos de fornecimento para aços não ligados destinados, em geral, a peças de máquinas temperadas e revenidas, submetidas à austêmpera, endurecidas por chama, endurecidas por indução e, em alguns casos, normalizadas. Ela não substitui o desenho do componente nem estabelece todos os parâmetros do forno. A ISO 4885:2018 fornece a terminologia para o tratamento térmico de materiais ferrosos e o vocabulário das fases do sistema ferro-carbono necessário para descrever as transformações com precisão. Essas são normas de materiais e de terminologia; uma especificação de processo da planta ainda deve definir o equipamento, a atmosfera, o carregamento, a uniformidade de temperatura, as condições de têmpera e a inspeção. A decisão seguinte é a rota metalúrgica necessária. A normalização pode ser selecionada para refinar ou condicionar uma estrutura e melhorar a uniformidade antes da usinagem ou de um endurecimento posterior. O recozimento pode ser necessário para reduzir a dureza e melhorar a usinabilidade. O alívio de tensões trata das tensões residuais após soldagem, usinagem pesada ou conformação, mas não substitui o tratamento de têmpera e revenimento. O endurecimento total exige carbono e temperabilidade suficientes em toda a seção determinante. O endurecimento superficial pode ser mais adequado quando são necessários um núcleo tenaz e uma superfície resistente ao desgaste; as rotas possíveis incluem cementação, carbonitretação, nitretação, endurecimento por chama e endurecimento por indução. O endurecimento por precipitação e os revestimentos por difusão pertencem a famílias diferentes de materiais e processos e não devem ser atribuídos a um aço apenas porque se deseja uma elevada dureza superficial. As dimensões da seção e a geometria determinam se a velocidade de resfriamento selecionada pode produzir a estrutura necessária. Seções grandes resfriam mais lentamente no centro do que na superfície. Uma aba fina, um furo, a raiz de um estriado e um ressalto vivo podem resfriar a velocidades diferentes dentro de um mesmo componente. Essas diferenças podem produzir martensita em um local, bainita ou perlita em outro e tensão residual de tração próxima a uma superfície temperada. Portanto, a severidade da têmpera deve ser considerada em conjunto com o módulo de seção, a fixação, a agitação e a temperatura do meio de têmpera, em vez de ser selecionada isoladamente como uma escolha entre óleo, água ou polímero. ### Validação por meio de verificações de dureza, temperabilidade e microestrutura A ASM International declarou em *Seleção de Aços para Têmpera* (1991) que a seleção é determinada principalmente pela dureza necessária após a têmpera e pela profundidade abaixo da superfície até a qual essa dureza deve se estender. Isso estabelece a distinção central entre dureza e temperabilidade. A dureza é a resistência medida em um determinado local após o tratamento. A temperabilidade descreve a profundidade e a distribuição do endurecimento produzidas por um tratamento especificado. A temperabilidade necessária deve ser estimada antes dos testes de produção. Os dados do ensaio Jominy de têmpera na extremidade fornecem uma relação padronizada entre a distância a partir da extremidade temperada e a dureza. O *Bofors Handbook* (1981) identifica os métodos Jominy e Grossmann como ferramentas para avaliar a temperabilidade. Para aços fornecidos com requisitos de faixa H, a SAE J1268:1995 especifica limites mínimo e máximo de temperabilidade para aços carbono e ligados de faixa H com dados padronizados estabelecidos de têmpera na extremidade. Um grau que atinja a dureza superficial necessária ainda pode falhar no centro de uma seção grande se sua faixa de temperabilidade for baixa demais. A verificação da produção deve incluir um levantamento de dureza, e não apenas uma leitura feita em uma face acessível. Os locais devem representar a superfície, a região subsuperficial, o núcleo e qualquer seção que controle a função. Um perfil realizado em uma amostra cortada pode revelar se a dureza especificada se estende até a profundidade necessária. Os métodos Rockwell, Vickers ou Brinell devem ser compatíveis com a faixa de dureza, a condição superficial e a norma de ensaio aplicável. A dureza não pode identificar todas as estruturas inaceitáveis. O exame metalográfico deve verificar a presença de martensita revenida em uma peça temperada e revenida, além de avaliar bainita, ferrita-perlita, austenita retida, descarbonetação, profundidade da camada cementada, características da camada nitretada, crescimento excessivo dos grãos, trincas de têmpera e outras características relacionadas ao processo. O critério de aceitação deve indicar a estrutura permitida e as exclusões; “corretamente tratado termicamente” não tem significado mensurável. A inspeção dimensional faz parte da validação metalúrgica. Registre os diâmetros críticos, a planicidade, o batimento, a posição dos furos e a distorção antes e depois do tratamento. As preocupações relacionadas às tensões residuais aumentam com têmpera severa, geometria assimétrica, transições abruptas, soldagem e diferenças elevadas de transformação entre a superfície e o núcleo. O revenimento deve ser adequado à tenacidade e à estabilidade necessárias, e pode ser necessário realizar um revenimento duplo para determinados aços ligados ou quando houver preocupação com a transformação da austenita retida. O curso de tratamento térmico da ASTM International de 2024 identifica a austenitização, o recozimento, a normalização, a prática de têmpera e revenimento, o revenimento duplo, o controle do tamanho de grão e os requisitos de propriedades mecânicas como fatores de especificação. ### Especificação, registros e controles corretivos Uma especificação de processo deve indicar o ciclo térmico completo: condição de carregamento, atmosfera do forno, velocidade de aquecimento quando relevante, faixa de temperatura de austenitização ou de tratamento, critério para o tempo de permanência, tempo de transferência, tipo e condição do meio de têmpera, agitação, ponto final do resfriamento, temperatura e tempo de revenimento e qualquer revenimento repetido. Temperatura, tempo de permanência, velocidade de aquecimento e velocidade de resfriamento interagem; a alteração de um deles pode modificar a estrutura resultante, mesmo quando o ponto de ajuste nominal do forno permanece inalterado. A especificação também deve identificar os controles de distorção e trincas. Eles podem incluir pré-aquecimento, aquecimento em estágios, atmosfera protetora, tratamento a vácuo, têmpera interrompida, martêmpera, austêmpera, alteração da fixação, menor severidade de têmpera ou limites para endireitamento pós-tratamento. Cada controle deve permanecer compatível com a dureza e a microestrutura necessárias. Os registros devem relacionar o componente à sua corrida de aço, ao certificado do fornecedor, à condição de recebimento, à identificação do forno, ao padrão de carregamento, aos resultados dos termopares ou do levantamento térmico, aos dados da atmosfera, à condição do meio de têmpera, ao gráfico do ciclo, ao registro de revenimento, ao operador e aos resultados da inspeção. As normas de materiais definem o que é o aço; as especificações de processo definem como a peça é tratada. Confundir essas funções torna difícil defender uma decisão de aceitação. Quando os resultados falharem, a ação corretiva deve seguir o mecanismo da falha. Baixa dureza no núcleo pode indicar temperabilidade inadequada, dimensão de seção excessiva, austenitização insuficiente ou têmpera lenta. Dureza superficial excessiva acompanhada de baixa tenacidade pode indicar revenimento insuficiente. A distorção pode exigir alterações na geometria, na fixação, na transferência ou na têmpera, e não uma temperatura mais alta no forno. Um levantamento de dureza reprovado deve desencadear uma revisão da calibração, do local de ensaio, da descarbonetação e da amostragem antes que o grau seja rejeitado. Somente após essas verificações o material, o ciclo térmico ou o projeto deve ser alterado. ## 9. Erros Comuns na Seleção e Como Evitá-los ### Confundir dureza com temperabilidade Dureza e temperabilidade respondem a perguntas diferentes. Dureza é a resistência medida em um determinado local, geralmente por ensaios Rockwell, Brinell ou Vickers. Temperabilidade descreve até que profundidade um aço pode desenvolver martensita e, portanto, como a dureza se distribui da superfície em direção ao centro durante uma têmpera especificada. Um pequeno corpo de prova pode atingir 60 HRC na superfície, enquanto um eixo de 75 mm fabricado com o mesmo grau nominal desenvolve um núcleo muito mais macio. A diferença não é necessariamente uma falha do forno. A extração de calor depende do tamanho da seção, da forma, da agitação, da temperatura do meio de têmpera e do comportamento de transformação do aço. O teor de carbono afeta principalmente a dureza da martensita; os elementos de liga e o tamanho do grão da austenita afetam fortemente a profundidade em que a martensita pode se formar. A ASM International declara em *Steel Selection for Hardening* (1991) que “a seleção do aço para têmpera é regida principalmente pela dureza exigida após a têmpera e pela profundidade abaixo da superfície até a qual essa dureza deve se estender”. Esse princípio deve orientar a especificação. Um objetivo como 58–62 HRC é incompleto, a menos que também identifique o local de medição, a profundidade efetiva da camada ou a profundidade endurecida, o tamanho da seção e a condição admissível do núcleo. A SAE J1268:1995 aborda esse problema por meio dos aços carbono e ligados de faixa H. Ela especifica limites mínimo e máximo de temperabilidade com base em dados padronizados de têmpera na extremidade, permitindo que o projetista diferencie a designação química de um grau de sua faixa de temperabilidade esperada. Os dados de Jominy, os cálculos de Grossmann ou ensaios de produção validados podem então ser comparados com o perfil de dureza exigido. Um grau nominal, por si só, não pode estabelecer o resultado. ### Especificar um meio sem definir o ciclo completo “Têmpera em óleo” ou “têmpera em água” não é uma instrução completa de tratamento térmico. O resultado também depende da temperatura de austenitização, da taxa de aquecimento, da atmosfera, do tempo de permanência, do tempo de transferência, da temperatura do banho, da agitação, da disposição da carga e da condição do meio de têmpera. Temperatura e tempo não são intercambiáveis: um tempo de permanência excessivo pode aumentar o tamanho dos grãos de austenita ou intensificar a oxidação, enquanto um tempo insuficiente pode deixar carbonetos não dissolvidos ou produzir uma estrutura austenítica irregular. A taxa de resfriamento deve ser considerada em conjunto com o comportamento do aço durante o resfriamento contínuo ou com seu comportamento de transformação tempo-temperatura. Um aço de baixa liga pode exigir óleo ou polímero para evitar trincas excessivas, enquanto um aço carbono comum com o mesmo tamanho de seção pode necessitar de uma têmpera mais rápida para obter a profundidade de martensita especificada. A martêmpera pode reduzir a distorção ao interromper o resfriamento próximo à temperatura de início da formação da martensita; a austêmpera produz uma microestrutura diferente e não pode ser substituída simplesmente porque ambos os processos reduzem o choque térmico. Cementação, carbonitretação, nitretação e revestimentos por difusão também exigem química superficial, faixas de temperatura, controles de tempo e critérios de aceitação diferentes. O processo deve declarar o que acontece antes e depois da têmpera. Pré-aquecimento, controle da atmosfera, fixação, lavagem, intervalo até o revenimento, temperatura de revenimento, tempo de revenimento e, em alguns casos, duplo revenimento afetam a condição final. O curso de tratamento térmico da ASTM International de 2024 identifica a austenitização, o recozimento, a normalização, as práticas de têmpera e revenimento, o duplo revenimento, o controle do tamanho de grão e os requisitos de propriedades mecânicas como fatores de especificação. Omiti-los deixa os operadores encarregados de inferir o ciclo, o que constitui um erro de controle de processo, e não uma simples lacuna de redação. ### Ignorar a geometria, o histórico anterior e o revenimento pós-tratamento Um ciclo de tratamento térmico selecionado a partir de uma peça plana de ensaio pode falhar em um dente de engrenagem, rasgo de chaveta, flange, alma fina ou eixo longo. Transições abruptas concentram tensões térmicas e de transformação. Bordas finas resfriam rapidamente e podem endurecer excessivamente ou trincar, enquanto um cubo espesso resfria lentamente e pode reter bainita ou perlita em seu centro. Furos e superfícies interrompidas alteram o fluxo de calor local. A fixação também pode restringir a contração e gerar distorção. A condição anterior é importante. Normalização, recozimento, têmpera anterior, redução por forjamento, segregação, trabalho a frio e danos de usinagem influenciam a formação e a transformação da austenita. O material trabalhado a frio pode levar tensões residuais para o forno; grãos anteriores grosseiros podem promover um endurecimento mais profundo, mas reduzir a tenacidade e aumentar o risco de distorção ou trincas. Portanto, o tamanho de grão deve constar da especificação do processo quando afetar o desempenho. O revenimento não é uma etapa cosmética opcional após o endurecimento. A martensita após a têmpera apresenta tensões elevadas e frequentemente é frágil demais para o serviço. O revenimento reduz as tensões residuais e ajusta a dureza, a resistência, a tenacidade e a estabilidade dimensional. A temperatura selecionada também deve levar em conta a fragilização por revenimento, o endurecimento secundário e a possibilidade de que uma temperatura elevada de revenimento reduza a dureza abaixo do requisito de projeto. Os dados laboratoriais de temperabilidade e as normas dão suporte à seleção do processo, mas não substituem a validação no componente e no equipamento de produção. Limited evidence A ISO 683-1:2016 identifica aços não ligados destinados, em geral, a peças de máquinas temperadas e revenidas, austemperadas, endurecidas por chama, endurecidas por indução e, em alguns casos, normalizadas. Essa redação é importante: a aplicação prevista em uma norma não autoriza todos os tratamentos para todos os graus. A ISO 4885:2018 fornece a terminologia de tratamento térmico e a terminologia das fases do sistema ferro-carbono; ela não substitui ensaios em componentes. Normas e manuais definem graus, termos, métodos de ensaio, dados de temperabilidade e princípios de processo. O ciclo final ainda exige validação no aço, na geometria, no equipamento e no padrão de carregamento reais. #### Lista de verificação final do controle do processo - **Seleção do grau** Não escolha o aço apenas pela dureza nominal; verifique o carbono, os elementos de liga, a condição de fornecimento e a temperabilidade. - **Local de medição** Não considere um resultado superficial como prova da condição exigida para o núcleo. - **Têmpera** Não aplique um único meio a todas as geometrias nem omita os controles de agitação, condição do banho e transferência. - **Revenimento** Especifique a temperatura de revenimento, o tempo, o número de revenimentos e as propriedades finais de aceitação. - **Histórico e geometria** Analise o tamanho de grão, a segregação, o trabalho a frio anterior, o histórico térmico anterior, as variações de seção e a fixação. - **Aceitação** Defina os locais de amostragem, a profundidade endurecida, as propriedades do núcleo, os limites dimensionais, a microestrutura e as exclusões de imperfeições. Os erros recorrentes devem ser verificados explicitamente: - escolher o aço apenas pela dureza nominal; - presumir que um resultado na superfície representa toda a seção; - aplicar um único meio de têmpera a todas as geometrias; - omitir o revenimento ou não especificar seu tempo e sua temperatura; - desconsiderar o tamanho de grão, a segregação, o trabalho a frio anterior ou o histórico térmico anterior; - utilizar um tratamento fora da capacidade prevista para o aço; - não definir os locais de aceitação, a profundidade endurecida, as propriedades do núcleo e os gradientes admissíveis de propriedades. Uma especificação defensável, portanto, declara o grau e a condição do material, as propriedades exigidas na superfície e no núcleo, os locais de amostragem, o ciclo térmico completo, os controles da têmpera, os requisitos de revenimento, os limites de distorção e o método de validação. Se esses detalhes estiverem ausentes, a instrução será uma receita de temperatura — não um processo de tratamento térmico demonstrado. ## Referências 1. \[1\] ASM International. [Steel Selection for Hardening](https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/9/chapter-abstract/114179/Steel-Selection-for-Hardening-1). ASM Handbook Online, 1991. [](/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas#wiki-cite-ref-1) https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/9/chapter-abstract/114179/Steel-Selection-for-Hardening-1 2. \[2\] SAE International. [Hardenability Bands for Carbon and Alloy H Steels](https://saemobilus.sae.org/standards/j1268_199505-hardenability-bands-carbon-alloy-h-steels). SAE Standard J1268, 1995. [](/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas#wiki-cite-ref-2) https://saemobilus.sae.org/standards/j1268\_199505-hardenability-bands-carbon-alloy-h-steels 3. \[3\] International Organization for Standardization. [Heat Treatment of Ferrous Materials — Vocabulary](https://www.iso.org/standard/87711.html). ISO 4885:2018, 2018. [](/pt-br/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/sele%C3%A7%C3%A3o-de-processos-de-tratamento-t%C3%A9rmico-de-a%C3%A7os-um-guia-baseado-em-normas#wiki-cite-ref-3) https://www.iso.org/standard/87711.html **Visão geral** Principais critérios de seleção Dureza e profundidade de temperabilidade exigidas Normas relevantes ISO 683-1:2016; ISO 4885:2018; SAE J1268:1995 Métodos comuns de validação Ensaios de dureza, metalografia, inspeção dimensional, análise de Jominy e Grossmann Principais famílias de processos Recozimento, normalização, alívio de tensões, têmpera e revenimento, austêmpera, martêmpera e endurecimento superficial [Voltar a Tratamento térmico](/pt-br/wiki/tratamento-térmico "Tratamento térmico — Steel Wiki")