TRATAMENTO TÉRMICO
O tratamento térmico é um processo térmico controlado utilizado para alterar a microestrutura metalúrgica do aço e obter as propriedades mecânicas necessárias. Dependendo do processo, o tratamento térmico pode aumentar a resistência, a dureza, a tenacidade, a resistência ao desgaste e a resistência de um elemento de fixação a temperaturas elevadas.
PROCESSOS DE TRATAMENTO TÉRMICO EM RESUMO
O processo de tratamento térmico adequado depende da composição do aço, das dimensões do elemento de fixação, da classe de resistência necessária e da aplicação prevista.
| Processo | Temperatura ou método aproximado | Objetivo | Aplicações típicas em elementos de fixação |
|---|---|---|---|
| Recozimento | Imediatamente abaixo de 721°C | Amolece e esferoidiza o aço para facilitar a conformação | Fio-máquina e peças em bruto antes da conformação a frio |
| Normalização | 800–920°C, seguida de arrefecimento ao ar | Refina uma estrutura de grão grosseiro após trabalho a quente | Peças em bruto laminadas ou forjadas a quente |
| Alívio de tensões | 550–650°C | Reduz as tensões residuais criadas durante a conformação a frio | Elementos de fixação conformados a frio de classes de resistência inferiores, quando especificado |
| Têmpera | Normalmente acima de 800°C, seguida de arrefecimento rápido | Forma uma microestrutura martensítica dura | Primeira fase da têmpera e revenido |
| Revenido | Aproximadamente 200–650°C | Reduz a fragilidade e ajusta a dureza e a tenacidade | Aplicado após a têmpera |
| Têmpera e revenido | Aquecimento e arrefecimento rápido, seguidos de revenido a aproximadamente 340–650°C | Combina elevada resistência com tenacidade e ductilidade suficientes | Classes de resistência 8.8, 10.9 e 12.9 |
| Cementação | Atmosfera rica em carbono, seguida de endurecimento | Cria uma superfície dura e resistente ao desgaste com um núcleo mais tenaz | Parafusos autorroscantes, formadores e cortadores de rosca, parafusos para aglomerado e alguns parafusos autoperfurantes |
| Têmpera por indução | Aquecimento localizado por indução de alta frequência, seguido de arrefecimento rápido | Proporciona dureza e resistência ao desgaste localizadas | Varões roscados e componentes especiais |
Nota: As temperaturas são indicativas. O ciclo exato depende da composição do aço, das dimensões do elemento de fixação, do equipamento utilizado, das propriedades necessárias e da norma de produto aplicável.
RECOZIMENTO
O aço é mantido durante várias horas a uma temperatura imediatamente inferior a 721°C e depois arrefecido lentamente. Durante este processo, a estrutura transforma-se de perlita lamelar dura em perlita globular ou esferoidizada mais macia. Isto produz um estado do material especialmente adequado para a estampagem a frio e outras operações de conformação.
NORMALIZAÇÃO (RECRISTALIZAÇÃO)
O aço é aquecido durante um período controlado a uma temperatura entre aproximadamente 800°C e 920°C e depois arrefecido ao ar. Este tratamento refina a estrutura de grão grosseiro que pode resultar de processos como a laminagem a quente ou o forjamento a quente. A redução do tamanho do grão pode melhorar o limite de elasticidade e a resistência ao impacto sem reduzir significativamente a resistência à tração.
ALÍVIO DE TENSÕES
A conformação a frio introduz tensões residuais e endurecimento por deformação no material. O aquecimento dos elementos de fixação em aço a uma temperatura entre aproximadamente 550°C e 650°C durante um período controlado permite aliviar uma grande parte destas tensões residuais. Os elementos de fixação são depois arrefecidos lenta e uniformemente para evitar a criação de novas tensões térmicas. Dependendo do material e do processo de fabrico, este tratamento pode ser utilizado em alguns elementos de fixação conformados a frio de classes de resistência inferiores.
TÊMPERA
Quando um aço com um teor de carbono suficiente é aquecido acima da sua temperatura crítica de transformação — frequentemente acima de 800°C nos aços utilizados para elementos de fixação — e depois rapidamente arrefecido em óleo, água ou outro meio adequado, pode formar-se uma microestrutura martensítica dura, mas frágil.
A dureza obtida depende do teor de carbono, da composição da liga, da secção do material e da velocidade de arrefecimento. Os elementos de fixação mais finos fabricados num aço-carbono adequado podem ser endurecidos até ao núcleo. Em diâmetros maiores, o calor não pode ser retirado do núcleo com a mesma rapidez. Por esse motivo, podem ser adicionados elementos de liga, como boro, manganês, crómio, níquel e molibdénio, para aumentar a temperabilidade.
O óleo é frequentemente utilizado na têmpera de elementos de fixação porque proporciona uma velocidade de arrefecimento mais controlada do que a água. A água arrefece de forma mais intensa, mas pode aumentar o risco de deformação e de fissuras de têmpera.
REVENIDO
À medida que a dureza aumenta, aumentam também as tensões de têmpera e a fragilidade. Por esse motivo, deve ser realizado, o mais rapidamente possível após a têmpera, um segundo tratamento térmico denominado revenido. A temperaturas até aproximadamente 200°C, a fragilidade diminui apenas ligeiramente e a dureza é, em grande parte, mantida. A temperaturas de revenido mais elevadas, as tensões internas e a dureza diminuem, enquanto a tenacidade e a ductilidade melhoram.
TÊMPERA E REVENIDO
A têmpera e o revenido constituem um processo combinado no qual o aquecimento e o arrefecimento rápido são seguidos por um revenido a alta temperatura, normalmente entre aproximadamente 340°C e 650°C. É um dos tratamentos térmicos mais importantes para elementos de fixação de alta resistência. O processo proporciona um equilíbrio entre uma elevada resistência à tração e um elevado limite de elasticidade, juntamente com a tenacidade necessária para suportar cargas externas e dinâmicas. As classes de resistência 8.8, 10.9 e 12.9 são produzidas através de têmpera e revenido controlados, de acordo com os requisitos aplicáveis.
CLASSES DE RESISTÊNCIA DOS ELEMENTOS DE FIXAÇÃO E TRATAMENTO TÉRMICO
As classes de resistência definem os requisitos mínimos de desempenho mecânico e não uma única qualidade comercial de aço obrigatória. O material e o processo de fabrico são selecionados para alcançar as propriedades mecânicas e físicas necessárias.
| Classe de resistência | Processamento ou tratamento térmico típico | Resistência mínima à tração Rm (MPa) | Família de materiais típica |
|---|---|---|---|
| 4.6 | Normalmente não é submetida a têmpera e revenido; o processo é selecionado para cumprir as propriedades especificadas | 400 | Aço de baixo teor de carbono |
| 4.8 | Normalmente não é submetida a têmpera e revenido; pode ser utilizada conformação a frio ou alívio de tensões | 420 | Aço de baixo teor de carbono |
| 5.6 | Normalmente não é submetida a têmpera e revenido; o processo é selecionado para cumprir as propriedades especificadas | 500 | Aço-carbono |
| 5.8 | Normalmente não é submetida a têmpera e revenido; pode ser utilizada conformação a frio ou alívio de tensões | 520 | Aço de baixo teor de carbono ou aço-carbono |
| 6.8 | Normalmente não é submetida a têmpera e revenido; o processo é selecionado para cumprir as propriedades especificadas | 600 | Aço-carbono |
| 8.8, d ≤ 16 mm | Temperada e revenida | 800 | Aço-carbono ou aço ligado com boro |
| 8.8, d > 16 mm | Temperada e revenida | 830 | Aço ligado com boro ou outro aço ligado |
| 10.9 | Temperada e revenida | 1 040 | Aço de médio teor de carbono, aço ligado com boro ou aço ligado |
| 12.9 | Temperada e revenida | 1 220 | Aço ligado |
Nota: Os valores mínimos de resistência à tração baseiam-se na norma ISO 898-1 para parafusos e pernos aplicáveis em aço-carbono e aço ligado, ensaiados à temperatura ambiente. As qualidades dos materiais, a composição química e os processos de fabrico podem variar consoante o fabricante, as dimensões do elemento de fixação e a especificação do produto.
CEMENTAÇÃO
A cementação é um processo de enriquecimento superficial com carbono realizado numa atmosfera rica neste elemento. O carbono difunde-se na superfície exterior do componente aquecido, formando uma camada fina que pode ser endurecida para proporcionar uma elevada resistência ao desgaste, enquanto o núcleo permanece mais tenaz e dúctil. A cementação é frequentemente aplicada a parafusos autorroscantes, formadores e cortadores de rosca, parafusos para aglomerado e alguns parafusos autoperfurantes. Entre os tratamentos relacionados incluem-se a carbonitretação, a nitruração em banho de sais e a nitruração gasosa.
TÊMPERA POR INDUÇÃO
Para aplicações especiais, pode ser criada uma camada resistente ao desgaste através do aquecimento rápido de uma área selecionada com uma bobina de indução de alta frequência, sem contacto direto com a peça. A área aquecida é depois rapidamente arrefecida em óleo, água ou outro meio controlado.
A têmpera por indução é utilizada quando apenas uma parte de um componente necessita de maior dureza e resistência ao desgaste. Também pode ser adequada para componentes compridos, como varões roscados. O gráfico abaixo mostra a relação entre o teor de carbono do aço, as temperaturas de tratamento térmico, as categorias de aço e as propriedades mecânicas resultantes.
PERGUNTAS FREQUENTES SOBRE O TRATAMENTO TÉRMICO
Porque é que os parafusos de alta resistência das classes 8.8, 10.9 e 12.9 necessitam de têmpera e revenido?
A têmpera forma a estrutura martensítica dura necessária para obter uma elevada resistência, mas o elemento de fixação fica demasiado frágil imediatamente após o arrefecimento rápido. Por esse motivo, o revenido é realizado logo de seguida para reduzir as tensões internas e recuperar a tenacidade, mantendo a maior parte da resistência. Em conjunto, estes processos proporcionam o equilíbrio necessário entre resistência à tração, limite de elasticidade e ductilidade para uniões aparafusadas de alta resistência.
Qual é a diferença entre cementação e endurecimento em toda a secção?
O endurecimento em toda a secção altera a microestrutura em toda a secção transversal do elemento de fixação, normalmente através de têmpera e revenido. A cementação cria apenas uma camada exterior fina, dura e resistente ao desgaste, enquanto o núcleo permanece mais tenaz e dúctil. Este tratamento é frequentemente utilizado em parafusos autorroscantes, formadores e cortadores de rosca, parafusos para aglomerado e alguns parafusos autoperfurantes.
É possível reverter um tratamento térmico?
Um tratamento térmico não pode ser simplesmente revertido de forma a garantir a recuperação das propriedades originais. O recozimento pode amolecer um aço endurecido, após o que pode ser aplicado um novo ciclo controlado de tratamento térmico. No entanto, o crescimento do grão, a descarbonização, a deformação e os processos anteriores podem afetar o resultado final. A soldadura ou o aquecimento não controlado podem reduzir a resistência de um elemento de fixação tratado termicamente e só devem ser realizados quando expressamente permitidos por um procedimento aprovado.
Como posso saber se os meus elementos de fixação foram corretamente tratados termicamente?
As marcações na cabeça indicam a classe de resistência declarada e o fabricante, mas não comprovam, por si só, que um determinado lote de produção tenha sido corretamente tratado termicamente. A verificação pode incluir ensaios de dureza, ensaios de tração, análise química e exame metalográfico. O laboratório acreditado da Fabory pode avaliar as propriedades mecânicas e a microestrutura.
O tratamento térmico afeta o revestimento superficial dos elementos de fixação?
O tratamento térmico é normalmente concluído antes da aplicação do revestimento superficial. A zincagem eletrolítica pode introduzir hidrogénio em aços de alta resistência ou endurecidos superficialmente. Por esse motivo, o processo de revestimento deve cumprir os requisitos da norma ISO 4042 e incluir medidas adequadas para reduzir o risco. Um tratamento de desidrogenação após o revestimento pode reduzir o risco de fragilização por hidrogénio, mas não o elimina totalmente. A galvanização por imersão a quente de elementos de fixação é regulada pela norma ISO 10684. A compatibilidade depende da classe de resistência, do material, do processo de decapagem, da temperatura de galvanização e da temperatura de revenido original. A compatibilidade do revestimento deve ser sempre avaliada em elementos de fixação de alta resistência.
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Última atualização: julho de 2026