RESUMO O objetivo desse estudo é avaliar a efetividade do tratamento termoquímico de carbonitretação empregado em engrenagens de motocicletas, para possível substituição de um aço médio carbono, por um aço de baixo carbono. Para isto foi determinada à composição química do material, analisado a microestrutura, verificado o perfil de microdureza e observando-se a conformidade dos ensaios. As engrenagens utilizadas no tratamento termoquímico foram produzidas com aço SAE 1015, as quais foram submetidas à austenitização na temperatura de 880 °C durante 6 horas, utilizando atmosfera controlada com potencial de carbono de 1% e reduzido volume de NH3, sendo posteriormente temperada em óleo e revenidas a uma temperatura de 180 °C durante um período de 1 hora. A microestrutura do núcleo apresentou ferrita, perlita e martensita de baixo carbono junto aos contornos de grão. Já na camada carbonitretada detectou-se nitretos de elevada dureza e martensita de alto carbono associada a pequeno volume de austenita retida. Através da técnica de difração de raios-x, confirmou-se a presença de austenita retida na superfície das amostras. A microdureza máxima atingida foi de 949 HV0,1 e a profundidade de camada carbonitretada de 0,8 mm. Conclui-se que a utilização de um aço baixo carbono e não ligado pode-se tornar uma rota de fabricação para engrenagens, quando submetidos ao tratamento termoquímico de carbonitretação. A presença de potencial de carbono muito elevado é elemento favorável para formação de austenita retida.