428466056-00-MCM-300-Metal-SENAI-pdf

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Curso de Formação Continuada OCPS 
 
 
Metalurgia 
 
Tecnologia de Materiais 
 
 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 2
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 3
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
Operador de Controle de Processos Siderúrgicos 
 
© SENAI-SP, 2007 
 
 
Trabalho editado a partir de conteúdos extraídos da Intranet por meios educacionais da 
Gerência de Educação da Diretoria Técnica do SENAI - SP 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Coordenação Geral Antonio Carlos Lago Machado 
 
Coordenação Eliacy Edington Santos 
Eduardo dos Reis Cavalcante 
 Pedro Roberto Gante 
 
Seleção e organização 
de conteúdos Marcelo Gomes Sousa Martins 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Escola SENAI “Hessel Horácio Cherkassky” 
Praça da Bíblia nº 1 – Centro – Cubatão – SP 
CEP 11510 – 300 
Tel.: (130 3361-6633 
Email: senaicubatao@sp.senai 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 4
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 5
 
 
Sumário 
 
 página 
1.0 Conteúdos 11 
1.1 Classificação e características dos materiais 11 
1.2 Obtenção do ferro gusa e ferro fundido 11 
1.3 Aço 11 
1.4 Comportamento das ligas em função da temperatura e composição 11 
1.5 Diagrama Ferro - Carbono 12 
 1.5.1 Tratamentos térmicos dos aços 12 
 1.5.2 Metais não - ferrosos e ligas 12 
 1.5.3 Corrosão dos metais 12 
1.6 Ensaios de materiais 13 
 1.6.1 Ensaios destrutivos 13 
 1.6.2 Ensaios não-destrutivos 13 
 1.6.3 Materiais plásticos 13 
 
2.0 Classificação e Características de Materiais 15 
2.1 Introdução 15 
2.2 Classificação de materiais 15 
2.3 Materiais metálicos 16 
2.4 Materiais metálicos ferrosos 16 
2.5 Materiais metálicos não-ferrosos 16 
2.6 Materiais não-metálicos 17 
2.7 Estrutura cristalina dos metais 17 
2.8 Tipos de estruturas cristalinas 18 
2.9 Formação da estrutura na solidificação 19 
2.10 Propriedades dos materiais 20 
 2.10.1 Elasticidade 20 
 2.10.2 Fragilidade 21 
 2.10.3 Ductilidade 21 
 2.10.4 Tenacidade 21 
 2.10.5 Dureza 22 
 2.10.6 Resistência 22 
2.11 Elasticidade e plasticidade 22 
2.12 Densidade 23 
 
3.0 Obtenção do Ferro gusa e Ferro fundido 25 
3.1 Introdução 25 
3.2 Obtenção do ferro gusa 25 
3.3 Transformação do minério em metal 26 
3.4 Alto-forno (funcionamento) 27 
3.5 Secagem (entre 3000C e 3500C) 28 
3.6 Redução (entre 3500C e 7500C) 28 
3.7 Carbonetação (entre 7500C e 11500C) 29 
3.8 Fusão (entre 11500C e 18000C) 29 
3.9 Ferro fundido 31 
3.10 Forno cubilô 31 
3.11 Tipos de ferro fundido 32 
3.12 Ferro fundido cinzento (GG) 33 
3.13 Ferro fundido nodular (GGG) 34 
3.14 Ferro fundido branco ou duro (GH) 34 
3.15 Ferro fundido maleável (GT) 35 
3.16 Ferro fundido maleável branco (GTW) 35 
3.17 Ferro fundido maleável preto (GTS) 36 
3.18 O processo de fundição 38 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 6
3.19 Inclusões de escórias 39 
3.20 Poros 40 
3.21 Trincas 40 
3.22 Bolhas 41 
3.23 Desigualdade na espessura das paredes 41 
3.24 Paredes mais grossas e irregulares 41 
3.25 Como descobrir defeitos de fundição 41 
3.26 Classificação e nomenclatura dos ferros fundidos 42 
3.27 Classificação do ferro fundido cinzento 42 
3.28 Denominação de ferro fundido segundo norma DIN 17006 46 
 
4.0 Aço 49 
4.1 Definição de aço 49 
4.2 Obtenção do aço 49 
4.3 Processo Bessemer e Thomas-Bessemer 49 
4.4 Conversor a oxigênio (LD) 51 
4.5 Conversor Siemens-Martin 52 
4.6 Forno elétrico 53 
4.7 Solidificação do aço 54 
4.8 Aços fundidos acalmados 55 
4.9 Tratamento a vácuo 56 
4.10 Refusão elétrica sob escória 57 
4.11 Influência dos elementos de liga nos aços 58 
4.12 Classificação dos aços 59 
4.13 Aços de construção em geral 59 
4.14 Aços para torno automático 60 
4.15 Aços para cementação 60 
4.16 Aços para beneficiamento 60 
4.17 Aços para nitretação 61 
4.18 Aços inoxidáveis 61 
4.19 Aços para ferramentas 61 
4.20 Aços para trabalho a frio 62 
4.21 Aços para trabalho a quente 62 
4.22 Aços rápidos 63 
4.23 Designação e normalização dos aços sem ligas 68 
 4.23.1 Aços de baixa qualidade 68 
 4.23.2 Aços ao carbono 68 
4.24 Designação e normalização dos aços com baixa liga 70 
4.25 Designação e normalização dos aços com alta liga 71 
4.26 Designação completa segundo a norma DIN 72 
 
5.0 Comportamento das ligas em função da temperatura e composição 77 
5.1 Introdução à liquefação e solidificação dos metais 77 
5.2 Ligas metálicas 79 
5.3 Composição de ligas metálicas 80 
5.4 Liquefação e solidificação da ligas 81 
 5.4.1 Solução sólida ou cristal misto 81 
 5.4.2 Interpretação do diagrama de fases 82 
5.5 Mistura de cristais 83 
5.6 Diagrama de fases de um sistema que forma mistura de cristais 84 
5.7 Combinações intermetálicas 85 
 
6.0 Diagrama Ferro-Carbono 87 
6.1 Liquefação e solidificação do ferro puro 87 
6.2 Diagrama ferro-carbono 88 
6.3 Construção do diagrama ferro-carbono 88 
6.4 Estrutura do aço no resfriamento lento 91 
6.5 Aço eutetóide 92 
6.6 Aço hipoeutetóide 93 
6.7 Aço hipereutetóide 94 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 7
6.8 O diagrama de equilíbrio ferro-carbono 96 
6.9 Considerações gerais 99 
6.10 Resumo 99 
 6.10.1 Ferrita 99 
 6.10.2 Cementita 99 
 6.10.3 Perlita 99 
 6.10.4 Austenita 
 
7.0 Tratamentos térmicos dos Aços 101 
7.1 Introdução 101 
7.2 Fatores que influenciam nos tratamentos térmicos 101 
 7.2.1 Velocidade de aquecimento 101 
 7.2.2 Temperatura de aquecimento 102 
 7.2.3 Tempo de permanência na mesma temperatura 102 
 7.2.4 Resfriamento 102 
7.3 Curva T.T.T. 104 
7.4 Recozimento 106 
 7.4.1 Recozimento total ou pleno 106 
 7.4.2 Recozimento de esferoidização 107 
 7.4.3 Recozimento subcrítico 108 
7.5 Normalização 109 
7.6 Têmpera dos aços 109 
 7.6.1 Aquecimento 110 
 7.6.2 Manutenção da temperatura 110 
 7.6.3 Resfriamento 110 
 7.6.4 Revenimento dos aços 111 
 7.6.5 Beneficiamento 112 
7.7 Tratamento térmico de aços ligados 113 
 7.7.1 Austenita retida 114 
 7.7.2 Tratamento sub zero 114 
 7.7.3 Têmpera superficial 115 
 7.7.4 Têmpera por chama 115 
 7.7.5 Têmpera superficial por indução 116 
 7.7.6 Tratamentos termoquímicos 117 
7.8 Cementação 118 
 7.8.1 Temperatura de cementação 118 
 7.8.2 Tempo de cementação 119 
 7.8.3 Meios de cementação 119 
 7.8.4 Aplicação da cementação 119 
 7.8.5 Nitretação 119 
7.9 Boretação 121 
7.10 Resumo dos ciclos de tratamentos térmicos 122 
 
8.0 Metaisnão-ferrosos e ligas 125 
8.1 Introdução 125 
8.2 A obtenção dos metais 126 
8.3 Normalização 126 
 8.3.1 Segundo DIN 17000 126 
8.4 Metais não-ferrosos pesados 127 
 8.4.1 Cobre (Cu) 127 
 8.4.2 Liga cobre-zinco (latões) 128 
 8.4.3 Liga cobre-estanho (bronzes) 128 
 8.4.4 Liga cobre-níquel e liga cobre-níquel-zinco (alpacas) 128 
 8.4.5 Liga cobre-alumínio 129 
 8.4.6 Chumbo 130 
 8.4.7 Zinco (Zn) 131 
 8.4.8 Estanho (Sn) 132 
8.5 Metais leves 133 
 8.5.1 Alumínio puro 133 
 8.5.2 Propriedades 134 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 8
 8.5.3 Ligas de alumínio 134 
 8.5.4 Ligas de alumínio de laminação 135 
 8.5.5 Ligas de alumínio fundido 135 
 8.5.6 Oxidação anódica 135 
 8.5.7 Ligas de magnésio 136 
 
9.0 Corrosão dos Metais 139 
9.1 Introdução 139 
9.2 Definição de corrosão 139 
9.3 Corrosão uniforme 139 
9.4 Corrosão localizada 139 
9.5 Tipos de corrosão 140 
 9.5.1 Corrosão química 140 
 9.5.2 Corrosão eletroquímica 140 
 9.5.3 Corrosão intercristalina 143 
 9.5.4 Fatores que influem na corrosão 143 
9.6 Superfície da peça usinada 144 
9.7 Meio corroente 144 
9.8 Trabalho mecânico 144 
9.9 Proteção dos metais por revestimentos metálicos e não-metálicos 144 
9.10 Revestimentos metálicos 145 
 9.10.1 Polimento 145 
 9.10.2 Desengorduramento 145 
 8.10.3 Decapagem 146 
 9.10.4 Metalização das peças – eletrólise (galvanização) 146 
 9.10.5 Metais mais usados em metalização 147 
 9.10.6 Imersão num banho de metal em fusão 147 
9.10.7 Metalização com pistola 148 
9.10.8 Proteção dos metais por revestimentos não-metálicos 149 
9.10.9 Revestimentos orgânicos 149 
9.11 Pinturas e vernizes 149 
 9.11.1 Volátil 149 
 9.11.2 Não-volátil 149 
 9.11.3 Esmaltagem 150 
9.12 Modificação química da superfície do metal 150 
 9.12.1 Fosfatação 150 
 9.12.2 Oxidação anódica do alumínio (anodização) 150 
 
10.0 Ensaios de Materiais 153 
10.1 Introdução 153 
10.2 Propriedades de materiais 153 
10.3 Ensaios mecânicos 153 
10.4 Normalização dos ensaios 154 
 10.4.1 Ensaios simples na oficina 154 
 10.4.2 Ensaio virtual 154 
 10.4.3 Ensaio com lima 154 
 10.4.4 Ensaio por som 154 
 10.4.5 Ensaio por dobramento 155 
 10.4.6 Ensaios por centelhas 155 
 
11.0 Ensaios Destrutivos 157 
11.1 Ensaio de tração 157 
11.2 Corpo de prova 157 
11.3 Construção do diagrama tensão-deformação 158 
11.4 Ensaios de impacto 161 
11.5 Método charpy 162 
11.6 Ensaio de dobramento 163 
11.7 Aplicação do ensaio de dobramento em materiais frágeis 164 
11.8 Ensaio de estampabilidade de Erichsen 165 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 9
 
12.0 Ensaios Não-Destrutivos 167 
12.1 Ensaio de dureza 167 
12.2 Escalas de dureza 167 
12.3 Método de ensaio brinell 168 
12.4 Execução do ensaio 168 
12.5 Determinação da dureza brinell com tabelas 169 
12.6 Aplicação do ensaio brinell 170 
12.7 Simbologia 170 
12.8 Método de ensaio rockwell 171 
12.9 Seqüência do ensaio 172 
12.10 Simbologia 174 
12.11 Método de ensaio vickers 175 
12.12 Determinação de dureza vickers com tabelas 176 
12.13 Simbologia 176 
12.14 Vantagens do método vickers 177 
 12.14.1 Aplicação do método vickers 177 
 12.14.2 Microdureza vickers 177 
 12.14.3 Cuidados no ensaio de microdureza 178 
 12.14.4 Aplicações da microdureza 178 
 12.14.5 Designação do ensaio 178 
 12.14.6 Anomalias na impressão 179 
 12.14.7 Ensaio de dureza shore 180 
 12.14.8 Ensaio hidrostático ou pneumático 183 
12.15 Líquidos penetrantes 183 
12.16 Seqüência do ensaio 184 
12.17 Ensaio radiográfico 185 
12.18 Raios X e Y 185 
 12.18.1 Propriedades dos raios X e Y 186 
 12.18.2 Proteção radiológica 186 
12.19 Ensaio magnético 186 
 12.19.1 Magnetização 187 
 12.19.2 Partículas magnéticas 187 
 12.19.3 Aplicação do ensaio magnético 188 
 12.19.4 Desmagnetização 188 
12.20 Ensaios de ultra-som 188 
 12.20.1 Ensaio de ultra-som por transparência 189 
 12.20.2 Ensaio de ultra-som pelo processo impulso-eco 190 
 
13.0 Materiais Plásticos 193 
13.1 Elasticidade 193 
13.2 Plasticidade 193 
13.3 Combinação química orgânica 193 
 13.3.1 Monômero 193 
 13.3.2 Polímero 193 
 13.3.3 Molécula 193 
 13.3.4 Macromoléculas 193 
13.4 O que são plásticos? 194 
13.5 Demanda no mercado 195 
13.6 Propriedades comuns de todos os plásticos 196 
13.7 A obtenção dos plásticos 196 
13.8 Polimerização 196 
13.9 Policondensação 197 
13.10 Poliadição 198 
13.11 Classificação dos plásticos 198 
13.12 Termoplásticos 198 
13.13 Duroplásticos (termofixos) 198 
13.14 Elásticos 199 
13.15 Silicone 200 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 10
13.16 Materiais obtidos quimicamente de produtos naturais 204 
 13.16.1 Celulose sintética 204 
 13.16.2 Fibra vulcanizada 204 
 13.16.3 Celulóide 205 
 13.16.4 Celona 205 
 13.16.5 Celofane 205 
 13.16.6 Chifre sintético 205 
13.17 Usinagem de plásticos 205 
13.18 Processos de transformação 206 
 13.18.1 Injeção 206 
 13.18.2 Molde para plástico 207 
 13.18.3 Processo de moldagem por injeção 207 
 13.18.4 Extrusão 207 
 13.18.5 Termoformação 208 
 13.18.6 Formação a vácuo 209 
 13.18.7 Formação sob pressão ou por pressão 209 
 13.18.8 Sopro 210 
 13.18.9 Calandragem 210 
 13.18.10 Moldagem por compressão 210 
 13.18.11 Moldagem por transferência 211 
 
14.0 Referências 213 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 11
 
 
 
1.0 Conteúdos
 
 
 
 
 
1.1 Classificação e características dos materiais 
 
• Classificação dos materiais 
• Tipos de estruturas dos metais 
• Propriedades 
 
1.2 Obtenção do ferro gusa e ferro fundido 
 
• Obtenção do ferro gusa 
• Obtenção do ferro fundido 
• Tipos de ferro fundido 
• Normas ABNT, DIN, ASTM 
 
1.3 Aço 
• Obtenção do aço 
• Influência dos elementos de liga 
• Classificação dos aços 
• Normas AISI, ABNT, SAE, DIN 
 
 
1.4 Comportamento das ligas em função da temperatura e composição 
 
• Liquefação e solidificação dos metais puros 
• Ligas metálicas 
• Cristais mistos 
• Misturas de cristais 
• Combinações intermetálicas 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 12
 
 
1.5 Diagrama Ferro - Carbono 
 
 
1.5.1 Tratamentos térmicos dos aços 
 
• Recozimento 
• Normalização 
• Têmpera 
• Revenimento 
• Tratamentos termoquímicos 
- cementação 
- nitretação 
- boretação 
 
1.5.2 Metais não - ferrosos e ligas 
 
• Obtenção de metais 
• Norma DIN 1700 
• Cobre e ligas 
• Chumbo 
• Zinco 
• Estanho 
• Alumínio e ligas 
• Magnésio 
 
1.5.3 Corrosão dos metais 
 
• Tipos 
• Proteção contra a corrosão 
 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 13
 
1.6 Ensaios de materiais 
 
 
1.6.1 Ensaiosdestrutivos 
 
• Tração - Diagrama tensão-deformação 
• Impacto 
• Dobramento 
• Embutimento 
 
1.6.2 Ensaios não-destrutivos 
 
• Dureza (tipos) 
- Brinell 
- Rockwell 
- Vickers 
- Shore 
• Ensaio hidrostático ou pneumático 
• Líquidos penetrantes 
• Raio X 
• Ensaio magnético 
• Ultra-som 
 
1.6.3 Materiais plásticos 
 
• Propriedades 
• Obtenção 
• Termoplásticos 
• Duroplásticos 
• Elásticos 
• Silicone 
• Materiais obtidos de produtos naturais 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 14
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 15
 
 
 
2.0 Classificação e 
Características 
de Materiais
 
 
 
2.1 Introdução 
Quando da confecção de um determinado produto, deve-se, como um dos fatores 
prioritários, selecionar o material adequado que o constituirá. Para tanto, o material deve 
ser avaliado sob dois aspectos: suas qualidades mecânicas e seu custo. 
 
2.2 Classificação de materiais 
Apresentamos a seguir uma classificação dos materiais mais comumente utilizados, tendo 
cada um sua importância e empregos definidos em função de suas características e 
propriedades. 
 
materiais
metálicos não metálicos
ferrosos não ferrosos sintéticos naturais
aç
o
Fo
Fo
pe
sa
do
s
le
ve
s
pl
ás
tic
os
re
si
nó
id
es
m
ad
ei
ra
m
ou
ro
et
c.
 
Conhecidas as classes dos materiais passemos agora a especificá-los por grupos e 
emprego a que se destinam, pois todos os materiais possuem características próprias que 
devemos conhecer para podermos empregá-los mais adequadamente. 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 16
2.3 Materiais metálicos 
Ao estudarmos a classe dos materiais metálicos podemos dividi-los em dois grupos 
distintos: os ferrosos e os não-ferrosos. 
 
2.4 Materiais metálicos ferrosos 
Desde sua descoberta os materiais ferrosos tornaram-se de grande importância na 
construção mecânica. 
 
Os materiais ferrosos mais importantes são: 
 
• Aço – liga de Fe e C com C < 2% - material tenaz, de excelentes propriedades, de fácil 
trabalho, podendo também ser forjável. 
 
• Ferro fundido – liga de Fe e C com 2 < C < 5% - material amplamente empregado na 
construção mecânica, e que, mesmo não possuindo a resistência do aço, pode 
substituí-lo em diversas aplicações, muitas vezes com grande vantagem. 
 
Como esses materiais são fáceis de serem trabalhados, com eles é construída a maior 
parte de máquinas, ferramentas, estruturas, bem como instalações que necessitam 
materiais de grande resistência. 
 
2.5 Materiais metálicos não-ferrosos 
São todos os demais materiais metálicos empregados na construção mecânica. Possuem 
empregos os mais diversos, pois podem substituir os materiais ferrosos em várias 
aplicações e nem sempre podem ser substituídos pelos ferrosos. 
 
Esses materiais são geralmente utilizados isoladamente ou em forma de ligas metálicas, 
algumas delas amplamente utilizadas na construção de máquinas e equipamentos. 
 
Podemos dividir os não-ferrosos em dois tipos em função da densidade: 
• Metais pesados (ρ > 5kg/dm3) cobre, estanho, zinco, chumbo, platina, etc. 
• Metais leves (ρ < 5kg/dm3) alumínio, magnésio, titânio, etc. 
 
Normalmente, os não-ferrosos são materiais caros, logo não devemos utilizá-los em 
componentes que possam ser substituídos por materiais ferrosos. 
 
Esses materiais são amplamente utilizados em peças sujeitas a oxidação, dada a sua 
resistência, sendo muito utilizados em tratamentos galvânicos superficiais de materiais. 
São também bastante utilizados em componentes elétricos. 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 17
Nos últimos anos, a importância dos metais leves e suas ligas têm aumentado 
consideravelmente, principalmente na construção de veículos, nas construções 
aeronáuticas e navais, bem como na mecânica de precisão, pois têm-se conseguido ligas 
metálicas de alta resistência e de menor peso e, com isto, tende-se a trocar o aço e o ferro 
fundido por esses metais. 
 
2.6 Materiais não-metálicos 
Existem numerosos materiais não-metálicos que podem ser divididos em: 
 
• Naturais – madeira, couro, fibras, etc. 
• Artificiais ou sintéticos – baquelite, celulóide, acrílico, etc. 
 
Os materiais plásticos estão sendo empregados em um número cada vez maior de casos 
como substitutos de metais. 
 
Daí a necessidade de conhecermos um pouco mais esses materiais que vêm-se tornando 
uma presença constante nos campos técnico, científico, doméstico, etc. Deles nos 
ocuparemos um pouco mais na unidade Materiais plásticos. 
 
2.7 Estrutura cristalina dos metais 
A maioria dos metais ao se solidificar experimenta uma contração de volume, o que indica 
uma menor separação entre os átomos no estado sólido. 
 
Nesse estado, os átomos animados de pequena energia cinética não conseguem deslizar 
livremente uns em relação aos outros. No estado sólido, os átomos não estão em repouso, 
mas vibram em torno de determinadas posições de equilíbrio assumidas espontaneamente 
por eles ao se solidificarem. 
 
 
 Arranjo dos átomos 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 18
Essas posições não são assumidas ao acaso, pelo contrário, apresentam uma ordenação 
geométrica especial característica, que é uma função da natureza do metal. 
 
Essa disposição ordenada, característica dos metais sólidos e de outros materiais não-
metálicos, denomina-se estrutura cristalina. 
 
2.8 Tipos de estruturas cristalinas 
Dentre as estruturas destacamos três tipos: 
 
1 Rede cúbica de faces centradas 
Metais: Ni, Cu, Pb, Al e tipo de ferro que se chama ferro γ. 
 
 
 
2 Rede cúbica de corpo centrado 
Metais: V, Cr, Mo, W e tipo de ferro que se chama ferro α. 
 
 
 
3 Hexagonal compacta 
Metais: Mg, Zn, Cd, Ti. 
- a dimensão da rede varia de tipo para tipo. 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 19
A transformação mecânica dos metais (tais como laminação, dobramento, estampagem) 
depende do tipo da estrutura cristalina. 
 
Nas estruturas do tipo (1) a transformação ocorre facilmente, enquanto na estrutura (3) a 
transformação é mais difícil de ser verificada. No processo de dobramento de metais que 
possuem o tipo (3) – exemplo: Mg e Zn, a peça pode quebrar mais facilmente do que nos 
metais que possuem estrutura do tipo (1) – exemplo: aço ou Al. 
 
2.9 Formação da estrutura na solidificação 
A estrutura cristalina, formada na solidificação através do resfriamento, irá definir a 
estrutura do material, os seus constituintes e propriedades. 
 
No estado líquido os átomos metálicos se movem livremente. Com a queda da 
temperatura, diminui a energia de movimento dos átomos e passa a predominar a força de 
atração entre eles. Por isto os átomos vão se unindo uns aos outros, em determinadas 
posições, formando os cristais (embriões). Essa formação é orientada segundo direções 
preferenciais, denominadas eixo de cristalização. 
 
À medida que esses cristais crescem em direções definidas, encontram-se e estabelecem 
uma superfície de contato que chamamos de limite ou contorno de grãos. 
 
Observe a seguir o processo de formação da estrutura cristalina na solidificação. 
 
 
 
O tamanho do grão na estrutura do metal varia de acordo com o número de embriões 
formados e com o tipo de metal. 
 
Num mesmo metal podem-se formar grãos pequenos ou grandes, se modificarmos o 
tempo de solidificação (velocidade de resfriamento e pressão). Se diminuirmos o tempo de 
solidificação, teremos uma estrutura formada por maior número de grãos (estrutura fina), 
caso contrário, ocorre o inverso (estrutura grossa). 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 20
As estruturas de grãos muito grandes possuem baixa resistência à tração. A figura abaixo 
apresenta no diagrama de solidificação como se processa a formação dos metais durante 
o resfriamento 
 
 
Diagrama de solidificação 
 
2.10 Propriedades dos materiais 
Na construção de peças e componentes, devemos observar se os materiais empregados 
possuem as diversas propriedades físicas e mecânicasque lhe serão exigidas pelas 
condições e solicitações do trabalho a que se destinam. A seguir mostraremos algumas 
dessas propriedades. 
 
2.10.1 Elasticidade 
Uma mola deve ser elástica. Por ação de uma força, deve se deformar e, quando cessada 
a força, deve voltar à posição inicial. 
 
 
Para comprovarmos a elasticidade do aço para molas, prendemos a mola na morsa por 
um lado e a estiramos pelo outro lado até que se estique. Quando a soltamos, se a mola 
voltar à posição inicial é porque o aço possui boa elasticidade. 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 21
2.10.2 Fragilidade 
Materiais muito duros tendem a se quebrar com facilidade, não suportando choques, 
enquanto que os materiais menos duros resistem melhor aos choques. Assim, os materiais 
que possuem baixa resistência aos choques são chamados frágeis. Exemplos: FoFo, 
vidro, etc. 
 
2.10.3 Ductilidade 
Pode-se dizer que a ductilidade é o oposto da fragilidade. São dúcteis os materiais que por 
ação de força se deformam plasticamente, conservando a sua coesão, por exemplo: 
cobre, alumínio, aço com baixo teor de carbono, etc.Na figura seguinte temos um fio de 
cobre de 300mm de comprimento. Se puxarmos este fio, ele se esticará até um 
comprimento de 400 a 450mm sem se romper porque uma das qualidades do cobre é ser 
dúctil. 
 
 
Ductilidade 
 
2.10.4 Tenacidade 
Se um material é resistente e possui boas características de alongamento para suportar 
um esforço considerável de torção, tração ou flexão, sem romper-se, é chamado tenaz. A 
chave da figura seguinte pode ser tracionada e flexionada sem romper-se facilmente 
porque é de um material tenaz. 
 
 
Tenacidade 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 22
2.10.5 Dureza 
As ferramentas devem ser duras para que não se desgastem e possam penetrar em um 
material menos duro. A dureza é, portanto, a resistência que um material oferece à 
penetração de outro corpo. 
 
 
 
2.10.6 Resistência 
Resistência de um material é a sua oposição à mudança de forma e ao cisalhamento. As 
forças externas podem exercer sobre os materiais cargas de tração, compressão, flexão, 
cisalhamento, torção ou flambagem. 
 
 
 
 
 
Toda força externa gera nos materiais tensões de acordo com o tipo de solicitação. 
 
2.11 Elasticidade e plasticidade 
São propriedades de mudança de forma. Denominamos deformação elástica à 
deformação não permanente e deformação plástica à deformação permanente. 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 23
2.12 Densidade 
A densidade de um material está relacionada com o grau de compactação da matéria. 
 
Fisicamente, a densidade (ρ) é definida pela massa (M) dividida pelo volume (V). 
 
ρ = 





3dm
 Kg 
V
 M 
 
Exemplo: o cobre tem maior densidade que o aço: ρ Cu = 8,93kg/dm3 
ρAço = 7,8kg/dm3 
Questionário 
 
1 Quais os materiais metálicos ferrosos mais importantes? 
 R= 
 
 
2 Como são classificados os materiais metálicos não-ferrosos em função da densidade? 
 R= 
 
 
3 Dê exemplos de materiais não-metálicos naturais e artificiais ou sintéticos. 
 R= 
 
 
4 Cite três tipos de estrutura cristalina dos metais e como elas se comportam frente à 
transformação mecânica? 
 R= 
 
 
5 Como ocorre a formação da estrutura cristalina na solidificação? 
 R= 
 
 
6 Comente as seguintes propriedades dos materiais: densidade, resistência, fragilidade, 
ductilidade, tenacidade, elasticidade e dureza. 
 R= 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 24
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 25
 
 
 
3.0 Obtenção do Ferro gusa e 
Ferro fundido
 
 
 
 
 
 
3.1 Introdução 
 
O elemento químico ferro é o metal mais usado para as construções mecânicas. Nesta 
unidade, estudaremos como ele é extraído do minério e transformado em ferro gusa e 
depois em ferro fundido. 
 
Na próxima unidade (Aço), estudaremos como o ferro gusa se transforma em aço. 
 
3.2 Obtenção do ferro gusa 
 
Os minérios de ferro são rochas que contêm óxidos de ferro ou carbonatos de ferro 
agregados a quartzo, argila, composto de enxofre, fósforo, manganês. 
 
 
Minério Designação química Fórmula química Conteúdo de Fe 
Magnetita Óxido ferroso férrico Fe3O4 60...70% 
Hematita roxa Óxido de ferro anidro Fe4O3 40...60% 
Hematita parda ou 
limonita 
Óxido de ferro hidratado 2Fe2O3 + 3H2O 20...45% 
Siderita Carbonato de ferro FeCO3 30...45% 
 
Antes da fusão do minério no alto-forno para a obtenção do ferro gusa, o minério deve ser 
britado (quebrado). 
 
As impurezas pétreas são separadas por flotação e, em seguida, elimina-se a umidade e 
parte do enxofre. 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 26
Os minérios de granulometria fina são compactados formando briquetes. 
 
 
 
3.3 Transformação do minério em metal 
A transformação do minério em metal é feita no alto-forno que é um forno de cuba com 
uma altura de 30 a 80m e um diâmetro máximo de 10 a 14m. 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 27
Neste forno entra o minério e sai o ferro gusa que contém 5 – 6% de carbono, ± 3% de 
silício (Si), ± 6% de manganês (Mn) assim como altos teores de enxofre e fósforo. Um teor 
alto de carbono, enxofre e fósforo tornam o ferro gusa muito frágil, não forjável e não 
soldável. 
 
3.4 Alto-forno (funcionamento) 
 
A transformação do minério em ferro gusa é feita em dois movimentos: o movimento 
descendente de carga (sólidos) em oposição ao movimento ascendente dos gases. 
 
 
Alto-forno 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 28
As cargas introduzidas na goela do alto-forno para ser obtido o ferro gusa são as 
seguintes: 
 
• Minério 
 Óxido de ferro (Fe2O3) quebrado e aglomerado. 
 
• Coque metalúrgico 
 Possui grande resistência ao esmagamento e uma excelente porosidade para deixar 
passar a corrente gasosa. 
 
• Fundente adicional 
 Permite a separação do metal da ganga numa temperatura relativamente baixa. A 
composição do fundente depende da natureza da ganga. 
 
Exemplos de fundentes: 
 
• Mn 
 Atua como dissulfurante, desoxidante e elemento de liga, 33 a 35kg/ton de aço. 
 
• Cal 
 Adicionada para facilitar a fusão da escória e é também um desfosforizante. 
 
• Fluorita CaF2 
 Ajuda na fluidificação da escória. 
 
Os movimentos descendente e ascendente produzidos no alto-forno formam as seguintes 
zonas: 
 
3.5 Secagem (entre 3000C e 3500C) 
A água contida nos elementos da carga é evaporada e parte do enxofre também é 
eliminada. 
 
3.6 Redução (entre 3500C e 7500C) 
O minério (óxido de ferro) combina-se com o monóxido de carbono (CO) (veja equação ao 
lado). 
 
 Equação química da redução 
 
3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 
Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 29
3.7 Carbonetação (entre 7500C e 11500C) 
Com a temperatura elevada, o óxido de ferro entra em combinação parcial com o 
monóxido de carbono, formando o dióxido de carbono. Numa outra reação, o ferro (Fe) 
combina-se com o carbono formando a cementita Fe3C, numa combinação muito dura. 
Após a carbonetação, o ponto de fusão da liga ferro e carbono diminui bastante (veja 
equação ao lado). 
 
 Equação química da 
carbonetação 
 
3FeO + 3CO → 3Fe + 3CO2 
3Fe + C → Fe3C 
 
3.8 Fusão (entre 11500C e 18000C) 
 
Corresponde à passagem do ferro carburado (o gusa) do estado sólido ao líquido. A 
transformação em líquido é feita numa temperatura aproximada de 16000C. 
 
O metal líquido escorre para o fundo do cadinho, enquanto que sobre o metal fica a 
escória, separada por diferença de densidade. 
 
A escória fica na superfície e protege o gusa contra a oxidação que o ar injetado das 
ventaneiras poderia provocar. 
 
O ferro gusa que sai do alto-forno pode ser solidificado em pequenos lingotes que servirão 
de matéria-prima para uma segunda fusão, de onde resultará o ferro fundido, ou a gusa 
poderá ser transportado líquido (carro torpedo) para a aciaria. 
 
Veja figura a seguir: 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 30
 
Metalurgia- Tecnologia de materiais 
SENAI 31
3.9 Ferro fundido 
 
É uma liga de ferro carbono com um teor de carbono de 2% a 4,5%. Esse material se 
caracteriza frente ao aço por um ponto de fusão mais baixo e uma moldabilidade mais 
fácil. Portanto, para peças de forma complicada, a fundição em ferro fundido é mais 
econômica do que a fundição em aço. 
 
O ferro gusa é transformado numa segunda fusão em ferro fundido (FoFo). Esta fusão é 
feita em fornos tipo cubilô ou forno elétrico. A carga desses fornos é formada de lingotes 
de ferro gusa, sucata de aço e ferro fundido, coque e fundente (calcário), podem-se 
também adicionar elementos de liga como o cromo, níquel ou molibdênio. Através desta 
segunda fusão, obtém-se uma estrutura mais densa com a granulação mais fina e 
uniforme. 
 
 
3.10 Forno cubilô 
O forno cubilô é um forno de cuba, cilíndrico com um diâmetro de aproximadamente um 
metro, e uma altura de seis a oito metros. Compõe-se de uma camisa de chapa de aço 
revestida com um material refratário. Esseforno é carregado por cima, como o alto-forno. 
 
 
 Forno cubilô 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 32
Após o aquecimento, quando se encontra no estado líquido, o ferro fundido acumula-se 
em um cadinho, na parte inferior, e, em seguida, é feita a corrida. O ferro fundido é vertido 
em uma caçamba de fundição e transportado até os moldes onde são fundidas as peças. 
 
 
3.11 Tipos de ferro fundido 
 
O carbono contido no ferro fundido pode estar combinado com o ferro formando a 
cementita que é dura e quebradiça e apresenta uma fratura clara (ferro fundido branco). 
 
Quando o carbono está separado do ferro formando veios de grafite, apresenta uma 
fratura cinzenta (ferro fundido cinzento). 
 
A quantidade e o tamanho dos veios de grafite que se formam dependem da composição 
química e da velocidade de resfriamento. 
 
Aumentando o teor de silício e diminuindo a velocidade de resfriamento, há maior 
formação de grafite. No entanto, se aumentarmos o teor de manganês e a velocidade de 
resfriamento, o carbono ficará combinado com o ferro formando a cementita. 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 33
3.12 Ferro fundido cinzento (GG) 
Nesse tipo de ferro fundido, o carbono se apresenta na forma de veios de grafite. Esses 
veios de grafite (lamelas) são formados devido a um resfriamento lento no momento da 
fundição e/ou devido à composição química do material (alto teor de silício). 
 
 
 
O ferro fundido cinzento ou lamelar (GG ou GGL) é, comercialmente, barato e tem as 
seguintes características quanto ao processo de fabricação: 
 
• Funde-se com facilidade 
• Contrai-se pouco ao esfriar 
• Tem pouca tendência a formar vazios internos 
• Apresenta boa usinabilidade 
 
O ferro fundido cinzento apresenta também as seguintes propriedades mecânicas: 
 
• Fragilidade (resiste pouco às solicitações por choque) 
• Resistência baixa a tração (causada pelos veios de grafite) 
• Boa capacidade de deslizamento (melhor que a do aço) 
• Resistência a compressão elevada 
• Grande poder de amortecimento interno de vibrações mecânicas 
 
A resistência a compressão e o poder de amortecimento de vibrações tornam o ferro 
fundido cinzento ideal para confecções de carcaças de motores e corpos de máquinas. 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 34
3.13 Ferro fundido nodular (GGG) 
Adicionam na hora do vazamento do ferro fundido na panela, ligas de magnésio (níquel-
magnésio ou ferro-silício-magnésio), o grafite não se agregará sob a forma de lamelas e 
sim sob a forma de glóbulos. Por essa razão esse ferro fundido é chamado globular ou 
nodular. 
 
 
 
O grafite estando na forma globular proporciona ao ferro fundido maior resistência a 
tração, flexão e alongamento. 
 
Outra característica do ferro fundido nodular é que ele resiste bem a agentes químicos e 
ao calor. Por isso é muito usado em tubos e fornos de indústrias químicas, em máquinas 
agrícolas, na construção de tratores e automóveis, na construção de bombas e turbinas. 
 
3.14 Ferro fundido branco ou duro (GH) 
Nesse tipo de ferro fundido, o carbono está sempre combinado com o ferro, formando um 
componente duro na estrutura – a cementita (Fe3C). 
 
Composição típica de ferro fundido duro 
 
 C...................................2,8 a 4,0% 
 Si..................................0,2 a 1,0% 
 Mn................................0,6 a 1,5% 
 S...................................0,2 a 0,45% 
 P...................................0,15 máx. 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 35
A cementita é formada devido a um resfriamento rápido do ferro fundido e devido à 
influência de elementos químicos: um teor de silício baixo e de manganês elevado. 
 
Pela escolha adequada da composição química do ferro fundido e pelo controle da 
velocidade de resfriamento do metal no molde, é possível fazer uma peça onde a 
superfície seja de ferro fundido duro e o núcleo de ferro fundido cinzento. 
 
Essas características são interessantes para alguns tipos de peças como, por exemplo, a 
roda de trem que deve ter resistência ao desgaste e, ao mesmo tempo, resistência a 
impactos. 
 
3.15 Ferro fundido maleável (GT) 
O ferro fundido maleável é obtido a partir do ferro fundido branco que é submetido à 
maleabilização (tratamento térmico posterior à fundição) tornando-se, assim, bem tenaz, 
algo deformável e facilmente usinável. 
 
Composição típica de um ferro fundido branco destinado 
a ser maleabilizado. 
Carbono combinado...................3,0 a 3,50% 
Si................................................0,50 a 0,80% 
Mn..............................................0,10 a 0,40% 
S................................................0,20 a 0,05% 
F.................................................0,15% máx 
 
Distingüem-se dois tipos de ferro fundido maleável: 
• Ferro fundido maleável branco 
• Ferro fundido maleável preto 
 
3.16 Ferro fundido maleável branco (GTW) 
É próprio para a fabricação de peças pequenas de pequena espessura de parede. Essas 
peças são fundidas em ferro fundido branco e depois, por um longo tratamento térmico de 
descarbonetação, reduz-se o teor de carbono da superfície da peça de 2 a 4% para 1 a 
1,5% (com isso conseguimos um material menos frágil). 
 
O tratamento de descarbonetação consiste em colocar as peças fundidas em ferro fundido 
branco em caixas contendo óxidos de ferro finamente granulado. Depois, colocamos essas 
caixas em fornos a temperatura de 900 a 10500C durante dois a cinco dias. 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 36
Ou segundo procedimentos mais modernos, a peça é aquecida em fornos elétricos ou a 
gás com uma atmosfera oxidante. 
 
Através do aquecimento, o óxido de ferro se decompõe, liberando o oxigênio que irá reagir 
com o carbono contido na peça. Com isso se reduz o teor de carbono na superfície da 
peça de 2,5 a 3,5% para 0,5 a 1,8% C. 
 
A profundidade de descarbonetação é limitada e por isso se emprega esse tratamento em 
peças de paredes delgadas de até 12mm. 
 
3.17 Ferro fundido maleável preto (GTS) 
Para a obtenção de ferro fundido maleável preto, faz-se um tratamento térmico de 
recozimento no ferro fundido branco (800 a 9000C durante vários dias) em uma atmosfera 
neutra, por exemplo, envolvendo a peça em areia. 
 
 
Diagrama do tratamento térmico 
 
Nesse caso, a cementita do ferro fundido branco se decompõe em grafite em forma de 
nódulos e ferrita. Esse tipo de tratamento não depende da espessura da parede da peça. 
 
Observação: 
Na figura seguinte, observamos um resumo de como são obtidos os vários tipos de ferros 
fundidos. 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 37
 
 Obtenção dos vários tipos de ferro fundido 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 38
3.18 O processo de fundição 
 
Para fundir uma peça, confecciona-se primeiro um modelo em madeira, aço, alumínio ou 
plástico, de acordo com os planos técnicos. 
 
Esse modelo deve ser um pouco maior do que a peça, devido à contraçãodo metal ao se 
solidificar e esfriar conforme tabela seguinte. 
 
Material Contração do metal (%) 
Aço 
FoFo 
Alumínio 
Liga CuZnSn 
2 
1 
1,25 
1,50 
 
As figuras a seguir mostram a seqüência da fundição de uma peça. 
 
 
Desenho da peça 
 
Modelo fabricado em madeira, levando-se em conta a contração do metal. Este modelo é 
dividido em duas partes. 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 39
Coloca-se o modelo sob a caixa de fundição e compacta-se a areia. 
 
 
Macho fabricado de areia com resina para ter maior resistência 
 
 
Colocação do macho no molde 
 
 
 
Vazamento do metal no molde Peça fundida com o canal de vazamento e massalote 
 
É importante notar que as propriedades mecânicas das peças fundidas variam dentro de 
uma mesma peça em função da espessura da parede, da forma da secção, da maior ou 
menor velocidade de resfriamento em cada ponto. As figuras a seguir mostram os defeitos 
mais comuns que aparecem nas peças fundidas. 
 
3.19 Inclusões de escórias 
Escórias e óxidos metálicos que se misturaram no metal durante o vazamento. 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 40
3.20 Poros 
O material fundido não se solidifica uniformemente. A solidificação se produz de fora para 
dentro. Nos lugares mais grossos da peça, formam-se vazios que são denominados poros 
ou cavidades. 
 
 
 
Para evitar esse problema, é conveniente que as peças fundidas não tenham uma 
variação brusca de espessura das paredes, ou que se acrescentem partes na peça que se 
solidifiquem por último e que irão conter os poros, bolhas e inclusões. Essas partes são 
chamadas de massalote e serão eliminadas depois. 
 
3.21 Trincas 
A variação de secção provoca também diferentes velocidades de resfriamentos o que pode 
ocasionar diferentes estruturas e tensões internas na peça, provocando trincas.Para 
uniformizar a velocidade de resfriamento, podem-se alojar no molde placas de 
resfriamento. 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 41
3.22 Bolhas 
A umidade da areia do molde se decompõe em hidrogênio e oxigênio com a temperatura 
de vazamento do metal e esses gases penetram na estrutura do material. 
 
 
 
3.23 Desigualdade na espessura das paredes 
É provocada pelo deslocamento do macho durante o vazamento. 
 
 
 
3.24 Paredes mais grossas e irregulares 
São provocadas pela compactação insuficiente da areia, que se desprende com a pressão 
do material durante a fundição. 
 
 
3.25 Como descobrir defeitos de fundição 
Antes da usinagem, é interessante examinar as peças fundidas com a ajuda de raios X ou 
de ultra-som para detectar defeitos (bolhas ou inclusões internas). 
 
Caso contrário esses defeitos só serão percebidos durante a usinagem o que acarretará 
uma perda de tempo e elevação dos custos. 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 42
3.26 Classificação e nomenclatura dos ferros fundidos 
 
As normas especificam os ferros fundidos com letras e números onde cada um possui um 
significado. Nos exemplos abaixo temos especificações segundo a norma DIN e ABNT. 
 
DIN GG 40 
Resistência a tração 400N/mm2 
Ferro fundido cinzento 
 
GGG 60 
Resistência a tração 600N/mm2 
Ferro fundido nodular 
 
ABNT FC 40 
Resistência a tração 400N/mm2 
Ferro fundido cinzento 
 
Características segundo DIN 
 
Símbolo GG – 
Densidade: 7,25kg/dm3 
Ponto de fusão: 1150 – 12500C 
Temperatura de fundição: 13500C 
Resistência a tração: 10 – 40kp/mm2 
Alongamento: insignificante 
Contração: 1% 
Composição: 2,6 - 3,6% C 
 1,8 - 2,5% Si 
 0,4 - 1,0% Mn 
 0,2 - 0,9% P 
 0,08 - 0,12% S 
 
3.27 Classificação do ferro fundido cinzento 
O ferro fundido é classificado por suas classes de qualidade. Essas classes são 
especificadas por vários sistemas de normas tais como DIN, ASTM, etc. Por exemplo, a 
ABNT especifica as classificações da seguinte forma: 
 
• As classes FC10 e FC15 possuem excelentes fusibilidade e usinabilidade e são 
indicadas, principalmente a FC15, para bases de máquinas e carcaças metálicas. 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 43
• As classes FC20 e FC25 aplicam-se em elementos estruturais de máquinas, 
barramentos, cabeçotes, mesas, etc. 
 
• As classes FC30 e FC35 possuem maior dureza e resistência mecânica e aplicam-se 
em engrenagens, buchas, blocos de motor, etc. 
 
• A classe FC40 de maior resistência que as outras possui elementos de liga, como 
cromo, níquel e molibdênio, sendo empregada em peças de espessuras médias e 
grandes. 
 
 
Classes de ferros fundidos cinzentos segundo ABNT 
 
Classe 
Limite de resistência a 
tração (min.) 
X 10 [N/mm2] 
Dureza brinell 
(valores 
máximos) 
Resistência à flexão estática 
(valores médios) 
X 10 [N/mm2] 
FC10 10 201 - 
FC15 23 
18 
15 
11 
241 
223 
212 
201 
34 
32 
30 
27 
FC20 28 
23 
20 
16 
255 
235 
223 
217 
41 
39 
36 
33 
FC25 
 
33 
28 
25 
21 
269 
248 
241 
229 
- 
46 
42 
39 
FC30 33 269 - 
 30 262 48 
 26 248 45 
FC35 38 
35 
31 
- 
277 
269 
- 
54 
51 
FC40 40 
36 
- 
- 
60 
57 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 44
A ASTM agrupa os ferros fundidos cinzentos em sete classes. 
 
Os números das classes ASTM representam valores de resistência a tração em l b/pol2, 
os valores métricos para o limite de resistência a tração são aproximados. 
 
Classes Resistência a tração Resistência a tração 
20 20.000 l b/pol2 140N/mm2 
25 25.000 l b/pol2 175N/mm2 
30 30.000 l b/pol2 210 N/mm2 
35 35.000 l b/pol2 245N/mm2 
40 40.000 l b/pol2 280N/mm2 
50 50.000 l b/pol2 350N/mm2 
60 60.000 l b/pol2 420N/mm2 
 
 
Classificação de ferro fundido nodular segundo ABNT especificação P-EB-585. 
 
A título informativo 
Classe 
Limite de 
resistência a 
tração, min. 
Kg/mm2 
Limite de 
escoamento 
(0,2%) min. 
Kg/min2 
Alongamento 
(5d), min. % 
Faixa de 
dureza 
aproximada 
brinell 
Estruturas 
predominantes 
FE 3817 
FE 4212 
FE 5007 
FE 6002 
FE 7002 
FE 3817 
RI*
38,0 
42,0 
50,0 
80,0 
70,0 
38,0 
 
24,0 
28,0 
35,0 
40,0 
45,0 
24,0 
 
17 
12 
7 
2 
2 
17 
 
140-180 
150-200 
170-240 
210-280 
230-300 
140-180 
Ferrítica 
Ferrítica-perlítica 
Perlítica-ferrítica 
Perlítica 
Perlítica 
Ferrítica 
*Classe com requisito de resistência a choque. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 45
Aplicações dos ferros fundidos cinzentos, segundo as classes ASTM 
 
Classe Espessura das peças Aplicações 
20 
Fina: até 13mm 
Média: de 13 a 25mm 
Grossa: acima de 25mm 
Utensílios domésticos, anéis de pistão, produtos 
sanitários, etc. 
Bases de máquinas, fundidos ornamentais, 
carcaças metálicas, tampas de poços de inspeção, 
etc. 
Certos tipos de tubos, conexões, bases de 
máquinas pesadas, etc. 
25 
Fina: até 13mm 
Média: de 13 a 25mm 
Grossa: acima de 25mm 
Aplicações idênticas às da classe 20, quando se 
necessita de maior resistência mecânica. 
30 
Fina: até 13mm 
Média: de 13 a 25mm 
Grossa: acima de 25mm 
Elementos construtivos: pequenos tambores de 
freio, placas de embreagem, cárters, blocos de 
motor, cabeçotes, buchas, grades de filtro, rotores, 
carcaças de compressor, tubos, conexões, pistões 
hidráulicos, barramentos e componentes diversos 
usados em conjuntos elétricos, mecânicos e 
automotivos. 
35 
Fina: até 13mm 
Média: de 13 a 25mm 
Grossa: acima de 25mm 
Aplicações idênticas às da classe 30. 
40 
Fina: até 13mm 
Média: de 13 a 25mm 
Grossa: acima de 25mm 
Aplicações de maior responsabilidade, de maiores 
durezas e resistência a tração, para o que se pode 
usar inoculação ou elementos de liga em baixos 
teores: engrenagens, eixo de comando de válvulas, 
pequenos virabrequins, grandes blocos de motor, 
cabeçotes, buchas, bombas, compressores, 
rotores, válvulas, munhões, cilindros e anéis de 
locomotivas, bigornas, pistões hidráulicos, etc. 
50 
Fina: até 13mm 
Média: de 13 a 25mm 
Grossa: acima de 25mm 
Aplicações idênticas às da classe 40. 
60 
Fina: até 13mm 
Média: de 13 a 25mm 
Grossa: acima de 25mm 
É a classe demaior resistência mecânica, usando-
se normalmente pequenos teores de Ni, Cr e Mo. 
Tambores de freio especiais, virabrequins, bielas, 
cabeçotes, corpos de máquina diesel, peças de 
bombas de alta pressão, carcaças de britadores, 
matrizes para forjar a quente, cilindros hidráulicos, 
etc. 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 46
Especificações ASTM de ferro fundido nodular 
 
Classe 
Limite de resist. 
a tração min. 
Kg/mm2 
Limite de 
escoamento 
min. 
Kg/mm2 
Alongamento 
min. Em 2” 
% 
Condição Aplicações 
 ASTM-A 339-55 
80-60-03 56 42 3 Fundido Uso geral 
60-45-10 42 31,5 10 Geralmente 
recozido 
Uso geral 
 ASTM-A 396-58 
120-90-02 84 63 2 
Tratado 
termicamente 
Para elevada 
resistência mecânica 
100-70-03 70 49 3 Idem Idem 
 ASTM-A 395-56T 
60-45-15 
60-40-18 
42 
42 
31,5 
28 
15 
18 
Recozido 
Recozido 
Equipamento 
pressurizado a 
temperaturas elevadas 
 
Os números indicativos das classes referem-se aos valores: 
• Do limite de resistência a tração (em milhares de libras por polegada quadrada); 
• Do limite de escoamento (em milhares de libras por polegada quadrada); 
• Do alongamento em porcentagem de um corpo de prova de 2”. 
 
3.28 Denominação de ferro fundido segundo norma DIN 17006 
 
GG – Ferro fundido cinzento 
Exemplo: 
GG-18 Ferro fundido cinzento com resistência a tração de 180N/mm2 
GGK Ferro fundido cinzento em coquilha 
GGZ Ferro fundido cinzento centrifugado 
 
GH – Ferro fundido duro 
Exemplo: 
GH-25 Ferro fundido com uma camada de ferro fundido branco de 25 mm e o núcleo com 
ferro fundido cinzento 
GH-95 Dureza shore de 95 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 47
Observação: numeração até 50 especifica a profundidade da camada dura em milímetros. 
Numeração acima de 50 especifica a dureza shore. 
 
GT – Ferro fundido maleável 
Exemplo: 
GTW-35 Ferro fundido maleável branco com resistência a tração de 340N/mm2 
GTS-35 Ferro fundido maleável preto com resistência a tração de 330N/mm2 
 
Ferro fundido com grafite lamelar 
Símbolo 
Resist. a 
tração N/mm2 
Resist. a 
tração N/mm2
Densidade 
kg/dm3 Propriedades 
GG-10 
GG-20 
100 
200 
- 
350 
7.2 Ferro fundido comum sem qualidade 
especial para uso geral. 
GG-25 
GG-35 
GG-40 
250 
340 
390 
420 
530 
590 
7.35 Ferro fundido de alta qualidade para 
peças altamente solicitadas como por 
exemplo cilindros, êmbolos. 
Ferro fundido nodular Limite de 
alongamento 
0,2%* 
N/mm2 
Alongamen-
to de ruptura
( l o = 5do)
% 
Usinabilidade Propriedades 
GGG-40 
GGG-50 
GGG-60 
GGG-70 
400 
500 
600 
700 
250 
320 
380 
440 
15 
7 
3 
2 
Boa 
Muito boa 
Muito boa 
boa 
GGG tem 
propriedades 
semelhantes ao 
aço devido ao 
carbono em forma 
de grafite 
esferoidal. 
Ferro fundido maleável Alongamento 
de ruptura 
( l o = 3do) 
Aplicação 
GTW-40 
GTW-55 
GTS-45 
390 
540 
440 
215 
355 
295 
5 
5 
7 
Peças de parede fina de fundição tenaz 
por exemplo rodas, chaves, conexões. 
 
*O alongamento de 0,2% de comprimento inicial l o é o usado para limite de elasticidade 
de materiais não dúcteis. 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 48
Questionário 
 
1 Quais as substâncias que normalmente vêm agrupadas com os minérios de ferro? 
 
 
 
2 Defina ferro fundido? 
 
 
 
3 Quais são os tipos de ferro fundido? Cite as suas propriedades gerais. 
 
 
 
4 Especifique FC-40 – GG-30 – GTS-40 – GGG-60 – FE4212. 
 
 
 
5 Como é feita a 
 
 
 
6 fundição em areia? 
 
 
 
7 Quais os defeitos mais comuns em peças fundidas? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 49
 
 
 
4.0 Aço
 
 
 
 
 
4.1 Definição de aço 
 
É uma liga de ferro e carbono que contém no máximo 2,0% de carbono, além de certos 
elementos residuais resultantes dos processos de fabricação. 
 
4.2 Obtenção do aço 
 
O ferro gusa que sai do alto-forno tem alto teor de carbono (3 a 5%) e elevado teor de 
impurezas como enxofre, fósforo, manganês e silício. 
 
Para transformar o ferro gusa em aço, é necessário reduzir o seu teor de carbono (0 – 
2,0%), manganês, silício e eliminar, ao máximo, o seu teor de fósforo e enxofre. Para 
tanto, existem vários processos. 
 
4.3 Processo Bessemer e Thomas-Bessemer 
 
O conversor Bessemer tem um revestimento de tijolos de sílica que não pode ser utilizado 
com ferro gusa rico em fósforo. 
 
O conversor Thomas-Bessemer, por sua vez, tem um revestimento de tijolos de dolomita 
rica em cal adequada para trabalhar com ferro gusa rico em fósforo. 
 
Em ambos os processos, Bessemer ou Thomas-Bessemer, reduz-se o teor de carbono do 
ferro gusa pela injeção de ar por orifícios que existem no fundo do conversor. 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 50
Na figura a seguir o ferro gusa líquido procedente do misturador é vertido no conversor em 
posição horizontal, adicionando-se cal ou dolomita. 
 
 
 Processo Bessemer e Thomas-Bessemer 
Colocando-se o conversor na posição vertical, o ar enriquecido com oxigênio é soprado 
durante dez a vinte minutos. Durante esse tempo o oxigênio reage com o carbono, e o 
silício, o manganês e a cal reagem com o fósforo formando a escória. A escória do 
conversor Thomas-Bessemer é moída e utilizada como adubo por possuir alto teor de 
fósforo. 
 
Produtos do conversor Bessemer e Thomas-Bessemer 
• Aço ao carbono não-ligados. 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 51
4.4 Conversor a oxigênio (LD) 
Nos conversores a oxigênio, é fabricada mais de 50% da produção mundial de aço. No 
Brasil, eles são também amplamente utilizados. A carga desse conversor é constituída de 
ferro gusa líquido, sucata de ferro, minério de ferro e aditivos (fundentes). Com uma lança 
refrigerada com água, injeta-se oxigênio puro a uma pressão de 4 a 12bar no conversor. 
 
 
Processo conversor a oxigênio (LD) 
A oxidação do carbono e dos acompanhantes do ferro libera grande quantidade de calor. 
Para neutralizar essa elevada temperatura que prejudicaria o refratário, adiciona-se sucata 
ou minério de ferro. 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 52
Pela adição de fundentes como a cal, os acompanhantes do ferro como o manganês, 
silício, fósforo e enxofre unem-se formando a escória. 
 
Para aumentar a qualidade do aço, adicionam-se os elementos de liga no final ou quando 
o aço está sendo vertido na panela. 
 
Os aços produzidos no LD não contêm nitrogênio pois não se injeta ar, daí a alta qualidade 
obtida. Esse conversor oferece vantagens econômicas sobre os conversores Thomas-
Bessemer e Siemens-Martin. 
 
Produtos do conversor a oxigênio (LD) 
• Aços não-ligados 
• Aços para cementação 
• Aços de baixa liga 
 
4.5 Conversor Siemens-Martin 
O forno Siemens-Martin é um forno de câmara fixo. A carga do forno pode ser constituída 
de 70% de sucata de aço e o resto de ferro gusa e fundentes (cal) para formar a escória. 
 
 
Representação esquemática de um forno Siemens-Martin 
 
A temperatura de fusão é de 18000C, que se consegue pela queima de gás ou óleo. Os 
gases produzidos pela combustão saem do forno e passam, através de um empilhamento 
de tijolos, pela parte inferior do forno (recuperador) onde cedem calor dirigindo-se depois 
para a chaminé. A cada vinte minutos mais ou menos, o sentido dos gases é invertido de 
modo que o ar passe pelo recuperador que está aquecido. 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 53
Produtos do conversor Siemens-Martin 
• Aços carbono não-ligados 
• Aços de baixa liga 
• Aços-ferramenta que não exigem alta qualidade 
 
4.6 Forno elétrico 
 
Os aços finos, em particular os altamente ligados, são obtidos em fornos elétricos. 
 
Com o aço vindo do conversor a oxigênio ou Siemens-Martin e mais sucata selecionada 
alimenta-se o forno elétrico. Nesse forno, o aço é purificado e adicionam-se os elementos 
de liga desejados. Como a geração de calor se dá por uma corrente elétrica, não existe 
nenhumachama de gás que desprenda enxofre. 
 
Existem dois tipos de fornos elétricos para a produção de aço: 
• Forno de arco voltaico 
• Forno de indução 
 
O forno de arco voltaico tem dois ou três eletrodos de carvão. Ao ligar, a corrente elétrica 
salta em arco voltaico das barras de carvão passando pelo material a fundir. A temperatura 
obtida neste processo é da ordem de 36000C, o que torna possível fundir elementos de 
liga como o tungstênio (temperatura de fusão 33700C) ou molibdênio (temperatura de 
fusão 26000C). 
 
 
 Forno de arco voltaico 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 54
No forno de indução a corrente alternada passa por uma bobina situada ao redor de um 
cadinho com isto se induzem correntes parasitas no material a fundir que aquecem o 
banho. Esse forno é empregado para fabricação de aços altamente ligados e de ferro 
fundido nodular. 
 
 
Forno de indução 
 
4.7 Solidificação do aço 
Os aços produzidos nos conversores são colocados em panelas e destas panelas são 
vertidos em moldes de fundição ou em lingoteiras onde se solidificam em forma de lingotes 
quadrados ou redondos. 
 
 
 
Esses lingotes serão transformados em produtos semi-acabados por meio de prensagem, 
forjamento ou laminação em chapas e barras de perfis L, U, redondas, sextavadas, etc. 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 55
O aço líquido dentro do molde começa a se solidificar das paredes para o centro da peça, 
com o processo de solidificação, há a formação de gases devido a reações químicas, tais 
como decomposição da água em hidrogênio e oxigênio, reação do carbono com o óxido de 
ferro gerando ferro e gás carbônico. 
 
As bolhas de gás ascendentes originam um forte movimento do aço que ainda está líquido, 
com isto os gases, o fósforo, o enxofre, o silício são deslocados para o interior do bloco 
que irá se resfriar por último. A esse processo chamamos segregação. 
 
 
Lingote com massalote 
 
As acumulações de fósforo no aço produzem fragilidade (perigo de ruptura na 
conformação a frio). As acumulações de enxofre no aço ocasionam fragilidade a quente 
(perigo de ruptura na laminação ou no forjamento). Altos teores localizados de W, Ti, Mo 
produzem pontos duros que podem ocasionar a ruptura das peças. 
 
4.8 Aços fundidos acalmados 
 
Para evitar o acúmulo de gases no interior do aço, são adicionados alumínio, silício ou 
manganês ao se fundir ou vazar o aço. 
 
 O oxigênio se une a esses elementos formando óxidos metálicos que não podem ser 
reduzidos pelo carbono (equação → 2FeO + Si + 2Fe + SiO2). Obtém-se por meio desse 
processo um aço acalmado. 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 56
O aço solidificado acalmado possui uma boa homogeneidade e , desta forma, diminui-se a 
segregação. Os aços de qualidade são sempre acalmados, pois caso contrário o oxigênio 
oxidaria os componentes da ligação. 
 
Bolhas e cavidades em lingotes de aço 
 
4.9 Tratamento a vácuo 
Os gases absorvidos pelo aço líquido são prejudiciais, por isso aços ligados de alta 
qualidade devem ser desgaseificados. Os óxidos (de ferro ou elementos de liga) tornam o 
aço quebradiço; o nitrogênio produz envelhecimento; o hidrogênio produz fortes tensões e 
pequenas trincas entre os cristais. Para desgaseificar o aço líquido se emprega o 
tratamento a vácuo. A figura seguinte mostra dois tipos desse tratamento. 
 
 
 Tratamento a vácuo 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 57
Os aços que passam por esse processo apresentam maior grau de pureza, o que resulta 
em maior tenacidade e melhor resistência à fadiga. 
 
 
4.10 Refusão elétrica sob escória 
 
Por esse processo, um bloco de aço ligado fundido em forno elétrico se torna um eletrodo 
e goteja através de uma escória, desembocando em uma coquilha de cobre refrigerada 
por água. 
 
 
A escória faz a vez de uma resistência elétrica, gerando calor necessário para a fusão, ao 
ser percorrido pela corrente elétrica. 
 
 
 
 
 
Nessa escória, são retidas ao mesmo tempo as substâncias não desejadas e os gases 
dissolvidos no aço. 
 
Por esse processo, obtêm-se blocos (tarugos) de aço altamente ligados com uma textura 
uniforme sem segregação ou inclusões. 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 58
4.11 Influência dos elementos de liga nos aços 
 
Devido às necessidades industriais, a pesquisa e a experiência possibilitaram à 
descoberta de aços especiais, mediante a adição e a dosagem de certos elementos no 
aço carbono. 
 
Conseguiram-se assim aços-liga com características como resistência a tração e a 
corrosão, elasticidade, dureza, etc. bem melhores do que as dos aços ao carbono comuns. 
 
 
Influência dos elementos de liga nas propriedades do aço 
Elemento Eleva Abaixa 
Carbono C Resistência, dureza, temperabilidade Ponto de fusão, tenacidade, 
alongamento, soldabilidade e 
forjabilidade 
Silício Si Elasticidade, resistência a tração, profundidade de 
têmpera, dureza a quente, resistência a corrosão, 
separação da grafite no ferro fundido 
Soldabilidade 
Fósforo P Fluidez, fragilidade a frio, resistência a quente Alongamento, resistência a 
choque 
N
ão
-m
et
ai
s 
Enxofre S Quebra de cavaco, viscosidade Resistência a choque 
 
Manganês Mn Profundidade de têmpera, resistência a tração, 
resistência a choque, resistência a desgaste 
Facilidade de ser transformado 
(laminado, trefilado); separação da 
grafite no ferro fundido 
Níquel Ni Tenacidade, resistência a tração, resistência a 
corrosão, resistência elétrica, resistência a quente, 
profundidade de têmpera 
Dilatação térmica 
Cromo Cr Dureza, resistência a tração, resistência a quente, 
temperatura de têmpera, resistência a frio, resistência a 
desgaste, resistência a corrosão 
Alongamento (em grau reduzido) 
Vanádio V Resistência a fadiga, dureza, tenacidade, resistência a 
quente 
Sensibilidade ao aparecimento de 
trincas por aquecimentos 
sucessivos 
Molibdênio Mo Dureza, resistência a quente, resistência a fadiga Alongamento, forjabilidade 
Cobalto Co Dureza, capacidade de corte, resistência a quente Tenacidade, sensibilidade ao 
aparecimento de trincas por 
aquecimentos sucessivos 
M
et
ai
s 
Tungstênio W Dureza, resistência a tração, resistência a corrosão, 
temperatura de têmpera, resistência a quente, resistência 
a desgaste 
Alongamento (em grau reduzido) 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 59
4.12 Classificação dos aços 
 
Podemos classificar os aços segundo a sua aplicação em: 
• Aços de construção em geral 
• Aços para tornos automáticos 
• Aços para cementação 
• Aços para beneficiamento 
 
 • Aços para nitretação 
• Aços inoxidáveis 
• Aços para ferramentas 
- para trabalho a frio 
- para trabalho a quente 
- aços rápidos 
 
4.13 Aços de construção em geral 
Os aços de construção em geral são aços básicos não-ligados que são selecionados pela 
sua resistência a tração e pelo seu limite de elasticidade, ou são aços não-ligados de 
qualidade que devem satisfazer a exigências tais como forjabilidade e soldabilidade. 
 
Nesse último caso, são controlados os teores de carbono, fósforo e enxofre. As aplicações 
comuns desses aços são em construção de edifícios, pontes, depósitos, automóveis e 
máquinas. 
 
Norma DIN 
 
 
 
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SENAI 60
4.14 Aços para torno automático 
 
São aços de qualidade não-ligados ou de baixa liga utilizados na fabricação de peças em 
tornos automáticos e devem desprender cavacos quebradiços e curtos. Esta propriedade 
(cavaco curto) obtém-se mediante um teor conveniente de enxofre. 
 
Os aços para tornos automáticos contêm: 0,07 a 0,65% de carbono, 0,18 a 0,4% de 
enxofre, 0,6 a 1,5% de manganês, 0,05 a 0,4% de silício e, quando se pede uma melhor 
fragilidade do cavaco e superfícies lisas, o aço deve conter, além dos elementos já citados, 
0,15 a 0,3% de chumbo. 
 
Exemplos: 
10 S 20 
11 S Mn 28 
11 S Mn Pb 28 
35 S 20 
 
4.15 Aços para cementação 
 
São aços com baixo teor de carbono(0,1 a 0,2%) que, por meio de um tratamento 
termoquímico, sofrem uma elevação de seu teor de carbono na superfície da peça a fim de 
aumentar a dureza superficial conservando o núcleo tenaz para resistir a choques. 
 
Trata-se de aços de qualidade não-ligados, aços finos ou aços finos ligados. Na superfície 
da peça endurecida por cementação alcança-se uma dureza de 59 HRC. 
 
Exemplos: 
C 10 
CK 10 
16 Mn Cr 5 
17 Cr Ni Mo 6 
 
4.16 Aços para beneficiamento 
 
São aços que, por meio de um tratamento térmico de beneficiamento (têmpera mais 
revenimento), consegue-se um aumento de resistência, dureza e tenacidade. 
 
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SENAI 61
Os aços para beneficiamento não-ligados possuem um teor de carbono acima de 0,3% e 
só se pode beneficiar uma camada delgada. Quando se deseja beneficiar uma camada 
mais espessa, empregam-se aços para beneficiamento ligados. 
 
As aplicações comuns desses aços são em: eixos, parafusos, engrenagens, molas. 
 
Exemplos: 
C 30 
CK 60 
42 Cr Mo 4 
 
4.17 Aços para nitretação 
São aços que, pela introdução de nitrogênio por meio de tratamento termoquímico, 
aumenta-se a dureza superficial das peças (até 67 HRC). Esses aços contêm cromo, 
molibdênio e alumínio que favorecem a absorção do nitrogênio. 
 
As aplicações comuns desses aços são em: engrenagens, matrizes de trabalho a quente. 
 
Exemplos: 
31 Cr Mo 12 
34 Cr A l Ni 7 
 
4.18 Aços inoxidáveis 
São aços que possuem um teor mínimo de 12% de cromo e se caracterizam pela sua 
grande estabilidade frente a substâncias agressivas (água, ar, gases, ácidos e bases). 
 
As aplicações comuns desses aços são na indústria química e na de alimentos e em 
aparelhos cirúrgicos, talheres, etc. 
 
Exemplos: 
X 3 Cr Ni 18 10 
X 10 Cr Ni Mo Ti 18 12 
X 5 Cr Ni 18 9 
 
4.19 Aços para ferramentas 
São os que se empregam para trabalhar outros materiais com ou sem a remoção de 
cavacos. São subdivididos em: 
 
• Aços para trabalho a frio 
• Aços para trabalho a quente 
• Aços rápidos 
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SENAI 62
4.20 Aços para trabalho a frio 
 
Destinam-se à fabricação de ferramentas utilizadas no processamento a frio de aço, ferro 
fundido e metais não-ferrosos. 
 
As principais propriedades destes aços são: 
 
• Alta resistência a abrasão 
• Elevada resistência de corte 
• Alta tenacidade 
 
 • Alta resistência a choque 
• Grande estabilidade dimensional 
 
 
As aplicações comuns desses aços são em facas e punções de corte, estampos de 
dobramento, estampagem, cunhagem, matrizes, trefilação, etc. 
 
Exemplos: 
X 210 Cr 12 
X 210 Cr W 12 
X 155 Cr V Mo 12 1 
 
4.21 Aços para trabalho a quente 
 
São aços que se destinam à fabricação de ferramentas utilizadas no processamento à 
quente de materiais. 
 
Suas principais características são alta resistência a revenimento, elevada resistência 
mecânica a quente, boa tenacidade, grande resistência a abrasão em temperaturas 
elevadas, boa condutividade térmica, elevada resistência a fadiga e boa resistência à 
formação de trincas provocadas por aquecimento e resfriamentos sucessivos. 
 
As aplicações comuns desses aços são em matrizes de forjamento, matrizes para fundição 
de latão ou alumínio sob pressão, matrizes para extrusão a quente, etc. 
 
Exemplos: 
 
X 37 Cr Mo W 5 1 
X 40 Cr Mo V 5 1 
50 Ni Cr 13 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 63
4.22 Aços rápidos 
 
São aços onde os elementos de liga formam carbonetos complexos que são duros e 
resistentes ao desgaste e a altas temperaturas. 
 
Norma DIN 
 
A seqüência dos componentes é sempre a mesma: W – Mo – V – Co 
 
Exemplo: 
 
S - 6 - 5 - 2 - 
 5 
 ↓ ↓ ↓ ↓ 
 ↓ 
aço rápido 6% W 5% Mo 2% V 5% Co 
 
 
São assim designados pela sua capacidade de usinar metais com velocidade de corte 
maiores do que as possíveis com aços ferramenta ao carbono. 
 
As aplicações comuns desses aços são em: bits, fresas, brocas especiais, machos, 
brochas. 
 
 
Normas 
 
ABNT – SAE – AISI 
 
A ABNT - Se baseou nos sistemas americanos SAE e AISI, resultando a norma NBR 6006. 
 
Aço é a liga composta de ferro (Fe) e carbono (C). Contém, ainda, pequenas porcentagens 
de manganês (Mn), silício (Si), enxofre (S) e fósforo (P), que são considerados elementos 
residuais do processo de obtenção. 
 
O elemento que exerce maior influência é o carbono e o seu teor nos aços ao carbono 
varia de 0,008 a 2% C aproximadamente. 
 
O aço é representado por um número como nos exemplos abaixo. 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 64
Exemplos: 
 
 
 
 
Os aços mais usados industrialmente possuem teores de carbono que variam entre 0,1 a 
0,95%C, ou seja, aço 1010 a 1095. Acima de 0,95%C são considerados como aços ao 
carbono especiais. 
 
Para fins de aplicações industriais e de tratamentos térmicos, os aços ao carbono 
classificam-se em: 
 
• Aços de baixo teor de carbono 1010 a 1035 
 
• Aços de médio teor de carbono 1040 a 1065 
 
• Aços de alto teor de carbono 1070 a 1095 
 
 
A tabela seguinte apresenta aços ao carbono para construção mecânica. 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 65
 
Classificação ABNT dos aços ao carbono 
 
 
 
 
Designação Carbono % Manganês % 
1006 A 
1008 A 
1010 A 
1015 A 
1020 A 
1025 A 
1026 A 
1030 A 
1035 A 
1038 A 
1040 A 
1041 A 
1043 A 
1045 A 
1050 A 
1060 A 
1070 A 
1080 A 
1090 A 
1095 A 
0,08 max 
0,10max 
0,08 – 0,13 
0,13 – 0,18 
0,18 – 0,23 
0,22 – 0,28 
0,22 – 0,28 
0,28 – 0,34 
0,32 – 0,38 
0,35 – 0,42 
0,37 – 0,44 
0,36 – 0,44 
0,40 – 0,47 
0,43 – 0,50 
0,47 – 0,55 
0,55 – 0,66 
0,65 – 0,76 
0,75 – 0,88 
0,85 – 0,98 
0,90 – 1,03 
0,25 – 0,40 
0,25 – 0,50 
0,30 – 0,60 
0,30 – 0,60 
0,30 – 0,60 
0,30 – 0,60 
0,60 – 0,90 
0,60 – 0,90 
0,60 – 0,90 
0,60 – 0,90 
0,60 – 0,90 
1,35 – 1,65 
0,70 – 1,00 
0,60 – 0,90 
0,70 – 1,00 
0,60 – 0,90 
0,60 – 0,90 
0,60 – 0,90 
0,60 – 0,90 
0,30 – 0,50 
 
 
 
 
A tabela seguinte apresenta a classificação dos aços-liga, segundo ABNT. 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 66
 
Classificação ABNT dos aços-liga 
 
 
 
Designação C % Mn % Si % Cr % Ni % Mo % 
1340 
4130 
4135 
4140 
4320 
4340 
5115 
5120 
5130 
5135 
5140 
5160 
E52100 
6150 
8615 
8620 
8630 
8640 
8645 
8650 
8660 
E9315 
0,38 – 0,43 
0,28 – 0,33 
0,33 – 0,38 
0,38 – 0,43 
0,17 – 0,22 
0,38 – 0,43 
0,13 – 0,18 
0,17 – 0,22 
0,28 – 0,33 
0,33 – 0,38 
0,38 – 0,43 
0,55 – 0,65 
0,95 – 1,00 
0,48 – 0,53 
0,13 – 0,18 
0,18 – 0,23 
0,28 – 0,33 
0,38 – 0,43 
0,43 – 0,48 
0,40 – 0,53 
0,55 – 0,65 
0,13 – 0,18 
1,60 – 1,90 
0,40 – 0,60 
0,70 – 0,90 
0,75 – 1,00 
0,45 – 0,65 
0,60 – 0,80 
0,70 – 0,90 
0,70 – 0,90 
0,70 – 0,90 
0,60 – 0,80 
0,70 – 0,90 
0,75 – 1,00 
0,25 – 0,45 
0,70 – 0,90 
0,70 – 0,90 
0,70 – 0,90 
0,70 – 0,90 
0,75 – 1,00 
0,75 – 1,00 
0,75 – 1,00 
0,75 – 1,00 
0,45 – 0,65 
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
0,20 – 0,35
 
0,80 – 1,10 
0,80 – 1,10 
0,80 – 1,10 
0,40 – 0,60 
0,70 – 0,90 
0,70 – 0,90 
0,70 – 0,90 
0,80 – 1,10 
0,80 – 1,05 
0,70 – 0,90 
0,70 – 0,90 
1,30 – 1,60 
0,80 – 1,10 
0,40 – 0,60 
0,40 – 0,60 
0,40 – 0,60 
0,40 – 0,60 
0,40 – 0,60 
0,40 – 0,60 
0,40 – 0,60 
1,00 – 1,40 
 
- 
- 
- 
1,65 – 2,00 
1,65 – 2,00 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
0,40 – 0,70 
0,40 – 0,70 
0,40 – 0,70 
0,40 – 0,70 
0,40 – 0,70 
0,40 – 0,70 
0,40 – 0,70 
3,00 – 3,50 
 
0,15 – 0,25 
0,15 – 0,25 
0,15 – 0,25 
0,20 – 0,30 
0,20 – 0,30 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
 
0,15 – 0,25 
0,15 – 0,25 
0,15 – 0,25 
0,15 – 0,25 
0,15 – 0,25 
0,15 – 0,25 
0,15 – 0,25 
0,08 – 0,15 
O tipo 6150 tem 0,15% de vanádio 
 
 
 
 
 
 
A tabela seguinte apresenta as classes de aços com suas respectivas composiçõessegundo normas SAE – AISI – ABNT 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 67
Sistema SAE e AISI de classificação dos aços 
 
Designação 
SAE AISI 
Tipo de aço 
10XX 
11XX 
13XX 
23XX 
25XX 
31XX 
33XX 
303XX 
40XX 
41XX 
43XX 
46XX 
47XX 
48XX 
50XX 
51XX 
501XX 
511XX 
521XX 
514XX 
515XX 
61XX 
86XX 
87XX 
92XX 
 
93XX 
98XX 
950 
XXBXX 
XXLXX 
C 10XX 
C 11XX 
13XX 
23XX 
25XX 
31XX 
E 33XX 
- 
40XX 
41XX 
43XX 
46XX 
47XX 
48XX 
50XX 
51XX 
- 
E511X
X 
E521X
X 
- 
- 
61XX 
86XX 
87XX 
92XX 
 
93XX 
98XX 
- 
XXBXX 
CXXLX
X 
Aços-carbono comuns 
Aços de usinagem (ou corte) fácil, com alto S 
Aços-manganês com 1,75% de Mn 
Aços-níquel com 3,5% de Ni 
Aços-níquel com 5,0% de Ni 
Aços-níquel-cromo com 1,25% de Ni e 0,65% de Cr 
Aços-níquel-cromo com 3,50% de Ni e 1,57% de Cr 
Aços resistentes à corrosão e ao calor ao Ni-Cr 
Aços-molibdênio com 0,25% de Mo 
Aços-cromo-molibdênio com 0,50% ou 0,95% de Cr e 0,12%, 0,20% ou 0,25% de Mo 
Aços-níquel-cromo-molibdênio, com 1,82% de Ni, 0,50% ou 0,80% de Cr e 0,25% de Mo 
Aços-níquel-molibdênio com 1,57% ou 1,82% de Ni e 0,20 ou 0,25 de Mo 
Aços-níquel-cromo-molibdênio com 1,05% de Ni, 0,45% de Cr e 0,20% de Mo 
Aços-níquel-molibdênio com 3,50% de Ni e 0,25% de Mo 
Aços-cromo com 0,27%, 0,40% ou 0,50% de Cr 
Aços-cromo com 0,80% a 1,05% de Cr 
Aços de baixo cromo para rolamentos, com 0,50% de Cr 
Aços de médio cromo para rolamentos, com 1,02% de Cr 
Aços de alto cromo para rolamentos, com 1,45% de Cr 
Aços resistentes à corrosão e ao calor ao Cr 
Aços resistentes à corrosão e ao calor ao Cr 
Aços-cromo-vanádio com 0,80% ou 0,95% de Cr e 0,10% ou 0,15% de V (min.) 
Aços-níquel-cromo-molibdênio com 0,55% de Ni, 0,50% ou 0,65% de Cr e 0,20% de Mo 
Aços-níquel-cromo-molibdênio com 0,55% de Ni, 0,50% de Cr e 0,25% de Mo 
Aços-silício-manganês com 0,65%, 0,82%, 0,85% ou 0,87% de Mn, 1,40 ou 2,00% de Si e 0%
0,17%, 0,32% ou 0,65% de Cr 
Aços-níquel-cromo-molibdênio com 3,25% de Ni, 1,20% de Cr e 0,12% de Mo 
Aços-níquel-cromo-molibdênio com 1,00% de Ni, 0,80% de Cr e 0,25% de Mo 
Aços de baixo teor em liga e alta resistência 
Aços-boro com 0,0005% de B min. 
Aços-chumbo com 0,15% - 0,35% de Pb 
 
 
Exemplo de utilização da tabela 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 68
Observações: 
Letras adicionais na nomenclatura do aço têm os seguintes significados: 
 
B... Aço obtido pelo processo Bessemer. 
C... Aço obtido em forno Siemens-Martin. 
E... Aço obtido em forno elétrico. 
X... Análise fora da norma. 
TS... Norma estabelecida para prova. 
..B.. Aço contendo, no mínimo, 0,0005% boro. 
LC.. Aço com baixo teor de carbono C máx de 0,03%C. 
F... Aço de cavaco curto para tornos automáticos. 
..L.. Indica presença de chumbo (0,15% a 0,35% Pb). 
 
Exemplos: 
B 1 1 1 3 
C 1 1 4 5 
E 3 3 1 0 
46 B 12 
12 L 14 
 
Normalização dos aços conforme norma DIN 17006 
 
A norma DIN 17006 divide os aços em três tipos: 
 
• Aço sem ligas 
• Aço com baixa liga (elementos de ligas 5%) 
• Aço com alta liga (elementos de ligas 5%) 
 
 
4.23 Designação e normalização dos aços sem ligas 
 
4.23.1 Aços de baixa qualidade 
 
São tipos de aços de baixa pureza, sem ligas e que não podem ser tratados termicamente. 
São designados através das letras St (aço) e da resistência mínima a ruptura. 
 
4.23.2 Aços ao carbono 
 
Têm melhor pureza, podem ser tratados termicamente. São designados através da letra C 
(carbono) e da porcentagem do carbono. 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 69
Para caracterizar a diferença dos aços finos não-ligados, além da letra C colocam-se letras 
com os seguintes significados: 
 
K -Aço fino com teor de enxofre mais fósforo menor do que 0,01% 
f -Aço para têmpera a chama e por indução 
q -Aço para cementação e beneficiamento, adequado para deformação a frio. 
 
Normalização 
 
Aços de baixa qualidade 
 
 
 
Exercício: 
 
 
 
Aços ao carbono 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 70
Exercício: 
 
 
 
 
 
 
 
4.24 Designação e normalização dos aços com baixa liga 
 
São aços que possuem no máximo até 5% de teor de ligas. 
 
Para designar o teor dos elementos de liga, os números na norma devem ser divididos 
pelos fatores correspondentes ao elemento químico. Os fatores são apresentados na 
tabela a seguir. 
 
Fatores para elementos de liga 
Fator 4 Fator 10 Fator 100 
Cobalto Co 
Cr 
Mn 
Ni 
Si 
Tungstênio W 
Alumínio Al 
Mo 
Ti 
Vanádio V 
Carbono C 
P 
S 
N 
 
A norma se compõe dos seguintes elementos: 
• Não se coloca a letra C para o carbono. 
• As outras letras definem os elementos de liga. 
• Os números divididos pelos fatores definem o teor dos elementos e são 
colocados na mesma seqüência, como as letras. 
 
Aços com baixa liga 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 71
Exercício: 
 
16 Mn Cr 5 
 
17 Cr Ni Mo 6 
 
 
4.25 Designação e normalização dos aços com alta liga 
 
São aços com um teor de liga acima de 5%. Para designá-los, coloca-se um X em frente 
do teor de carbono. Todos os elementos, exceto o carbono, têm o fator 1, ou seja, os 
números apresentam o valor de teor real. 
 
Aços rápidos para ferramentas são designados da seguinte forma: 
 
S 6 – 5 – 2 – 5 
 
Coloca-se S (aço rápido) no início e os teores das ligas. 
 
O teor de carbono só pode ser determinado através da especificação do produtor. 
 
Aços com alta liga 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 72
 
 
 
 
 
4.26 Designação completa segundo a norma DIN 
 
A normalização compõe-se de três partes: 
 
 Obtenção 
 
Composição 
 
Tratamento 
 
Exemplo: 
 
E C35 V70 
 
Forno elétrico 
 
Aço de carbono
de 0,35% de C 
 
Beneficiado até 
uma resistência 
de 700N/mm2 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 73
Significado das letras (continua) 
Da obtenção Da composição Do tratamento 
A – resistente ao 
 envelhecimento 
Ag – prata 
Al – alumínio 
As – arsênico 
A – recozido 
B – forno Bessemer B – boro 
Be – berílio 
Bi – bismuto 
B – não se pode melhorar as 
características mecânicas 
por trabalho a frio 
C C – carbono 
Ce – cério 
Co – cobalto 
Cr – cromo 
Cu – cobre 
 
E – forno elétrico 
EB – forno elétrico básico 
E E – endurecido por 
cementação 
F – forno de reverbero Fe – ferro 
F – temperado com chama 
 ou por indução 
F – resistência a tração em 
kp/mm2 
G – fundido 
GG – ferro fundido com 
grafite em lâminas 
GGG – ferro fundido com 
grafite em bolas 
(nodular) 
GH – ferro fundido duro 
GS – aço fundido 
GTW – fundido maleável 
branco 
GTS – fundido maleável preto 
GTP – fundido maleável 
 perlítico 
GGK – fundido em coquilha 
GSZ – aço fundido 
centrifugado 
 
G G – recozido 
g – liso 
H – fundido semi-acalmado H – chapas sem liga para 
caldeiras 
H – temperado 
HF – temperado por chama 
HJ – temperado por indução 
J – forno elétrico de indução J J 
K K – baixo teor de fósforo e 
enxofre 
K – deformado a frio 
 
Metalurgia - Tecnologia de materiais 
SENAI 74
Da obtenção Da composição Do tratamento 
L – metal para solda ou 
 resistente a formação de 
 trincas em solução 
 alcalina 
LE – forno elétrico de arco 
Li – lítio L 
M – forno Siemens-Martin 
MB – forno Siemens-Martin 
básico 
MY – forno Siemens-Martin 
ácido 
Mg – magnésio 
Mn – manganês 
Mo - molibdênio 
m – superfície fosca 
N N – nitrogênio 
Nb – nióbio 
Ni – níquel 
N – normalizado 
NT – nitretato 
P – soldável por pressão P – fósforo 
Pb – chumbo 
P 
Q – deformado a frio q – indicada para deformação 
a frio 
Q 
 
R – acalmado 
RR – especialmente acalmado 
R r – superfície áspera 
S – soldável por fusão S – enxofre 
Sb – antimônio 
Si – silício 
Sn – estanho 
St – aço sem dados químicos 
S – recozido 
SH – descascado 
T – forno Thomas Ta – tântalo 
Ti – titânio 
T