ANÁLISE DE CHAPAS DE AÇO AISI 1020 LAMINADAS A QUENTE E A FRIO

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DA FUNDAÇÃO EDUCACIONAL DE BARRETOS 
 
 
 
 
GABRIELLE SCHULTZ BRAZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE DE CHAPAS DE AÇO AISI 1020 LAMINADAS A QUENTE E A FRIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BARRETOS 
2019 
 
GABRIELLE SCHULTZ BRAZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE DE CHAPAS DE AÇO AISI 1020 LAMINADAS A QUENTE E A FRIO 
 
 
 
 
 
Monografia apresentada como exigência 
parcial para obtenção do título de Bacharel 
em Engenharia Mecânica do Centro 
Universitário da Fundação Educacional de 
Barretos (UNIFEB). 
 
Orientador: Prof. Me. Gabriel Inácio 
Pontin. 
 
 
 
 
 
 
 
 
BARRETOS 
2019 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 B739a Braz, Gabrielle S. 
 
Análise de Chapas de Aço AISI 1020 Laminadas a Quente e a Frio/ 
Gabrielle Schultz Braz – Barretos, 2019. 
49f. 
 
Orientador Prof. Me. Gabriel Inácio Pontin 
 
Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia Mecânica) - 
Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos - UNIFEB, 
2019. 
 
1. Tração. 2. Metalografia. 3. Dureza. 4. Laminação. I. Braz, Gabrielle 
Schultz. II. Pontin, Gabriel Inácio. III. Análise de Chapas de Aço 1020 
Laminadas a Quente e a Frio. 
 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico esta, bеm como todas às 
minhas demais conquistas, аоs meus amados 
pais Roselia е Celso, meu irmão Matheus, qυе 
mesmo com a distância não deixaram de me 
apoiar. 
 
 
 
 
 
 
6 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
A Deus por ter me dado saúde e força para superar as dificuldades. 
Ao meu orientador Prof. Me. Gabriel Pontin, pelo suporte no pouco 
tempo que lhe coube, pelas suas correções e incentivos. 
Aos professores que ao longo da minha vida acadêmica participaram 
e tiveram paciência em me instruir e acreditaram em meu potencial. 
Aos responsáveis pela ETEC que auxiliaram na realização dos 
ensaios que foram realizados na dependência da escola. 
Aos meus pais e meu irmão, pelo amor, incentivo e apoio 
incondicional. 
Aos meus amigos Isadora Martins, Thiago Correia, Caique Marquetto 
e Wilson Alves, por todo incentivo e apoio. 
E a todos que direta ou indiretamente fizeram parte da minha 
formação, o meu muito obrigado. 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
 
Atualmente, considerando o avanço da ciência e o surgimento de novas tecnologias 
referentes à utilização de materiais metálicos, torna-se imprescindível a busca por novos 
conhecimentos na área. O presente trabalho buscou realizar um estudo a respeito da 
influência da temperatura no processo de laminação sobre as propriedades mecânicas do aço 
AISI 1020, para tanto, foram utilizados ensaios mecânicos de dureza e de tração, além de 
análises metalográficas. Como consequência, obteve-se o comportamento do material citado, 
quando sujeito a esforços mecânicos, sendo possível analisar as características dos metais a 
partir dos referidos ensaios mecânicos e metalográficos, caracterizando-se de suma 
importância para a determinação do melhor processo pelo qual a chapa deverá passar e da 
melhor aplicação dos mesmos. 
 
 
 
Palavras-chave: Dureza. Laminação. Metalografia. Tração. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
ABSTRACT 
 
 
Currently, considering the advancement of science and the emergence of new technologies 
related to the use of metallic materials, it is essential to seek new knowledge in the area. The 
present work sought to conduct a study on the influence of temperature in the lamination 
process on the mechanical properties of AISI 1020 steel, for this reason, mechanical tests 
were used hardness and traction, as well as metallographic analyses. As a consequence, the 
behavior of the mentioned material was obtained when subject to mechanical efforts, it is 
possible to analyse the characteristics of metals from these mechanical and metallographic 
tests, characterising itself as an important importance for determining the best process by 
which the plate should pass and the best application thereof. 
 
 
 
Keywords: Hardness. Lamination. Metallography. Traction. 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1: (a) Forja Catalã e (b) Forno Stuckoven. ............................................................... 16 
Figura 2: Diagrama de fases: (a) variando d 0% a 6%; (b) variando de 0% a 1%. .............. 19 
Figura 3: Etapas do processo de fabricação das chapas. ................................................... 20 
Figura 4: Representação esquemática do ensaio Rockwell. ............................................... 24 
Figura 5: Dimensionamento do corpo de prova do ensaio de tração. .................................. 26 
Figura 6: Ilustração do gráfico Tensão-deformação. ........................................................... 27 
Figura 7: Dimensões do corpo de prova. ............................................................................ 31 
Figura 8: Corpos de prova após usinagem. ........................................................................ 31 
Figura 9: Fluxograma do processo de estudo das chapas. ................................................. 32 
Figura 10: Ensaio sendo realizado na máquina de tração. .................................................. 32 
Figura 11: Processo para tirar impurezas através de lixas. ................................................. 33 
Figura 12: Amostras após lixadas. ...................................................................................... 33 
Figura 13: Polimento das amostras. .................................................................................... 34 
Figura 14: Realização do ataque químico. .......................................................................... 34 
Figura 15: Análise macroscópica. ....................................................................................... 34 
Figura 16: Análise Microscópica. ........................................................................................ 35 
Figura 17: Durômetro para realização do ensaio. ............................................................... 36 
Figura 18: Etapas da realização do ensaio. ........................................................................ 36 
Figura 19: Curva Tensão x Deformação das chapas laminadas a frio. ............................... 38 
Figura 20: Curva Tensão x Deformação das chapas laminadas a quente. .......................... 39 
Figura 21: Diferença de alongamento entres as chapas laminadas. ................................... 39 
Figura 22: Gráfico de Concentração de Constituintes por Teor de Carbono. ...................... 40 
Figura 23: Chapa Laminada a Frio após ataque com zoom de 20x. ................................... 41 
Figura 24: Chapa Laminada a Quente após ataque com zoom de 20x. .............................. 41 
Figura 25: Microscopia da Chapa laminada a Quente, zoom 100x. .................................... 42 
Figura 26: Microscopia da Chapa laminada a Frio, zoom 100x. .......................................... 42 
Figura 27: Microscopia da Chapa laminada a Quente, zoom 100x (diminuição da luz). ...... 43 
Figura 28: Ensaio feito na Chapa Laminada a Quente. ....................................................... 44 
Figura 29: Ensaio feito na Chapa Laminada a Frio. ............................................................ 44 
Figura 30: Gráfico comparativo com o desvio da Dureza. ................................................... 45 
Figura 31: Gráfico comparativo com as médias das Durezas. ............................................ 46 
 
LISTA DE QUADROS 
 
Quadro 1: Sistemas SAE, AISI e UNS de classificação dos aços. ........................................... 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1: Característicado aço SAE 1020. .................................................................................. 18 
Tabela 2: Resumo das principais escalas de Dureza Rockwell (adaptada da ASTM 
E18:2007). ........................................................................................................................................... 24 
Tabela 3: Características das escalas de Dureza Rockwell (adaptada de NBR NM 146-
1:1998 e ASTM E18:2007). .............................................................................................................. 25 
Tabela 4 - Dados do ensaio das chapas laminadas a quente. ................................................... 37 
Tabela 5 - Dados do ensaio das chapas laminadas a frio. ......................................................... 37 
Tabela 6: Resultados Ensaio de Dureza. ...................................................................................... 44 
 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
 
a.C Antes de Cristo 
AISI American Iron and Steel Institute 
SAE Society of Automotive Engineers 
UNS Unified Numbering System 
ASTM America Society for Testing Materials 
ANBT Associação Brasileira de Normas Técnicas 
NB Normas Brasileiras 
g grama 
cm³ centímetro cúbico 
MPa Megapascal 
GPa Gigapascal 
W Watts 
M Metro 
K Temperatura Kelvin 
TTT Tempo-Temperatura-Transformação 
CCC Cúbica de Corpo Centrado 
CFC Cúbica de Face Centrada 
LD Linz-Donawitz 
SI Sistema Internacional 
kgf quilograma-força 
N Newton 
HR Dureza Rockwell 
NBR Norma Brasileira Regulamentadora 
LE Limite de Escoamento 
mm milímetro 
kN kilonewton 
 
SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 14 
2 REFERENCIAL TEÓRICO ............................................................................................... 15 
1.1 AÇOS ......................................................................................................................... 15 
1.1.1 História dos Aços ................................................................................................. 15 
1.1.2 Classificação dos Aços ........................................................................................ 16 
1.2 AÇO 1020 .................................................................................................................. 18 
1.2.1 Propriedades dos Aços 1020 ............................................................................... 18 
1.3 PROCESSO DE FABRIAÇÃO DAS CHAPAS ............................................................ 19 
1.4 TIPOS DE ENSAIOS .................................................................................................. 22 
1.4.1 Ensaios Mecânicos .............................................................................................. 22 
1.4.2 Ensaio Metalográfico ........................................................................................... 29 
2 METODOLOGIA ............................................................................................................... 31 
2.1 ENSAIO DE TRAÇÃO ................................................................................................ 31 
2.2 ENSAIO METALOGRÁFICO ...................................................................................... 33 
2.2.1 Ensaio Macroscópico ........................................................................................... 33 
2.2.2 Ensaio Microscópico ............................................................................................ 35 
2.3 ENSAIO DE DUREZA ................................................................................................ 35 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................ 37 
3.1 ENSAIO DE TRAÇÃO ................................................................................................ 37 
3.2 ENSAIO METALOGRÁFICO ...................................................................................... 40 
3.3 ENSAIO DE DUREZA ................................................................................................ 43 
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................................. 47 
5 REFERENCIAS ................................................................................................................ 48 
 
 
 
14 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 
O aço é um componente importante desde quando sua extração era a partir de 
meteoritos e foi se desenvolvendo até entrar a etapa de refino, pois atualmente tem se 
destacado por ser um material 100% reciclável. 
Sendo que por causa das suas características é reaproveitado para a transformação 
de outros produtos tornando o processo produtivo mais sustentável, deixando claro sua 
importância para a indústria, comercio e meio ambiente. 
Com isso, ele passou por diversas formas de ser fabricado, o que leva a um imenso 
desenvolvimento, aumentando a industrialização e gerando empregos. Isso ocorre desde as 
forjas catalãs até chegar nos conversores Linz Donawitz (LD) que é onde ocorre o refino do 
ferro-gusa, ou seja, a formação do aço, sendo que a partir daí são fabricados os lingotes, e 
posteriormente as chapas. 
A partir das lingoteiras vem o processo de laminação, que é quando através da força 
de atrito entre rolos e chapas, essas chapas vão se deformando, normalmente diminuindo sua 
espessura e assim aumentando seu comprimento. Esse processo pode ser realizado tanto a 
quente, que é quando necessitamos de uma grande deformação nas chapas, tanto a frio, que 
é quando necessitamos de acabamento superficial. 
Mediante essa diferença de temperatura de trabalho as propriedades do aço podem 
ser modificadas, o que nos leva a pensar o grau dessa mudança para verificar tais 
propriedades realiza-se ensaios mecânicos, tal como, tração, que consiste através de garras 
esticar o material até que o mesmo rompa, obtendo valores de limite de escoamento, limite 
de resistência a tração, entre outros. 
Há também o ensaio de dureza, que consiste tanto em riscar quanto em penetrar o 
material para determinar a carga que ele suporta até deformar; e o ensaio de metalografia, 
que consiste em realizar ataques químicos para verificar a estrutura do material, ou seja, seus 
grãos, contorno de grãos; entre outros. 
E a partir das análises das propriedades mecânicas e microestruturais, podemos 
observar as principais vantagens e desvantagens da temperatura no aço AISI 1020 definindo 
desse modo qual a sua melhor utilização. 
Como objetivo geral, esta pesquisa foi desenvolvida para determinar a influência da 
temperatura durante a laminação das chapas, nesse caso diferenciando processo a quente e 
a frio, nas propriedades mecânicas do aço AISI 1020. Onde pretende verificar tal influencia, a 
partir da utilização dos ensaios de tração, dureza e de metalografia, quais os parâmetros que 
foram alterados e analisar seus comportamentos. 
 
15 
 
2 REFERENCIAL TEÓRICO 
 
 
1.1 AÇOS 
 
1.1.1 História dos Aços 
 
Segundo Júnior (2002), o aço é importante na vida moderna, nas casas o aço está 
presente em larga escala, dos talheres às panelas, passando pelos vergalhões que garantem 
a estabilidade das construções, fora isso, automóveis, aviões, navios, linhas de transmissão 
de energia elétrica, tubulações de água, redes integradas de telefonia, são feitos de aço. 
Ainda, além da presença direta nos bens duráveis, o aço é vital na construção das 
máquinas e equipamentos que tornam possível à humanidade, gozar dos benefícios e 
facilidades conferidos pelos bens de consumo modernos. Desta maneira, fica inconcebível 
qualquer tentativa de imaginar o mundo moderno sem a presença de um grama de aço. Mas, 
pode-se dizer que o poderio econômico de uma nação está direta e intimamenteligado com 
o consumo per capita de aço. 
Ainda segundo Junior (2002), a primeira vez que o homem fez contato com elemento 
ferro, foi sob a forma de meteoritos, onde o ferro, encontrado em meteoritos, contém 
normalmente 5% – 26% níquel, enquanto que o ferro produzido artesanalmente continha 
apenas traços deste elemento, ou seja, sempre foi muito fácil diferenciar os artefatos feitos à 
base de ferro oriundo de meteoritos. Muitos anos transcorreram até que o ferro vindo das 
estrelas fosse também o ferro vindo da terra. 
Acredita-se que algumas fogueiras construídas a base de pedras de minério de ferro, 
promoviam o contato de partículas suficientemente quentes de carbono com partículas de 
óxido de ferro, dando início ao processo de redução do ferro. O registro mais antigo de um 
processo de redução de minério de ferro foi encontrado na parede de uma tumba egípcia de 
aproximadamente 1500 a.C. (WAKELIN, 1999). 
Outros avanços ocorreram apesar da falta de registros, mas no século XIII a.C., no 
Império Hitita, após a grande difusão dos utensílios de aço, o ferro foi introduzido em 
utilizações militares em detrimento ao uso do bronze. Já no século VI a.C., construiu-se os 
portões da Babilônia com pilares e vigas cobertas de cobre e reforçadas com estruturas de 
ferro. Por volta do século V a.C. os chineses começaram a fabricar ferro carburado, o ferro-
gusa (ARAÚJO, 1997). 
 Vários processos de obtenção do ferro foram desenvolvidos ao longo do tempo e 
usados longamente nas distintas regiões, como o forno de redução africano, o forno de 
exaustão natural, a forja catalã, como mostra o círculo vermelho na Figura 1. Estes fornos 
16 
 
foram sendo continuamente melhorados, dando origem sempre a novos processos. Estas 
melhorias deram origem aos fornos Wolf oven, blasoven, stuckoven mostrado no círculo 
laranja na Figura 1, blauoven e finalmente o flussoven, considerado como o primeiro alto-
forno. 
 
Figura 1: (a) Forja Catalã e (b) Forno Stuckoven. 
 
Fonte: Mourão, 2007. 
 
A partir da segunda metade do século XV, começa-se a produzir ferro pelo “refino” do 
ferro-gusa, e já no século XVIII o consumo de aço teve um grande avanço, começando a 
causar problemas ecológicos (ARCELOR MITTAL TUBARÃO, 2010). 
 
1.1.2 Classificação dos Aços 
 
De acordo com Chiaverini (1996), com a grande variedade de tipos de aços, foram 
criados sistemas para sua classificação os quais são submetidos a revisão periodicamente. 
Os aços podem ser classificados em grupos, em base de propriedades comuns: 
a. Composição, como aços-carbonos e aços-liga; 
b. Processo de acabamento, como aços laminados a quente ou aços 
laminados a frio; 
c. Forma de produto acabado, como barras, chapas grossas ou finas, tiras, 
tubos ou perfis estruturais. 
17 
 
Além desses grupos, existe várias subdivisões, como aços-carbono de baixo, médio 
ou alto teor de carbono. Os aços-liga são frequentemente classificados de acordo com o 
principal ou principais elementos de liga presentes. 
Ainda segundo Chiaverini (1996), uma das classificações mais generalizadas, adotada 
inclusive pelo Brasil, é a que considera a composição química dos aços, cujo sistemas 
conhecidos são os da “American Iron and Steel Institute – AISI” e da “Society of Automotive 
Engineers – SAE”. 
O Quadro 1 mostra a designação adotada pela AISI e SAE que coincidem e a do 
“Unified Numbering System – UNS”, devida a “America Society for Testing Materials – ASTM” 
e SAE. Onde nesse sistema, as letras XX ou XXX correspondem às cifras indicadoras dos 
teores de carbono em centésimos, por exemplo, nas designações AISI-SAE, a classe 1023 
significa aço-carbono com 0,23% de carbono em média e na designação UNS, a classe 
G10230 significa o mesmo teor de carbono. Por outro lado, os dois primeiros algarismos 
diferenciam os vários tipos de aços entre si, contendo a presença ou somente de carbono 
como principal elemento de liga (além das impurezas normais como: silício, manganês, 
fósforo e enxofre), ou então de outros elementos de liga, como níquel, cromo, entre outros, 
além do carbono. 
Assim, quando os dois primeiros algarismos são 10, os aços são simplesmente aços-
carbono; quando são 11 são aços de usinagem fácil com alto enxofre; quando são 40 são 
aços ao molibdênio, com 0,25% de molibdênio em média e assim em seguida. 
 
Quadro 1: Sistemas SAE, AISI e UNS de classificação dos aços. 
 
Fonte: Adaptada do SENAI/CST, 1996. 
 
Os aços de alto teor em liga, como os inoxidáveis, refratários, para ferramentas, entre 
outros, são classificados de modo diferente. 
No Brasil, a Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, por intermédio das 
normas NB-80, NB-81 e NB-82 classifica os aços-carbonos e os de baixo teor em liga segundo 
os critérios adotados pela AISI e SAE. 
18 
 
 
1.2 AÇO 1020 
 
1.2.1 Propriedades dos Aços 1020 
 
O aço é uma liga ferro-carbono, onde nas indústrias seu uso é em grande quantidade 
e diversidade, sendo que o aço AISI 1020 se considera um aço macio, possuindo algumas 
características descritas na Tabela 1. 
 
Tabela 1: Característica do aço AISI 1020. 
Massa 
Específica 
Teor de 
Carbono 
Resistencia a 
Ruptura 
Limite de 
Escoamento 
Resistência a 
Tração 
Modulo de 
Elasticidade 
Condutivi
dade 
Térmica 
7,87 g/cm³ 0,15% a 
0,30% 
440 a 540 MPa 350 MPa 420 MPa 205 GPa 51,9 
W/mK 
Fonte: Adaptada de Luz, 2017. 
 
Além das características descritas acima, o aço AISI 1020 possui baixa 
temperabilidade, pode ser maleável, soldável, ter uma boa usinabilidade, fácil manipulação 
usando qualquer método convencional por ser dúctil. 
Além de, poder ser endurecido pelo aquecimento entre 815 a 871°C seguido de 
resfriamento a água, poder passar por revenimento, se forjado deve ser entre 1260°C e 
982°C, pode ser conformado mais facilmente se mantido entre 482 e 649°C. Onde também é 
possível realizar trabalho a frio usando qualquer método tradicional, recozer totalmente este 
material usando temperaturas entre 871 a 982°C seguindo-se a um resfriamento bem lento 
(LUZ, 2017). 
Seus usos são bem variados, tendo como exemplo barras laminadas e perfiladas, 
peças comuns de mecânica, parafusos, trefilados duros, chassis, discos de roda, peças em 
geral para máquinas e veículos submetidos a esforços pequenos e médios, entre outros. 
Segundo Colpaert (2008), dependendo da temperatura, o ferro tem em equilíbrio a 
pressão atmosférica, duas estruturas cristalinas diferentes (cúbica de corpo centrado (CCC) 
e cúbica de face centrada (CFC)), além de poder se apresentar no estado líquido. Os 
elementos de liga adicionados ao ferro podem estabilizar uma ou outra estrutura, além de 
formar novas fases importantes, nos aços. 
O modo clássico de apresentar estas informações, é sob a forma de diagramas de 
equilíbrio de fases como mostra a Figura 2, onde o mesmo informa quais fases de equilíbrio 
em cada região, mas não informa (a) se o equilíbrio será atingido; (b) quais as características 
microestruturais existirão em cada campo. 
19 
 
 
Figura 2: Diagrama de fases: (a) variando d 0% a 6%; (b) variando de 0% a 1%. 
 
Fonte: Colpaert, 2008. 
 
Com base em dados da ETPC (2012), as chapas para a laminação a quente ficam 
no forno durante um intervalo de temperatura de 1100°C a 1200°C, com isso percebe-se 
através da Figura 2 que está na fase austenita (γ), marcada em vermelho, podendo ser 
confirmado através do ensaio de metalografia. 
 
1.3 PROCESSO DE FABRIAÇÃO DAS CHAPAS 
 
O processo de fabricação das chapas se dá através da retirada de matéria prima de 
seus devidos locais até a fabricação do aço, que consiste em 5 etapas principais, demarcadas 
na Figura 3, sendo elas: (a) preparação da matéria prima, local onde o carvão se transforma 
em coque e o minério de ferro se transforma em minério processado, (b) redução do minério 
de ferro, ocorre a transformação do coque, cal junto com o minério processado em ferro gusa,(c) refino, (d) lingotamento e (e) laminação. 
 
20 
 
Figura 3: Etapas do processo de fabricação das chapas. 
 
Fonte: Empresa de Pesquisa Energética, 2009. 
 
A produção do aço propriamente dita é realizada nas chamadas aciarias, ou seja, a 
fase (c), onde o ferro-gusa terá seu teor de carbono diminuído a níveis desejáveis (<2%). O 
refino é realizado em fornos especiais (chamados de conversores) a oxigênio, dos quais o 
mais utilizado é o chamado conversor Linz-Donawitz (LD), onde nesse conversor o oxigênio 
é soprado por uma lança refrigerada, situada sobre o banho metálico, e tem também o forno 
elétrico a arco. 
O objetivo principal dessa fase é ajustar as quantidades de carbono a proporções 
necessárias para obtenção das propriedades desejadas, além da redução para níveis 
aceitáveis de elementos como: fósforo, enxofre, nitrogênio, entre outros. 
A carga dos conversores a oxigênio, composta por gusa líquido, ferro fundido, sucata 
ferrosa, cal e outras adições, sofre uma mudança na sua composição química, com diminuição 
do teor de carbono, através da injeção de oxigênio e adição de ferro-ligas, resultando no aço. 
Geralmente a proporção dentro do conversor é de 65 a 90% de gusa-líquido e o restante da 
carga é essencialmente sucata ferrosa reciclada. Com o objetivo de alcançar determinadas 
propriedades, o aço passa por uma etapa chamada de refino secundário, ou também 
21 
 
chamado de “metalurgia de panela” que tem por objetivo remover impurezas prejudiciais às 
características do aço, que não puderam ser retiradas no processo de fusão, e ajustar a 
temperatura. 
Já as aciarias são constituídas por fornos elétricos a arco, a carga metálica utilizada 
nesses fornos é composta por ferro-gusa sólido e sucata ferrosa. 
Depois de completado todo o trabalho de refino, o aço já possui a composição 
química desejada e é em seguida submetido a um processo de conformação mecânica, antes 
de passar para a fase de laminação, a fase (d) que é lingotamento. 
No lingotamento convencional, aço é vazado nas chamadas lingoteiras, sendo 
resfriado até tomar formas de lingotes, que depois passam por locais de reaquecimento que 
os preparam para serem posteriormente laminados. Já no lingotamento contínuo o aço sai 
diretamente da aciaria para uma fase de laminação, não precisando passar pelos fornos de 
reaquecimento. 
De acordo com a Figura 3, essa é a última fase, ou seja, a (e) do processo 
siderúrgico, a laminação, onde o aço é submetido a tratamentos físicos e químicos com o 
intuito de conformá-lo mecanicamente de acordo com a realidade de suas aplicações. Nessa 
fase serão produzidos os produtos siderúrgicos como bobinas, tarugos, arames, vergalhões, 
perfilados, barras, fios, entre outros. 
Produtos estes que serão utilizados na construção civil, indústria automobilística, 
indústria naval, agropecuária, entre outros. 
Os laminadores, em relação às condições operacionais, podem funcionar a frio ou a 
quente. De acordo com a forma dos produtos produzidos, eles podem ser classificados como 
planos ou longos, que podem incluir trilhos, perfis, arames, entre outros. 
O processo de laminação de tiras a quente consiste basicamente em passar as 
placas de aço em estações de reaquecimento, fazendo com que o as placas possam ser 
processadas de acordo com as necessidades requeridas. 
O aço ainda pode receber tratamento de galvanização, que tem por finalidade revestir 
a camada superior da bobina com uma fina camada de zinco, aumentando assim a resistência 
à corrosão, ou receber um revestimento de cromo ou estanho para a produção de folhas 
cromadas ou folhas-flandres, respectivamente (EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA, 
2009). 
 
 
 
 
 
22 
 
1.4 TIPOS DE ENSAIOS 
 
1.4.1 Ensaios Mecânicos 
 
Segundo Lopes (2018), os engenheiros de qualquer especialidade devem 
compreender como as várias propriedades mecânicas são medidas e o que elas representam, 
por exemplo sua finalidade de uso, quantidade a ser usada, entre outros. Essas propriedades 
são necessárias ao projeto de estruturas ou componentes que utilizem materiais 
predeterminados, a fim de que não ocorram níveis inaceitáveis de deformação e/ou falhas em 
serviço, ou o encarecimento do produto em função do superdimensionamento de 
componentes. 
Os ensaios dos materiais podem ser classificados: quanto à integridade geométrica 
e dimensional da peça ou componente ou quanto à velocidade de aplicação da carga. 
 
a) Quanto à integridade geométrica e dimensional da peça ou componente os 
ensaios podem ser de dois tipos: 
 
• Destrutivos: quando após executados provocam a inutilização parcial ou total das 
peças (tração, dureza, fadiga entre outros); 
• Não-destrutivos: quando após executados não comprometem a integridade da peça 
(raios X, ultra-som, entre outros). 
 
b) Quanto à velocidade de aplicação da carga, os ensaios podem ser: 
 
• Estáticos: quando a carga é aplicada de maneira suficientemente lenta, induzindo 
a uma sucessão de estados de equilíbrio, caracterizando um processo quase-estático. Nessa 
categoria têm-se os ensaios tração, compressão, flexão, torção e dureza. 
• Dinâmicos: quando a carga é aplicada rapidamente ou ciclicamente. Nesse têm-se 
os ensaios de fadiga e de impacto. 
• Carga constante: quando a carga é aplicada durante um longo período, que é o 
caso do ensaio de fluência. 
Sabendo sobre os tipos de ensaios mecânicos, será discutido alguns tipos de ensaios 
que são aplicados em materiais como o aço AISI. 
 
 
 
23 
 
1.4.1.1 Ensaio de Dureza 
 
Segundo Garcia (2012), o ensaio consiste na aplicação de uma carga na superfície 
do material empregando um penetrador padronizado, produzindo uma marca superficial ou 
impressão. A medida da dureza do material ou da dureza superficial é dada como função das 
características da marca de impressão e da carga aplicada em cada tipo de ensaio realizado. 
Os principais métodos para determinação da dureza podem ser divididos em três grupos 
principais: risco, que é relacionado na capacidade de riscar um material em outro, onde o 
ensaio mais conhecido é a Dureza de Mohs; já o de rebote consiste em deixar uma impressão 
na superfície do material através da queda livre de um embolo com uma ponta de diamante 
e tendo seu peso conhecido tendo ensaio mais conhecido o de Dureza Shore; e o de 
penetração, consiste na compressão de pontas esféricas ou piramidal nos materiais 
ensaiados, como ensaios conhecidos temos o de Dureza Brinell, Dureza Rockwell e Dureza 
Vickers. 
Nos métodos de penetração temos: a dureza Brinell que foi inicialmente proposto por 
James A. Brinell em 1900, e foi o primeiro ensaio de penetração padronizado e reconhecido 
industrialmente, onde consiste em comprimir uma esfera metálica padronizada na superfície 
do material ensaiado, gerando uma calota esférica, e temos também a dureza Rockwell que 
recebeu esse nome pelo fato de a sua proposta ter sido feita pela indústria Rockwell, dos 
Estados Unidos, por volta de 1922, sendo o método mais utilizado internacionalmente, onde 
utiliza-se da profundidade da impressão causada por um penetrador sob a ação de uma carga 
aplicada em dois estágios (pré-carga e carga suplementar) como indicador da medida de 
dureza, e não há relação com a área da impressão, como no caso da dureza Brinell. 
A dureza Rockwell pode ser classificada como comum ou superficial, dependendo da 
pré-carga e carga aplicadas. A Figura 4 apresenta uma representação do princípio de medição 
de dureza pelo método Rockwell, destacando as deformações causadas pelas aplicações da 
pré-carga e carga principal. Originalmente o método foi proposto em kgf e polegadas, mas, 
devido à adoção do Sistema Internacional (SI) de unidades, os valores foram convertidos para 
N e mm, sendo prática comum se referir às unidades inicialmente propostas. 
O penetrador tanto pode ser um diamante esferocôníco com ângulo de 120° e ponta 
ligeiramente arredondada(r = 0,2 mm) como uma esfera de aço endurecido ou carboneto de 
tungstênio, geralmente com diâmetro de 1,59 mm (1/16"), existindo também nos diâmetros de 
3,17 mm (1/8"), 6,35 mm ( 1/4") e 12,70 mm (1/2"). Atualmente a norma ASTM El 8:2007 só 
admite a utilização de esferas de carboneto de tungstênio, recomendando as esferas de aço 
somente no caso de medições em filmes finos e materiais extremamente moles. 
 
24 
 
Figura 4: Representação esquemática do ensaio Rockwell. 
 
Fonte: Garcia, 2012. 
 
No caso de ensaios de dureza Rockwell comum, utilizam-se pré-carga de 98 N (10 
kgf) e carga ou força total de 589 N (60 kgf); 981 N (100 kgf) e 1471 N (150 kgf); e, para dureza 
superficial, pré-carga de 29 N (3 kgf) e forças totais de 147 N (15 kgf), 294 N (30 kgf) e 441 N 
(45 kgf). 
A aplicação da pré-carga é necessária para eliminar a ação de eventuais defeitos 
superficiais e ajudar na fixação do corpo de prova no suporte, além de causar pequena 
deformação permanente, eliminando erros causados pela recuperação do material devido à 
deformação elástica. 
 
Tabela 2: Resumo das principais escalas de Dureza Rockwell (adaptada da ASTM E18:2007). 
Rockwell Comum 
Esfera 1,59 mm 60 kgf 100 kgf 150 kgf 
F B G 
Rockwell Superficial 
Esfera 1,59 mm 15 kgf 30 kgf 45 kgf 
15 T 30 T 45 T 
Fonte: Adaptada de Garcia, 2012. 
 
A profundidade de penetração (p) é correlacionada, pela máquina de ensaio, a um 
número arbitrário, cuja leitura é feita diretamente na escala do equipamento, após a retirada 
da carga principal, mantendo-se, entretanto, a carga inicial ou pré-carga. 
Como o método utiliza vários penetradores e cargas, este é dividido em escalas 
dependendo das combinações, podendo-se citar as mais utilizadas para aço como B, F, G, 
como comuns e 15T, 30T e 45T como superficiais, como mostra as Tabelas 2 e 3. O número 
25 
 
de dureza Rockwell é sempre designado pelo símbolo HR seguido da escala utilizada, 
precedidos do valor numérico. 
 
Tabela 3: Características das escalas de Dureza Rockwell (adaptada de NBR NM 146-1:1998 e 
ASTM E18:2007). 
Escala Penetrador Carga (Kgf) Leitura na 
Escala 
Aplicações Típicas 
B Esfera 1,59 mm 100 Preta Aços não temperados, 
ferros fundidos, algumas 
ligas não ferrosas 
F Esfera 1,59 mm 60 Preta Ligas de cobre, de 
alumínio, de zinco, de 
magnésio, metais moles 
G Esfera 1,59 mm 150 Preta Bronzes com fósforo, 
ferros fundidos maleáveis, 
ligas de berílio 
15 T Esfera 1,59 mm 15 Preta Chapas finas de cobre, 
alumínio, zinco, 
magnésio, chumbo, 
estanho 
30 T Esfera 1,59 mm 30 Preta Ligas de cobre, de 
alumínio, de zinco, de 
magnésio 
45 T Esfera 1,59 mm 45 Preta Bronzes, latões, ferros 
fundidos maleáveis, ligas 
não ferrosas 
Fonte: Adaptada Garcia, 2012. 
 
A escala superficial é indicada pelo número seguido do símbolo HR e do símbolo da 
escala superficial. Algumas escalas são equivalentes entre si, o que permite a comparação 
entre seus valores para conversões aproximadas, porém tais informações devem constar do 
resultado. 
 
1.4.1.2 Ensaio de Tração 
 
O ensaio de tração consiste em aplicar uma carga axial, nas extremidades do corpo 
de prova cujo formato e tamanho são padronizados, seguindo a NBR 6892, como mostra a 
Figura 5. As extremidades da amostra são fixadas a uma máquina de ensaios, responsável 
26 
 
por aplicar cargas crescentes na direção axial, sendo então, medidas as deformações 
correspondentes, até ocorrer a ruptura do material (POLAKOWSKI e RIPLING, 1966). 
 
Figura 5: Dimensionamento do corpo de prova do ensaio de tração. 
 
Fonte: NBR 6892, 2002. 
 
A deformação gerada pela carga aplicada no material até a sua ruptura, é observada 
através do gráfico tensão por deformação, conforme Figura 6 , o qual fornece características 
importantes para análise das propriedades mecânicas do material, tais como: elasticidade, 
onde o comportamento elástico é possível ser identificado no início do teste de tração, 
localizada na parte reta do gráfico onde a tensão é proporcional a deformação, ou seja, o 
material é linearmente elástico, representado pela letra A, na Figura 6 (HIBBELER, 2004); 
limite de escoamento, que é em algumas situações alternativa ao limite elástico, pois também 
delimita o início da deformação permanente, sendo que existem materiais que não 
apresentam nitidamente o limite de escoamento, neste caso é adotado por convenção 
internacional o limite n de escoamento. 
Para aços com baixo teor de carbono, especifica-se n como 0,2%, o que corresponde 
normalmente a uma deformação plástica de 0,002 por unidade de comprimento. Para 
determiná-lo, traça uma linha paralela ao trecho reto do gráfico tensão-deformação, a partir 
do ponto n, localizado no eixo da deformação. Quando esta linha intercepta a curva, o limite 
de escoamento é determinado (LE), outra forma de determinar esse limite é através da 
proporcionalidade representada pela letra A’, como mostra a Figura 6 (HIBBELER, 2004); e 
também a ductilidade, sendo que todo material que é capaz de se submeter a grandes 
27 
 
deformações antes da ruptura é chamado de material dúctil, representada pela região B na 
Figura 6. 
Uma das maneiras de quantificar a ductilidade do material é informar a porcentagem 
da redução da área no instante da ruptura. A porcentagem de alongamento é a deformação 
de ruptura do corpo de prova expressada em porcentagem. Outra maneira de quantificar a 
ductilidade é, por meio da estricção, que é a redução porcentual da área da seção transversal 
do corpo de prova na região onde ocorre a ruptura. Quanto maior for a porcentagem de 
estricção, maior será a ductilidade do material (HIBBELER, 2004). 
 
Figura 6: Ilustração do gráfico Tensão-deformação. 
 
Fonte: Trigo, 2019. 
 
Utiliza-se as equações descritas abaixo para determinar as propriedades descritas 
acima, onde cada uma está ligada a uma característica que o material possui. 
Na equação 1 demonstra como calcula-se o valor da Tensão de Engenharia, cuja 
força é uniformemente distribuída sobre a área da seção, sendo expressa em unidade de 
pressão. 
 
𝜎 =
𝐹
𝑆0
 (1) 
 
Onde: 
σ = Tensão [MPa]; 
F = Força (carga) aplicada [N]; 
S0 = Área da seção inicial do corpo onde foi diretamente aplicada a carga [mm²]. 
 
28 
 
Na equação 2 demonstra como calcula-se o valor da Tensão de Deformação de 
Engenharia, que é uma grandeza adimensional e representa um valor médio específico da 
deformação tomado sobre a extensão do segmento observado. 
 
𝜀 =
(𝐿−𝐿0)
𝐿0
=
∆𝐿
𝐿0
 (2) 
 
Onde: 
ε = Deformação; 
L0 = Comprimento inicial [mm]; 
L = Comprimento instantâneo (no momento da ruptura) [mm]. 
 
Na equação 3 demonstra como calcula-se o valor do Módulo de elasticidade, que é 
definido como a medida da rigidez do material. Ou seja, quanto maior o módulo menor será a 
deformação elástica resultante da aplicação de uma tensão e mais rígido será o material. 
 
𝜖 = 𝜎 ∗ 𝜀 (3) 
 
Onde: 
ϵ = Módulo de elasticidade [MPa]; 
σ = Tensão aplicada [MPa]; 
ε = Deformação linear específica. 
 
Na equação 4 demonstra como calcula-se o valor da Porcentagem de alongamento, 
que pode ser chamada de ductilidade, sendo assim a medida da capacidade de deformação 
plástica de um material metálico até a ruptura. 
 
𝐴𝐿 =
(𝐿𝑓−𝐿0)
𝐿0
 (4) 
 
Onde: 
AL% = Porcentagem de alongamento (Ductilidade) [%]; 
Lf = Comprimento no instante da ruptura [mm]; 
L0 = Comprimento inicial [mm]. 
 
29 
 
Na equação 5 demonstra como calcula-se o valor da Estricção, que é a redução 
percentual da área da secção transversal do corpo de prova na região onde se localizará a 
ruptura. 
 
𝐴𝑒 =
(𝐴𝑓−𝐴0)
𝐴0
 (5) 
 
Onde: 
Ae% = Porcentagem de redução da área (Estricção) [%]; 
Af = Área final no instante da ruptura [mm]; 
A0 = Área inicial [mm]. 
 
1.4.2 Ensaio Metalográfico 
 
Segundo Fernandes (2013), metalografia é o estudoda morfologia e estrutura dos 
metais. A metalografia é uma área da materialografia que além do estudo dos materiais 
metálicos, compreende a plastografia (materiais plásticos ou poliméricos) e a ceramografia 
(materiais cerâmicos). 
Para a realização da análise, o plano de interesse da amostra é cortado, lixado, polido 
e atacada com reagente químico, de modo a revelar as interfaces entre os diferentes 
constituintes que compõe o metal. 
 
(a) Quanto ao tipo de observação, está subdividida, basicamente em duas classes: 
 
• Microscopia, análise feita em um microscópio com aumentos que normalmente 
são 50X, 100X, 200X, 500X, 1000X, 1500X e 2500X. 
Este tipo de análise é realizado em microscópios específicos, conhecidos como 
"microscópios metalográficos" ou "microscópios metalúrgicos". Este tipo de microscópio 
possui baixo campo focal, permitindo apenas a observação de superfícies perfeitamente 
planas e polidas. Em razão disto, a preparação metalográfica tem grande importância na 
qualidade de uma análise. Estes microscópios, em geral, possuem sistemas de fotografia 
integrados, que permitem o registro das análises realizadas. 
 
• Macroscopia, análise feita a olho nu, lupa ou com utilização de microscópios 
estéreos (que favorecem a profundidade de foco e dão, portanto, visão tridimensional da área 
observada) com aumentos que podem variar de 5x a 64X. 
30 
 
Ainda segundo Fernandes (2013), através das análises macrográficas e das análises 
micrográficas é possível a determinação de diversas características do material, inclusive a 
determinação das causas de fraturas, desgastes prematuros e outros tipos de falhas. 
 
(b) Etapas da preparação da amostra: 
 
• Corte: a amostra a ser analisada deve ser cortada de forma a não sofrer alterações 
pelo método de corte. Usa-se o método a frio, em geral serras, para o corte primário, ou seja, 
para se separar a porção aproximada que será analisada. Na sequência, usa-se um 
equipamento denominado "Cut-Off" que faz um corte mais preciso, utilizando-se de um fino 
disco abrasivo e farta refrigeração, a fim de não provocar alterações por calor na amostra. 
• Embutimento metalográfico: o processo de embutimento metalográfico pode ser 
dividido em dois grupos, embutimento a quente no qual é utilizado baquelite e uma embutidora 
metalográfica e o embutimento a frio que são utilizados dois produtos resina e catalisador, 
ambos os métodos visam obter a amostra embutida para conseguir um bom resultado na 
preparação metalográfica. 
• Lixamento: são utilizadas lixas do tipo "Lixa d'água", fixadas em discos rotativos. 
Normalmente inicia-se o lixamento com a lixa de granulometria 220, seguida pelas 
lixas 320, 400 e 600. Em alguns casos usa-se lixas mais finas que a lixa 600, chegando-se a 
1000 ou 1200. Todo o processo de lixamento é feito sob refrigeração com água. 
• Polimento: a etapa do polimento é executada em geral com panos especiais, 
colados à pratos giratórios, sobre os quais são depositadas pequenas quantidades de 
abrasivos. Estes abrasivos variam em função do tipo de metal que está sendo preparado. Os 
mais comuns são, o óxido de alumínio (alumina) e a pasta de diamante. 
Durante o polimento a amostra também é refrigerada, com a utilização de álcool ou 
agentes refrigerantes específicos. 
• Ataque químico: há uma enorme variedade de ataques químicos para diferentes 
tipos de metais e situações. Em geral, o ataque é feito por imersão da amostra, durante um 
período de aproximadamente 20 segundos, assim a microestrutura é revelada. Um dos 
reagentes mais usados é o NITAL, (ácido nítrico e álcool), que funciona para a grande maioria 
dos metais ferrosos. 
 
 
 
 
 
31 
 
2 METODOLOGIA 
 
 
Para examinar a influência da temperatura nas propriedades mecânicas do aço com 
baixo teor de carbono 1020 durante o processo de laminação, foram efetuados diferentes 
ensaios: tração, dureza e metalográfico. 
 
2.1 ENSAIO DE TRAÇÃO 
 
Para determinar as propriedades foram utilizadas 20 chapas finas aço AISI 1020 (aço 
de baixo carbono (0,20%)), tipo 14 laminadas a quente e a frio, com 2 e 1,9 mm de espessura 
respectivamente, tendo seu dimensionamento feito através da NBR 6892, conforme Figura 7. 
Além de que, tais chapas após usinadas foram encaminhadas para o ensaio de tração, sem 
nenhum tratamento térmico ou de superfície adicional, conforme Figura 8. 
 
Figura 7: Dimensões do corpo de prova. 
 
Fonte: Autora, 2018. 
 
Figura 8: Corpos de prova após usinagem. 
 
Fonte: Autora, 2018. 
 
Para demonstrar o processo usado para a realização de tal ensaio, fez-se o 
fluxograma conforme Figura 9. 
32 
 
 
Figura 9: Fluxograma do processo de estudo das chapas. 
 
Fonte: Autora, 2018. 
 
Para o ensaio de tração foi utilizada a máquina universal WDW-100e, marca SHIGIN, 
conectada por meio de sensores a um microcomputador responsável por gerar o gráfico 
tensão e deformação, com capacidade de carga de 100kN e velocidade de operação de 
5mm/min com auxílio do extensômetro, como mostra a Figura 10. Os ensaios foram realizados 
em temperatura ambiente, onde fora determinados os parâmetros de área de seção 
retangular, comprimento, espessura. 
 
Figura 10: Ensaio sendo realizado na máquina de tração. 
 
Fonte: Autora, 2018. 
 
Foram realizados primeiramente ensaios nas 10 chapas laminadas a quente e logo 
após as 10 chapas laminadas a frio, obtendo os valores de força máxima, tensão de 
resistência, limite de escoamento, alongamento total, estricção e módulo de elasticidade para 
Confecção 
do 
desenho 
do corpo 
de prova
Compra de 
Chapas
Usinagem 
dos corpos 
de prova 
no CNC
Retirada 
de 
rebarbas
Ensaio de 
tração
Estudo 
sobre 
ensaio
33 
 
que possa ser comparado com a teoria. Usou-se um paquímetro universal de medição externa 
(0 ~ 25mm), para dimensionar a amostra, antes e após o ensaio, cujos valores foram usados 
nos cálculos referentes as propriedades mecânicas do material. 
 
2.2 ENSAIO METALOGRÁFICO 
 
2.2.1 Ensaio Macroscópico 
 
Para realizar a análise metalográfica macrográfica, seguiu-se as seguintes etapas, 
realizou-se o corte do corpo de prova do aço AISI 1020. Em seguida, adicionou-se a amostra 
no molde com resina, onde ficou durante 72 horas para secar. Após, a secagem a peça foi 
lixada a mão com lixas d’agua respectivamente nas seguintes granulometrias: 120, 220, 320, 
600, 1200 e 1500 mesh, lixando até restar somente os riscos da última lixa utilizada, como 
mostra as Figuras 11 e 12. 
 
Figura 11: Processo para tirar impurezas 
através de lixas. 
 
Fonte: Autora, 2018. 
 
Figura 12: Amostras após lixadas. 
 
Fonte: Autora, 2018. 
 
Usando a máquina Politriz, modelo DP-10 – marca Struers, fez-se o polimento da 
amostra. E para isto, ajustou-se a vazão da água, adicionou-se o abrasivo alumina; e com as 
duas mãos foi segurado levemente a peça sobre o pano de polimento até que a superfície 
ficasse sem nenhum tipo de ranhura, mostrado na Figura 13. Para que a amostra, pudesse 
ser analisada microscopicamente, fez-se o ataque químico da mesma, utilizando Nital a 2% 
(2% de ácido Nítrico e 98% de álcool etílico), como mostra a Figura 14. Após o ataque químico 
limpou-se a amostra para remover os resíduos do processo, através da lavagem com água e 
34 
 
álcool, sendo em seguida, a mesma seca através do jato de ar quente, proveniente de um 
secador. 
 
Figura 13: Polimento das amostras. 
 
Fonte: Autora, 2018. 
Figura 14: Realização do ataque químico. 
 
Fonte: Autora, 2018. 
 
Com a amostra devidamente preparada, pode-se realizar a análise macroscópica, 
por meio do microscópio modelo Stereo Discovery.V8 - marca ZEISS com resolução da lente 
de 20x, mostrado na Figura 15. 
 
Figura 15: Análise macroscópica. 
 
Fonte: Autora, 2018. 
 
35 
 
2.2.2 Ensaio Microscópico 
 
Para realizar a análise metalográfica micrográfica, seguiu-se as etapas do processo 
de análise metalográfica macrográfica,descritos no tópico 2.3.1, diferenciando-se no 
microscópio utilizado modelo TNM 07T PL – marca OPTON, como mostra a Figura 16. 
 
Figura 16: Análise Microscópica. 
 
Fonte: Autora, 2019. 
 
 
2.3 ENSAIO DE DUREZA 
 
Para determinar as propriedades através do ensaio de dureza, foram utilizadas 2 
chapas finas aço AISI 1020 após ensaio de tração, sendo que para atingir um bom resultado 
foram realizadas 15 coletas de dados por amostra, totalizando 30 ensaios. Sendo que os 
mesmos foram divididos pelo tipo de processo de laminação. 
Para a efetuação do ensaio utilizou-se um durômetro da marca Pantec, como mostra 
a Figura 17, de precisão e escolhida a modalidade Rockwell para interpretação das medidas 
convencionadas a norma NBR NM 461-1. De acordo com as características e aplicações do 
material em estudo seleciona-se a escala B com um penetrador do tipo esfera de 1,59 mm 
36 
 
(1/16”) e uma carga para aplicação de 100 kgf; sendo que esta configuração é utilizada para 
aços não temperados, ferros fundidos e algumas ligas não ferrosas. 
 
Figura 17: Durômetro para realização do ensaio. 
 
Fonte: Autora, 2019. 
 
Onde as etapas para realização do ensaio após a calibração do equipamento, foram 
seguidas de acordo com a Figura 18, e com os dados descritos no tópico 1.4.1.1, a fim de 
identificar diferenças entre os tipos de laminação. 
 
Figura 18: Etapas da realização do ensaio. 
 
Fonte: CAZACIUC et. al., 2000 
37 
 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
 
Buscou se analisar a diferença do tipo de laminação na chapa, onde essa diferença 
acontece na microestrutura do material que pode ser comparada com os números obtidos, já 
que a diferença numérica do processo de laminação é o que se deseja obter nesse ensaio. 
 
3.1 ENSAIO DE TRAÇÃO 
 
Com a realização do ensaio de tração, montou-se as Tabelas 4 e 5 que demonstram 
os valores fornecidos pela máquina de ensaio para o microcomputador, onde respectivamente 
referem-se as chapas laminadas a frio e a quente. 
 
Tabela 4 - Dados do ensaio das chapas laminadas a frio. 
Amostra Força 
Máxima 
(kN) 
Tensão de 
Resistência (MPa) 
Limite de 
Escoamento 
(MPa) 
Alongamento 
Total (%) 
Estricção 
(%) 
1 17.09 397.50 330.53 39.19 49.52 
2 16.90 393.05 327.09 33.73 43.35 
3 16.96 394.38 344.86 36.76 41.98 
4 16.36 380.36 312.63 37.03 51.19 
5 17.00 395.33 339.51 39.19 51.50 
6 16.39 381.06 323.56 35.73 45.27 
7 16.56 385.18 330.07 34.38 49.08 
8 16.16 375.93 309.63 39.68 49.70 
9 17.06 396.84 355.00 37.30 43.80 
10 17.00 395.40 345.49 37.30 48.76 
Média 16.75 389.50 331.84 37.03 47.42 
Desvio 
Padrão 
0.33 7.62 13.82 1.90 3.30 
Fonte: Autora, 2018. 
 
Tabela 5 - Dados do ensaio das chapas laminadas a quente. 
Amostra Força 
Máxima 
(kN) 
Tensão de 
Resistência 
(MPa) 
Limite de 
Escoamento 
(MPa) 
Alongamento 
Total (%) 
Estricção 
(%) 
1 13.86 339.34 276.08 43.51 48.52 
2 13.88 339.85 271.30 43.78 58.52 
3 13.85 339.08 272.99 44.32 51.68 
4 13.86 339.24 274.15 44.86 58.82 
5 13.84 338.89 259.41 44.86 65.14 
6 13.86 339.31 272.96 44.65 48.15 
7 13.86 339.23 271.95 43.24 48.52 
8 13.85 339.05 276.29 44.05 49.55 
9 13.86 339.25 274.85 44.32 55.45 
10 13.85 339.05 272.77 44.32 52.02 
Média 13.86 339.23 272.28 44.19 53.64 
Desvio 
Padrão 
0.01 0.25 4.57 0.52 5.40 
Fonte: Autora, 2018. 
38 
 
Sendo que as curvas obtidas no ensaio de tração mostram todos os patamares até 
o ponto onde ocorreu a ruptura. Tornando possível verificar que a tensão última do material 
aço AISI 1020, é de 397,50 ± 10% MPa. Comparando com valores teóricos em que a tensão 
última do material aço AISI 1020 é de 420 MPa, independente do processo de conformação, 
conclui-se que o valor obtido está dentro dos padrões esperados. 
Com elas foram criados os gráficos mostrados nas Figuras 19 e 20, onde 
representam as chapas laminadas a quente e as chapas laminadas a frio. 
 
Figura 19: Curva Tensão x Deformação das chapas laminadas a frio. 
Fonte: Autora, 2018. 
 
 
39 
 
Figura 20: Curva Tensão x Deformação das chapas laminadas a quente. 
 
Fonte: Autora, 2018. 
 
Como pode-se observar, os gráficos das Figuras 19 e 20, apresentam comportamento 
semelhantes, diferenciando numericamente em cada amostra. Verificando com isto, que as 
medições da força e do alongamento obtidos nas tabelas de dados e demonstrados na Figura 
21, resultam em valores satisfatórios, para interpretar visualmente o tamanho final das 
amostras. 
 
Figura 21: Diferença de alongamento entres as chapas laminadas. 
 
Fonte: Autora, 2018. 
 
40 
 
3.2 ENSAIO METALOGRÁFICO 
 
No ensaio metalográfico, percebe-se que dependendo da forma como se faz as 
etapas da micrografia, obtém-se um resultado diferente. A partir da leitura do material de 
Colpaert (2008), de onde a Figura 22 é proveniente, determina-se que as amostra onde a 
proporção de fases escuras (perlita) e claras (ferrita) é aproximadamente 25% para 75%, pode 
ser dito aço AISI 1020. 
 
Figura 22: Gráfico de Concentração de Constituintes por Teor de Carbono. 
 
Fonte: Colpaert, 2008. 
 
No resultado da macroscopia, percebe-se que as fases de cor escura (carbono) 
aparecem em menor tamanho, onde na Figura 24, consegue-se visualizar os contornos de 
grão, com linhas finas formando figuras disformes. Já na Figura 23 tais linhas não podem ser 
vistas com clareza, demonstrando que esta não foi atacada de forma correta. Para resolver 
este problema a amostra deveria ser atacada quimicamente por um tempo superior. 
 
41 
 
Figura 23: Chapa Laminada a Frio após ataque com zoom de 20x. 
 
Fonte: Autora, 2019. 
 
Figura 24: Chapa Laminada a Quente após ataque com zoom de 20x. 
 
Fonte: Autora, 2019. 
 
Na microscopia, visualizou-se a diferença da distribuição dos grãos entre a chapa fria 
e a chapa quente, como mostra as Figura 25 e 26, sendo possível perceber que na chapa 
42 
 
laminada a quente os grãos por terem um crescimento acarreta numa concentração dos 
componentes (ferro e carbono). 
 
Figura 25: Microscopia da Chapa laminada a 
Quente, zoom 100x. 
 
Fonte: Autora, 2019. 
 
Figura 26: Microscopia da Chapa laminada a 
Frio, zoom 100x. 
 
Fonte: Autora, 2019. 
 
Na Figura 27, visualiza-se pouco os contornos de grãos, devido ao processo de 
preparação das amostras. Mas se relacionarmos as Figuras 23, 24, 25 e 26, percebe-se que 
nas chapas que foram laminadas a quente consegue-se ver claramente as linhas dos 
contornos de grão, devido a temperatura que a chapa estava e pelo fato da chapa quando 
laminadas a frio tenderem ao encruamento, ou seja, ficam mais duras e resistentes à medida 
que sofre a deformação durante a laminação. 
43 
 
Figura 27: Microscopia da Chapa laminada a Quente, zoom 100x (diminuição da luz). 
 
Fonte: Autora, 2019. 
 
Como hipótese, tem-se a sugestão de uma liga hipoeutetóide, visto que se formou 
com aproximadamente 0,2% de carbono, estando à esquerda do ponto eutetóide (0,77%C), 
no diagrama de fases. Para a formação do aço, geralmente é utilizado um resfriamento lento, 
no qual observa-se a nucleação da ferrita nos contornos de grão da austenita. 
 
3.3 ENSAIO DE DUREZA 
 
Após realização do ensaio nas partes da chapa que não houve deformação ou ter 
sido afetada pela garra da máquina de tração, como mostra as Figuras 28 e 29, buscou-se 
verificar a diferença da maleabilidade do aço através do ensaio de dureza, onde chegou-se 
aos valores descritos na Tabela 6. 
 
44 
 
Figura 28: Ensaio feito na Chapa Laminada a 
Quente. 
 
Fonte: Autora, 2019. 
 
Figura 29: Ensaio feito na Chapa Laminada a 
Frio. 
 
Fonte: Autora, 2019. 
 
Tabela 6: Resultados Ensaio de Dureza. 
 Chapa Laminada a Quente Chapa Laminada a Frio 
Pontos nas 
Amostras 
Dureza (HRB) Dureza (HRB) 
1 33 45,5 
2 29 41 
3 28 47 
4 23 43,5 
5 23 44 
6 24,5 48,5 
7 25,5 39,5 
8 26 39,5 
9 28 36,5 
10 25,5 38 
11 25 38,5 
12 24,5 37 
13 33 39 
14 27 33 
15 30,5 31 
Média 27,03 40,1 
Desvio Padrão3,21 4,93 
Fonte: Autora, 2019. 
45 
 
 
Com o resultado da média, chega-se ao fato de que ambas as chapas ficaram entre 
o range de 20 – 80 HBR descrito pela norma, como mostra a Tabela 6 e Figura 30. Percebe-
se que o processo de laminação a frio além de dar acabamento superficial também aumenta 
a dureza do material, totalmente inverso do processo de laminação a quente. 
 
Figura 30: Gráfico comparativo com o desvio da Dureza. 
 
Fonte: Autora, 2019. 
 
No gráfico da Figura 31, percebemos claramente que a variação de uma chapa para 
outra é pequena, sendo que o último ponto é bem próximo. Mas se compararmos em relação 
à média percebemos que essa variação se torna alta, causados devido a forma como foi 
realizado o processo de conformação, a microestrutura do material, entre outras variações 
relacionadas ao processo de fabricação das chapas. 
46 
 
Figura 31: Gráfico comparativo com as médias das Durezas. 
 
Fonte: Autora, 2019. 
 
Portanto, mesmo com essas variações cada produto que utilizará essas chapas 
dependerá da escolha do processo de fabricação das mesmas, sendo as chapas laminadas 
a quente destinadas a produtos como tubos metálicos, rodas, autopeças, entre outros; já as 
chapas laminadas a frio destinadas para eletrodomésticos, automóveis, esquadrias, entre 
outros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
47 
 
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
 
Com o ensaio de tração foi possível observar que o processo de laminação tanto a 
quente quanto a frio, pode influenciar em características como alongamento, força máxima, 
limite de escoamento e módulo de elasticidade, sendo possível perceber que nas chapas 
laminadas a frio o seu alongamento e sua força máxima, foi considerável e respectivamente 
maior e menor que nas chapas laminadas a quente, sendo que a variação da tensão de 
resistência foi pequena, mas abaixo do valor teórico. 
A partir do ensaio de dureza percebe-se que seu valor não se altera além do limite 
de tolerância descrito na norma, mas sim com o processo de laminação. Desse modo, a 
variação de dureza das chapas laminadas a frio tende-se a ser superior do que as laminadas 
a quente, o que ajuda a definir qual melhor processo pra determinado produto, pois de acordo 
com o destino desse produto saberá se o mesmo terá que ter baixa ou alta resistência. 
Com o ensaio metalográfico, percebe-se que a microestrutura do aço se altera 
mediante a temperatura do processo e de acordo com o sentido da laminação, afetando 
propriedades como resistência mecânica, dureza, entre outros, validando a concentração das 
fases descritas na teoria. 
Mediante análise dos resultados atingidos a partir da realização dos ensaios 
mecânicos e macroestrutural, conclui-se que a temperatura durante o processo de laminação 
das chapas altera algumas propriedades mecânicas do material, tais como: o limite de 
escoamento, a tensão de resistência, dureza, ainda que outras variáveis possam ser utilizadas 
para se obter um melhor resultado referente aos ensaios, como a utilização de tratamentos 
térmicos, outros ensaios, entre outros aspectos. 
Como proposta para estudos futuros, realizar algum tratamento térmico em ambas 
as chapas e verificar se essa diferença na temperatura do processo continua ou se ambas se 
estabilizam, e realizar uma análise química para verificação da porcentagem de cada 
componente da liga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
48 
 
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