AV1 - MTT - 2021 01 - FELIPE SANTORO

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CURSO: 
ENGENHARIA 
UNIDADE: 
 BOTAFOGO 
TURNO: 
NOITE 
PERÍODO: 
2021.01 
DATA: 
17/03/2021 
DISCIPLINA: MTT 
PROFESSOR: DIEGO M. LOPES 
ACADÊMICO (a): Felipe Magalhães Santoro 
Assinatura do aluno(a): 
NOTA: 
 
1ª QUESTÃO 
 O aço-liga contém quantidades específicas de elementos de liga diferentes daqueles normalmente utilizados 
nos aços comuns para as mais diversas aplicações industriais, logo: 
a) Cite os principais elementos de liga encontrados nos aços-liga. 
Além das ligações entre ferro e carbono, outros elementos em proporções significativas que podem 
alterar as propriedades químicas ou mecânicas do material. Geralmente, os 
outros elementos adicionados à composição do aço são: manganês, níquel, cromo, molibdênio, 
vanádio, tungstênio e silício. 
b) Quais as principais alterações são encontradas nos aços com a adição dos elementos microligantes? 
Com a adição dos elementos microligantes podemos observar um aumento da resistência através do 
refino de grão, além de retardar a recristalização, diminuir a temperatura de transformação e, 
consequentemente, favorecer a formação de constituintes de temperaturas mais baixas. 
 
c) Onde podem ser encontrados nos segmentos industriais? 
O aço-liga pode ser encontrado em praticamente todos os segmentos industriais, desde a construção 
civil até a construção naval, passando pelas indústrias petrolífera, automobilística e aeronáutica. 
 
d) Cite três aços-liga e um produto comercial para cada liga. 
Os aços carbono que são amplamente utilizados em diversas aplicações. Aços como 1030, 1040 e 4041 
são bem comuns no mercado e bastante utilizado no projeto Baja 
 
 
2ª QUESTÃO 
Os aços para Beneficiamento são ligas metálicas constituídas de Ferro, Carbono, Silício e Manganês, podendo 
conter outros elementos de liga tais como cromo, níquel, Molibdênio e Vanádio, que adicionados possibilitam a 
otimização das propriedades características dos aços. Complete o quadro abaixo: 
TIPO DE AÇO CARACTERÍSITCAS E PROPRIEDADES MECÂNICAS APLICAÇÕES 
ABNT / AISI / 
SAE-4140 
Alta temperabilidade, má soldabilidde e usinabilidade 
razoavel.Boa resistência à torção e à fadiga. Dureza na condição 
Utilizado em peças que 
exigem elevada dureza 
resistência e tenacidade. 
 
 
 
 
 
 
temperada varia de 54 a 59 HRc. Através de nitretação pode-se 
melhorar suas propriedades mecânicas. 
Usado em automóveis, 
aviões, virabrequins, 
bielas, eixos, 
engrenagens, armas, 
parfusos, equipamentos 
para petróleo. 
ABNT 
4140,AISI 
4340,SAE 4340 
Aço com a mais alta temperabilidade entre os de construção 
mecânica, Usabilidade e soldabilidde ruins.Boa forjabilidade. 
Dependendo do teor de carbono a dureza na condição temperada 
varia de 54 a 59 HRc 
Destinado à fabricação 
de eixos, bielas, 
virabrequins e peças com 
alta solicitação mecânica; 
na indústria aeroespacial; 
automobilística; de 
máquinas e 
equipamentos. 
ABNT 
8640,AISI 
8640,SAE 
48640,DIN 
40NiCrMo22 
Aço de alta resistência mecânica, boa usinabilidade, alta 
tenacidade, elevada temperabilidade e baixa soldabilidade. 
Peças sujeitas a grandes 
esforços. Utilizado na 
fabricação de eixos, 
bielas e manivelas. 
 
3ª QUESTÃO 
 Explique detalhadamente o processo de fabricação dos aços desde a extração do minério de ferro até o 
produto final (bobinas de aço), conforme evidenciado nas Figuras abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pátio de Matérias-Primas 
• O pátio de matérias-primas é a área da usina siderúrgica destinada ao recebimento, beneficiamento 
granulométrico, estocagem e homogeneização das matérias-primas e insumos utilizados na produção 
de aço. As principais matérias-primas são carvão mineral, minério de ferro e calcário. Geralmente em 
áreas abertas, os insumos são dispostos em pilhas e são transportados até as unidades de produção. 
 
 
Preparação da carga 
• Grande parte do minério de ferro (finos) é aglomerada utilizando-se cal e finos de coque. 
• O produto resultante é chamado de sinter. 
• O carvão é processado na coqueria e transforma-se em coque. 
 
Redução 
• Essas matérias-primas, agora preparadas, são carregadas no alto forno. 
• Oxigênio aquecido a uma temperatura de 1000ºC é soprado pela parte de baixo do alto forno. 
• O carvão, em contato com o oxigênio, produz calor que funde a carga metálica e dá início ao processo 
de redução do minério de ferro em um metal líquido: o ferro-gusa. 
• O gusa é uma liga de ferro e carbono com um teor de carbono muito elevado. 
 
Refino 
• Aciarias a oxigênio ou elétricas são utilizadas para transformar o gusa líquido ou sólido e a sucata de 
ferro e aço em aço líquido. 
• Nessa etapa parte do carbono contido no gusa é removido juntamente com impurezas. 
• A maior parte do aço líquido é solidificada em equipamentos de lingotamento contínuo para produzir 
semi-acabados, lingotes e blocos. 
 
Laminação 
• Os semi-acabados, lingotes e blocos são processados por equipamentos chamados laminadores e 
transformados em uma grande variedade de produtos siderúrgicos, cuja nomenclatura depende de sua 
forma e/ou composição química. 
 
 
 
 
 
 
 
4ª QUESTÃO 
Cite os principais tipos de tratamento térmicos dos aços e suas aplicações. 
Revenimento: Este processo tem como objetivo aumentar a tenacidade do aço, modificando sua estrutura, e é 
realizado para atender especificações de dureza do metal. 
Têmpera: Têmpera é um processo obtido em temperaturas diferentes. Este processo aumenta a dureza e 
resistência do aço e se dá em duas etapas: aquecimento e esfriamento rápido. O primeiro organiza os cristais 
do metal, e o segundo tem como objetivo obter a estrutura martensita (solução sólida de carbono e ferro). Neste 
tratamento térmico, o aquecimento é superior a 727ºC. Na segunda etapa da têmpera, ocorre o resfriamento 
brusca em água ou óleo. 
Recozimento Térmico: O recozimento consiste no aquecimento uniforme do aço a uma temperatura superior à 
zona crítica (acima de Ac3), seguido por um resfriamento gradativo. Este procedimento tem como finalidade 
restaurar as propriedades alteradas por um tratamento mecânico ou térmico anterior, refinando as estruturas 
brutas de fusão. A temperatura de recozimento varia de acordo com a composição química do material, de 20 
a 50 ºC. 
Cementação: Este tratamento térmico permite enriquecimento com carbono da superfície de um aço de baixo 
carbono. A cementação é feita a gás, líquidos e outras substâncias. 
Alívio de tensão: O alívio de tensão ajusta discordâncias decorrentes de processos anteriores, que alteram a 
microestrutura do aço e comprometem macro tensões de natureza elástica. Que pode a peça empenar, torcer 
ou até trincar. Este processo ocorre na fase inicial do recozimento térmico, que veremos alguns tópicos adiante. 
A temperatura se dá entre 600°C e 680°C, e o resfriamento deve ocorrer lentamente. 
Normalização: Facilitador para a usinagem de peças, a normalização diminuir a granulação do aço, refinando 
sua estrutura e conferindo melhores propriedades quando comparado ao recozimento. Este processo é 
realizado em duas etapas: aquecimento em atmosfera controlada e resfriamento ao ar. 
Beneficiamento: O beneficiamento ajusta o aço como parte de um conjunto de peças, conferindo maior 
tenacidade à estrutura. Este procedimento ocorre nas etapas de têmpera e revenimento. 
Solubilização: Neste tratamento, o aço é aquecido até dissolver um ou mais elementos de liga, e é temperado 
em seguida, para que estes elementos se mantenham em estado sólido, aumentando a dureza e a resistência 
mecânica do alumínio nas ligas. 
Carbonitretação: Este processo de tratamento térmico, empregado em aços não ligados ou de baixo carbono, 
utiliza camadas de carbono e nitrogênio de pequena a média profundidade (entre 0,05 e 0,60 mm). A 
carbonitretação ocorre em temperaturas entre 800°C e 880°C. 
 
 
5ª QUESTÃO 
Tendo em vista o Diagrama ferro carbono apresentado abaixo, explique a alteração das característicasgeométricas das estruturas celulares (CCC) e (CFC) em função da temperatura, da mudança de fase e da 
composição química do aço. 
 
 
 
 
 
 
 
 
6ª QUESTÃO 
Explique a diferença entre Austenita, Ferrita, Cementita e Perlita nas microestruturas dos aços: 
Austenita: É uma solução sólida de carbono em ferro gama. Somente é estável as temperaturas superiores a 
723 ºC, desdobrando-se por reação eutetóide, a temperaturas inferiores, em ferrita e cementita. Somente pode 
aparecer austenita a temperatura ambiente nos aços austeníticos, nesse caso, a austenita é estável a 
temperatura ambiente. É deformável como o ferro gama, pouco dura, apresenta grande resistência ao desgaste, 
é magnética, e é o constituinte mais denso dos aços e não é atacada por reagentes. A resistência da austenita 
retida à temperatura ambiente oscila entre 80 e 100 daN/mm2 e alongamento entre 20 e 25 %. Pode dissolver 
até 1,7 – 1,8 % de carbono. Apresente rede cristalográfica cúbica de face centrada. 
Ferrita: Este constituinte está formado por uma solução sólida de inserção de carbono em ferro alfa. É o 
constituinte mais mole dos aços porém é o mais tenaz, e o mais maleável, sua resistência a tração é de 28 
daN/mm2 e alongamento de 35%. Sua solubilidade máxima é de 0,008 %. Pode também manter em solução de 
substituição a outros elementos tais como Si, P, Ni, Cr, Cu, que aparecem nos aços, bem como impurezas como 
elementos de ligação. A ferrita apresenta-se nos aços como constituinte e misturada com a cementita para 
formar parte da perlita. Se o aço é muito pobre em carbono, sua estrutura está formada quase que totalmente 
por grãos de ferrita cujos limites podem ser revelados facilmente com o microscópio, depois de um ataque com 
ácido nítrico diluído. Os grãos são equiaxiais. 
Perlita: Formada por uma mistura eutetóide de duas fases, ferrita e cementita, produzida a 723 ºC quando a 
composição é de 0,8 %. Sua estrutura está constituída por lâminas alternadas de ferrita e cementita, sendo a 
espessura das lâminas de ferrita superior ao das de cementita, estas últimas ficam em relevo depois do ataque 
com ácido nítrico. A perlita é mais dura e resistente que a ferrita, porém mais branda e maleável que a cementita. 
Apresenta-se em forma laminar, reticular e globular. 
Cementita: É o constituinte que aparece em fundições e aços. É o carboneto de ferro, de fórmula Fe3C. É muito 
frágil e duro, apresentando mais de 840 Vickers, e é muito resistente ao cisalhamento. Em baixas temperaturas 
 
 
 
 
 
 
é ferromagnético e perde esta propriedade a 212 ºC (ponto de Curie). O ponto de fundição acima de 1950 ºC, e 
é termodinamicamente instável a temperaturas inferiores a 1200 ºC. 
 
7ª QUESTÃO 
Explique os principais objetivos da realização de Tratamentos Térmicos. 
Os objetivos do tratamento térmico podem ser resumidos em: Remoção de tensões internas, Aumento ou 
diminuição da dureza, Aumento da resistência mecânica, Melhora da ductilidade, Melhora da resistência ao 
desgaste, Melhora da usinabilidade, Melhora das propriedades de corte, Melhora da resistência a corrosão, 
Melhora da resistência ao calor, Modificar as propriedades elétricas e magnéticas. 
 
8ª QUESTÃO 
Cite os principais fatores de Influência nos Tratamentos Térmicos. 
Temperatura, Tempo, Velocidade de resfriamento, Atmosfera aplicada e manuseio 
 
9ª QUESTÃO 
Explique a função dos principais Meios de resfriamento nos tratamentos térmicos. 
A variação da velocidade de resfriamento pode-se obter desde a perlita grosseira de baixa resistência mecânica 
e baixa dureza até a martensita que é o constituinte mais duro resultante dos tratamentos térmicos. Por outro 
lado, a obtenção desses constituintes não é só função da velocidade de resfriamento, dependendo também da 
composição do aço (teor em elemento de liga, deslocando a posição das curvas em C), das dimensões (seção) 
das peças, etc. Os meios de esfriamento usuais são: ambiente do forno, ar e meios líquidos. O resfriamento mais 
brando é, evidentemente, o realizado no próprio interior do forno e ele se torna mais severo à medida que se 
passa para o ar ou para um meio líquido, onde a extrema agitação dá origem aos meios de esfriamento mais 
drásticos ou violentos. Na escolha do meio de esfriamento, o fator inicial a ser considerado é o tipo de estrutura 
final desejada a uma determinada profundidade. Não só, entretanto. De fato, a seção e a forma da peça influem 
consideravelmente na escolha daquele meio. Muitas vezes, por exemplo, a seção da peça é tal que a alteração 
estrutural projetada não ocorre à profundidade esperada. Algumas vezes a forma da peça é tal que um 
resfriamento mais drástico, como em água, pode provocar consequências inesperadas e resultados indesejáveis 
tais como empenamento e mesmo ruptura da peça. Um meio de resfriamento menos drástico, como óleo, seria 
o indicado sob o ponto de vista de empenamento ou ruptura, porque reduz o gradiente de temperatura 
apreciavelmente durante o resfriamento, mas não podem satisfazer sob o ponto de vista de profundidade de 
endurecimento. É preciso, então conciliar as duas coisas: resfriar adequadamente para obtenção da estrutura e 
das propriedades desejadas à profundidade prevista e, ao mesmo tempo, evitar empenamento distorção ou 
mesmo ruptura da peça quando submetida ao resfriamento. Tal condição se consegue com a escolha apropriada 
do aço. De qualquer modo, o meio de resfriamento é fator básico no que se refere à reação da austenita e em 
consequência, aos produtos finais de transformação. Os meios de resfriamento mais utilizados são : soluções 
aquosas, águas, óleo e ar. Outro fator que deve ser levado em conta é o da circulação do meio de resfriamento 
ou agitação da peça no interior, pois ocorrer o empenamento das peças e até mesmo fissuras para isso temos 
que usar meios menos drásticos como óleo, água aquecida ou ar, são banhos de sal ou banho de metal fundido. 
 
10ª QUESTÃO 
 
 
 
 
 
 
Explique os efeitos dos tratamentos de cementação e da nitretação no custo e na qualidade de engrenagens 
produzidas com aços ABNT 4140 e 4340 
Nitretação 
É um tratamento termoquímico de superfície, onde aumenta: 
• Dureza da superfície 
• Resistencia ao desgaste 
• Resistencia a fadiga 
• Resistencia a corrosão 
Consiste na difusão de Nitrogênio na superfície, formando Nitretos 
 
Cementação 
É um tratamento que consiste em se introduzir carbono na superfície do aço pelo mecanismo de difusão atômica 
com o objetivo de se aumentar a dureza superficial do material, depois de convenientemente temperado. Onde 
ocorre as seguintes alterações: 
• O aumento da dureza superficial 
• Aumento do teor de carbono da superfície 
• Aumento na temperabilidade