NOÇÕES DE VÁLVULAS, TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS E ACESSÓRIOS

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Autor: Carlos Ro Autor: Carlos Roberto Firminoberto Firmino
NOÇÕES DENOÇÕES DE
VÁLVULAS,VÁLVULAS,
TUBULAÇÕESTUBULAÇÕES
INDUSTRIAISINDUSTRIAIS
E ACESSÓRIOSE ACESSÓRIOS
  
NOÇÕES DENOÇÕES DE
VÁLVULAS,VÁLVULAS,
TUBULAÇÕESTUBULAÇÕES
INDUSTRIAISINDUSTRIAIS
E ACESSÓRIOSE ACESSÓRIOS
  
 Autor: Carlos Rob Autor: Carlos Roberto Firminoerto Firmino
Colaboradores: Délio Rodrigues da SilvaColaboradores: Délio Rodrigues da Silva   Fernando Fernando Costa Costa dos dos Santos Santos Júnior Júnior 
   Hernon Hernon Viana Viana FilhoFilho
Ao final desse estudo, o treinando poderá:Ao final desse estudo, o treinando poderá:
• Denir o que é ciência dos materiais e sua importância para a• Denir o que é ciência dos materiais e sua importância para a
indústria;indústria;
• Classicar materiais quanto às suas características;• Classicar materiais quanto às suas características;
• Reconhecer a aplicação dos diferentes materiais disponíveis no• Reconhecer a aplicação dos diferentes materiais disponíveis no
mercado das tubulações, válvulas e acessórios utilizados na indústria.mercado das tubulações, válvulas e acessórios utilizados na indústria.
NOÇÕES DENOÇÕES DE
VÁLVULAS,VÁLVULAS,
TUBULAÇÕESTUBULAÇÕES
INDUSTRIAISINDUSTRIAIS
E ACESSÓRIOSE ACESSÓRIOS
  
Este material é o resultado do trabalho conjunto de muitos técnicosEste material é o resultado do trabalho conjunto de muitos técnicos
da área de da área de Exploração & Produção da Petrobras. Ele se estende paraExploração & Produção da Petrobras. Ele se estende para
além dessas páginas, uma vez que traduz, de forma estruturada, aalém dessas páginas, uma vez que traduz, de forma estruturada, a
experiência de anos de dedicação e aprendizado no exercício dasexperiência de anos de dedicação e aprendizado no exercício das
atividades prossionais na Companhia.atividades prossionais na Companhia.
É com tal experiência, reetida nas competências do seu corpo deÉ com tal experiência, reetida nas competências do seu corpo de
empregados, que a Petrobras conta para enfrentar os crescentesempregados, que a Petrobras conta para enfrentar os crescentes
desaos com os quais ela se depara no desaos com os quais ela se depara no Brasil e no mundo.Brasil e no mundo.
Nesse contexto, o E&P criou o Programa Alta Competência, visandoNesse contexto, o E&P criou o Programa Alta Competência, visando
prover os meios para adequar quantitativa e qualitativamente a forçaprover os meios para adequar quantitativa e qualitativamente a força
de trabalho às estratégias do negócio E&P.de trabalho às estratégias do negócio E&P.
Realizado em diferentes fases, o Alta Realizado em diferentes fases, o Alta Competência tem como premissaCompetência tem como premissa
a participação ativa dos técnicos na a participação ativa dos técnicos na estruturaçestruturação e detalhamento dasão e detalhamento das
competências necessárias para explorar e competências necessárias para explorar e produzir energia.produzir energia.
O objetivo deste material é contribuir para a disseminação dasO objetivo deste material é contribuir para a disseminação das
competências, de modo a competências, de modo a facilitar a formação de facilitar a formação de novos empregadosnovos empregados
e a reciclagem de antigos.e a reciclagem de antigos.
Trabalhar com o bem mais precioso que temos – as pessoas – é algoTrabalhar com o bem mais precioso que temos – as pessoas – é algo
que exige sabedoria e dedicação. Este material é um suporte paraque exige sabedoria e dedicação. Este material é um suporte para
esse rico processo, que se concretiza no envolvimento de todos osesse rico processo, que se concretiza no envolvimento de todos os
que têm contribuído para tornar a Petrobras a empresa mundial deque têm contribuído para tornar a Petrobras a empresa mundial de
sucesso que ela é.sucesso que ela é.
Programa Alta CompetênciaPrograma Alta Competência
Programa Alta CompetênciaPrograma Alta Competência
  
Esta seção tem o objetivo de Esta seção tem o objetivo de apresentar como esta apostilaapresentar como esta apostila
está organizada e assim facilitar seu uso.está organizada e assim facilitar seu uso.
No início deste material é No início deste material é apresentado oapresentado oobjetivo geralobjetivo geral, o qual, o qual
representa as metas de aprendizagem a serem atingidas.representa as metas de aprendizagem a serem atingidas.
 Autor  Autor 
Ao final desse estudo, o treinando poderá:Ao final desse estudo, o treinando poderá:
• Identicar procedimentos adequados ao • Identicar procedimentos adequados ao aterramentoaterramento
e à manutenção da segurança nas instalações elétricas;e à manutenção da segurança nas instalações elétricas;
• Reconhecer os riscos de acidentes relacionados ao• Reconhecer os riscos de acidentes relacionados ao
aterramento de segurança;aterramento de segurança;
• Relacionar os principais tipos de • Relacionar os principais tipos de sistemas desistemas de
aterramento de segurança e sua aplicabilidade nasaterramento de segurança e sua aplicabilidade nas
instalações elétricas.instalações elétricas.
ATERRAMENTOATERRAMENTO
DE SEGURANÇADE SEGURANÇA
Como utilizar esta apostilaComo utilizar esta apostila
Objetivo GeralObjetivo Geral
  
O material está dividido em capítulos.O material está dividido em capítulos.
No início de cada capítulo são apresentados osNo início de cada capítulo são apresentados os objetivosobjetivos
específicosespecíficos de aprendizagem, que devem ser utilizados como de aprendizagem, que devem ser utilizados como
orientadores ao longo do estudo.orientadores ao longo do estudo.
No nal de cada capítulo encontram-se os exercícios, queNo nal de cada capítulo encontram-se os exercícios, que
visam avaliar o visam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem.alcance dos objetivos de aprendizagem.
Os gabaritos dos exercícios estão nas últimas páginas doOs gabaritos dos exercícios estão nas últimas páginas do
capítulo em questão.capítulo em questão.
Para a clara Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suascompreensão dos termos técnicos, as suas
   C   C
  a  a
  p  p
   í   í   t   t
  u  u
   l   l  o  o
   1   1
Riscos elétricosRiscos elétricos
e o aterramentoe o aterramento
de segurançade segurança
Ao final desse capítulo, o Ao final desse capítulo, o treinando poderá:treinando poderá:
• Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e• Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e
riscos elétricos;riscos elétricos;
• Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de• Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de
equipamentos e sistemas elétricos;equipamentos e sistemas elétricos;
• Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de• Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de
segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas.segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas.
Capítulo 1. Riscos elétricos e Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurançao aterramento de segurança
1.4. Exercícios1.4. Exercícios
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e
aterramento de segurança?aterramento de segurança?
______________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________
2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que
abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos.abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos.
Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme,Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme,
o caso:o caso:
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurançaCapítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança
1) Que relaçãopodemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?
O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentesO aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes
do uso de equipamentos e sistemas elétricos.do uso de equipamentos e sistemas elétricos.
2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidadoscuidados
e critérios relacionados a riscos e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos,elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos,
marcando A ou B, conforme, o marcando A ou B, conforme, o caso:caso:
A) A) Risco Risco de de incêndio incêndio e e explosão explosão B) B) Risco Risco de de contatocontato
( B )( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas eprojetadas e
executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, osos
perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
  
1.7. Gabarito1.7. Gabarito  
Objetivo EspecíficoObjetivo Específico
  
Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suasPara a clara compreensão dos termos técnicos, as suas
denições estão disponíveis nodenições estão disponíveis no glossárioglossário. Ao longo dos. Ao longo dos
textos do capítulo, esses termos podem ser facilmentetextos do capítulo, esses termos podem ser facilmente
identicados, pois estão em destaque.identicados, pois estão em destaque.
4949
  
Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagirNesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir
diariamente com os equipamentos elétricos, pode detectardiariamente com os equipamentos elétricos, pode detectar
imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipandoimediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando
problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétricoproblemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétrico
por contato indireto e de por contato indireto e de incêndio e explosão.incêndio e explosão.
3.1. Problemas operacionais3.1. Problemas operacionais
Os principaisOs principais problemas operacionaisproblemas operacionais vericados em qualquer tipo vericados em qualquer tipo
de aterramento são:de aterramento são:
• Falta de continuidade; e• Falta de continuidade; e
• Elevada resistência elétrica de contato.• Elevada resistência elétrica de contato.
É importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 dene o valorÉ importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 dene o valor
de 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximode 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximo
admissível para resistência de contato.admissível para resistência de contato.
AAlltta a CCoommppeettêênncciiaa
Choque elétricoChoque elétrico – conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se – conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se
manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por umamanifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma
corrente elétrica.corrente elétrica.
OhmOhm – unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica. – unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica.
OhmímetroOhmímetro – instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm. – instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm.
  
3.4. Glossário3.4. Glossário
  
Caso sinta necessidade de saber de onde foram retirados osCaso sinta necessidade de saber de onde foram retirados os
insumos para o insumos para o desenvolvimento do conteúdo desta apostila,desenvolvimento do conteúdo desta apostila,
ou tenha interesse em se ou tenha interesse em se aprofundar em determinados temas,aprofundar em determinados temas,
basta consultar abasta consultar a BibliografiaBibliografia ao nal de cada capítulo.ao nal de cada capítulo.
Ao longo de todo o material, caixas de destaque estãoAo longo de todo o material, caixas de destaque estão
presentes. Cada uma delas tem presentes. Cada uma delas tem objetivos distintos.objetivos distintos.
A caixaA caixa “Você Sabia”“Você Sabia” traz curiosidades a respeito do  traz curiosidades a respeito do conteúdoconteúdo
abordado de um determinado item do capítulo.abordado de um determinado item do capítulo.
“Importante”“Importante”  é um lembrete das questões essenciais do  é um lembrete das questões essenciais do
conteúdo tratado no capítulo.conteúdo tratado no capítulo.
AAlltta a CCoommppeettêênncciiaa
CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá.CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemasAterramento de sistemas
elétricoselétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI –
Elétrica, 2007.Elétrica, 2007.
COELHO FILHO, Roberto Ferreira.COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços Riscos em instalações e serviços com eletricidade.com eletricidade.
Curso técnico de segurança do trabalho, 2005.Curso técnico de segurança do trabalho, 2005.
Norma Petrobras N-2222.Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidadesProjeto de aterramento de segurança em unidades
marítimasmarítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005.. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5410.Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensãoInstalações elétricas de baixa tensão . Associação. Associação
Brasileira de Normas Técnicas, 2005.Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5419.Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargasProteção de estruturas contra descargas
atmosféricasatmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
  
1.6. Bibliografia1.6. Bibliografia
  
  
É atribuído a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) aÉ atribuído a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) a
primeira observação de um fenômeno relacionadoprimeira observação de um fenômeno relacionado
com a eletricidade estática. Ele teria esfregado umcom a eletricidade estática. Ele teria esfregado um
fragmento de âmbar com um tecido seco e obtidofragmento de âmbar com um tecido seco e obtido
um comportamento inusitado – o âmbar era capaz deum comportamento inusitado – o âmbar era capaz de
atrair pequenos pedaços de palha. O âmbar é o nomeatrair pequenos pedaços de palha. O âmbar é o nome
dado à resina produzida por pinheiros que protege adado à resina produzida por pinheiros que protege a
árvore de agressões externas. Após árvore de agressões externas. Após sofrer um processosofrer um processo
semelhante à fossilização, ela se torna um materialsemelhante à fossilização, ela se torna um material
duro e resistente.duro e resistente.
É muito importante que você conheça os tipos deÉ muito importante que você conheça os tipos de pig pig  
de limpeza e dede limpeza e de pig pig instrumentado mais utilizados na instrumentado mais utilizados na
sua Unidade. Informe-se junto a ela!sua Unidade. Informe-se junto a ela!
IMPORTANTE!IMPORTANTE!
  
  
  
Já a caixa de destaqueJá a caixa de destaque “Resumindo”“Resumindo” é uma versão compacta é uma versão compacta
dos principais pontos abordados no capítulo.dos principais pontos abordados no capítulo.
EmEm “Atenção”“Atenção”  estão destacadas as informações que não  estão destacadas as informações que não
devem ser esquecidas.devem ser esquecidas.
Todos os recursos didáticos presentes nesta apostila têmTodos os recursos didáticos presentes nesta apostila têm
como objetivo facilitar o como objetivo facilitar o aprendizadode seu conteúdo.aprendizado de seu conteúdo.
Aproveite este material para o seu desenvolvimento prossional!Aproveite este material para o seu desenvolvimento prossional!
  
Recomendações geraisRecomendações gerais
• • Antes do Antes do carregamentcarregamento o dodo  pig pig, inspecione o, inspecione o
interior do lançador;interior do lançador;
• Após a retirada de um• Após a retirada de um pig pig, inspecione internamente, inspecione internamente
o recebedor deo recebedor de pigs pigs;;
• Lançadores e recebedores deverão ter suas• Lançadores e recebedores deverão ter suas
RESUMINDO...RESUMINDO...
  
ATENÇÃOATENÇÃO
É muito importante que você conheça osÉ muito importante que você conheça os
procedimentos específicos para passagem deprocedimentos específicos para passagem de  pig pig   
em poços na sua Unidade. Informe-se e saibaem poços na sua Unidade. Informe-se e saiba
quais são eles.quais são eles.
  
  
SumárioSumário
  
SumárioSumário
Introdução 15Introdução 15
Capítulo 1 - Ciência dos materiaisCapítulo 1 - Ciência dos materiais
ObjetivosObjetivos 1177
1. 1. Ciência Ciência dos dos materiais materiais 1919
1.1. 1.1. Metais Metais 2020
1.1.1. 1.1.1. Aço Aço 2211
1.2. 1.2. Estrutura Estrutura cristalina cristalina de de ferro ferro 2727
1.2.1. Estrutura cristalina do aço no resfriamento lento -1.2.1. Estrutura cristalina do aço no resfriamento lento -
transformação transformação no no estado estado sólido sólido 2929
1.3. 1.3. TTratamento ratamento térmico térmico do do aço aço 3434
1.3.1. 1.3.1. Tipos Tipos de de tratamentos tratamentos térmicos térmicos do do aço aço 3636
1.3.2. 1.3.2. Fatores Fatores que que inuenciam inuenciam no no tratamento tratamento térmico térmico dos dos aços aços 4545
1.4. 1.4. Metais Metais não-ferrosos não-ferrosos e e ligas ligas 5050
1.5. 1.5. Materiais Materiais plásticos plásticos 5533
1.5.1. 1.5.1. Propriedades Propriedades comuns comuns dos dos plásticos plásticos 5656
1.5.2. 1.5.2. Classicação Classicação dos dos plásticos plásticos 5757
1.5.3. 1.5.3. A A obtenção obtenção dos dos plásticos plásticos 6565
1.6. 1.6. Ensaios Ensaios de de materiais materiais 6767
1.7. 1.7. Exercícios Exercícios 101011
1.8. 1.8. Glossário Glossário 101033
1.9. 1.9. Bibliograa Bibliograa 105105
1.10. 1.10. Gabarito Gabarito 106106
Capítulo 2 - Capítulo 2 - TTubulações e acessórios de tubulaçãoubulações e acessórios de tubulação
Objetivos 109Objetivos 109
2. 2. TuTubulações bulações e e acessórios acessórios de de tubulação tubulação 111111
2.1. 2.1. Principais Principais materiais materiais para para tubos tubos 111111
2.2. 2.2. Processos Processos de de fabricação fabricação de de tubos tubos 111133
2.3. 2.3. TTubos ubos de de aço-carbono aço-carbono 118118
2.3.1. 2.3.1. Especicações Especicações para para tubos tubos de de aço-carbono aço-carbono 120120
2.3.2. 2.3.2. Aços-liga Aços-liga e e aços-inoxidáveis aços-inoxidáveis - - casos casos gerais gerais de de emprego emprego 121222
2.3.3. 2.3.3. Tubos Tubos de de aços-liga aços-liga 121233
2.3.4. 2.3.4. Tubos Tubos de de aços aços inoxidáveis inoxidáveis 124124
2.4. 2.4. Diâmetros Diâmetros comerciais comerciais dos dos “tubos “tubos para para condução” condução” 125125
2.4.1. 2.4.1. Dados Dados para para encomenda encomenda ou ou requisição requisição de de tubos tubos 127127
  
2.5. 2.5. Acessórios Acessórios 128128
2.5.1. Classic2.5.1. Classicação de ação de acessórios acessórios quanto ao quanto ao sistema sistema de ligação de ligação empregado empregado 129129
2.5.2. 2.5.2. Outros Outros tipos tipos de de acessórios acessórios de de tubulação tubulação 137137
2.5.3. 2.5.3. Flanges Flanges 141422
2.6. 2.6. Cuidados Cuidados na na montagem montagem de de anges anges e e juntas juntas 154154
2.6.1. 2.6.1. Juntas Juntas de de vedação vedação 159159
2.6.2. 2.6.2. Limpeza Limpeza e e lavagem lavagem de de linhas linhas 160160
2.6.3. 2.6.3. Secagem Secagem 161622
2.7. 2.7. Teste Teste de de estanqueidade estanqueidade e e teste teste hidrostático hidrostático de de linhas linhas 161622
2.8. 2.8. Exercícios Exercícios 166166
2.9. 2.9. Glossário Glossário 169169
2.10. 2.10. Bibliograa Bibliograa 171711
2.11. 2.11. Gabarito Gabarito 171722
Capítulo 3 - VálvulasCapítulo 3 - Válvulas
Objetivos 175Objetivos 175
3. 3. Válvulas Válvulas 177177
3.1. 3.1. Classicação Classicação das das válvulas válvulas 177177
3.2. 3.2. Componentes Componentes das das válvulas válvulas 178178
3.3. 3.3. Meios Meios de de operação operação das das válvulas válvulas 179179
3.4. 3.4. Válvulas Válvulas que que controlam controlam a a pressão pressão a a montante montante 180180
3.5. 3.5. Válvulas Válvulas que que controlam controlam a a pressão pressão a a jusante jusante 181811
3.6. 3.6. Válvulas Válvulas de de esfera esfera 181811
3.6.1. 3.6.1. Tipos: Tipos: característica característica de de operação operação 181822
3.7. 3.7. Válvulas Válvulas globo globo 181833
3.7.1. 3.7.1. Válvulas Válvulas agulha agulha 184184
3.8. 3.8. Válvulas Válvulas de de retenção retenção 184184
3.9. 3.9. Válvulas Válvulas de de borboleta borboleta 186186
3.10. 3.10. TTeste este de de estanqueidade estanqueidade em em válvulas válvulas 187187
3.11. 3.11. Atuadores Atuadores 188188
3.11.1. 3.11.1. Atuadores Atuadores lineares lineares 189189
3.11.2. 3.11.2. Atuadores Atuadores rotativos rotativos 190190
3.12. 3.12. Válvulas Válvulas acionadas acionadas eletricamente eletricamente 191933
3.13. 3.13. Exercícios Exercícios 196196
3.14. 3.14. Glossário Glossário 198198
3.15. 3.15. Bibliograa Bibliograa 199199
3.16. 3.16. Gabarito Gabarito 200200
  
1515
IntroduçãoIntrodução
O m do século XIX e o início do século XX foram marcantes noO m do século XIX e o início do século XX foram marcantes no
que se refere ao avanço dos estudos sobre o interior da estruturaque se refere ao avanço dos estudos sobre o interior da estrutura
atômica dos elementos. Isso permitiu compreender a formaçãoatômica dos elementos. Isso permitiu compreender a formação
dos elementos e, portanto, o progresso das pesquisas em busca dedos elementos e, portanto, o progresso das pesquisas em busca de
materiais mais resistentemateriais mais resistentes e adequados às necessidades que foram ses e adequados às necessidades que foram se
criando a partir do desenvolvimento tecnológico. Ao mesmo tempo,criando a partir do desenvolvimento tecnológico. Ao mesmo tempo,
esses avanços impulsionariam outras descobertas. A possibilidadeesses avanços impulsionariam outras descobertas. A possibilidade
de investigar a estrutura dos materiais se tornava,nalmente, umade investigar a estrutura dos materiais se tornava,nalmente, uma
realidade, superando a era das especulações em torno do tema.realidade, superando a era das especulações em torno do tema.
Barros (2008) arma que os átomos do século XIX eramBarros (2008) arma que os átomos do século XIX eram
considerados esferas perfeitas, agrupadas lado a lado, unidas porconsiderados esferas perfeitas, agrupadas lado a lado, unidas por
ligações químicas semelhantes a molas. Essa concepção mudaria aligações químicas semelhantes a molas. Essa concepção mudaria a
partir de 1848, quando o cristalógrafo francês Bravais determinoupartir de 1848, quando o cristalógrafo francês Bravais determinou
matematicamente que esferas poderiam ser arranjadas no espaçomatematicamente que esferas poderiam ser arranjadas no espaço
através de, no máximo, 14 arranjos, que caram conhecidos comoatravés de, no máximo, 14 arranjos, que caram conhecidos como
os catorze sólidos desse cientista.os catorze sólidos desse cientista.
Alcançar o perl topológico de amostras permitiria, portanto,Alcançar o perl topológico de amostras permitiria, portanto,
a manipulação das características conhecidas dos elementosa manipulação das características conhecidas dos elementos
estudados.estudados.
No século XX, tornou-se possível a criação de inúmeros tipos deNo século XX, tornou-se possível a criação de inúmeros tipos de
aço,ligas de alumínio, do uso da cerâmica para ns industriais.aço, ligas de alumínio, do uso da cerâmica para ns industriais.
Entramos no século XXI com materiais mais resistentes, plásticosEntramos no século XXI com materiais mais resistentes, plásticos
de difícil deterioração, o concreto (Barros, 2008). Enm , abriu-sede difícil deterioração, o concreto (Barros, 2008). Enm , abriu-se
uma verdadeira revolução na indústria, cada vez mais voltada aouma verdadeira revolução na indústria, cada vez mais voltada ao
controle de custos, à velocidade de produção e absorvida pelascontrole de custos, à velocidade de produção e absorvida pelas
exigências de diminuição da agressão ao meio ambiente.exigências de diminuição da agressão ao meio ambiente.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
1616
Alta CompetênciaAlta Competência
Grande parte desses avanços se deve às contribuições dos estudosGrande parte desses avanços se deve às contribuições dos estudos
da mecânica quântica à ciência dos materiais que possibilitou ada mecânica quântica à ciência dos materiais que possibilitou a
exploração da composição química de metais, a identicação daexploração da composição química de metais, a identicação da
estrutura cristalina dos vários elementos com reexos diretos sobreestrutura cristalina dos vários elementos com reexos diretos sobre
a indústria eletrônica, de metais e mecânica, da construção civil,a indústria eletrônica, de metais e mecânica, da construção civil,
naval e aeronáutica, por exemplo.naval e aeronáutica, por exemplo.
Podemos armar seguramPodemos armar seguramente que o m da evolução dos métodosente que o m da evolução dos métodos
atuais e o surgimento de novos materiaiatuais e o surgimento de novos materiais está longe de ser alcançadas está longe de ser alcançada
(BARROS, 2008).(BARROS, 2008).
Neste estudo serão apresentados alguns princípios sobre a ciênciaNeste estudo serão apresentados alguns princípios sobre a ciência
dos materiais e sua importância na fabricação e adequada aquisidos materiais e sua importância na fabricação e adequada aquisiçãoção
dos equipamentos, assim como os procedimentos de operação dados equipamentos, assim como os procedimentos de operação da
Companhia. Serão também detalhadCompanhia. Serão também detalhadas as estruturas das as as estruturas das tubulaçõestubulações
e válvulas presentes no dia a dia dos funcionários.e válvulas presentes no dia a dia dos funcionários.
Portanto, este conteúdo será fundamental para que os técnicosPortanto, este conteúdo será fundamental para que os técnicos
de operação possam reconhecer as necessidades referentes àde operação possam reconhecer as necessidades referentes à
manutenção, aquisição, bem como à segurança e adequação dosmanutenção, aquisição, bem como à segurança e adequação dos
equipamentos utilizados.equipamentos utilizados.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
   C   C
  a  a  p  p
   í   í   t   t
  u  u
   l   l  o  o
   1   1
Ciência dosCiência dos
materiaismateriais
Ao final desse capítulo, o treinando poderá:Ao final desse capítulo, o treinando poderá:
• Explicar o que é • Explicar o que é ciência dos materiais;ciência dos materiais;
• Identicar as propriedades e o • Identicar as propriedades e o comportamentcomportamento doso dos
materiais a partir materiais a partir das suas características;das suas características;
• Reconhecer as técnicas de tratamento térmico do • Reconhecer as técnicas de tratamento térmico do aço;aço;
• Reconhecer os tipos de • Reconhecer os tipos de ensaios dos materiais.ensaios dos materiais.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
1818
Alta CompetênciaAlta Competência
CORPORATIVACORPORATIVA
  
1919
Capítulo 1. Ciência dos materiaisCapítulo 1. Ciência dos materiais
1. Ciência dos materiais1. Ciência dos materiais
QQ
uando imaginamos a confecção e a utilização de umuando imaginamos a confecção e a utilização de um
determinado produto devemos pensar na seleção do determinado produto devemos pensar na seleção do materialmaterial
que irá constituí-lo.que irá constituí-lo.
Esse material deverá atender a exigências técnicas, comoEsse material deverá atender a exigências técnicas, como
durabilidade e resistência, por exemplo, e também será necessáriodurabilidade e resistência, por exemplo, e também será necessário
avaliar seu uso sob os aspectos econômicos.avaliar seu uso sob os aspectos econômicos.
AA ciência dos materiaisciência dos materiais  é uma área de estudos multidisciplinar  é uma área de estudos multidisciplinar
voltada para o desenvolvimento de materiais cada vez maisvoltada para o desenvolvimento de materiais cada vez mais
resistentes, baratos e adequados às exigências do mercado e deresistentes, baratos e adequados às exigências do mercado e de
preservação do meio ambiente.preservação do meio ambiente.
Classificação dos materiaisClassificação dos materiais
A seguir será apresentada umaA seguir será apresentada uma classificação dos materiaisclassificação dos materiais  mais  mais
comumente utilizados na indústria petrolífera, principalmente nascomumente utilizados na indústria petrolífera, principalmente nas
tubulações e válvulas, tendo cada um tubulações e válvulas, tendo cada um deles sua importância e empregodeles sua importância e emprego
denidos em função de denidos em função de suas características e propriedades.suas características e propriedades.
Observe o esquema a seguir.Observe o esquema a seguir.
MateriaisMateriais
Não - ferrososNão - ferrososFerrososFerrosos
Não - MetaisNão - MetaisMetaisMetais
   A   A
  ç  ç
  o  o
   F   F
  e  e
  r  r  r  r
  o  o
   f   f  u  u
  n  n
   d   d
   i   i   d   d
  o  o
   P   P
  e  e
  s  s  a  a
   d   d
  o  o
  s  s
   L   L
  e  e
  v  v
  e  e
  s  s
   P   P
   l   l   á   á
  s  s   t   t
   i   i  c  c
  o  o
  s  s
   R   R
  e  e
  s  s   i   i
  n  n
   ó   ó
   i   i   d   d
  e  e
  s  s
   M   M
  a  a
   d   d
  e  e
   i   i  r  r
  a  a
   C   C
  o  o
  u  u
  r  r  o  o
   B   B
  o  o
  r  r  r  r
  a  a
  c  c
   h   h
  a  a
  e  e
   t   t  c  c
 . .
NaturaisNaturaisSintéticosSintéticos
Classicação de materiaisClassicação de materiais
CORPORATIVACORPORATIVA
  
2020
Alta CompetênciaAlta Competência
1.1. Metais1.1. Metais
A classe dosA classe dos metaismetais pode ser dividida em dois grupos: os ferrosos e os pode ser dividida em dois grupos: os ferrosos e os
não-ferrosos.não-ferrosos.
MMeettaaiiss DDeessccrriiççããoo TTiippooss
FerrososFerrosos
Desde a sua descoberta, osDesde a sua descoberta, os
metais ferrosos tornaram-semetais ferrosos tornaram-se
de grande importância nade grande importância na
construção mecânica.construção mecânica.
Os metais ferrosos maisOs metais ferrosos mais
importantes são o aço e o ferroimportantes são o aço e o ferro
fundido.fundido.
AçoAço  
Material tenaz, de excelentesMaterial tenaz, de excelentes
propriedades e de fácilpropriedades e de fácil
manipulação, constituídomanipulação, constituído
basicamente de ferro e carbono.basicamente de ferro e carbono.
Ferro fundidoFerro fundido (FoFo) (FoFo)
Material amplamente empregadoMaterial amplamente empregado
na construção mecânica e podena construção mecânica e pode
substituir o aço em diversassubstituir o aço em diversas
aplicações, muitas vezes comaplicações, muitas vezes com
grande vantagem, embora nãogrande vantagem, embora não
possua grande resistência. Comopossua grande resistência. Como
esses materiais são fáceis de seremesses materiais são fáceis de serem
trabalhadostrabalhados, eles são , eles são usados nausados na
maioria das vezes para construirmaioria das vezes para construir
bases de máquinas, ferramentas ebases de máquinas, ferramentas e
estruturas.estruturas.
Metais nãoMetais não
ferrososferrosos
São todos os demais metaisSão todos os demais metais
empregados na construçãoempregados na construção
mecânica. Possuem as maismecânica. Possuem as mais
diversas aplicações, podendodiversas aplicações, podendo
substituir materiais ferrosos emsubstituir materiais ferrosos em
váriasaplicações, embora nemvárias aplicações, embora nem
sempre o contrário possa sersempre o contrário possa ser
feito.feito.
Esses metais são utilizadosEsses metais são utilizados
geralmente isolados ou emgeralmente isolados ou em
forma de ligas forma de ligas metálicas.metálicas.
Algumas delas são amplamenteAlgumas delas são amplamente
empregadas na construçãoempregadas na construção
de máquinas, instalações,de máquinas, instalações,
automóveis etc.automóveis etc.
Em função da densidadeEm função da densidade
pode-se dividir os não-ferrosospode-se dividir os não-ferrosos
basicamente em dois basicamente em dois tipos, emtipos, em
metais pesados e leves.metais pesados e leves.
Metais pesadosMetais pesados
((ρρ > 5kg/dm3), cobre, estanho, > 5kg/dm3), cobre, estanho,
zinco, chumbo, platina etc.zinco, chumbo, platina etc.
Metais levesMetais leves
((ρρ <  < 5kg/dm 3) alumínio,5kg/dm 3) alumínio,
magnésio, titânio etc.magnésio, titânio etc.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
2121
Capítulo 1. Ciência dos materiaisCapítulo 1. Ciência dos materiais
Normalmente, os metais não-ferrosos são caros e Normalmente, os metais não-ferrosos são caros e seuseu
uso em componentes que possam ser substituídosuso em componentes que possam ser substituídospor materiais ferrosos deve ser evitado.por materiais ferrosos deve ser evitado.
Os metais não-ferrosos são amplamente utilizadosOs metais não-ferrosos são amplamente utilizados
em peças sujeitas à oxidação, devido à sua resistên-em peças sujeitas à oxidação, devido à sua resistên-
cia, assim como em componentes elétricos e no tra-cia, assim como em componentes elétricos e no tra-
tamento galvânico de tamento galvânico de superfícies.superfícies.
Nos últimos anos, a iNos últimos anos, a importância dos metais leves e demportância dos metais leves e de
suas ligas tem suas ligas tem aumentado consideravelmentaumentado consideravelmente, princi-e, princi-
palmente na construção de veículos, nas palmente na construção de veículos, nas construçõeconstruçõess
aeronáuticas e navais, bem como na mecânica deaeronáuticas e navais, bem como na mecânica de
precisão. Isso se deve à obtenção de ligas metálicasprecisão. Isso se deve à obtenção de ligas metálicas
de alta rede alta resistência e sistência e menor pesomenor peso. . ConseqüentemConseqüentemen-en-
te, há uma te, há uma tendência à substituição do aço e do ferrotendência à substituição do aço e do ferro
fundido por esses metais.fundido por esses metais.
IMPORTANTE!IMPORTANTE!
1.1.1. Aço1.1.1. Aço  
OO açoaço é uma  é uma liga basicamente de ferro x carbono com percentual deliga basicamente de ferro x carbono com percentual de
carbono abaixo de 2% e as ligas acima desse valor são consideradascarbono abaixo de 2% e as ligas acima desse valor são consideradas
ferros fundidos, que podem chegar até ferros fundidos, que podem chegar até 6,67%.6,67%.
O produto gerado em uma siderúrgica tem, no início do seuO produto gerado em uma siderúrgica tem, no início do seu
processo de produção, um material bruto conhecido como ferro-processo de produção, um material bruto conhecido como ferro-
gusa, liga com alta quantidade de carbono, que nos processosgusa, liga com alta quantidade de carbono, que nos processos
posteriores é transformado em aço na retirada e controle doposteriores é transformado em aço na retirada e controle do
carbono contido na liga.carbono contido na liga.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
2222
Alta CompetênciaAlta Competência
Classificação do açoClassificação do aço
É necessário, embora insuciente, para uma correta caracterizaçãoÉ necessário, embora insuciente, para uma correta caracterização
de um tipo de aço que a respectiva composição química lhe sejade um tipo de aço que a respectiva composição química lhe seja
conhecida. Essa composição é vulgarmente expressa através dasconhecida. Essa composição é vulgarmente expressa através das
classicações ou dos códigos denidos classicações ou dos códigos denidos por instituições internacionais.por instituições internacionais.
As referências mais relevantes são as fornecidas pelas instituiçõesAs referências mais relevantes são as fornecidas pelas instituições
 Americ American Iron an Iron and Steel and Steel InstitInstituteute (AISI) e a DIN, de origem alemã. (AISI) e a DIN, de origem alemã.
a) Sistema de classificação americano AISI/SAEa) Sistema de classificação americano AISI/SAE
O sistema de classicação daO sistema de classicação da Society of Automotive EngineersSociety of Automotive Engineers ((AISI/ AISI/ 
SAE) é freqüentemente adaptado pelaSAE) é freqüentemente adaptado pela Society of AutomotiveSociety of Automotive
EngineersEngineers (SAE), pelo que  (SAE), pelo que é referido abreviadamente por AISI/SAE.é referido abreviadamente por AISI/SAE.
Seu sistema de classificação consiste em um sistema numérico deSeu sistema de classificação consiste em um sistema numérico de
quatro ou cinco algarismos, indicando nos dois (ou quatro ou cinco algarismos, indicando nos dois (ou três) últimos, otrês) últimos, o
teor de carbono do aço em centésimos. Os dois primeiros indicamteor de carbono do aço em centésimos. Os dois primeiros indicam
se o aço é ou não ligado e qual o tipo de liga.se o aço é ou não ligado e qual o tipo de liga.
Na prática, o sistema de classicação mais adotado é o AISI/SAE. Nele,Na prática, o sistema de classicação mais adotado é o AISI/SAE. Nele,
o aço carbono é identicado pelo grupo 1xxx.o aço carbono é identicado pelo grupo 1xxx.
Os algarismos base para os vários aços-carbono e aços ligados e asOs algarismos base para os vários aços-carbono e aços ligados e as
porcentagens aproximadas dos elementos de liga mais signicativosporcentagens aproximadas dos elementos de liga mais signicativos
recebem classicação da seguinte forma:recebem classicação da seguinte forma:
Tipos de aço - exemplosTipos de aço - exemplos
1XXX - aço sem liga1XXX - aço sem liga
F F 
 o o
nn
 t   t  
 e  e 
: : 
A A 
I  I  
 S  S 
I  I  
 /   /  
 S  S 
A A 
E E 
1045 - aço sem liga com 0,45C1045 - aço sem liga com 0,45C
1145 - aço de corte fácil com 0,45C (com MnS)1145 - aço de corte fácil com 0,45C (com MnS)
1345 - aço de elevada resistência com 0,45C e 1,75Mn1345 - aço de elevada resistência com 0,45C e 1,75Mn
2XXX - aço ao Ni 2345 - aço com 0,45C e 3,5Ni2XXX - aço ao Ni 2345 - aço com 0,45C e 3,5Ni
2545 - aço com 0,45C e 5,0Ni2545 - aço com 0,45C e 5,0Ni
3XX - aço austenítico resistente à corrosão ou refractário3XX - aço austenítico resistente à corrosão ou refractário
3XXX - aço ao Cr Ni3XXX - aço ao Cr Ni
3145 - aço com 0,45C 1,25Ni e 0,60Cr3145 - aço com 0,45C 1,25Ni e 0,60Cr
3245 - aço com 0,45C 1,75Ni e 1,0Cr3245 - aço com 0,45C 1,75Ni e 1,0Cr
3345 - aço com 0,45C 3,50Ni e 1,55Cr3345 - aço com 0,45C 3,50Ni e 1,55Cr
4XX - aço ferrítico ou martensítico resistente à corrosão ou refractário4XX - aço ferrítico ou martensítico resistente à corrosão ou refractário
4XXX - aço ao Mo4XXX - aço ao Mo
CORPORATIVACORPORATIVA
  
2323
Capítulo 1. Ciência dos materiaisCapítulo 1. Ciência dos materiais
4045 - aço com 0,45C e 0,25Mo4045 - aço com 0,45C e 0,25Mo
4145 - aço com 0,45C 0,50 ou 0,95Cr e 0,25Mo4145 - aço com 0,45C 0,50 ou 0,95Cr e 0,25Mo
F F 
 o o
nn
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: : 
A A 
I  I  
 S  S 
I  I  
 /   /  
 S  S 
A A 
E E 
4345 - aço com 0,45C 1,80Ni 0,50 ou 0,80Cr e 0,25Mo4345 - aço com 0,45C 1,80Ni 0,50 ou 0,80Cr e 0,25Mo
4645 - aço com 0,45C 1,80Ni e 0,25Mo4645 - aço com 0,45C 1,80Ni e 0,25Mo
4845 - aço com 0,45C 3,5Ni e 0,25Mo4845 - aço com 0,45C 3,5Ni e 0,25Mo5XXXX - aço ao Cr 50100 - aço com 1C e 0,50Cr5XXXX - aço ao Cr 50100 - aço com 1C e 0,50Cr
51100 - aço com 1C e 1,00Cr 52100 - aço com 1 C e 1,45 Cr51100 - aço com 1C e 1,00Cr 52100 - aço com 1 C e 1,45 Cr
6XXX - aço ao Cr V6XXX - aço ao Cr V
Os dois números representados pelas letras "xx" indicam a Os dois números representados pelas letras "xx" indicam a quantidadequantidade
de carbono do aço. Por exemplo: o aço 1020 apresenta 0,2% dede carbono do aço. Por exemplo:o aço 1020 apresenta 0,2% de
carbono.carbono.
Os aços que possuem requisitos de temperabilidade adicionaisOs aços que possuem requisitos de temperabilidade adicionais
recebem um H após a sua recebem um H após a sua classicação.classicação.
10xx - aços-carbono10xx - aços-carbono
F F 
 o onn
 t   t  
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: : 
A A 
I  I  
 S  S 
I  I  
 /   /  
 S  S 
A A 
E E 
11xx - aços-carbono com muito enxofre e pouco fósforo11xx - aços-carbono com muito enxofre e pouco fósforo
12xx - aços-carbono com muito enxofre e muito fósforo12xx - aços-carbono com muito enxofre e muito fósforo
13xx - manganês (1,75%)13xx - manganês (1,75%)
23xx - níquel (3,5%)23xx - níquel (3,5%)
25xx - níquel (5%)25xx - níquel (5%)
31xx - níquel (1,5%), cromo (0,6%)31xx - níquel (1,5%), cromo (0,6%)
33xx - níquel (3,5%), cromo (1,5%)33xx - níquel (3,5%), cromo (1,5%)
40xx - molibdênio (0,2 ou 0,25%)40xx - molibdênio (0,2 ou 0,25%)
41xx - cromo 41xx - cromo (0,5; 0,8 ou 0,95%), molibdênio (0,12; 0,2 ou 0,3%)(0,5; 0,8 ou 0,95%), molibdênio (0,12; 0,2 ou 0,3%)
43xx - níquel (1,83%), cromo (0,5 43xx - níquel (1,83%), cromo (0,5 ou 0,8%), molibdênio (0,25%)ou 0,8%), molibdênio (0,25%)
44xx - molibdênio (0,53%)44xx - molibdênio (0,53%)
46xx - níquel (0,85 ou 1,83%), molibdênio (0,2 ou 0,25%)46xx - níquel (0,85 ou 1,83%), molibdênio (0,2 ou 0,25%)
47xx - níquel (1,05%), cromo (0,45%), molibdênio (0,25%)47xx - níquel (1,05%), cromo (0,45%), molibdênio (0,25%)
48xx - níquel (3,50%), molibdênio (0,25%)48xx - níquel (3,50%), molibdênio (0,25%)50xx - cromo (0,28% ou 0,40%)50xx - cromo (0,28% ou 0,40%)
51xx - cromo 51xx - cromo (0,80, 0,90, 0,95, 1,00 ou 1,05%)(0,80, 0,90, 0,95, 1,00 ou 1,05%)
61xx - Cromo (0,80 ou 0,95%), vanádio (0,10 ou 0,15%)61xx - Cromo (0,80 ou 0,95%), vanádio (0,10 ou 0,15%)
86xx - Níquel 86xx - Níquel (0,55%), cromo (0,50 ou 0,65%), molibdênio (0,20%)(0,55%), cromo (0,50 ou 0,65%), molibdênio (0,20%)
87xx - Níquel 87xx - Níquel (0,55%), cromo (0,50%), molibdênio (0,25%)(0,55%), cromo (0,50%), molibdênio (0,25%)
92xx - Manganês (0,85%), silício (2,00%)92xx - Manganês (0,85%), silício (2,00%)
93xx - Níquel 93xx - Níquel (3,25%), cromo (1,20%), molibdênio (0,12%)(3,25%), cromo (1,20%), molibdênio (0,12%)
94xx - Manganês (1,00%), níquel (0,45%), cromo (0,40%), molibdênio (0,12%)94xx - Manganês (1,00%), níquel (0,45%), cromo (0,40%), molibdênio (0,12%)
97xx - Níquel 97xx - Níquel (0,55%), cromo (0,17%), molibdênio (0,20%)(0,55%), cromo (0,17%), molibdênio (0,20%)
98xx - Níquel 98xx - Níquel (1,00%), cromo (0,80%), molibdênio (0,25%)(1,00%), cromo (0,80%), molibdênio (0,25%)
CORPORATIVACORPORATIVA
  
2424
Alta CompetênciaAlta Competência
b) Sistema de classificaçãob) Sistema de classificação American  American Society Society for for TTesting esting and and MaterialsMaterials  
dos aços estruturais - códigos de dos aços estruturais - códigos de identificaçãoidentificação
Os aços para uso estrutural são identicados pela letra A, Os aços para uso estrutural são identicados pela letra A, seguida porseguida por
dois, três ou quatro dígitos.dois, três ou quatro dígitos.
Os aços com especicação de quatro dígitos são usados paraOs aços com especicação de quatro dígitos são usados para
aplicações de engenharia mecânica, máquinas e veículos e formamaplicações de engenharia mecânica, máquinas e veículos e formam
uma classicação distinta, que não uma classicação distinta, que não será apresentada aqui.será apresentada aqui.
A tabela a seguir A tabela a seguir lista algumas especicações para os aços estruturaislista algumas especicações para os aços estruturais
do grupo A, englobando aplicações de construção civil, construçãodo grupo A, englobando aplicações de construção civil, construção
naval e ferroviária. Estas especicações (com dois e três dígitos)naval e ferroviária. Estas especicações (com dois e três dígitos)
aplicam-se a laminados planos, formas estruturais, chapas-persaplicam-se a laminados planos, formas estruturais, chapas-pers
interconectáveis e barras.interconectáveis e barras.
DesignaçãoDesignação
ASTMASTM
Denominação da especificaçãoDenominação da especificação
A 36/A 36MA 36/A 36M
A 131/A 131MA 131/A 131M
Aço estruturalAço estrutural
Aço estrutural para naviosAço estrutural para navios
A 24A 242/2/A 24A 242M2M AçAço esto estrurututuraral de al de altlta resa resististênêncicia e lia e liga bga baiaixaxa
A 283A 283/A 28/A 283M3M ChaChapaspas, f, formormas e bas e barrarras de as de aço daço de care carbonbono e médo e média reia resistsistêncênciaia
A 284/A 284MA 284/A 284M
Chapas de de aço de carbono - silício de biaxa e média resistênciaChapas de de aço de carbono - silício de biaxa e média resistência
para partes de máquinas e construção em geralpara partes de máquinas e construção em geral
A A 330077 PPaarraaffuussoos s e e ppiinnoos s dde e aaçço o dde e ccaarrbboonnoo
A A 332255 PPaarraaffuussoos s eessttrruuttuurraaiis s ccoom m ttrraattaammeenntto o ttéérrmmiiccoo
A 3A 32828/A /A 32328M8M ChChapapasas, , peperfirfis is intntercercononecectátáveveisis
A 44A 441/A 1/A 443443MM Aço Aço manmanganganês vês vanáanádio dio de ade alta lta resiresistênstência cia e bae baixa ixa ligligaa
A 4A 44499 PPaarraaffuussoos ds de ce caabbeeçça sa seexxttaavvaadda e a e ppiinnoos ds de ae açço to trraattaaddo to teerrmmiiccaammeennttee
A A 550000 TTuubboos s eessttrruuttuurraaiis s dde e aaçço o ccaarrbboonno o ccoonnffoorrmmaaddoos s a a ffrriioo
A A 660011 TTuubboos s eessttrruuttuurraaiis s dde e aaçço o ccaarrbboonno o ccoonnffoorrmmaaddoos s a a qquueennttee
A 514/A 514MA 514/A 514M
Chapas de aço liga Chapas de aço liga de alta tensão de alta resistência, de alta tensão de alta resistência, temperado temperado ee
revenido adequado para soldagemrevenido adequado para soldagem
A 529/A 529MA 529/A 529M
Aço estrutural com escoamento mínimo de 42 000 psi N(290 Mpa)Aço estrutural com escoamento mínimo de 42 000 psi N(290 Mpa)
(espessura máxima 12,7 mm)(espessura máxima 12,7 mm)
A 572/A 572MA 572/A 572M
Aço nióbio - vanádio de alta resistência e baixa liga com qualidadeAço nióbio - vanádio de alta resistência e baixa liga com qualidade
estruturalestrutural
A 5A 573/73/A 5A 573M73M ChaChapas pas de de aço aço carcarbonbono do de tee tenacnacidaidade de melhmelhoraoradada
F F 
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 t   t  
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i  i  
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l  l   s  s 
CORPORATIVACORPORATIVA
  
2525
Capítulo 1. Ciência dos materiaisCapítulo 1. Ciência dos materiais
DesignaçãoDesignação
ASTMASTM
Denominação da especificaçãoDenominação da especificação
A 588/A 588MA 588/A 588M
Aços de alta resistência e baixa liga, com escoamento mínimo de 50Aços de alta resistência e baixa liga, com escoamento mínimo de 50
ksi (345 MP ksi (345 MP a) até (até a) até (até 4`` 4`` de espessura)de espessura)
A 606A 606
Chapas e tiras de aço de alta resistência e baixa liga laminados a frioChapas e tiras de aço de alta resistência e baixa liga laminados a frio
ou a quante com resistência à corrosão atmosférica melhoradaou a quante com resistência à corrosão atmosférica melhorada
A 61A 615/A 5/A 615615MM BarBarraras de as de aço lço lisas isas e rae rachuchuradradas pas para ara refreforçorço de o de conconcrecretoto
A A 661166 BBaarrrraas s dde e aaçço o ppaarra a ttrriillhho o lliissaas s e e rraacchhuurraaddaas s ppaarra a rrefefoorrçço o dde e ccoonnccrerettoo
A 6A 61177 BBaarrrraas ds de ae açço do de ee eiixxoo, , lliissaas e s e rraacchhuurraaddaas ps paarra ra reeffoorrçço do de ce coonnccrreettoo
A 618A 618
Tubos estruturais de aço de alta resistência e baixa liga conformadosTubos estruturais de aço de alta resistência e baixa liga conformados
a quentea quente
A 63A 633/A 3/A 633633MM Aço Aço estrestrutuuturalral de ade alta lta resiresistênstência cia e bae baixa ixa ligliga noa normarmatiztizadoado
A 656/A 656MA 656/A 656M
Chapa de aço de alta resistência e baixa liga, laminada a quente comChapa de aço de alta resistência e baixa liga, laminada a quente com
deformidade melhoradadeformidade melhorada
A 678/A 678MA 678/A 678M
Chapas de aço carbono temperadas e revenidas para aplicaçõesChapas de aço carbono temperadas e revenidas para aplicações
estruturaisestruturais
A 690/A 690MA 690/A 690M
Chapas - perfis interconectáveis H de aço de alta resistência e baixaChapas - perfis interconectáveis H de aço de alta resistência e baixa
liga para uso em ambientes marítimosliga para uso em ambientes marítimos
A 699A 699
Placas , formas estruturais e barras de aço manganês molibidênio -Placas , formas estruturais e barras de aço manganês molibidênio -
nióbio de baixo carbononióbio de baixo carbono
A A 770099 AAçço o eessttrruuttuurraal l ppaarra a ppoonntteess
A 710A 710/A 71/A 710M0M Aço eAço envenvelhelhecívcível Ni-el Ni-Cu-Cu-CrCr-Mo-Mo-Nb , -Nb , Ni-Ni-Cu-Cu-Nb e Ni-Nb e Ni-Cu-Cu-Mn-Mn-Mo-Mo-NbNb
A A 776699 FFoorrmmaas s dde e aaçço o ssoollddaaddaas s ppoor r rreessiissttêênncciia a eellééttrriiccaa
A 7A 78686/A /A 78788M8M ChChapapas as lalamiminanadadas ds de ae aço ço papara ra pipisoso
A 808/A 808MA 808/A 808M
Aço carbono, manganês, nAço carbono, manganês, nióbio, vióbio, vanádio de alta anádio de alta resistência e resistência e baixabaixa
liga de qualidade estrutural, com tenacidade ao entalhe melhoradaliga de qualidade estrutural, com tenacidade ao entalhe melhorada
A A 882277 CChhaappaass, , aaçço o ccaarrbboonno o ppaarra a ffoorrjjaammeenntto o e e aapplliiccaaççõõees s ssiimmiillaarreess
A A 882299 CChhaappaass, , aaçço o lliigga a , , qquuaalliiddaadde e eessttrruuttuurraall
A A 883300 CChhaappaass, , aaçço o ccaarrbboonno o , , qquuaalliiddaadde e eessttrruuttuurraall
A 847A 847
Tubos estruturais de aço de alta resistência e baixa liga conformadosTubos estruturais de aço de alta resistência e baixa liga conformados
a frioa frio
A 852A 852
Aço estrutural de alta resistência temperado e revenido paraAço estrutural de alta resistência temperado e revenido para
construções soldadas ou parafusadas de pontes e edifícios comconstruções soldadas ou parafusadas de pontes e edifícios com
resistência à corrosão melhoradaresistência à corrosão melhorada
A 99A 992/A 2/A 992992MM FoFormas rmas estrestrutuuturarais pis para ara ediedificaficaçõeções, s, ponpontos tos e e e oue outrotros uss usosos
A 1011/AA 1011/A
1011M1011M
Chapas e tiras laminadas Chapas e tiras laminadas a quente, de aço carbono estrutural, aço dea quente, de aço carbono estrutural, aço de
alta resistência e baixa liga com ductilidade melhoradaalta resistência e baixa liga com ductilidade melhorada
F F 
 o o
nn
 t   t  
 e  e 
: : 
A A 
 S  S 
T T 
MM
--
A A 
mm
 e  e 
r r 
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 c  c 
 a  a nn
 S  S 
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 c  c 
i  i  
 e  e 
 t   t  
 y  y 
f  f  
 o o
r r 
T T 
 e  e 
 s  s 
 t   t  
i  i  
nn
 g g
 a  a 
nn
 d  d 
MM
 a  a 
 t   t  
 e  e 
r r 
i  i  
 a  a 
l  l  
 s  s 
CORPORATIVACORPORATIVA
  
2626
Alta CompetênciaAlta Competência
c) Sistema de classificação alemã DINc) Sistema de classificação alemã DIN
A especicação DIN 17 006 estabelece o modo de abreviar asA especicação DIN 17 006 estabelece o modo de abreviar as
diferentes composiçõediferentes composições de aços. Os s de aços. Os aços sem liga são designados pelaaços sem liga são designados pela
letra C seguida do respectivo teor de carbono em centésimos, Ck se oletra C seguida do respectivo teor de carbono em centésimos, Ck se o
aço é de qualidade superior, aços ditos especiais, conforme critériosaço é de qualidade superior, aços ditos especiais, conforme critérios
apresentados a seguir.apresentados a seguir.
Sistema de abreviaturaSistema de abreviatura
DIN C45 - aço sem liga com 0,45C;DIN C45 - aço sem liga com 0,45C;
Ck 45 - semelhante ao anterior, mas de qualidade superior, dito açoCk 45 - semelhante ao anterior, mas de qualidade superior, dito aço
especial;especial;
45CrMo 4 - aço fracamente ligado com 0,45C;45CrMo 4 - aço fracamente ligado com 0,45C;
1Cr e Mo - 1Cr e Mo - elementos não quanticados;elementos não quanticados;
X200Cr12 - aço fortemente ligado com 2C 12Cr.X200Cr12 - aço fortemente ligado com 2C 12Cr.
Os aços ligados são classicados como fraca e fortemente ligados,Os aços ligados são classicados como fraca e fortemente ligados,
conforme a existência ou ausência de um elemento cujo teor sejaconforme a existência ou ausência de um elemento cujo teor seja
pelo menos de 5%p. Os aços fracos ligados são designados pelo seupelo menos de 5%p. Os aços fracos ligados são designados pelo seu
teor em carbono em centésimos e pela descrição da natureza dosteor em carbono em centésimos e pela descrição da natureza dos
diferentes elementos de liga, pelo respectivo símbolo químico, e diferentes elementos de liga, pelo respectivo símbolo químico, e porporum ou mais números que indicam o teor do(s) elemento(s) de liga,um ou mais números que indicam o teor do(s) elemento(s) de liga,
afetados por um fator multiplicador (4 ou 10) afetados por um fator multiplicador (4 ou 10) para que esse teor sejapara que esse teor seja
expresso por um número inteiro.expresso por um número inteiro.
Os aços fortemente ligados são designados pela letra X seguidaOs aços fortemente ligados são designados pela letra X seguida
do respectivo teor em carbono (em centésimos) e da descrição dado respectivo teor em carbono (em centésimos) e da descrição da
natureza dos diferentes elementos de liga através do respectivonatureza dos diferentes elementos de liga através do respectivo
símbolo e de seu teor nominal.símbolo e de seu teor nominal.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
2727
Capítulo 1. Ciência dos materiaisCapítulo 1. Ciência dos materiais
1.2. Estrutura cristalina de ferro1.2. Estrutura cristalina de ferro
A curva de solidicação (liquefação) de ferro puro pode serA curva de solidicação (liquefação) de ferro puro pode ser
apresentada como mostra o gráco a seguir.apresentada como mostra o gráco a seguir.
600600
800800
10001000
12001200
14001400
ºCºC
15361536
769769
13921392
911911
Fe-Fe-
Fe-Fe-
       F       F
     u     u
     s     s
       ã       ã
     o     o
       S       S
       ó       ó
        l        l       i       i
        d        d
     o     o
não magnéticonão magnético
 magnético magnético
 Tempo Tempo
A curva A curva apresenta várias características importantesapresenta várias características importantes::
Existem quatro pontos de parada;Existem quatro pontos de parada;••
Existem intervalos na solidicação.Existem intervalos na solidicação.••
O ponto de parada a 1536°C é o da liquefação (fusão). Os outrosO ponto de parada a 1536°C é o da liquefação (fusão). Os outros
pontos de parada referem-se a pontos de parada referem-se a uma mudança de estrutura cristalinauma mudança de estrutura cristalina
do ferro no estado sólido.do ferro no estado sólido.
Acima da temperatura de 911°C até 1392°C, os átomos do ferroAcima da temperatura de 911°C até 1392°C, os átomos do ferro
puro formam uma rede cúbica de face centrada (cfc) chamadapuro formam uma rede cúbica de face centrada (cfc) chamada
ferroferro γγ (gama). (gama).
Observe a ilustração a seguir.Observe a ilustração a seguir.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
2828
Alta CompetênciaAlta Competência
3,6 A3,6 A
Fe -Fe - 
Formação: 911- 1392 °CFormação: 911- 1392 °C
Cubo de face centradaCubo de face centrada
ÁtomosÁtomos
Abaixo de 911° C, Abaixo de 911° C, os átomos transformam-se em uma rede cúbica deos átomos transformam-se em uma rede cúbica de
corpo centrado (ccc) chamada ferrocorpo centrado (ccc) chamada ferro αα (alfa), conforme ilustrado pela (alfa), conforme ilustrado pela
imagem que se segue.imagem que se segue.
2,9 A2,9 A
Fe -Fe - 
Formação: cte - 911 °CFormação:cte - 911 °C
Cubo de corpoCubo de corpo
centradocentrado
A distância entre os átomos na estrutura do cubo deA distância entre os átomos na estrutura do cubo de
face centrada é maior do que na estrutura de cuboface centrada é maior do que na estrutura de cubo
de corpo centrado, portanto, neste estado é maisde corpo centrado, portanto, neste estado é mais
fácil aceitar outros átomos, como, por exemplo,fácil aceitar outros átomos, como, por exemplo,
átomos de carbono.átomos de carbono.
A esse fenômeno dá-se o nome de solubilidade noA esse fenômeno dá-se o nome de solubilidade no
estado sólido.estado sólido.
IMPORTANTE!IMPORTANTE!
CORPORATIVACORPORATIVA
  
2929
Capítulo 1. Ciência dos materiaisCapítulo 1. Ciência dos materiais
Abaixo de 769°C o ferro é magnético. Acima da temperatura deAbaixo de 769°C o ferro é magnético. Acima da temperatura de
1392°C, o ferro transforma-se novamente em rede cúbica de corpo1392°C, o ferro transforma-se novamente em rede cúbica de corpo
centrado chamada ferrocentrado chamada ferro δδ  (delta) que, para o tratamento térmico, (delta) que, para o tratamento térmico,
não tem importância.não tem importância.
1.2.1. Estrutura cristalina do aço no resfriamento lento -1.2.1. Estrutura cristalina do aço no resfriamento lento -
transformação no estado sólidotransformação no estado sólido
Nesta situação, o material resultante é denominado liga metálica.Nesta situação, o material resultante é denominado liga metálica.
As ligas metálicas podem ser classicadas como monofásicas ouAs ligas metálicas podem ser classicadas como monofásicas ou
polifásicas, dependendo do número de fases observadas em umapolifásicas, dependendo do número de fases observadas em uma
determinada condição de composição, temperatura e pressão. Fasesdeterminada condição de composição, temperatura e pressão. Fases
em materiais são denidas como em materiais são denidas como regiões que se diferenciam de regiões que se diferenciam de outrasoutras
em termos de em termos de estrutura e/ou composição.estrutura e/ou composição.
O estudo de um sistema de um, dois ou mais componentes, sendoO estudo de um sistema de um, dois ou mais componentes, sendo
monofásico ou polifásico, pode ser feito a partir dos diagramas demonofásico ou polifásico, pode ser feito a partir dos diagramas de
fases. Os diagramas de fases são representações grácas das fasesfases. Os diagramas de fases são representações grácas das fases
presentes presentes em um sem um sistema, em istema, em função dfunção da temperata temperatura, presura, pressão esão e
composição.composição.
A maioria dos diagramas de fases é obtida em A maioria dos diagramas de fases é obtida em condições de equilíbriocondições de equilíbrio
e usada para entender e e usada para entender e prever o comportamento dos materiais.prever o comportamento dos materiais.
A ilustração a seguir representa a A ilustração a seguir representa a parte do diagrama de fases ferro -parte do diagrama de fases ferro -
carbono destinada ao resfriamento lento de carbono destinada ao resfriamento lento de uma liga uma liga ferro-carbonferro-carbonoo
(eutenóide) com aproximadamente 0,76% de carbono.(eutenóide) com aproximadamente 0,76% de carbono.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
3030
Alta CompetênciaAlta Competência
   T   T
  e  e
  m  m
  p  p
  e  e
  r  r  a  a
   t   t  u  u
  r  r  a  a
  e  e
  m  m
     º   º
   C   C
HipereutetóideHipereutetóideHipoeutetóideHipoeutetóide
EutetóideEutetóide
 + y + y
  
Fe-y+CFe-y+Cyy
XX

ss 727ºC727ºC
    

FeFe33CC
GG
EE
   +Fe +Fe33CC
0,76% em peso0,76% em peso 2.02.000
500500
600600
700700
800800
900900
10001000
   +Fe +Fe33CC
  
  
  
Diagrama de fasesDiagrama de fases
A presença do carbono faz com que o ferro com rede cúbica de corpoA presença do carbono faz com que o ferro com rede cúbica de corpo
centrado (ccc) (ferrocentrado (ccc) (ferro αα) se transforme em uma rede cúbica de face) se transforme em uma rede cúbica de face
centrada (CFC; ferrocentrada (CFC; ferro γγ) à ) à temperatura diferente de 911°C.temperatura diferente de 911°C.
Essa temperatura varia em função do teor de carbono no ferro e éEssa temperatura varia em função do teor de carbono no ferro e é
representada na gura anterior pela linha G-S-E.representada na gura anterior pela linha G-S-E.
Chamamos austenita a solução sólida Fe-Chamamos austenita a solução sólida Fe-γγ+C, na+C, na
qual o centro C está totalmente dissolvido.qual o centro C está totalmente dissolvido.
VOCÊ SABIA?VOCÊ SABIA???
Após o resfriamento lento, à temperatura ambiente, na maioria dosApós o resfriamento lento, à temperatura ambiente, na maioria dos
aços o carbono está quimicamente ligado ao ferro como cementitaaços o carbono está quimicamente ligado ao ferro como cementita
(Fe(Fe
33
C), que é a C), que é a estrutura mais dura do aço. Vejamos alguns corpos deestrutura mais dura do aço. Vejamos alguns corpos de
prova com diferentes teores de carbono. Comecemos com o prova com diferentes teores de carbono. Comecemos com o corpo decorpo de
prova com 0,77% de carbono.prova com 0,77% de carbono.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
3131
Capítulo 1. Ciência dos materiaisCapítulo 1. Ciência dos materiais
Esperamos que este corpo de prova seja o mais fácil de analisar,Esperamos que este corpo de prova seja o mais fácil de analisar,
pois temos apenas um ponto de parada nos 727°C. Este ponto sepois temos apenas um ponto de parada nos 727°C. Este ponto se
chama ponto eutetóide.chama ponto eutetóide.
   T   T
  e  e
  m  m
  p  p
  e  e
  r  r  a  a
   t   t  u  u
  r  r  a  a
  e  e
  m  m
     º   º
   C   C
HipereutetóideHipereutetóideHipoeutetóideHipoeutetóide
EutetóideEutetóide
 + y + y
  
Fe-y+CFe-y+Cyy
XX

ss 727ºC727ºC
    

FeFe33CC
GG
EE
   +Fe +Fe33CC
0,76% em peso0,76% em peso 2.02.000
500500
600600
700700
800800
900900
10001000
   +Fe +Fe33CC
  
  
  
Diagrama de fasesDiagrama de fases
Abaixo de 727°C existe uma distribuição bem proporcionadaAbaixo de 727°C existe uma distribuição bem proporcionada
(eutetóide) de ferro puro e Fe(eutetóide) de ferro puro e Fe
33
C (cementita). A C (cementita). A estrutura do eutetóideestrutura do eutetóide
recebe o nome de perlita, por seu brilho recebe o nome de perlita, por seu brilho aperolado.aperolado.
Não é uniforme; é uma mistura de lâminas claras de ferro puroNão é uniforme; é uma mistura de lâminas claras de ferro puro
chamadas de ferrita (estrutura mole) e de lâminas escuras dechamadas de ferrita (estrutura mole) e de lâminas escuras de
carboneto de ferro (Fecarboneto de ferro (Fe
33
C).C).
O aço de 0,76% de teor de carbono também éO aço de 0,76% de teor de carbono também é
denominado aço eutetóide.denominado aço eutetóide.
A concentração do carbono na perlita é de 0,76%.A concentração do carbono na perlita é de 0,76%.
VOCÊ SABIA?VOCÊ SABIA???
CORPORATIVACORPORATIVA
  
3232
Alta CompetênciaAlta Competência
Agora, será analisado o corpo de prova com 0,6% C, açoAgora, será analisado o corpo de prova com 0,6% C, aço
hipereutetóide.hipereutetóide.
   T   T
  e  e
  m  m
  p  p
  e  e
  r  r  a  a
   t   t  u  u
  r  r  a  a
  e  e
  m  m
     º   º
   C   C
GG
2.02.000
600600
700700
800800
900900
10001000
      
  
  
500500
11001100
      
  
  
  
  
  
  
}} PerlitaPerlita
FerritaFerrita
 + Cementia + Cementia
CementiaCementia
   + +  CCeemmeennttiaia
cc
dd
ee
ff

NN
yy`̀
yy
CC00

1.01.0
Composição % de carbonoComposição % de carbono
400400
TTee
Composição % de carbonoComposição % de carbono
As manchas claras caracterizam a presença de As manchas claras caracterizam a presença de ferrita.ferrita.
Como nosso corpo de prova só contém 0,6% de carbono e a estruturaComo nosso corpo de prova só contém 0,6% de carbono e a estrutura
perlítica necessita de 0,77%, então uma parte de ferrita agrupa-seperlítica necessita de 0,77%, então uma parte de ferrita agrupa-se
em núcleos separadosou quase em núcleos separados ou quase isolados.isolados.
Encontramos no aço com menos de 0,77% C, Encontramos no aço com menos de 0,77% C, sempre núcleos de ferritasempre núcleos de ferrita
pura, sendo maiores quando a porcentagem de carbono é menor.pura, sendo maiores quando a porcentagem de carbono é menor.
Quando a perlita se transforma em austenita, consumindo calor, aQuando a perlita se transforma em austenita, consumindo calor, a
ferrita permanece em sua forma original.ferrita permanece em sua forma original.
Observe a gura anterior e veja que, ao elevarmos a temperatura, aObserve a gura anterior e veja que, ao elevarmos a temperatura, a
ferrita também começa a se ferrita também começa a se transformar em austenita.transformar em austenita.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
3333
Capítulo 1. Ciência dos materiaisCapítulo 1. Ciência dos materiais
Chegamos à linha G - S com toda a ferrita já transformadaChegamos à linha G - S com toda a ferrita já transformada
em austenita; temos em nosso corpo de prova uma estruturaem austenita; temos em nosso corpo de prova uma estrutura
puramente austenítica. Desse ponto em diante, a temperaturapuramente austenítica. Desse ponto em diante, a temperatura
aumenta rapidamente. Vale ressaltar que o aço que possui teor deaumenta rapidamente. Vale ressaltar que o aço que possui teor de
carbono entre 0,05% até 0,76% se carbono entre 0,05% até 0,76% se chama aço hipoeutetóide.chama aço hipoeutetóide.
O aço com um teor de carbono entre 0,76% até 2,06% chama-se açoO aço com um teor de carbono entre 0,76% até 2,06% chama-se aço
hipereutetóide.hipereutetóide.
Agora será analisado o corpo de prova com 1,2% C, açoAgora será analisado o corpo de prova com 1,2% C, aço
hipereutetóide.hipereutetóide.
O que acontece quando se aquece o corpo de prova? PodemosO que acontece quando se aquece o corpo de prova? Podemos
projetar o seguinte: em 727°C, transforma-se toda a perlita emprojetar o seguinte: em 727°C, transforma-se toda a perlita em
austenita, logo a temperatura começa a subir e a cementita emaustenita, logo a temperatura começa a subir e a cementita em
excesso começa a se soltar até chegar no ponto (linha S - E) onde aexcesso começa a se soltar até chegar no ponto (linha S - E) onde a
estrutura passa a ser austenítica. Observe a ilustração a seguir.estrutura passa a ser austenítica. Observe a ilustração a seguir.
GG
2.02.000
600600
700700
800800
900900
10001000
500500
11001100
1.01.0
  
400400
      
  
  
}} PerlitaPerlita
FerritaFerrita
CementitaCementita
 + Cementita + Cementita
 Cementita Cementita
        
    
     
  
gg
hh
ii
z`z`
   + + CementitaCementita
GG
SS
CC11
EE
PP
Composição % de carbonoComposição % de carbono
CORPORATIVACORPORATIVA
  
3434
Alta CompetênciaAlta Competência
Vendo a estrutura da ilustração anterior, podemos reconhecer asVendo a estrutura da ilustração anterior, podemos reconhecer as
partes lamelares como perlita. As nervuras claras são de cementita. Separtes lamelares como perlita. As nervuras claras são de cementita. Se
analisarmos o excesso de cementita, temos 1,2% C - 0,8% C (perlita)analisarmos o excesso de cementita, temos 1,2% C - 0,8% C (perlita)
0,4% C, 0,4% C, representanrepresentando os restantes 0,4% do os restantes 0,4% C, excesso de cementita.C, excesso de cementita.
1.3. T1.3. Tratamento térmico do ratamento térmico do açoaço
OO tratamento térmico do açotratamento térmico do aço  pode ser definido como um  pode ser definido como um
processo de ciclos térmicos compostos por fases de aquecimento,processo de ciclos térmicos compostos por fases de aquecimento,
permanência e resfriamento.permanência e resfriamento.
Tem como objetivo alterar a estrutura natural dos metais, eTem como objetivo alterar a estrutura natural dos metais, e
principalmente conferir ou melhorar propriedades mecânicas ouprincipalmente conferir ou melhorar propriedades mecânicas ou
corrigir defeitos ou distorções causados por passagens anteriorescorrigir defeitos ou distorções causados por passagens anteriores
do tratamento dos metais (laminação, forjamento, tratamentosdo tratamento dos metais (laminação, forjamento, tratamentos
anteriores, fundição etc.).anteriores, fundição etc.).
Estruturas cristalinasEstruturas cristalinas



Cúbico face centradaCúbico face centrada
TermometriaTermometria
     A     A
    q    q
    u    u    e    e
    c    c
     i     i    m    m
    e    e
    n    n
     t     t    o    o
R R 
 e e
 s  s f   f   r r i   i    a a
mm
 e enn
 t   t   o o





Tetragonal deTetragonal de
corpocorpo
centradocentrado
Cúbico de corpoCúbico de corpo
 centrado centrado
T (ºC)T (ºC)
A3A3
A1A1
T1T1 T2T2 T3T3 TT (seg)(seg)
Nos aços, em particular, para que se consigam alterações nasNos aços, em particular, para que se consigam alterações nas
propriedades mecânicas, é necessário em alguns tratamentos que opropriedades mecânicas, é necessário em alguns tratamentos que o
aquecimento se dê a temperaturas em que o aquecimento se dê a temperaturas em que o carbono esteja totalmentecarbono esteja totalmente
solubilizado. Assim, para esses tipos de solubilizado. Assim, para esses tipos de tratamento, a temperatura atratamento, a temperatura a
ser atingida estará no campo ser atingida estará no campo austenítico.austenítico.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
3535
Capítulo 1. Ciência dos materiaisCapítulo 1. Ciência dos materiais
A seguir é A seguir é ilustrado um diagrama ferro-carbono:ilustrado um diagrama ferro-carbono:
   T   T
  e  e
  m  m
  p  p
  e  e
  r  r  a  a
   t   t  u  u
  r  r  a  a
  e  e
  m  m
     º   º
   C   C
HipereutetóideHipereutetóideHipoeutetóideHipoeutetóide
EutetóideEutetóide
 ferrita ferrita + y + y
 ferrita ferrita
Fe-y+CFe-y+Cyy
XX
 ferrita ferrita
ss ++_ 50ºC_ 50ºC
    
ferritaferrita
cementitacementita
GG
EE
  perlitaperlita
0,76% em peso0,76% em peso 2.02.000
500500
600600
700700
800800
900900
10001000
   +cementita +cementita
  
  
  
bb
Diagrama Ferro-carbono (aços)Diagrama Ferro-carbono (aços)
Onde:Onde:
αα - ferrita; - ferrita;
YY - austenita; - austenita;
FeFe
33
CC - cementita; - cementita;
αα  + Fe+ Fe33CC - perlita. - perlita.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
3636
Alta CompetênciaAlta Competência
Observe atentamente o diagrama de Equilíbrio Ferro-CarbonoObserve atentamente o diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
(Fe – C).(Fe – C).
2.102.10   4.30  4.30
6.696.69
0.510.51
0.160.16
0.020.02   0.77  0.77
16001600
15341534
13941394
12001200
14951495
910910
800800

400400
ºCºC
00
11    22    % % CarbonoCarbono    44    55    66    77
LíquidoLíquido
FFee3C3C
Diagrama de equilíbrioDiagrama de equilíbrio
O aço é uma liga de ferro e carbono. O teor de carbono variaO aço é uma liga de ferro e carbono. O teor de carbono varia
entre 0,02% a 2,1%. Já o ferro com um teor de carbono superiorentre 0,02% a 2,1%. Já o ferro com um teor de carbono superior
a 2,1% até 6,7% é chamado ferro fundido.a 2,1% até 6,7% é chamado ferro fundido.
No ferro fundido, o carbono não é No ferro fundido, o carbono não é totalmente dissolvido e apresenta-totalmente dissolvido e apresenta-
se na forma de veios de se na forma de veios de grate, que são extremamente frágeis.grate, que são extremamente frágeis.
1.3.1. Tipos de tratamentos térmicos do aço1.3.1. Tipos de tratamentos térmicos do aço
O tratamento térmico do aço pode ser classicado em dois tipos:O tratamento térmico do aço pode ser classicado em dois tipos:
NormaisNormais•• : quando ocorre apenas mudança estrutural - recozimento,: quando ocorre apenas mudança estrutural - recozimento,
normalização, têmpera e normalização, têmpera e revenimento;revenimento;
TermoquímicosTermoquímicos•• : quando ocorre mudança na composição química -: quando ocorre mudança na composição química -
cementação e cementação e nitretação.nitretação.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
3737
Capítulo 1. Ciência dos materiaisCapítulo1. Ciência dos materiais
a) Tratamena) Tratamentos térmicos tos térmicos normaisnormais
RecozimentoRecozimento••
É o tratamento térmico realizado com a nalidade de alcançar um ouÉ o tratamento térmico realizado com a nalidade de alcançar um ou
vários dos seguintes objetivos:vários dos seguintes objetivos:
Remover tensões de trabalhos mecânicos a frio Remover tensões de trabalhos mecânicos a frio ou a quente;ou a quente;••
Reduzir a dureza do aço;Reduzir a dureza do aço;••
Melhorar propriedades mecânicas como ductibilidade,Melhorar propriedades mecânicas como ductibilidade,••
resistência etc.;resistência etc.;
Regularizar textura, remover gases etc.;Regularizar textura, remover gases etc.;••
Eliminar efeitos de Eliminar efeitos de quaisquer tratamentos térmicos.quaisquer tratamentos térmicos.••
O recozimento é uma forma de tratamento térmico que consisteO recozimento é uma forma de tratamento térmico que consiste
em reaquecer o metal, a uma temperatura desejada, dependendoem reaquecer o metal, a uma temperatura desejada, dependendo
da nalidade, e em resfriá-lo a da nalidade, e em resfriá-lo a uma velocidade inferior à velocidadeuma velocidade inferior à velocidade
crítica para os aços.crítica para os aços.
   T   T
  e  e
  m  m
  p  p
  e  e
  r  r  a  a
   t   t  u  u
  r  r  a  a
Produto :Perlita (ou ferrita mais perlita ouProduto :Perlita (ou ferrita mais perlita ou
perlita mais cementita)perlita mais cementita)
AeAe33
MiMi
MfMf
AeAe33 - Temperatura de- Temperatura de
austenitização 727ºC.austenitização 727ºC.
Mi - Mi - TemTemperatura inicialperatura inicial
de martensitade martensita
Mf - Temperatura nal deMf - Temperatura nal de
martensitamartensita
CORPORATIVACORPORATIVA
  
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Alta CompetênciaAlta Competência
NormalizaçãoNormalização••
AA normalizaçãonormalização  consiste em aquecer as peças cerca de 20 ºC a 30  consiste em aquecer as peças cerca de 20 ºC a 30
ºC acima da temperatura de transformação (linha G-S-K). É feitaºC acima da temperatura de transformação (linha G-S-K). É feita
normalmente em aço e normalmente em aço e ferro fundido para se obter uma ferro fundido para se obter uma granulaçãogranulação
mais na e a uniformização dos cristais. As peças normalizadasmais na e a uniformização dos cristais. As peças normalizadas
possuem possuem maior limite de escmaior limite de escoamento, resistêoamento, resistência à tração ncia à tração e durezae dureza
que os aços que os aços recozidos.recozidos.
AeAe
33
Produto: PerlitProduto: Perlita a fina (ou fina (ou ferrita maisferrita mais
perlita ou perlita mais cementita)perlita ou perlita mais cementita)
MiMi
MfMf
AeAe33 - Temperatura de- Temperatura de
austenitização 727ºCaustenitização 727ºC
Mi - TemperaturaMi - Temperatura
inicial de martensitainicial de martensita
Mf - Temperatura nalMf - Temperatura nal
de martensitade martensita
Essas curvas são conhecidas como TTT (Tempo x Temperatura xEssas curvas são conhecidas como TTT (Tempo x Temperatura x
Transformações próprias) e têm características próprias para cadaTransformações próprias) e têm características próprias para cada
tipo de liga.tipo de liga.
TêmperaTêmpera••
AA têmperatêmpera é um tratamento térmico executado em um aço quando é um tratamento térmico executado em um aço quando
se deseja aumentar sua dureza e se deseja aumentar sua dureza e resistência mecânica.resistência mecânica.
A operação consiste basicamente em três etapas. Observe a tabelaA operação consiste basicamente em três etapas. Observe a tabela
a seguir.a seguir.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
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Capítulo 1. Ciência dos materiaisCapítulo 1. Ciência dos materiais
EEttaappaass DDeessccrriiççããoo
AquecimentoAquecimento
O aço deve ser aquecido em torno de 50°C acima da linha G-S-KO aço deve ser aquecido em torno de 50°C acima da linha G-S-K
(zona crítica) para transformar a perlita definitivamente em(zona crítica) para transformar a perlita definitivamente em
austenita.austenita.
Para um aço com mais de 0,86% de carbono é suficientePara um aço com mais de 0,86% de carbono é suficiente
transformar somente a perlita (linha S-K), pois contém Fetransformar somente a perlita (linha S-K), pois contém Fe
33
 C em C em
excesso, apresentando uma estrutura muito dura.excesso, apresentando uma estrutura muito dura.
Manutenção daManutenção da
temperaturatemperatura
Podemos definir manutenção da temperatura como o Podemos definir manutenção da temperatura como o tempotempo
necessário para solubilizar totalmente o carbono e garantir que todanecessário para solubilizar totalmente o carbono e garantir que toda
a peça chegue à mesma temperatura.a peça chegue à mesma temperatura.
ResfriamentoResfriamento
O resfriamento deve ser feito em um meio que possibilite umaO resfriamento deve ser feito em um meio que possibilite uma
velocidade crítica, fazendo com que a estrutura austenítica sevelocidade crítica, fazendo com que a estrutura austenítica se
transforme diretamente na estrutura desejada.transforme diretamente na estrutura desejada.
Esse meio pode ser: água, salmoura, óleo, ou mesmo o próprio ar,Esse meio pode ser: água, salmoura, óleo, ou mesmo o próprio ar,
dependendo da velocidade de resfriamento necessária.dependendo da velocidade de resfriamento necessária.
Estrutura martensíticaEstrutura martensítica
A principal nalidade da têmpera é a obtenção de umaA principal nalidade da têmpera é a obtenção de uma estruturaestrutura
martensíticamartensítica, pois é , pois é essa estrutura que aumenta consideravelmentessa estrutura que aumenta consideravelmente ae a
dureza do aço e também eleva o dureza do aço e também eleva o seu limite de resistência à tração.seu limite de resistência à tração.
Acima da zona crítica, o aço ca austenitizado, possuindo umaAcima da zona crítica, o aço ca austenitizado, possuindo uma
rede cúbica de face centrada CFC (ferro – Y), possibilitando assim arede cúbica de face centrada CFC (ferro – Y), possibilitando assim a
solubilidade do carbono.solubilidade do carbono.
A partir da reação austenítica, em condições de resfriamento lento, aA partir da reação austenítica, em condições de resfriamento lento, a
estrutura nal será perlita + ferrita e estrutura nal será perlita + ferrita e perlita + cementita para os açosperlita + cementita para os aços
hipereutetóides.hipereutetóides.
Porém, com o resfriamento rápido, não há tempo para que haja aPorém, com o resfriamento rápido, não há tempo para que haja a
liberação do carbono para formar a liberação do carbono para formar a cementita. O resfriamento rápidocementita. O resfriamento rápido
tem como objetivo o tem como objetivo o aumento da dureza (martensita), da resistênciaaumento da dureza (martensita), da resistência
ao desgaste, tração e diminuição ao desgaste, tração e diminuição da ductilidade.da ductilidade.
A estrutura do Fe, no entanto, tem que sofrer a transformação CFCA estrutura do Fe, no entanto, tem que sofrer a transformação CFC
(Y) para CCC ((Y) para CCC (αα). Assim, tem-se o ). Assim, tem-se o Fe com estrutura CCC (Fe com estrutura CCC (αα) e o ) e o carbonocarbonocontinuará dissolvido.continuará dissolvido.
CORPORATIVACORPORATIVA
  
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Alta CompetênciaAlta Competência
Como o tamanho do CCC é Como o tamanho do CCC é menor que o CFC, há menor que o CFC, há uma grande tensãouma grande tensão
na estrutura devido à presença do na estrutura devido à presença do carbono.carbono.
Assim, a estrutura CCC sofre uma deformação, geraAssim, a estrutura CCC sofre uma deformação, gerando uma estruturando uma estrutura
tetragonal de corpo centrado (TCC), tetragonal de corpo centrado (TCC), saturado com átomos de carbono.saturado com átomos de carbono.
Tal estrutura propicia grande dureza e resistência, porém causandoTal estrutura propicia grande dureza e resistência, porém causando
fragilidade bastante fragilidade bastante acentuada.acentuada.
Como a reação só ocorre com a austenita, nos hipereutetóides, aComo a reação só ocorre com a austenita, nos hipereutetóides, a
fração que