Tecnologia do Materiais de Construção_Materiais Metalicos_UNILA_2019

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Universidade Federal da Integração Latino Americana 
Prof. Edna Possan 
Disciplina de Tecnologia dos Materiais de Construção – TMC 
Aula: Metais – resumo do livro Falcão Bauer, 2011. 
 
1 METAIS 
1.1 INTRODUÇÃO 
De modo geral, os metais não são empregados puros, mas fazendo parte de ligas (mistura de aspecto metálico e 
homogêneo de um ou mais metais entre si ou com outros elementos). As ligas são formadas com objetivo de se obter 
propriedades mecânicas e tecnológicas melhores que as dos metais puros. 
Do ponto de vista tecnológico, metal é um elemento químico que existe como cristal ou agregado de cristal, no 
estado sólido, caracterizado pelas seguintes propriedades. 
 Alta dureza; 
 Grande resistência à tração e também à compressão (cuidado com peças esbeltas – sujeitas à flambagem). 
 Elevada plasticidade; 
 Alta condutibilidade elétrica e térmica. 
 
1.2 EMPREGO NA CONSTRUÇÃO CIVIL 
 
 
 
 
 
1.3 CLASSIFICAÇÃO 
Os metais e suas ligas podem ser divididos em duas grandes classes: 
a) materiais metálicos ferrosos: contêm uma percentagem elevada de ferro em sua composição química, sendo 
este elemento o seu principal constituinte (aços e ferros fundidos). 
- Ferro fundido: teor de carbono igual ou superior a 2%; 
- Aço: teor de carbono inferior a 2%; 
- Aço de construção: teor de carbono entre 0,2 e 0,5% 
OBS: as propriedades de um aço dependem fortemente do valor do teor de carbono, mas também da presença eventual de outros elementos 
de liga, tais como o silício, o cobre, o magnésio, o níquel e o vanádio. Pode ainda haver impurezas: fósforo, enxofre, etc. 
 
b) materiais metálicos não-ferrosos: não contêm ferro ou contêm o ferro apenas em pequena quantidade (tais 
como o alumínio, o cobre, o níquel, o chumbo, assim como as suas respectivas ligas). 
 
As ligas ferrosas, principalmente os aços, contribuem com a grande parte da produção mundial de materiais 
metálicos, em função de uma combinação de boa resistência mecânica, tenacidade e ductilidade, associadas a um custo 
de produção relativamente baixo. Porém essas ligas possuem algumas limitações quando comparadas com as ligas não 
ferrosas, sobretudo: massa específica relativamente alta, baixa condutividade elétrica e susceptibilidade à corrosão. 
Apesar de seu maior custo de produção o uso de ligas não ferrosas é vantajoso e/ou necessário para muitas 
aplicações em função de uma combinação mais adequada de propriedades. As ligas não ferrosas são classificadas em 
função do seu elemento químico principal ou de alguma característica específica que compartilham, sendo as ligas de 
alumínio, cobre e zinco as mais importantes na construção civil. 
 
 
1.4 PROCESSOS DE PRODUÇÃO DOS METAIS 
Os metais aparecem na natureza em estado livre ou como compostos, o que é mais comum. Tanto no estado livre 
como na forma de compostos, dificilmente as substâncias são encontradas puras (como acontece com o ouro, a prata e o 
cobre). Junto com as substancias portadoras geralmente estão impurezas, chamadas de “gangas”. A essa mistura de 
metal, compostos de metal e impurezas é que se chama “minério”. A obtenção do metal a partir do minério passa por 
duas fases distintas: a mineração e a metalurgia. 
A mineração é a extração do minério, que compreende duas etapas: 
a) Colheita do minério: tem a finalidade de extrair o minério da natureza, a qual pode ser: 
- A céu aberto; ou, 
- Subterrânea. 
b) Concentração: cuja finalidade é eliminar a ganga e separar os minérios utilizáveis dos economicamente 
pobres. Pode ser feita por processos: 
- mecânicos (levigação
1
, separação magnética, etc.); ou, 
- químicos (ustulação
2
, calcinação,etc.). 
 
A Siderurgia (ou metalurgia do ferro) tem por finalidade obter o metal puro a partir do composto, portador por um 
dos seguintes processos: 
a) Redução: processo para eliminação do oxigênio. O composto é colocado em fornos, a altas temperaturas, 
onde é injetado carbono ou óxido de carbono. Ocorre uma reação de redução é obtém-se como resultado o 
metal puro, ou quase puro, em estado de fusão. 
b) Precipitação química: adiciona-se ao composto um reagente químico que provoque a precipitação do metal 
puro. O tipo de reagente é função do metal que se pretende obter. 
c) Precipitação elétrica (eletrólise): o composto é dissolvido em água e sujeito à passagem de corrente elétrica, 
a qual provoca a deposição do metal. 
 
1.4.1 Produção do aço 
O ferro é explorado em grandes minas, normalmente a céu aberto, os minérios são geralmente a Magnetita, Hematite 
e a Limonite. 
OBS. O Minério de ferro está presente em aproximadamente 5% da crosta terrestre. O ferro não é encontrado em estado puro na natureza, mas 
em combinações químicas de metais contidos nas rochas. Essas combinações químicas ocorrem misturadas com as “gangas”3, compostas de 
silício, alumínio, cal e magnésio. Os principais são: a magnetita (Fe3O4) com cerca de 60% de ferro; hematita (Fe2O3) com cerca de 65% de ferro; 
siderita ou ferro espático (FeCO3) com alto teor de manganês e a pirita (FeS2). 
 
O principio químico da extração do ferro dos seus minérios é muito simples e realiza-se em fornos especiais designado 
de altos-fornos. Como fonte de calor emprega-se o coque (combustível derivado do carvão betuminoso). 
OBS. o coque provém da destilação do carvão, que deve ser o mais puro possível para evitar resíduos como enxofre e fósforo. Desempenha uma 
dupla função na elaboração da gusa: a de combustível e a de redutor. Como redutor absorve o oxigênio combinado com outros elementos. 
 
O alto-forno é composto por uma grande cavidade formada por dois troncos de cone encostados pelas suas bases 
maiores. A abertura superior é por onde se introduz o coque, o sínter de minério de ferro, o minério de ferro e os 
fundentes
4
 em camadas alternadas. O ventre (baixa cuba) é a parte mais larga do forno e é onde se produzem as 
temperaturas máximas. 
 
Figura 1 – esquema do alto-forno 
 
 
 
1 Separação de dois materiais de densidade diferente, geralmente utiliza-se de água corrente onde o material menos denso é carreado pela água. É 
diferente de Flotação que não utiliza água corrente. Neste processo o material de menor densidade “flutua”. 
2 É a transformação de um composto sólido em outro, mais adequado ao processamento metalúrgico, por meio de uma reação química heterogênea. 
3 Ganga: Impurezas que ocorrem junto com o minério de ferro em estado bruto, compostas principalmente de silício, alumínio, cal e magnésio. 
4 Pedra de cal ou magnésio adicionada à massa incandescente para separar o ferro da ganga. O fundente com a ganga dá a escória, que por mais fusível e 
leve que o ferro se acumula sobre o metal líquido. 
Vídeo do processo de produção: http://www.youtube.com/watch?v=xnPW4H8j7RY 
 
Na parte inferior do tronco de cone ficam os 
ventiladores que injetam ar quente no forno. O 
cadinho é a parte inferior deste mesmo cone, por 
onde chega o ar que penetra no interior do forno. 
A abertura de saída está na base do tronco de 
cone onde se reúnem os produtos da fusão 
mineral e onde flutuam as escórias sobre a 
fundição líquida. 
Distinguem-se três zonas principais de 
temperatura no forno: zona de fusão, zona de 
carburação e zona de secagem. A zona de fusão é 
o cadinho, que é onde se funde o mineral. A zona 
de carburação, é onde o ferro, a uma 
temperatura de 1100ºC, absorve o carbono, 
obtendo-se assim os primeiros produtos de 
fundição. A zona de secagem é onde os gases das 
zonas anteriores se acumulam ao arrefecer, 
ocupando menos espaço. 
http://www.youtube.com/watch?v=xnPW4H8j7RY
Pela parte superior do alto-forno são carregados: minério, calcário e coque. Pela parte inferior, insufla-se ar quente. O 
coque queima produzindo calor e monóxido de carbono, que reduzem o óxido de ferro a ferro liquefeito, com excesso de 
carbono. O calcário converte o pó de coque a ganga em escória fundida. 
 
Fe2O3 + CO  2FeO + CO2 
FeO + CO  Fe + CO2 
 
Pela parte inferior do fornosão drenadas, periodicamente, por uma abertura superior a escória e por uma abertura 
inferior a liga ferro-carbono. O produto do alto-forno se chama fero fundido ou gusa. É uma liga de ferro com alto teor de 
carbono e diversas impurezas. O ferro gusa obtido nos altos fornos passa aos convertidores, nos quais se oxidam as 
diversas impurezas, seguindo um ciclo fixo na sua eliminação: formando-se escórias ou separando-se sob forma gasosa. 
No alto forno o minério de ferro é, portanto reduzido a ferro metálico, a ganga e as cinzas dos carvões são 
transformadas em escórias, o ferro absorve metais, metaloides e não metais que lhe modificam profundamente as 
propriedades. 
Ao ferro que sai do alto forno chama-se gusa ou lingote, não é ainda aplicável como material de construção. O ferro 
gusa pode conter 90 a 95% de ferro (regulando a temperatura e as características da escória pode exercer-se certo 
controle sobre as impurezas), 2 a 4 % de carbono (esta percentagem varia com a quantidade de outras impurezas, por 
exemplo, o silício faz diminuir a quantidade de carbono, enquanto o magnésio a faz aumentar). 
O carbono dá ao ferro tanto mais dureza quanto maior for o seu teor. Por outro lado, baixa o ponto de fusão e a 
maleabilidade. Aumenta também a sua tenacidade e a sua aptidão para a tempera, mas torna-o menos soldável. 
As principais impurezas que a gusa contém são o silício, enxofre, fósforo e manganês. O enxofre (2 a 3%) é uma das 
impurezas mais prejudiciais, reduz-lhe a resistência, a forjabilidade e torna-o menos soldável. Sob a forma de sulfureto de 
ferro é absorvido pela gusa, como sulfureto de cálcio é absorvido pela escória. O fósforo torna o ferro quebradiço, diminui 
a sua tenacidade e aumenta a fluidez. É facilmente reduzido à sua forma elementar e absorvido pelo ferro, o seu teor não 
pode ser regulado nas condições redutoras do alto forno e aparece totalmente na gusa (2 a 3%, normalmente 
inferior a 1%). O manganês aumenta a dureza e a resistência, mas dificulta a maleabilidade. Favorece a separação do 
enxofre da massa fluida. O silício (0.75-3.5%) endurece a fundição, torna o ferro mais macio e compacto, diminui a 
maleabilidade e a forjabilidade 
Para tornar o ferro gusa em material de construção, há que purificá-lo, o que se consegue pela oxidação da gusa em 
fusão, fazendo-o atravessar por ar ou oxigênio que oxida todos os elementos existentes no ferro gusa. 
 
1.4.2 Produção do alumínio 
A obtenção do alumínio é feita a partir da bauxita, a qual é constituída por um óxido hidratado (Al2O3.H2O), tendo 
ainda óxido de ferro, sílica, óxido de titânio e outros compostos em menores quantidades. A bauxita deve apresentar no 
mínimo 30% de alumina (Al2O3) aproveitável para que a produção de alumínio seja economicamente viável. 
O processo de obtenção de alumínio primário divide-se em três etapas: 
- Mineração 
- obtenção da alumina 
- eletrólise da alumina 
O alumínio também pode ser produzido a partir da reciclagem de sucatas. Utensílios domésticos, latas de bebidas, esquadrias, componentes 
automotivos, etc., podem ser fundidos e empregados novamente na fabricação de novos produtos. A reciclagem do alumínio representa uma 
economia de recursos naturais e de energia elétrica (consomem-se apenas 5% da energia necessária para produção do alumínio primário). 
 
Após a obtenção dos alumínios primário ou secundário, em muitos casos, é necessária a realização de processos de 
conformação mecânica para a obtenção do produto final. Em tais processos, a forma de uma peça de metal é mudada por 
deformação plástica. A deformação deve ser induzida por uma força ou tensão externa com magnitude suficiente para 
exceder o limite de escoamento do material. Dentre os principais processos de conformação mecânica utilizados para a 
fabricação de produtos de alumínio (que também se aplicam aos outros tipos de metais não ferrosos), incluem-se 
laminação, extrusão, estampagem e trefilação. 
 
Principais características: leve, bom condutor, boa capacidade mecânica, difícil soldabilidade, duro. 
Aplicações: esquadrias, telhas, chapas, lâminas, perfis extrudados, latas, eletrodomésticos. 
Resistência à corrosão: formação de camada de protetora escura de óxido (efeito estético ruim). Cuidado na 
aplicação em contato com outros metais. 
Anodização: aumenta a proteção natural da camada de óxido, além da reflexão, brilho e resistência a ataques 
químicos (cimento). 
 
1.5 PROPRIEDADES E ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO 
1.5.1 Aparência dos materiais metálicos 
- Sólidos a temperatura ambiente; 
- Não apresentam porosidade; 
- Brilho (melhorado por polimento ou tratamentos químicos superficiais). 
1.5.2 Densidade 
A densidade dos metais comuns à temperatura ambiente varia entre 1,7 e 14 g/cm
3
 (ver tabela 1, onde se 
apresentam a densidade dos metais mais importantes), a qual varia muito com as ligas apresentadas e pode ser 
aumentada por tratamentos mecânicos. 
Tabela 1 - densidade dos metais mais importantes 
Metal Densidade (g/cm
3
) Metal Densidade (g/cm
3
) Metal Densidade (g/cm
3
) 
Magnésio (Mg) 1,74 Ferro (Fé) 7,87 Chumbo (Pb) 11,34 
Alumínio (Al) 2,70 Níquel (Ni) 8,90 Mercúrio líquido (Hg) 11,30 
Zinco (Zn) 7,13 Cobre (Cu) 8,96 
 
1.5.3 Propriedades térmicas e elétricas 
1.5.3.1 Dilatação térmica 
A determinação da dilatação térmica linear (L) é feita pelo MB-270 (Método Brasileiro – 270: Dilatação térmica linear 
pelo método do dilatômetro – NBR 6.637). Trata-se de um aparelho, que tem medidores para a temperatura e 
comprimento, que é aplicado a um corpo de prova cilíndrico, e colocado em um forno. Os valores obtidos permitem traçar 
a linha de dilatação ou calcular o coeficiente de dilatação. Na tabela 2 são apresentados os coeficientes de dilatação 
térmica linear (L), (em 1/°C) para alguns metais: 
 
Tabela 2 - coeficientes de dilatação térmica linear (L) de alguns metais. 
Ferro fundido Aço Ferro Cobre Latão Alumínio Chumbo 
9 x 10
-6 
11,3 x 10
-6 
11,7 x 10
-6 
17 x 10
-6 
20 x 10
-6 
22,5 x 10
-6 
29 x 10
-6 
 
A partir do coeficiente de dilatação térmica linear (L) é possível calcular o alongamento (L) do material devido à 
temperatura, usando a equação L/L=L*T. Onde T= é a variação da temperatura em °C; L= comprimento inicial. 
 
1.5.3.2 Condutibilidade térmica 
O metal mais condutor é a prata, em seguida tem-se o cobre, alumínio, zinco, bronze, ferro, estanho, níquel, aço e 
chumbo. 
 
1.5.3.3 Condutibilidade elétrica 
Os metais são bons condutores elétricos. O cobre, por exemplo, tem sido tradicionalmente usado na transmissão de 
energia elétrica. Para fins de comparação, apresentam-se alguns valores de resistividade elétrica (). 
Tabela 3 - resistividade elétrica () de alguns materiais (m) 
 Cobre (CU) Ligas de Alumínio Concreto Vidro 
 16 x 10
-9 30 a 48 x 10
-9 1 a 2 x 10
-6 1 x 10
-12 
 
1.5.4 Propriedades mecânicas 
1.5.4.1 Resistência à tração 
Quando se submete uma barra à tração axial aparecem tensões internas. Como já se sabe, a tensão de tração () é 
obtida dividindo-se força aplicada (F) pela área inicial da seção transversal (A0), assim =F/A0. 
 
Essa tensão determina um aumento de comprimento da barra (ou o alongamento -L, onde L = Lf – L0), ou seja, uma 
deformação (), que pode ser mensurada pela expressão, em % (x100): 
100


oL
L
 ou 100
)(



o
of
L
LL
 
 
O alongamento determina no corpo de prova uma estricção, ou seja, uma diminuição da seção ao longo do comprimento. 
 
 
Figura 2 – alongamento no corpo de prova 
Para a realização do ensaio de tração, o método MB – 
4 (tração de materiais metálicos – NBR 6152) fixa a forma 
do corpo de prova, conforme se tratar de barra ou de 
material usinado de seção circular, de chapas, arames ou 
tubos 
2/1).( oo SkL , sendo K uma constante variável 
de acordo com a forma dos corpos de prova; por exemplo 
K = 5,65 (barras retangulares). 
A aplicação dos esforçosé progressiva de zero até a 
ruptura. A velocidade de carregamento recomendada é de 
1Kg/mm
2-
/s. 
No corpo de prova é colocado extensômetro que 
permite a leitura da deformação. 
Levando-se as tensões e as deformações a um sistema de coordenadas obtém-se o diagrama Tensão x Deformação. 
Os metais apresentam dois tipos de diagrama para a tração. 
 
 
 
Figura 3 – gráfico tensão deformação ferro com baixo teor de 
carbono (até 0,2%) - aços doces 
 
 
Figura 4 – gráfico tensão deformação para a 
maioria dos metais 
 
 
Fase I: elástica e proporcional: do início do carregamento até certa carga “P”, o material é perfeitamente elástico 
e se comporta de acordo com a lei de Hooke, que diz que as deformações são diretamente proporcionais às 
cargas (tensões). Esse limite de aplicabilidade da lei de Hooke é chamado de limite de proporcionalidade (P). A 
zona é elástica e, portanto, reversível. 
Fase II: elástica não proporcional: A parte da carga “P” até uma determinada carga “E”, o material continua ainda 
elástico, porém já não se comporta mais de acordo com a lei de Hooke: as deformações crescem mais 
rapidamente que as cargas (tensões). A zona é elástica e, portanto, reversível. A carga “E” (ou a tensão 
correspondente) indica o valor superior do limite de elasticidade (E). 
Fase III: plástica de escoamento: A partir da carga “E” haverá acréscimo de deformações (alongamento) com 
carga constante. Essa fase se prolonga entre dois valores de carga denominados limites inicial e final de 
escoamento (respectivamente E e E’). O material sofre grandes modificações internas nessa fase. As deformações 
se tornam permanentes (fase plástica de escoamento). 
Fase IV: plástica de revigoramento: A partir da carga que marca o fim do escoamento (E’), o material se reajusta 
e revigora, e a carga torna novamente a subir. A linha se torna uniforme, porém curva. Nesse trecho alcança-se a 
tensão mais alta do ensaio, denominada limite de resistência (r). 
Fase V: plástica de estricção seguida pela ruptura: Atingida a carga máxima, começa a manifestar-se em um 
ponto, em geral central, do corpo de prova um estreitamento da seção denominado estricção. A carga então 
começa a diminuir e a deformação a crescer muito, até que ocorre a ruptura na seção estreitada para uma carga 
inferior à máxima observada (R = tensão de ruptura). 
Já na figura 4, observa-se no diagrama o trecho elástico O-A, mas não aparece o escoamento. Convencionou-se então, 
estabelecer o limite de elasticidade traçando-se uma reta a n% de deformação, paralela à inclinação do período elástico. O 
valor “n” adotado é de 0,2% para os aços e entre 0,1 e 1,5% para os outros metais. 
 
1.5.4.2 Resistência ao choque 
É a resistência que o metal opõe á ruptura sobre ação de uma carga dinâmica (ou seja, avalia-se a tenacidade). 
O ensaio é feito pelo aparelho chamado pêndulo de Charpy, no qual se mede o trabalho necessário para romper uma 
peça por flexão dinâmica. 
 
1.5.4.3 Dureza 
A ABNT adota, para metais, a dureza Brinell. O aparelho Brinell consta de uma presença com uma esfera de aço 
temperado de diâmetro D, que se faz penetrar no metal em ensaio com uma carga P. Sob o efeito da força, a esfera 
imprime uma marca de diâmetro d. 
 
Figura 5 – aparelho Brinell 
 
Tabela 4 – número da dureza para alguns metais 
Número da dureza 
Material Dureza Brinell 
Aço, ferro fundido 95 – 500 
Cu, Al (ligas duras) 30 – 140 
Cu, Al (ligas moles) 15 – 70 
Pb até 30 
 
 
1.5.4.4 Dobramento 
O ensaio é realizado de acordo 
com o MB – 5 (Dobramento de 
materiais metálicos – NBR 6153). É 
executado submetendo a peça 
(barra ou chapa) apoiada em dois 
pontos a uma carga centrada 
aplicada por um pino cilíndrico de 
diâmetro dado, de modo a 
deformá-la lentamente até que as 
duas pontas fiquem paralelas. 
A amostra não deverá fissurar 
nem romper. 
É um ensaio de verificação. 
 
Figura 6 – dobramento de barras de aço 
 
1.5.4.5 Solicitações cíclicas (fadiga) 
Quando o material é submetido a solicitações cíclicas a resistência à ruptura cai abaixo do valor para a carga estática. 
É o que se chama de fadiga do material. O processo de ruptura começa por uma fenda que de propaga, devido à 
desagregação progressiva da coesão entre os cristais, até que a seção fique tão reduzida que a peça se rompe 
bruscamente. 
O ensaio para determinar a resistência à fadiga é chamado ensaio de duração. A maneira de executar o ensaio é 
variável. Em geral, executam-se ensaios de tração-compressão ou flexão com movimento. 
 
1.5.4.6 Comportamento ao fogo 
Sobre ação de um aumento de temperatura, o metal perde aos poucos partes de suas características mecânicas 
(tensão limite de escoamento), até uma “temperatura crítica” acima da qual o material se deforma e se torna instável, não 
podendo mais preencher sua função. 
O tempo necessário para que o elemento atinja a temperatura crítica depende: 
 Da superfície exposta ao fluxo térmica; 
 Do volume de metal a ser aquecido; e 
 Do grau de proteção térmica. 
Dentre os procedimentos utilizados para retardar o aquecimento dos metais podemos citar: 
 Aplicação de tinta intumescente: que expande quando aquecida e se transforma numa espuma rígida em volta 
da peça → Estabilidade ≈ 1 hora. 
 Produtos em placas: formam uma “caixa” estanque em volta da peça (à base de fibras minerais, por exemplo). 
 
1.5.4.7 Corrosão (oxidação) 
É a transformação não intencional de um metal, a partir de suas superfícies expostas, em compostos não aderentes, 
solúveis ou dispersíveis no ambiente em que o metal se encontra. 
Existem dois tipos de corrosão: a corrosão química e a corrosão eletroquímica. Em qualquer caso, o metal doa 
eletros a alguma substância oxidante existente no meio ambiente (0, H, H2O, etc.), formando óxidos, hidróxidos, sais, etc.. 
Corrosão química (corrosão seca): os elétrons perdidos pelo metal se combinam no mesmo lugar onde são 
produzidos. O processo ocorre devido à ação do oxigênio do ar sobre um metal. 
Observação: 
 Óxido que ocupam menos volume do que o metal que deu origem e que são frágeis, vão fissurar e partir 
deixando exposto o metal para outra ação do oxigênio; 
 Óxido que ocupam mais volume, vão enrugar e afastar-se rapidamente, expondo o metal; 
 Óxidos com mesmo volume podem formar filmes que, se são aderentes, vão agir como barreira impedindo o 
prosseguimento da oxidação. 
 
Corrosão eletroquímica (corrosão úmida): os elementos são liberados num local e captados noutro, ocorre a 
formação de um circuito galvânico. O movimento de eletricidade se faz por meio de um líquido condutor. Portanto, ocorre 
em ambientes úmidos. 
Ex: O ferro, na presença de oxigênio e umidade, dá origem à formação da ferrugem (hidróxido férrico). 
322 )(4634 OHFeOHOFe  
A ferrugem: 
 Não tem grande adesão nem coesão; 
 Solta-se facilmente na forma de pó ou escamas; e 
 Tem maior volume que o ferro original. 
 
1.5.4.8 Proteção contra a corrosão 
São usados os seguintes métodos de proteção: 
a) Escolha do metal ou liga adequada ao meio em que vai atuar; 
b) Adoção de cuidados durante a construção que impeçam a formação de pares galvânicos; 
c) Utilizar revestimentos protetores: 
 Camadas protetoras de óxido na superfície do metal; 
 Camada protetora com metais; 
 Camada protetora com materiais orgânicos (óleos, tintas, PVC, etc.). 
 
No período correspondente ao final de sua fabricação até o momento de utilização como armadura do concreto, o 
aço fica sujeito à corrosão química devido à utilização do oxigênio do ar sobre o ferro do mesmo. O óxido formado (Fe3O4) 
ocupa o mesmo volume que o aço e forma um filme fino e aderente que age como uma barreira impedindo o 
prosseguimento da reação e, portanto, protegendo o aço. 
Se esta camada de óxido é destruída, por exemplo, devido ao ataque de cloretos ou por carbonatação, cria-se 
condições ideais para a ocorrência da corrosão eletroquímica do ferro do aço, visto que tanto a água )presente nos poros 
da concreto e na atmosfera ambiente)quando o oxigênio (presente na atmosfera ambiente) podem atingir 
simultaneamente a armadura devido à permeabilidade do concreto. 
A formação da ferrugem, devido ao fato desta ter um volume 2 a 3 vezes maior que o aço original, gera tensões 
dentro da peça que apresentam como consequência o aparecimento de fissuras e fragmentação do concreto em volta do 
aço. 
Isso concorre para o aumento da penetração de CO2 e de cloretos, acelerando o processo de corrosão. A velocidade 
de corrosão depende: 
 Da disponibilidade de CO2 (ambiente) e umidade (função do grau de saturação do concreto, presente nos poros) e 
do ambiente → inicio e sustento da reação; 
 Da porosidade e permeabilidade do concreto; 
Os procedimentos mais utilizados para diminuir a taxa de corrosão em estruturas convencionais são: 
 Cobrimento; 
 Formulação, adensamento e cura adequada dos elementos estruturais; 
 Aplicação de uma camada protetora no concreto (impermeabilização). 
 
1.6 PROCESSO DE CONFORMAÇÃO DOS METAIS 
Terminada a fase de mineração segue-se a fase de metalúrgica, onde o processo mais comum é o de redução com carbono 
ou óxido de carbono a altas temperaturas, em fornos, do qual resulta o metal puro ou quase puro, em estado de fusão. 
Ao sair do forno, o metal é levado por caçambas transportadoras (panelas) e descarregado nas lingoteiras. A 
lingoteira é um molde (de ligas metálicas especiais), de forma tronco-cônica, que permite a confecção de blocos 
denominados lingotes. 
Transcorrido o temponecessario de repouso, os caros das lingoteiras são transferidos para a seção de desmoldagem, 
onde os lingotes são estraídos e colocados em vagões especiais para transporte até os fornos de regularização de 
temperatura. 
Os lingotes serão agora empredados para a fabricação das peças desejadas: fios, barras, chapas, perfis, tubos, etc.. 
1.6.1 Extrusão 
O lingote é refundido e forçado a passar sob pressão por orificios com a forma desejada (tubos, barras, perfis 
especiais). 
1.6.2 Laminação 
O lingote pe aquecido ao rubro e forçado a passar entre cilindros giratorios com espaçamento cada vez menor. Dessa 
forma o lingote é comprimido, ocorrendo uma redução de sua seção e um aumento de seu comprimento. Comforme os 
cilindros pode-se obter chapas grossas e finas (conforme tenham mais ou menos de 4mm), telhas, perfis (I, T, U, L, H) 
trilhos, tubos sem costura, etc. O lingote é apenas levemente aquecido e forçado a passar por orificios (cada vez menores) 
de moldagem. É o processo das firiras de arames. 
1.6.3 Fundição 
O lingote pe refundido e vertido nos moldes, nos quais o metal líquido solidifica. Os moldes podem ser de terra de 
fundição (mistura de areia, argila e carvão em pó) ou metalicos. 
1.6.4 Forjamento 
Ação de martelos ou prensas sobre o metal (ou liga metalica) quente. 
1.6.5 Trefilamento 
Metais são transformados em fios. 
 
1.7 PRODUTOS SIDERÚRGICOS 
Determina-se siderurgia à metalúrgica do ferro. O ferro é o metal de maior aplicação na indústria da construção 
devido, principalmente, aos seguintes fatores: 
 Elevado modulo de elasticidade, o que permite vencer grandes vãos com peças relativamentes delgadas e leves; 
 Facilidade de conformação e facilidade de executar ligações. 
O ferro é usado: 
 Puro ou em ligas (ex.: em vigas, trilhos, esquadrias, coberturas paineis, condutores, grades, etc.); 
 Para reforças outros materiais (es.: concreto armado); 
 Por seus compostos (ex.: óxido – na industria te tintas). 
1.7.1 Obtenção 
Os minerios de ferro apresentam-se sob a forma de: 
 Óxidos: Fe2O3, Fe3O4, 2Fe2O3, 3H2O; 
 Carbonatos: FeCO3; 
 Sulfetos: Fe2S. 
Quanto à mineração, temos que: 
a) A colheita do minério é geralmente, feita a céu aberto, visto que sua concorência é em grandes massas. 
b) A concentração inicia-se pelo processo de distibuição (passagem por britadeira) seguida de lavagem com jato 
de água e de classificação pelo tamanho. Como o minério deve entrar no alto-forno com granulometria entre 
30 e 100mm, os pedaçõs menores recebem fortes jatos de fogo, para se aglutinarem em pedaços maiores. 
Quando à siderúrgica, o ferro e suas ligas são obtidos por redução dos minérios de ferro nos altos-fornos. Os produtos 
obtidos, ferro fundido (comercial) e aço, são ligas de ferro e carbono, com outros elementos, tais como silício, manganês, 
fósforo, enxofre, etc.. A classificação tradicional desses produtos tem sido pelo teor de carbono: 
a) Aço doce  menos de 0,2% de carbono; 
b) Aço  carbono entre 0,2 e 1,7%; 
c) Ferro fundido (comercial)  carbono entre 1,7 e 6,% 
1.7.2 Processo de fabricação 
Ver item 1.4. 
1.7.3 influência da composição química nas propriedades das ligas de ferro 
Além do carbono, o ferro pode estar associado a muitas outras substancias, ou que já constavam do minério e não 
conseguiram ser eliminadas ou que são incluídas nas ligas durante sua fabricação. Essas substâncias lhe dão determinadas 
e variadas propriedades. As ligas podem ser só superficiais ou profundas. 
a) Carbono: é o principal elemento para o aumento da resistência à tração, no entanto, torna o material mais 
duro. O aço comumente usado para construção é o aço doce. 
De acordo com o teor de carbono os aços podem se classificados: 
 aço ultradoce  0,05 < % de C < 0,15  Peças estruturais, pregos 
 aço doce  0,15 < % de C < 0,30  Peças estruturais, pregos 
 aço semiduro  0,30 < % de C < 0,60  Trilhos, peças forjadas 
 aço duro  0,60 < % de C < 0,75  Ferramentas 
 aço superduro  0,75 < % de C < 1,20  Ferramentas 
 aço ao carbono  1,20 < % de C < 1,70  Peças especiais 
b) Cobre (até 0,35%): aumenta a resistência à corrosão e também o limite de resistência à fadiga. 
c) Cromo (2 a 3 %): aumenta a dureza, o limite de resistência e a resistência à corrosão. 
d) Fósforo: torna o aço mais duro porém mais frágil, além de diminuir a tenacidade. 
e) Manganês (0,25 a 1 %): aumenta a dureza, o limite de resistência, a tenacidade, a resistência à fadiga e à 
corrosão. 
f) Níquel: até 7 % aumenta o limite de resistência, a tenacidade, a resistência a fadiga e a corrosão. Acima de 
15 % torna o aço inoxidável. 
g) Nitrogênio: torna o aço mais duro, porém mais frágil. 
h) Silício (0,17 a 0,37 %): torna o aço mais macio, com grande elasticidade e quase sem perda da resistência. 
1.7.4 Tratamentos dos aços 
Os objetivos dos tratamentos são os de anular tensões internas gerada durante a fabricação dos produtos e ou alterar 
a propriedades do material. 
Os tratamentos podem ser térmicos, a frio e termoquímicos. 
1.7.5 Tratamentos térmicos 
Esses tratamentos alteram o tamanho dos cristais e reduzem as imperfeições cristalinas de modo a se aumentar o 
limite elástico e a resistência final do material. consistem em aquecer o material a uma determinada temperatura (de 
recristalização, na qual os átomos têm mobilidade suficiente para rearranjarem a microestrutura) e depois esfriá-lo 
segundo certas regras. 
A temperatura e o tempo (tanto o que o material é mantido na temperatura determinada, quanto o tempo de 
resfriamento) são os fatores a se considerar nesses tratamentos. 
 Normalização: o aço pré-aquecido até uma temperatura próxima à crítica (da ordem de 9000°C, variável com a % 
de carbono), mantido nessa temperatura durante aproximadamente 15 minutos e depois deixado esfriar 
lentamente, ao ar livre. É um tratamento destinado principalmente a reduzir tensões internas (provocadas por 
laminação ou outras formas de moldagem); 
 Recozimento: o aço pré-aquecido até uma temperatura próxima à crítica e mantido nessa temperatura durante 
algum tempo (horas, ou dias, dependendo do efeito desejado), sendo depois deixado esfriar lentamente, em 
geral no forno. É um tratamento que além de reduzir tensões internas altera as propriedades do material (de 
modo geral, diminui a dureza e o limite de resistência à tração e aumenta a ductilidade); 
 Têmpera: o aço é aquecido a uma temperatura superior à crítica(da ordem de 900°C, variável com a % de 
carbono) e resfriado rapidamente, em água ou óleo, até uma temperatura determinada ou até a temperatura 
ambiente. É um tratamento que altera as propriedades do material. De modo geral, aumenta a dureza e o limite 
de resistência à tração e diminui a ductilidade a tenacidade; 
 Revenido: o aço é aquecido a uma temperatura inferior à crítica (menor que 700°C) e depois deixado esfriar 
lentamente, ao ar livre. É o tratamento usual dos aços após a têmpera, com o objetivo de corrigir defeitos 
aparecidos durante a mesma (tais como excesso de dureza e tensões internas). 
 
 
1.7.6 Tratamento a frio (encruamento) 
Consiste na imposição de uma deformação plástica ao material, por esforço mecânico (tração ou torção ou 
compressão). Isso produz grãos menores e orientados no sentido da deformação, o que aumenta a resistência mecânica 
apesar de, em alguns casos, produzir certa fragilização. 
Apesar do encruamento aumentar o limite de resistência à tração e a dureza, esse tipo de tratamento também 
diminui a ductilidade e a resistência à corrosão. 
É preciso notar que, se o aço encruado for aquecido (bastam 40% da temperatura de fusão), os cristais tenderão a se 
reagrupar e o encruamento, a desaparecer. 
1.7.7 Tratamento termoquímico 
Têm por finalidade enriquecer a camada superficial do aço com uma capa protetora onde aparecem outros 
elementos. Conforme a substancia empregada podemos ter, por exemplo: 
 Carbono (Cementação): capa de grande dureza e resistência ao desgaste; 
 Nitrogênio (nutrição): capa de grande dureza, resistência ao desgastes e à corrosão; 
 Alumínio (aluminização): capa de grande resistência ao calor. 
1.7.8 Aplicações dos produtos siderúrgicos 
1.7.8.1Chapas galvanizadas 
Chapa fina de aço revestida com zinco (a galvanização é feia imergindo-se a chapa em um banho de zinco fundido). As 
chapas galvanizadas podem ser obtidas lisas ou onduladas. São padronizadas pela bitola GSG (Galvanized Sheet Gauge) 
desde o Nº 10 (3,515 mm de espessura) até o Nº 30 (0,339mm de espessura). 
Aplicações: cobertura (“telhas de zinco”), dutos e aparelhos para ar condicionado, fabricação de eletrodomésticos, na 
indústria automobilística, etc.. 
1.7.8.2Perfis laminados 
Aço carbono laminado, apresentado na forma de barras com diversas configurações de seção transversal: perfis “I”, 
“T”, “H”, “U”, “L” e outros. Os comprimentos padrão são de 6,9 a 12m. 
O quadro abaixo apresenta a variação da altura, em centímetros, para alguns tipos de perfis fabricados. 
 
Perfis I T H U L (cantoneiras) 
Dim. (cm) 7,50 a 60 1,27 a 20 10 a 25 7,62 38,1 1,27 a 20,32 
Tabela 5 – variação de altura 
1.7.8.3Trilhos e acessórios 
São produtos laminados destinados a servir de apoio para as rodas metálicas de trens. Os tipos de trilhos são 
apresentados na tabela a seguir. São fornecidos com 2 ou 3 furos em cada extremidade, e com o comprimento padrão de 
12 m. As talas de junção são placas utilizadas para juntar as extremidades dos trilhos. As placas de apoio são destinadas a 
receber o trilho sobre os dormentes. 
 
Tipo Peso (Kg/m) Altura total (mm) Largura da base (mm) 
TR – 57 56,90 168,28 139,70 
TR – 50 50,35 152,40 136,53 
TR – 45 44,65 142,88 130,18 
TR – 37 37,05 122,24 122,24 
TR – 32 32,05 112,71 112,71 
TR – 25 24,64 98,43 98,43 
Tabela 6 – trilhos e acessórios 
 
1.7.8.4Fios e barras para concreto armado 
De acordo com a EB – 3 (Barras e fios de aço para concreto armado – NBR 7480), a ABNT faz a seguinte classificação: 
A. Quanto à apresentação: 
a) Barras: segmentos retos com comprimento entre 10 e 12m; 
b) Fios: elementos de diâmetro nominal inferior ou igual a 12 mm, fornecidos em rolos de grande 
comprimento; 
 Figura 7 – tipos de barras 
 
B. De acordo com o processo de fabricação: 
a) Classe A: são as barras e os fios laminados quente, com escoamento definido, caracterizado por patamar 
no diagrama tensão x deformação. São as barras torcidas ou com mossas 
b) Classe B: São as barras e fios encruados por deformação a frio, com tensão de escoamento 
convencionada em uma deformação permanente de 0,2%.. 
De acordo com as características mecânicas, conforme a tabela abaixo: 
Categoria Tensão de Escoamento Mínima TE Kgf/mm2 Coeficiente de Aderência Mínimo 

 CA – 24 24 1,0 
CA – 32 32 1,0 
CA – 40 40 1,2 
CA – 50 50 1,5 
CA – 60 60 1,8 
Tabela 7 – CA – características mecânicas 
As barras e fios, também são classificadas segundo um coeficiente de aderência. A aderência ( ) avalia a relação de 
aderência de concreto ao aço, considerando-se 1 a aderência de uma barra completamente lisa. 
A norma também substitui o bitolamento em polegadas pelo bitolamento em milímetros, recomendando a seguinte 
padronização dos diâmetros: 
 fios: 3,2 – 3,5 – 4 – 4,5 – 5 – 6 – 7 – 8 – 9mm; 
 barras: 5 – 6 – 8 – 10 – 12 – 16 – 20 – 22 – 25 – 32 – 40mm. 
1.7.8.5 Aços para armaduras de protensão 
A EB – 233 (Barras, fios cordões e cordas de aço destinadas a armadura de protensão) estabelece as seguintes 
classificações: 
A. De acordo com a apresentação: 
a) Barras: seguimentos retos com comprimento entre 10 e 12m; 
b) Fios: elementos de diâmetros não maior que 12mm, fornecidos em rolos com grande comprimento; 
c) Cordões: agrupamento de dois ou três fios enrolados em hélice; 
d) Cordas: agrupamentos de pelo menos seis fios enrolados em uma ou mais camadas, em torno de um fio 
cujo eixo coincida com o eixo longitudinal do conjunto. 
B. De acordo com o processo de fabricação e configuração do diagrama tensão x deformação: 
a) Classe A: laminados a quente, com escoamento definido, caracterizado pelo patamar no diagrama 
tensão-deformação; 
b) Classe |B: encruados por deformação a frio, com tensão de escoamento convencionada em uma 
deformação permanente de 0,2%; 
c) Classe C: temperados, com tensão de escoamento convencionada em uma deformação permanente de 
0,2%. 
C. De acordo com as características mecânicas, conforme a tabela abaixo: 
Categoria Tensão de Escoamento Mínima TE Kgf/mm2 
CP – 80 80 
CP – 90 90 
CP – 110 110 
CP – 125 125 
CP – 140 140 
CP – 150 150 
CP – 160 160 
CP – 190 190 
Tabela 8 – CP – características mecânicas 
A norma recomenda a seguinte padronização dos diâmetros: 
 fios: 3 – 3,2 – 3,5 – 4 – 4,5 – 5 – 5,5 – 6 – 7 – 8 – 9 – 10 – 12mm; 
 barras: 5 – 6 – 8 – 10 – 12 – 16 – 20 – 22 – 25 – 32 – 40mm. 
 
1.7.8.6Arames e telas 
Arames: finos fios de aço laminado, galvanizados ou não. São vendidos em rolos nas bitolas de 0,2 até 10mm, de 
acordo com as bitolas BWG (Birminghan Wire Gauge). Dentre os arames, destacamos o arame recozido, que é um arame 
destemperado usado para amarrar as barras de armaduras de concreto armada. È apresentado usualmente nas bitolas 16 
BWG (1,65mm) e 18 BWG (1,24mm). A segunda é mais fraca, porém mais fácil de trabalhar. Geralmente confeccionadas 
com CA – 50B ou CA – 60B. 
 
 
1.7.8.7Tubos e conexões 
Os tubos de aço galvanizado, bem como as conexões são usadas para encanamentos de esgoto ou de gás e ar 
comprimido (exp. Curvas, flanges, joelhos, etc.) 
São confeccionados com aço de baixo carbono inoxidável ou aço galvanizado. 
 
2 METAIS NÃO FERROSOS 
O emprego de metais não ferrosos se restringe aos casos em que se necessita aproveitar algumas de suas 
propriedades características, tais como: 
 Resistência à corrosão; 
 Propriedades elétricas e térmicas; 
 Características especiais de resistência mecânica e ductilidade. 
2.1 Alumínio 
2.1.1 Generalidade 
 É um metal muito leve (massa especifica  2,7 g/cm3); 
 Resistência à tração: 
 Puro: 80 MPa; 
 Encruado a frio: 180 MPa; 
 Temperado: até 500 MPa. 
 “Resistência à corrosão”: ao ar livre, cobre-se imediatamente de uma camada de óxido que protege o núcleo; 
 Excelente condutibilidade térmica e elétrica; 
 Pode ser infinitamente reciclado; 
 É de difícil soldagem e quando se consegue soldar perde-se 50% de suas propriedade mecânicas; 
 Há várias ligas com o alumínio, destacando-seo duralumínio (com cobre e magnésio, temperado e revenido) de 
grande resistência (400MPa) e leveza. 
2.1.2 Fabricação 
O alumínio é usado na construção sob forma de laminados e extrudados. 
 Laminados  laminas e chapas (lisas, lavradas ou perfuradas); 
 Extrudados 400 – 500°C)  barras, tubos e perfis. 
2.1.3 Acabamento da superfície 
São adotados, entre outros, os seguintes tratamentos superficiais: 
1. Acabamento mecânico: altera a textura ou polimento liso inicial; 
2. Polimento químico: aumentar o brilho e reflexão. O mais usual é o banho em mistura de acido fosfórico, 
nítrico, sulfúrico e acético; 
3. Anodização: dar maior proteção aumentando a espessura da camada natural de óxido. Depois de polido, o 
metal é imerso em banho de acido oxálico, bórico ou fosfórico. Depois da anodização, as superfícies ficam 
porosas, e é preciso sela-las em um banho de água quente. 
4. Eletrodeposição: acabamento superficial com um metal mais nobre (Cr, Ni, Cu, Zn). 
5. Pintura: pode ser direta, desde que seja feito um tratamento prévio com acido fosfórico, o qual dá fosfato de 
alumínio, insolúvel e que aceite tingimento. 
2.1.4 Emprego do alumínio 
Cabos e fios para transmissão de energia elétrica, coberturas, revestimentos, esquadrias, guarnições, elementos de 
ligação, luminárias, persianas, etc.. 
2.1.5 Precauções: 
 Evitar contato direto com ferro, aços e outros metais (devido ao risco de corrosão). 
 Dobragens devem ter grandes raios de curvatura (devido ao risco de fendilhamento). 
2.2 Chumbo 
 Minério: sulfeto de chumbo (galena); 
 Metal pouco dúctil; 
 Resistência a tração: 14 MPa; 
 Alta resistência a corrosão: camada protetora de hidrocarbonato de chumbo; 
 Usado em tubos e artefatos para canalizações, em coberturas, como absorventes de choque e na industria de 
tintas. 
2.3 Estanho 
 Minério: cassiterita (dióxido); 
 Dificilmente é empregado puro, sendo utilizado para formar ligas, ou para proteção superficial de outros metais. 
Eventualmente substitui o chumbo em suas aplicações. 
2.4 Cobre 
 Minério: calcosina e calcopirita (sulfatos), cuprita (óxido), etc.; 
 Metal muito dúctil, podendo ser reduzido a laminas e fios extremamente finos; 
 Apresenta grande condutibilidade elétrica ; 
 Ao ar, cobre-se de uma camada de óxido e carbono (azinhavre, muito venenoso), que protege o núcleo do metal; 
 Emprego do cobre: 
 Instalações elétricas como condutor; 
 Instalações de água quente e fria, esgotos, pluviais, gás, coberturas, etc.. 
2.5 Zinco 
 Minério: blende (sulfato), calamina (silicato) e smithsonita (carbonato); 
 Resistência à tração: 170 MPa; 
 No ar úmido se forma uma camada de óxido que protege o metal, mas é muito atacado Poe ácidos; 
 Usado principalmente para proteger outros metais, também podendo ser empregado para revestimento de 
coberturas, e para calhas e tubos condutores de fluidos. 
2.6 Bronze 
 È uma liga de 85 a 95% de cobre e 15 a 5% de estanho. É muito usado na fabricação de ferragens. 
2.7 Latão 
 É uma liga de cobre e zinco que apresenta, dentre outras, as seguintes qualidades: resistência mecânica elevada, 
resistência a oxidação, resistência ao desgaste. 
 Em função dessas qualidades, o latão é empregado na confecção de ferragens de esquadrias (fechos, fechaduras, 
dobradiças, puxadores e acessórios), bem como de metais sanitários (torneiras, válvulas e registros).