AULA 1 - AULA TEORICA 1

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Tecnologia de Materiais 
Aula 01 
CONVERSA INICIAL 
Seja bem-vindo à primeira rota da disciplina Tecnologia de 
Materiais! 
Não há como conhecer detalhadamente os milhares de materiais 
disponíveis. Mas os princípios gerais que norteiam as propriedades 
de todos os materiais devem fazer parte da base de conhecimentos 
tecnológicos que um engenheiro deve ter, quer seja para projetos 
de novos produtos, quer seja para selecionar novos materiais e 
alternativas de inovação tecnológica para aumentar a 
competitividade dos produtos existentes. 
Dentro desse conceito, o conhecimento sobre materiais metálicos, 
materiais poliméricos, materiais cerâmicos, compósitos e novos 
materiais, desde a ligação química, estrutura cristalina e 
propriedades mecânicas até possíveis defeitos e falhas que podem 
ocorrer nos seus processos de fabricação o uso são muito 
importantes. 
É também importante o estudo sobre tratamentos térmicos e 
termoquímicos que podem ser feitos para alterar a estrutura e a 
propriedade dos materiais, criando novos materiais ou 
características novas para materiais conhecidos. 
Abordaremos nesta disciplina ligas ferrosas, ligas não ferrosas, 
materiais poliméricos, materiais cerâmicos, materiais compósitos e 
novos materiais. Daremos foco nas ligações químicas e estrutura 
cristalina que os formam, bem como nas propriedades mecânicas e 
térmicas que essas ligações e estruturas geram. Também veremos 
diagramas de equilíbrio de fases, tratamentos térmicos e 
termoquímicos e mecanismos de endurecimento de metais, bem 
como falhas e defeitos cristalinos e suas influências nas 
propriedades dos materiais. Terminaremos usando esses conceitos 
para uma adequada análise de seleção de materiais para projetos 
de engenharia. 
Tema 1: Materiais Metálicos 
Ligações Químicas dos Materiais Metálicos 
Os materiais metálicos são formados por ligação metálica. O que é 
essa ligação? 
Como ela se caracteriza? 
Quais propriedades gera? 
Tema 2: Ligas Ferrosas 
O ferro é um metal abundante na crosta terrestre e se caracteriza 
por fazer ligações com diversos elementos metálicos e não 
metálicos, sendo que o principal elemento não metálico com o qual 
se liga é o carbono. 
Essa ligação com o carbono é extremamente importante e gera a 
liga denominada liga ferro-carbono, na qual se inserem mais de 
80% dos materiais usados como elementos estruturais e 
componentes diversos. 
Tema 3: Estrutura Cristalina e Propriedades Mecânicas das 
Ligas Ferrosas 
Assista à videoaula inicial desta disciplina com o 
professor
Marcos Proença, disponível no material on-line.
Veja o detalhamento desse tema no anexo 1.
Assista ao vídeo do professor Marcos Proença, o qual explica o 
assunto do tema 1. Disponível no material on-line.
Acompanhe no anexo 2 esse assunto mais detalhadamente.
Assista ao vídeo do professor Marcos Proença, disponível 
no
material on-line, o qual explica o assunto do tema 2.
! Estrutura Cristalina 
As ligas metálicas ferrosas apresentam, conforme já descrito 
anteriormente, estrutura cristalina. Essa estrutura é formada nos 
fornos de conversão, que são fornos responsáveis pela conversão 
de sucata, ferro dos altos fornos (Ferro gusa), aditivos e elementos 
de liga nos mais diversos tipos de aços e ferro fundidos. 
Podemos dividir as estruturas em estruturas de aços e estruturas 
de ferro fundidos. Para os Ferros fundidos, as estruturas cristalinas 
são mais complexas, pois envolvem estruturas de ferro e de Fe3C e 
de grafite. Para os aços, as estruturas cristalinas se dividem em 
ccc (cúbica de corpo centrado), cfc (cúbica de face centrada) e hc 
(hexagonal compacta). 
Explore mais esse assunto, lendo o material do anexo 3. 
Assista ao vídeo do professor Marcos Proença, disponível no 
material on-line, o qual explica o assunto do tema 3. 
Tema 4: Defeitos e Diagramas de Fases das Ligas Ferrosas 
! Defeitos 
Defeitos nas estruturas cristalinas dos materiais ocorrem 
espontaneamente em função do processo de obtenção. Interferem 
diretamente nas suas propriedades e são por vezes provocados 
intencionalmente. Antes de analisarmos os defeitos presentes nas 
ligas ferrosas, é necessário defini-los e classificá- los. Com relação 
à classificação dos defeitos, podemos afirmar que se dividem em 
defeitos pontuais, defeitos lineares e defeitos superficiais. 
" Defeitos pontuais são aqueles cuja dimensão se estende 
apenas no limite de um átomo de elemento no reticulado cristalino, 
mesmo havendo várias incidências. 
" Defeitos lineares se estendem ao longo de um vetor de 
esforço aplicado. 
" Defeitos superficiais ou planares se estendem ao longo de 
um plano de empacotamento atômico. 
Acompanhe no anexo 4 os tipos e definições em relação a 
esses
Assista ao vídeo do professor Marcos Proença, o qual explica o 
assunto do tema 4. Disponível no material on-line. 
Tema 5: Diagramas TTT , CCT e Tratamentos Térmicos e 
Termoquímicos das Ligas Ferrosas 
! Diagramas TTT e CCT 
Para que se tenha uma melhor compreensão dos tratamentos 
térmicos que as ligas ferrosas podem sofrer, é importante saber o 
comportamento de suas curvas TTT e CCT. 
" Curvas TTT (Temperatura, Tempo, Transformação), também 
conhecidas como curvas em C, são curvas obtidas com isotermas 
para diversas composições das ligas ferrosas, nas quais são 
anotados os pontos de início e transformação de fases a diversas 
temperaturas. 
 
Figura 5. Curva TTT Ciência dos Materiais. 
defeitos, exemplificando-os.
Essas curvas delimitam as regiões de início de transformação, 
intermediárias e de final de transformação. 
" Curvas CCT (Transformações a Resfriamento Contínuo) são 
curvas que se inserem nas curvas TTT, representando 
transformações de fases para meios com diversas velocidades de 
resfriamento. Quanto maior o ângulo de inclinação da curva CCT, 
mais lento é o resfriamento. Nas curvas CCT se inserem duas 
novas fases que só ocorrem nas ligas ferrosas devido a choques 
térmicos nas estruturas cristalinas, que são a bainita e a 
martensita. 
Bainita é uma estrutura formada por um resfriamento rápido, de tal 
forma que parte dos cristais cúbicos da perlita sofrem deformação, 
chamada de clivagem, passando de cúbicas para hexagonais 
compactas. A martensita é uma estrutura na qual, devido à 
velocidade de resfriamento, há uma total clivagem da estrutura 
cristalina da perlita, que passa totalmente de cúbica para 
hexagonal compacta. São, portanto, fases duras e de baixa 
maleabilidade e resistência ao impacto. 
 
Figura 6. Curvas CCT para diversos meios de resfriamento. Ciência 
dos Materiais. 
 
Figura 7. Metalografia da bainita. Ciência dos Materiais. 
 
Figura 8. Metalografia da Martensita. Marcos B. Proença. 
Dissertação Mestrado. 
Vamos acompanhar como interpretar e usar os diagramas vistos 
lendo o anexo 5, onde também veremos o que são tratamentos 
térmicos e termoquímicos. 
Assista ao vídeo do professor Marcos Proença, o qual explica o 
assunto do tema 5. Disponível no material on-line. 
NA PRÁTICA 
Veja a seguir algumas aplicações práticas do que foi visto nesta 
aula de hoje: 
APLICAÇÃO 1 
Como exemplo de aplicação das tabelas apresentadas, temos a 
pré-seleção de ligas ferro-carbono para atender a um projeto que 
exige dureza e resistência a corrosão, independente da 
soldabilidade. Nesse caso, devem conter Cr e Ni na sua 
composição. 
As ligas que atendem a especificação são: 
# Aços liga dos tipos SAE 31XX, 32XX, 33XX e 34XX # Aços 
ferramenta 
# Aços Inox dos tipos SAE 201, 304, 310, 316 e 347 # Ferros 
fundidos brancos 
APLICAÇÃO 2 
! Um aço hipoeutetoide SAE 1020, ou seja, com 0,20%C, terá a 
seguinte composição: 
! 
%P = 0,26, 
ou seja, para cada 1kg de aço SAE 1040, teremos 740g de ferrita e 
260g de perlita, mostrando um aço maleável com baixa resistência 
mecânica. 
! Um aço hipoeutetoide SAE 1040, ou seja, com 0,40%C, terá a 
seguinte composição: 
 
 
%P = 0,52, 
ou seja, para cada 1kg de aço SAE 1040, teremos 480g de ferrita e 
520g de perlita, mostrando umaço menos maleável e com maior 
resistência mecânica. 
! Um aço hipoeutetoide SAE 1070, ou seja, com 0,70%C, terá a 
seguinte composição: 
% 
P = 0,91, ou seja, para cada 1kg de aço SAE 1040, teremos 90g de 
ferrita e 910g de perlita, mostrando um aço pouco maleável com 
boa resistência mecânica. 
Para aços hipereutetoides, essa regra tem a seguinte expressão: 
%Fe3C = 1 - 
Observe que 0,77% é a porcentagem de carbono no ponto 
eutetoide e que 2,11% é a porcentagem limite de carbono presente 
nos aços. Já %C é a porcentagem de carbono da liga que se 
pretende determinar a composição envolvendo perlita e cementita 
nos contornos de grãos. 
APLICAÇÃO 3 
! Um aço hipereutetoide com 1,20%C, terá a seguinte 
composição: 
%Fe3C = 0,32, ou seja, para cada 1kg desse aço, teremos 680g de 
perlita e 
 
 
 
 
320g de cementita, mostrando um aço ainda maleável, com 
elevada resistência mecânica e dureza. 
! Um aço hipereutetoide com 2,0%C terá a seguinte composição: 
%Fe3C = 0,92, 
ou seja, para cada 1 kg desse aço, teremos 80g de perita e 920g 
de cementita, mostrando um aço pouco maleável, mas com dureza 
elevada. 
APLICAÇÃO 4 
! Um ferro fundido branco com 3%C terá a seguinte fração de 
grafita em peso: 
, ou seja, para cada 1kg desse ferro fundido, teremos 9g de grafita. 
! Um ferro fundido cinzento com 5%C terá a seguinte fração de 
grafita em peso: 
, ou seja, para 
cada 1 kg desse ferro fundido, teremos 30g de grafita. 
Uma vez que a grafita é extremamente dura e frágil, quanto maior 
sua percentagem mais duro e menos tenaz será a liga. 
APLICAÇÃO 5 
Para se obter uma estrutura contendo ferrita e perlita, para o aço 
tipo SAE 4340, cujos diagramas TTT e CCT se encontram ao lado, 
devemos manter a liga a uma temperatura em torno de 700oC por 
aproximadamente 30 min (2x105s), e depois resfriar a uma 
velocidade de 0,006oC/s, levando um tempo total superior a 
 
 
 
27h e 46 min (105s) de resfriamento. Para se obter uma estrutura 
totalmente martensítica, devemos resfriar imediatamente a 
temperatura pouco superior a 700oC a uma velocidade de 8,3oC/
s, levando um tempo total inferior a 1,5 min (90s).Figura 10. Curvas CCT e TTT para aço SAE 4340. 
Willian D. Callister Fundamentos de Ciência e Engenharia de 
Materiais.FINALIZANDO 
Estamos encerrando esta rota! 
Após esta aula você adquiriu conhecimentos sobre metais, sobre 
ligas ferrosas, tanto estruturais quanto relacionados às suas 
propriedades, aplicações e tratamentos, para uso profissional. 
Expanda seus conhecimentos lendo os anexos das rotas de 
aprendizagem, bem como pesquisando sobre o assunto em outras 
REFERÊNCIAS 
BROWN, T. L.; LEMAY, H. E. Jr; BURSTEN, B. E. Química: a 
Ciência Central. 9aedição, Pearson Prentice Hall, São Paulo, 2005. 
Callister, W. D. Jr. Fundamentos de Ciência e Engenharia de 
Materiais. 2aedição, LTC, Rio de Janeiro, 2005. 
Chiaverini, V. Tecnologia Mecânica. Vol III, 2aedição, McGraw 
Books do Brasil, São Paulo, 1986. 
Shackelford, J.F. Ciência dos Materiais. 6a Edição, Pearson 
Education do Brasil, São Paulo, 2014. 
Smith, W.F., Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. 
3aedição, McGrawHill, Portugal, 1998. 
Assista à videoaula de síntese com professor Marcos 
Proença,
disponível no material on-line.