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Aula 01 e 02 - Solidificação e Elaboração dos aços

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1
UC Processos de 
Fabricação
Profª. Dra. Daniele Silva Domingos
daniele@unisociesc.com.br 
mailto:daniele@unisociesc.com.br
Apresentação da 
Professora:
• Daniele da Silva Domingos é 
 Doutora em Ciências e Engenharia de Materiais;
 Mestre em Engenharia Mecânica, 
 Engenheira de Fundição;
 Engenheira Metalurgista e
 Engenheira Mecânica. 
• Sua experiência profissional inclui o cargo de 
professora de ensino Técnico, Superior e Pós-
Graduação. 
• Leciona em diversas áreas. 
• Autora de livros e artigos.
3
SOLIDIFICAÇÃO
A passagem do estado líquido para o sólido. 
A estrutura formada é determinante para as 
propriedades mecânicas.
 
4
SOLIDIFICAÇÃO
Pode-se dividir de uma maneira geral a solidificação de
um metal ou liga nas seguintes etapas:
1. Nucleação - Formação de núcleos estáveis no líquido 
2. Crescimento – Os núcleos formados originando 
cristais formando uma estrutura de grão
5
SOLIDIFICAÇÃO
Noções sobre a Teoria da Solidificação:
✓Temperatura na Solidificação
✓Balanço de Energia
✓Termodinâmica da Nucleação
6
SOLIDIFICAÇÃO
✓ Estado sólido: os átomos de um metal vibram com 
certa freqüência em torno de posições 
geométricas definidas (determinadas pelo tipo de 
arranjo cristalino específico do metal em questão). 
✓ Estado líquido: além de vibrarem, possuem 
movimento de translação dentro do líquido e 
entram em colisão, envolvendo milhares de 
átomos simultaneamente.
✓ Durante a colisão, surge um agrupamento 
momentâneo de átomos, formando um núcleo, 
com um dado arranjo atômico (CCC, CFC, HC). 
7
SOLIDIFICAÇÃO
✓O núcleo é um sólido que pode crescer ou se 
dissolver, dependendo da temperatura do 
sistema. 
✓O crescimento do sólido se dá por migração de 
átomos do liquido para o sólido, acoplando os 
átomos nas posições de equilíbrio do reticulado 
que é específico do metal em questão. 
8
SOLIDIFICAÇÃO
Temperatura na Solidificação
✓ Na região L (estado líquido), a 
temperatura diminui por efeito de 
transmissão de calor através do 
molde. 
✓ A temperatura aumenta a partir de 
Tf - DT pelo efeito de
✓ recalescência, DT representa o 
grau de superresfriamento. Inicia-se 
a solidificação, através do 
aparecimento dos primeiros núcleos 
sólidos. 
✓ No patamar L + S há a coexistência 
dos estados líquidos e sólidos. 
✓ Ao final do patamar toda a massa 
está solidificada (início da região S).
9
SOLIDIFICAÇÃO
Termodinâmica da Nucleação 
Nucleação Homogênea e Nucleação Heterogênea
10
SOLIDIFICAÇÃO
✓ Depois de se terem formado núcleos estáveis no 
metal a solidificar, estes núcleos crescem e formam 
cristais.
✓ Em cada cristal, os átomos estão dispostos da 
mesma maneira, mas a orientação varia de cristal 
para cristal.
✓ Quando a solidificação do metal está completa, os 
cristais, com diferentes orientações, juntam-se uns 
aos outros e originam fronteiras nas quais as 
variações de orientação têm lugar numa distância de 
alguns átomos.
✓ Do metal solidificado contendo muitos cristais, diz-se 
que é policristalino. 
Diagramas esquemáticos das várias etapas da solidificação de um 
material policristalino: Os pequenos quadrados representam 
células unitárias em uma escala bidimensional
Processo de solidificação-Formação dos grãos a 
partir das paredes do molde
13
SOLIDIFICAÇÃO
O número de locais de nucleação disponíveis no 
metal a solidificar afetará a estrutura de grão do 
metal sólido produzido:
✓ Pequeno número de locais de nucleação - estrutura 
grosseira ou de grão grosso. 
✓ Muitos locais de solidificação disponíveis - estrutura de 
grão fino. 
Estrutura mais desejável é a de grão fino: devido 
aumentar resistência mecânica e dar uma melhor 
uniformidade dos produtos metálicos acabados. 
14
SOLIDIFICAÇÃO
Quando um metal relativamente puro é vazado num 
molde, sem utilizar refinadores de grão, podem 
aparecer dois tipos principais de estruturas de grão:
• grãos equiaxiais;
• grãos colunares.
15
SOLIDIFICAÇÃO
a) Zona Coquilhada: região de 
pequenos grãos com orientação 
cristalina aleatória, situada na 
parede do molde. 
Devido a maior taxa de extração 
de carlor – superresfriamento.
b) Zona Colunar: região de grãos 
alongados, orientados de acordo 
com a extração de calor.
16
SOLIDIFICAÇÃO
c) Zona Equiaxial: região de 
pequenos grãos formados no 
centro do molde, sendo 
resultado da nucleação de 
cristais ou da migração de 
fragmentos de grãos colunares. 
Tendem ser pequenos e 
equiaxiais com orientação 
cristalina aleatória.
17
SOLIDIFICAÇÃO
Interface Plana Interface 
Celular
Crescimento
Dendrítico
Nucleação
Independente
18
SOLIDIFICAÇÃO
Desenvolvimento e 
expansão de cada núcleo 
de cristalização origina um 
tipo de cristal chamado de 
dendrita.
O crescimento das 
dendritas ocorre até se 
encontrarem com as 
dendritas vizinhas, 
originando os grãos e os
contornos de grãos, 
formando a massa sólida.
Dendrita originada na solidificação
Aspecto típico da 
seção de um lingote
Efeito dos cantos na 
cristalização
19
Introdução aos Aços Fundidos e 
Ferros Fundidos 
 “Aço fundido e Ferros fundidos são aqueles 
que geralmente são vazados em moldes de 
areia ou metálicos, onde adquire a forma 
exata da cavidade do molde.” 
✓ Produção de peças com grande variedade de formas 
e dimensões, boas propriedades mecânicas e custo 
relativamente baixo. 
✓ Sanidade interna elevada: projeto adequado da peça 
e do molde, canais convenientemente localizados e 
correta desoxidação do aço durante a operação de 
fusão (refino).
Diagrama de Fases
O diagrama de fases Fe-C apresenta 
informações importantes para a produção dos 
aços, mesmo não sendo estes ligas binárias. 
As principais informações que podem ser 
retiradas deste diagrama são as microestruturas 
prováveis de serem obtidas em condições de 
equilíbrio. 
Vale mencionar que existe uma íntima 
correlação entre a microestrutura e as 
propriedades mecânicas dos materiais. 
DIAGRAMA Fe-C
21
INFORMAÇÕES
DO DIAGRAMA
TEMPERATURAS DE TRANSFORMAÇÃO;
TIPOS DE REAÇÕES ALOTRÓPICAS;
MICROESTRUTURAS;
SOLUBILIDADE DOS ELEMENTOS;
PROPRIEDADES (INDIRETAMENTE).
ALOTROPIA DO 
FERRO
1536ºC
FERRO GAMA (  ) 
1392ºC
911ºC
TA
FERRO ALFA (  )
FERRO DELTA ( )
22
REAÇÕES
INVARIANTES
PERITÉTICA ( 0,08 A 0,53%C) ►  + L  ; 
EUTETÓIDE ( 0,025 a 6,7%C) ►   + Fe3C 
EUTÉTICA ( 2,11 a 6,7%C) ► L  + Fe3C;
 
 ( 2,11 a 100%C) ► L  + G;
SOLUBILIDADE 
DO CARBONO
FASE   MÁX 0,08 %C (CCC) 
FASE   ~ 2,11 %C (CFC) 
FASE   MÁX 0,025 %C (CCC) 
DIAGRAMA Fe-C
23
REAÇÕES INVARIANTES
DIAGRAMA Fe-C
24
DIAGRAMA Fe-C
25
DIAGRAMA Fe-C
DIAGRAMA DE FASES
26
DIAGRAMA DE FASES
27
Ponto 
eutético
28
Estudo da Composição Química e Proporção das 
Fases:
DIAGRAMA Fe-C
29
Estudo da Composição Química e Proporção das 
Fases:
DIAGRAMA Fe-C
0,45
33
Elaboração dos Aços e Ferros 
Fundidos
São produzido, basicamente, a partir de 
minério de ferro, carvão e cal. 
Matéria prima principal: Ferro Gusa.
A fabricação destes materiais pode ser 
dividida nas seguintes etapas: extração do 
minério, redução no alto forno, fundições e/ 
ou aciarias.
34
ELABORAÇÃO
✓ O aço e o ferro-fundido são obtidos a partir de uma 
matéria prima denominada Ferro-gusa.
✓ O Ferro Gusa é uma liga de ferro e carbono, contendo de 
2,5 a 5,0% de carbono e outros elementos residuais 
como:
• silício, 
• manganês, 
• fósforo, 
• enxofre e entre outros.
PROCESSO DE ELABORAÇÃO
35
1. ALTO-FORNO FERRO GUSA
CONVERSORES
BESSEMER
LD
SM
2. FORNOS ELÉTRICOS 
ARCO - ACIARIAS / FUNDICÕES
INDUÇÃO - FUNDIÇÕES
36
Ferro Gusa
✓Matéria prima utilizada na fabricação do aço, o 
produto é uma liga de ferro-carbono obtida em 
alto-forno, onde é realizado processo de 
redução do minério de ferro pelo carvão vegetal 
ou coque e calcário.
Apresenta: 2,5% a 5% de CELABORAÇÃO DOS AÇOS
37
O processo siderúrgico pode ser dividido em 
4 grandes partes:
 a) Preparo das Matérias Primas 
(sinterização); 
 b) Produção de Gusa (Alto-forno);
c) Produção de Aço (Aciaria);
d) Conformação Mecânica.
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
38
Sinterização
Metais sob a forma de minério.
Minério de Ferro  hematita ( Fe2O3 ),
70%Fe + 30%O
✓ Pulverulento, são aglomerados:
✓ Sinter ( pó mais grosseiro ) 
✓ Pelotas ( pó mais fino ), para uso em 
alto forno.
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
39
Fluxograma de usina integrada para a fabricação de aço 
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
40
Alto Forno:
✓ Forno vertical;
✓ Redução do minério de ferro (sinter/pelotas);
✓ Produto  ferro gusa;
Matéria prima para a fabricação de aços e ferros 
fundidos.
O Ferro Gusa contém os seguintes elementos:
• Ferro  vem da redução da hematita;
• Silício  refratário, coque e do minério de ferro;
• Enxofre  oriundo do coque;
• Manganês  adição de pirolusita;
• Carbono  do coque. 
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
41
Alto Forno:
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
42
Reações Básicas no Alto Forno:
• Representação esquemática:
AR QUENTE + COQUE
 CALOR + GÁS REDUTOR (CO)
GÁS REDUTOR + CALOR + MINERAIS
 FERRO GUSA + GÁS DE ALTO-
FORNO
 
 ESCÓRIA
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
43
FASES:
DESSECAÇÃO:
Fase de desidratação da carga.
REDUÇÃO:
Separação do Ferro através da reação 
com gás redutor (CO).
CARBURAÇÃO:
Ferro combina com o carbono formando 
o GUSA.
FUSÃO:
Passagem do estado sólido para o 
líquido.
LIQUEFAÇÃO:
Separação entre o metal e a escória.
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
44
PRODUTO DO ALTO-FORNO:
✓ FERRO GUSA……………………………
✓ ESCÓRIA ……………………………
✓ GÁS DE TOPO…………………………… 2,5-3,5t
0,2-0,4t
1,0 t
✓ ESCÓRIA – Indústria de cimento.
✓ GÁS – Pré-Aquecimento do Ar e Geração de Energia. 
UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS :
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
45
Aciaria:
✓ Ferro gusa líquido é transportado em carro torpedo; 
✓ Aciaria ocorre o refino do gusa:
✓aços ao carbono;
✓aços ligados.
✓ Vazamento em lingoteiras ou fundição contínua, 
podendo posteriormente ser deformado por processos 
mecânicos.
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
46
Aciaria: Conversores
✓ Existem fornos que usam o princípio da injeção de ar ou 
oxigênio diretamente no gusa líquido, são chamados 
"conversores“ e são de vários tipos.
✓ Tipos de conversores:
• 1.Conversor Bessemer; 
• 2.Conversor Thomas;
• 3.Conversor LD (Linz Donawitz).
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
47
Aciaria: Conversor LD
✓ A carga do conversor LD: gusa líquido + ferro gusa;
✓ Introdução de lança + sopro de oxigênio;
✓ As impurezas são oxidadas, gerando o aço; 
 
Zona de Impacto
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
48
Aciaria: Conversores
Vantagens na utilização de conversores:
✓ Alta capacidade de produção,
✓ Simplicidade de operação e o fato de as altas 
temperaturas não serem geradas pela queima de 
combustível, mas pelo calor que se desprende no 
processo de oxidação dos elementos que constituem 
a carga de gusa líquido. 
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
49
Aciaria: Conversores
Aço Desvantagens na utilização de conversores:
✓ Impossibilidade de trabalhar com variedade de sucata,
✓ Perda de metal por queima,
✓ Dificuldade de controlar o processo com respeito à 
quantidade de carbono,
✓ Presença de considerável quantidade de óxido de 
ferro e de gases, que devem ser removidos durante o 
vazamento.
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
50
Aciaria: FORNOS ELÉTRICOS
✓ Nos fornos elétricos se transforma ferro gusa e sucata 
em aço. 
✓ Por esse processo transforma-se energia elétrica em 
energia térmica, por meio da qual ocorre a fusão do 
gusa e da sucata, sob condições controladas de 
temperatura e de oxidação do metal líquido. 
✓ É um processo que permite, também, a adição de 
elementos de liga que melhoram as propriedades do 
aço gerando características excepcionais.
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
51
Aciaria: FORNOS ELÉTRICOS
Tem se basicamente dois tipos:
✓ A Arco Elétrico;
✓ Indução.
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
52
Aciaria: FORNOS ELÉTRICOS A ARCO 
TRIFÁSICO
✓ Consiste essencialmente de um recipiente de metal 
coberto por refratários. 
✓ Esta configuração forma uma câmara de fusão, cujo 
interior possui formato de uma bacia. 
✓ Três eletrodos de grafite ou carbono conduzem a 
eletricidade para o interior do forno. 
✓ O aço, seja no estado líquido ou sólido, é o condutor da 
corrente elétrica que flui entre os eletrodos. 
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
53
Aciaria: FORNOS ELÉTRICOS A ARCO TRIFÁSICO
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
54
Aciaria: FORNOS ELÉTRICOS A ARCO 
TRIFÁSICO
Durante o processo, algumas reações químicas 
acontecem: 
✓ a oxidação, na qual oxidam-se as impurezas e 
o carbono, 
✓ a desoxidação, ou retirada dos óxidos com a 
ajuda de agentes desoxidantes, 
✓ a dessulfuração, quando o enxofre é retirado. 
É um processo que permite o controle preciso 
das quantidades de carbono presentes no aço.
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
55
Aciaria: FORNOS ELÉTRICOS A INDUÇÃO
✓ Tijolos refratários são 
posicionados no fundo da carcaça, 
e o espaço entre eles e a 
serpentina de cobre é preenchido 
com refratário granulado. 
✓ A câmara de fusão geralmente 
consiste de um cadinho refratário 
ou um recipiente metálico em 
forma de concha e recoberto com 
refratário.
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
56
Aciaria: FORNOS ELÉTRICOS
As vantagens da produção do aço nos fornos elétricos 
são:
✓ Maior flexibilidade de operação;
✓ Temperaturas mais altas;
✓ Controle mais rigoroso da composição química do aço;
✓ Melhor aproveitamento térmico;
✓ Ausência de problema de combustão, por não existir 
chama oxidante; 
✓ Processamento de sucata. 
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
57
Aciaria: FORNOS ELÉTRICOS
As desvantagens da produção do aço nos 
fornos elétricos são:
✓O custo operacional (custo da energia 
elétrica) e
✓A baixa capacidade de produção dos fornos.
ELABORAÇÃO DOS AÇOS
58
ELABORAÇÃO
✓ OBTENÇÃO DO FERRO FUNDIDO
O forno cubilô geralmente é usado na produção de ferro 
fundido comum, ele trabalha com:
• ferro-gusa, 
• sucata de aço e de ferro fundido, 
• calcário (para separar as impurezas), 
• ferro-silício, 
• ferro-manganês e 
• coque, como combustível. 
59
ELABORAÇÃO
✓ OBTENÇÃO DO FERRO FUNDIDO
O Forno Cubilô, nota-se que a carga é 
colocada por uma abertura lateral na 
parte superior. 
Ele funciona sob o princípio da contra-
corrente (como o alto-forno), ou seja, a 
carga metálica e o coque descem e os 
gases sobem. 
O metal fundido deposita-se no fundo, 
onde é escoado pela bica (uma calha 
de vazamento ).
60
ELABORAÇÃO
✓ OBTENÇÃO DO FERRO FUNDIDO
• Limpa-se o forno
• Coloca-se um pouco de madeira e o coque no fundo e ateia-se 
fogo.
• Liga-se o sopro de ar.
• Iniciada a carga: em camadas, são colocadas quantidades 
pré-determinadas de ferro-gusa, sucata, coque e fundente 
(calcário). 
• Essa operação pode ser intermitente ou contínua.
• O forno cubilô não permite que se faça um controle rigoroso da 
composição química do metal.
61
ELABORAÇÃO
✓ OBTENÇÃO DO FERRO FUNDIDO
• Para a produção de ferros fundidos de alta 
qualidade, são usados fornos elétricos ou fornos 
cubilô em conjunto com os fornos elétricos.
• As etapas de Fundição para obtenção dos ferros 
fundidos em questão são:
▪ Fundir o metal;
▪ Vazá-lo em moldes;
▪ Resfriamento.
62
ELABORAÇÃO
✓ OBTENÇÃO DO FERRO FUNDIDO
• Para realizar cada uma destas etapas existem ainda 
vários outros processos: escolha do processo de 
fundição, tipo de forno, cálculo da carga.
• Além destes processos para a formação dos ferros 
fundidos também precisamos para alguns tipos de 
etapas específicas como inoculação e nodularização.
63
Inoculação e Nodularização: 
 “Estas etapas são essenciais para a formação 
dos ferros fundidos nodulares.
Os ferros fundidos vermiculares também 
passam pela etapa de nodularização.” 
64
✓ O número de nódulos está diretamente ligado à taxa 
de resfriamento, pois quanto menor a espessurada 
peça, maior o número de nódulos, isso associado a 
uma eficaz inoculação.
✓ A inoculação é obrigatória e é efetuada momentos 
antes do vazamento. 
✓ Esta consiste em adição de compostos grafitizantes, 
geralmente contendo elevados teores de silício. 
INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
65
INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
✓ O objetivo da inoculação é diminuir o grau do 
superresfriamento na solidificação, minimizando o 
coquilhamento e, consequentemente, aumentando o grau 
de nucleação; ou seja, aumentando a formação de 
grafitas na solidificação do fundido.
✓ Existem muitas técnicas para a inoculação, e estas 
sempre são realizadas após ter se iniciado a 
nodularização. 
66
INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
✓ A técnica de inoculação mais simples é a adição do 
inoculante na própria panela de nodularização. 
✓ O metal é transferido para esta panela de tratamento, 
sendo que quando 2/3 de seu volume já foi transferido, 
adiciona-se o inoculante e termina-se de vazar o restante 
do material. Esta técnica é normalmente utilizada para 
peças de espessura maiores que 20 mm.
67
INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
✓ Outro processo utilizado no ferro fundido nodular é a 
nodularização, esta se dá pela incorporação de 
elementos ao ferro fundido líquido, antes da inoculação, 
e tem por objetivo alterar a morfologia da grafita na 
solidificação. 
✓ Geralmente os compostos utilizados são Mg, Ca ou Ce 
de forma pura ou ligados.
✓ Este processo também é típico dos ferros fundidos 
vermiculares.
68
INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
✓ Faz-se importante o controle da quantidade de 
nodularizante adicionada.
✓ Sendo que os teores residuais de magnésio não devem 
ultrapassar a 0,08%, pois excedendo este limite pode 
ocorrer à formação de carbonetos durante a solidificação, 
formação de grafitas degeneradas (tipo Spiky) e, caso a 
quantidade for insuficiente, pode-se ter grafita não-
nodular.
69
INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
✓ A formação da grafita vermicular deve-se a ação do 
magnésio que e um elemento nodularizante, em um teor 
ativo entre 0,01 e 0,02%. 
✓ Esta quantidade é insuficiente para gerar o ferro fundido 
nodular, mas suficiente para assegurar uma faixa estável 
do ferro fundido vermicular sem a formação de grafita 
lamelar.
70
INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
Os processos mais utilizados são:
a) Processo simples transferência: adiciona-se a liga 
nodularizante, na panela previamente aquecida e logo após 
se faz o vazamento do metal líquido pelo lado oposto ao da 
liga nodularizante, e no menor tempo possível. 
É um processo simples e de grande flexibilidade, sendo o 
primeiro a ser utilizado. 
Apresenta baixo custo de investimento.
71
INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
Panela de Nodularização
72
INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
b) Processo Sandwich: utiliza uma câmara de reação, 
que deve comportar toda a liga nodularizante e também a 
cobertura. 
A câmara de reação pode ocupar três diferentes locais:
73
INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
Possíveis locais para câmara de reação, sendo:
A – Processo Normal (junto à parede da panela);
B – Central (mais profunda);
C – Uso de tijolo para criar a câmara de reação em 
panela com fundo de pequena espessura.
74
INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
✓ Este processo utiliza uma cobertura sobre a liga, o 
tratamento se faz em curto tempo e é muito utilizado 
devido ao fato de ter rendimento maior que o 
processo de simples transferência.
✓ É simples e de fácil operação
75
INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
Panela Nodularização Sandwich
76
INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
c) Processo Tampa Intermediária: utiliza uma tampa com 
furo situado no lado oposto à câmara de reação, e esta pode 
ser fixa ou móvel.
Panela de Nodularização Tampa Intermediária
CLASSIFICAÇÃO
77
 FERROSOS 
 
METAIS 
 
 NÃO-FERROSOS 
 
 
CLASSIFICAÇÃO
78
CLASSIFICAÇÃO – Ligas Não Ferrosas
✓COBRE E SUAS LIGAS; 
✓ALUMÍNIO E SUAS LIGAS;
✓MAGNÉSIO E SUA LIGAS; 
✓TITÂNIO E SUAS LIGAS ;
✓METAIS REFRATÁRIOS = metais com ponto de 
fusão acima de 1800º ex.: nióbio, 
tungstênio,tântalo,entre outros;
✓ZINCO E SUAS LIGAS;
✓NÍQUEL E SUAS LIGAS.
CLASSIFICAÇÃO
79
AÇOS BAIXA LIGA AÇO BAIXO TEOR DE CARBONO
 AÇO MÉDIO TEOR DE CARBONO
 AÇO ALTO TEOR DE CARBONO
 ALTA LIGA AÇO FERRAMENTA
 AÇO INOXIDÁVEL
 
FERROS FUNDIDOS FERRO FUNDIDO CINZENTO
 FERRO FUNDIDO NODULAR
 FERRO FUNDIDO VERMICULAR
 FERRO FUNDIDO BRANCO
 FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
CLASSIFICAÇÃO – Ligas Ferrosas
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
80
Os aços podem ser classificados: 
✓ Pelo tipo de liga;
✓ Composição Química;
✓ Nome comercial;
✓ Aplicação;
✓ Propriedades Mecânicas.
81
Classificação em função do nome 
comercial ou aplicação e em função da 
estrutura
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
82
83
AÇOS-CARBONO COMUNS
✓Contêm apenas carbono como principal 
elemento de liga;
✓Outros elementos em pequenas 
quantidades, incluindo aqueles adicionados 
para desoxidação. 
✓Teores típicos de silício e manganês nos 
aços fundidos variam, respectivamente, 
entre 0,25 a 0,80% e 0,50 e 1,0%. 
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
84
AÇOS-CARBONO COMUNS
Os aços carbono podem ser classificados de 
acordo com seu teor de carbono, em três grandes 
grupos :
✓Aços baixo carbono: < 0,20%C;
✓Aços médio carbono: 0,20 < C < 0,50%; e
✓Aços alto carbono: > 0,50%C.
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
85
AÇOS-CARBONO COMUNS
Composição química dos aços carbono (teores 
máximos, %)
Si Mn Cr Ni Mo Al B Cu
0,80 1,0 0,25 0,50 0,10 0,1 0,003 0,50
Si  0,25 a 0,80%
Mn  0,5 a 1,0%
S e P < 0,05% 
“Elementos de liga adicionados para melhorar a 
usinabilidade não descaracterizam o aço carbono.”
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
86
AÇOS BAIXO CARBONO
✓Propriedades Mecânicas: 
Baixa resistência mecânica e dureza e alta 
tenacidade e ductilidade. 
✓Fácil de usinar e conformar e é soldável.
✓Apresenta baixo custo de produção. 
✓Geralmente não é tratado termicamente. 
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
87
AÇOS BAIXO CARBONO
✓Aplicações: chapas automobilísticas, perfis 
estruturais, placas para produção de tubos, 
construção civil, pontes e latas de folhas de 
flandres.
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
88
AÇOS MÉDIO CARBONO
✓Propriedades Mecânicas: 
Uma melhor combinação de tenacidade e 
ductilidade e resistência mecânica e dureza em 
relação aos aços baixo carbono.
✓ São aços de boa temperabilidade em água.
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
89
AÇOS MÉDIO CARBONO
✓Aplicações: São os aços mais comuns, 
contendo inúmeras aplicações em construção 
de rodas e equipamentos ferroviários, 
engrenagens, virabrequins e outras peças de 
máquinas que necessitam de elevadas 
resistências mecânica e ao desgaste 
tenacidade.
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
90
AÇOS ALTO CARBONO
✓Propriedades Mecânicas: 
Apresentam alta dureza e elevada resistência 
mecânica ao desgaste, baixa tenacidade e 
ductilidade.
✓ Baixa conformabilidade.
✓ Quando temperados são frágeis
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
91
AÇOS ALTO CARBONO
Aplicações: São quase sempre utilizados na 
condição temperada e revenida, possuindo boas 
características de manutenção de um bom fio de 
corte. Tem grande aplicação em talhadeiras, 
folhas de serrote, martelos e facas.
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
92
AÇOS LIGA OUAÇOS LIGADOS
Contêm quantidades específicas de 
elementos diferentes daqueles 
normalmente utilizados nos aços comuns. 
Estas quantidades são determinadas com 
o objetivo de promover mudanças nas 
propriedades físicas e mecânicas do 
produto, permitindo ao material 
desempenhar funções específicas.
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
93
ELEMENTOS DE LIGA MAIS COMUNS
Cr - Cromo Ni - Níquel V - Vanádio
Mo – Molibdênio W – Tungstênio Co - Cobalto
B – Boro Cu – Cobre Mn - Manganês 
Si – Silício P – Fósforo S - Enxofre
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
94
✓ Aumentam a dureza e a resistência Mecânica; 
✓ Conferem propriedades especiais como:
• Resistência à corrosão;
• Estabilidade à baixas e altas temperaturas;
• Controlam o tamanho de grão;
• Melhoram a conformabilidade;
• Melhoram as propriedades elétricas e magnéticas;
• Diminuem o peso (relativo à resistência 
específica).
✓ Deslocam as curvas TTT para a direita.
EFEITO ELEMENTOS DE LIGA
95
EFEITO ELEMENTOS DE LIGA
96
CLASSIFICAÇÃO DOS FERROS 
FUNDIDOS
Diagrama de classificação dos ferros fundidos segundo forma 
da grafita e estrutura da matriz metálica (SANTOS,1989).
97
✓ Os ferros fundidos que apresentam a grafita 
em forma de veios são conhecidos como ferros 
fundidos cinzentos e designados pela sigla 
FC na norma brasileira NBR 6589/1986. 
✓A dureza destes ferros fundidos está entre 145 
e 170 HB.
✓ Algumas das aplicações dos ferros fundidos 
cinzentos são carcaças, mancais, rotores, 
tambores de freio, blocos de motores, camisas 
centrifugadas e anéis de pistão. 
CLASSIFICAÇÃO DOS FERROS 
FUNDIDOS
98
FERRO FUNDIDO CINZENTO
99
✓Os ferros fundidos nodulares ou 
esferoidais são aqueles que a formação 
da grafita se dá na forma de nódulos, 
designados por FE na norma NBR 
6916/1981. 
✓A dureza destes está entre 140 e 180 HB. 
✓Estes ferros fundidos são aplicados em 
flanges, girabrequins, engrenagens, 
pinhões, entre outros. 
CLASSIFICAÇÃO DOS FERROS 
FUNDIDOS
100
FERRO FUNDIDO NODULAR
101
✓O ferro fundido vermicular é caracterizado 
pela grafita na forma de veios grossos, 
curtos e de extremidade arredondada, 
crescendo em célula eutética na qual grafita 
é entrecortada numa estrutura ramificada. 
✓Estes materiais têm combinações de 
propriedades intermediárias entre o cinzento 
e o nodular, variando de acordo com a 
proporção de grafita esférica/vermicular na 
microestrutura. 
CLASSIFICAÇÃO DOS FERROS 
FUNDIDOS
102
FERRO FUNDIDO VERMICULAR
103
✓O ferro fundido branco é chamado deste 
modo em função da coloração de aspecto claro 
e brilhante de sua superfície de fratura. 
✓Estes materiais são caracterizados por 
apresentar como elementos de liga 
fundamentais o carbono, o silício e o cromo. 
✓Porém, devido às condições de fabricação e 
menor teor de silício em relação aos ferros 
fundidos grafíticos, o carbono se apresenta 
totalmente combinado na forma de carbonetos 
dos tipos M3C ou M7C3.
CLASSIFICAÇÃO DOS FERROS 
FUNDIDOS
104
FERRO FUNDIDO BRANCO
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	Slide 2: Apresentação da Professora:
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	Slide 11: Diagramas esquemáticos das várias etapas da solidificação de um material policristalino: Os pequenos quadrados representam células unitárias em uma escala bidimensional
	Slide 12: Processo de solidificação-Formação dos grãos a partir das paredes do molde
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	Slide 21: DIAGRAMA Fe-C
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	Slide 26: DIAGRAMA DE FASES
	Slide 27: DIAGRAMA DE FASES
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	Slide 34: ELABORAÇÃO
	Slide 35: PROCESSO DE ELABORAÇÃO
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	Slide 58: ELABORAÇÃO
	Slide 59: ELABORAÇÃO
	Slide 60: ELABORAÇÃO
	Slide 61: ELABORAÇÃO
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	Slide 65: INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
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	Slide 67: INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
	Slide 68: INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
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	Slide 70: INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
	Slide 71: INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
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	Slide 73: INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
	Slide 74: INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
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	Slide 76: INOCULAÇÃO E NODULARIZAÇÃO
	Slide 77: CLASSIFICAÇÃO
	Slide 78: CLASSIFICAÇÃO
	Slide 79: CLASSIFICAÇÃO
	Slide 80: CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
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