Elementos e Ligas em Aços

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
METAIS 
Prof.Me. Luiz A. Grell de Moraes 
Efeitos de Elementos de Liga 
 
 
 
Elementos constituintes dos aços 
• Ferro (Fe): é o elemento básico de todos os aços. 
• Carbono (C): é depois do Fe, o elemento mais importante. É o 
determinante do tipo do aço. Sua influência sobre a dureza e a 
resistência mecânica do aço é maior que qq outro elemento. 
• Manganês (Mn): no aço doce (pouco C), em pequenas %,torna-o 
dúctil/maleável. No aço rico em C, endurece, maior resistência. 
• Enxofre (S): prejudicial ao aço, torna-o granuloso e áspero, 
produz gases que enfraquecem a resistência do aço. 
• Tungstênio (W) – aumenta a resistência à tração em altas 
temperatura e promove ↑ dureza (aços rápidos desenvolvidos p/ 
uso em ferramentas de corte de metais em alta velocidade). 
• Vanádio (V)- aumenta capacidade de corte e dureza (aços rapidos) 
 
Efeitos de Elementos de Liga 
 • Manganês (Mn) - Em média, para cada 1% de manganês, a 
resistência à tração aumenta 100 MPa. 
• Molibdênio (Mo) – Boa resistência a altas temperaturas e ao 
desgaste, melhora dureza e a resistência à corrosão 
• Níquel (Ni)- P/ cada 1% de níquel, a resistência à tração sobe 40 
MPa e amplia o limite de elasticidade. Com 36% de Ni, a liga fica 
c/ baixa dilatação térmica (bom p/ instrumentos de medição). 
• NI/Cr – esse conjunto dá o aço INOX (8% e 18%). 
• Silício (Si)- Aumenta a resistência à corrosão, à tração (mais 
duro) e a resistividade elétrica, mas prejudica a soldagem, evita 
porosidade remove gases e óxidos (purifica e evita falhas/vazios) 
Efeitos de Elementos de Liga 
 • Alumínio (Al) - usado em pequenas proporções, como 
desoxidante e agente controlador do crescimento dos grãos. 
• Chumbo (Pb) - Não se liga ao aço mas distribui-se em forma 
de partículas microscópicas, melhorando a usinabilidade (grafite) 
• Cobalto (Co) - Aumenta a dureza do aço sob altas temperaturas 
• Cobre (Cu) – ↑ resistência à corrosão atmosférica (0,2 a 0,5%) 
• Cromo (Cr) – ↑ resistência à corrosão à agua e acidos (12%), 
aumenta a resistência à tração (80 MPa p/ cada 1% Cr), facilita a 
têmpera, aumenta a resistência à alta temperatura e ao desgaste. 
• Fósforo (P) - Elemento prejudicial, resultante do processo de 
produção do aço, fragiliza a resistência estrutural. 
 
 
 
TITANIC 
 Usinabilidade 
Normas para classificação de aços 
As propriedades de uma liga metálica, são funções da 
respectiva composição química e do processamento a que 
a mesma foi sujeita (tratamentos térmicos e mecânicos). 
Estes fatores (composição e história termomecânica) 
impõem uma dada microestrutura ao material, a qual será 
responsável pelas propriedades finais do mesmo. 
Em função das infinitas possibilidades é necessário para 
uma correta caracterização de um aço que a respectiva 
composição química seja conhecida. 
Esta exprime-se através de classificações ou códigos 
definidos por instituições. As mais relevantes são: 
• AISI- American Iron and Steel Institute 
• SAE- Society of Automotive Engineers > ABNT (+ usada) 
• ASTM- American Standards of Testing and Materials 
 
Normas para classificação de aços 
American Iron and Steel Institute - AISI 
AISI/ 
CLASSIFICAÇÃO SAE/AISI 
• A classificação dos aços segundo as normas da SAE é a mais 
utilizada em todo o mundo para aços-carbono e aços de baixa 
liga (baixa % de liga). 
• Esta mesma classificação é utilizada na norma AISI. 
• A classificação SAE é baseada na composição química do aço, 
cada composição da SAE corresponde numeração c/ 4 dígitos. 
• Nelas, os 2 dígitos finais XX indicam os centésimos da 
porcentagem de C (carbono) contida no material (0,05% a 
0,95% de C). 
• Apesar da classificação SAE ser bastante extensa e completa, 
existem aços que não se enquadram nela e estão classificados 
nas outras americanas. 
• No Brasil, a norma ainda segue algumas diretrizes da SAE e da 
ASTM, (produtos com especificações ABNT1020, ABNT1040) 
DEFINIÇÃO DE ALGUNS AÇOS SEGUNDO A NORMA SAE 
• SAE 10XX – aço-carbono simples (impurezas % desprezíveis e Mn 1,0%) 
• SAE 11XX – aço-carbono com S (Enxofre) 
• SAE 12XX – aço-Carbono com S e P (Fósforo) 
• SAE 13XX – aço com 1,6% a 1,9% de Mn (Manganês) (aço-Manganês) 
• SAE 14XX – aço-Carbono com 0,10% de Nb (Nióbio) 
• SAE 15XX – aço-Carbono com teor de Mn de 1,0% a 1,65% (aço-Mn) 
• SAE 23XX – aço-niquel com Ni entre 3,25% e 3,75% 
• SAE 25XX – aço com Ni entre 4,75% e 5,25% 
• SAE 31XX – Aço-Níquel-Cromo (Ni=1,10 a 1,40% e Cr= 0,55 a 0,90%) 
• SAE 32XX – Ni entre 1,50% e 2,00% e Cr entre 0,90% e 1,25% 
• SAE 33XX – Ni entre 3,25% e 3,75% e Cr entre 1,40% e 1,75% 
• SAE 34XX – Ni entre 2,75% e 3,25% e Cr entre 0,60% e 0,95% 
 
 
DEFINIÇÃO DE ALGUNS AÇOS SEGUNDO A NORMA SAE 
• SAE 40XX – Aço-Molibdênio com Mo entre 0,20% e 0,30% 
• SAE 41XX – Mo entre 0,08% e 0,25% e com Cr entre 0,40% e 1,20% 
• SAE 43XX – Mo de 0,20 a 0,30%, c/ Cr 0,40 a 0,90% e Ni 1,65 a 2,00% 
• SAE 46XX – Mo entre 0,15% e 0,30%, com Ni entre 1,40% e 2,00% 
• SAE 47XX – Mo de 0,30 a 0,40%, Cr 0,35 a 0,55% e c/ Ni 0,90 a 1,20% 
• SAE 48XX – Mo entre 0,20% e 0,30%, com Ni entre 3,25% e 3,75% 
• SAE 51XX – Aço-Cromo com Cr entre 0,70% e 1,20% 
• SAE 6XXX– Aço-Cromo-Vanádio 
• SAE 61XX – Cr entre 0,70% e 1,00% e com 0,10% de V 
• SAE 7XXX– Aço-Cromo-Tungstênio 
• SAE 81XX – Aço-Ní-Cr-Mo (0,20 a 0,40%, 0,30 a 0,55% e 0,08 a 0,15%) 
• SAE 86XX – Ni de 0,30 a 0,70%, Cr 0,40 a 0,85% e Mo 0,08 a 0,25% 
• SAE 87XX – Ni 0,40 a 0,70%, Cr 0,40 a 0,60% e Mo 0,20% a 0,30% 
 
 
 
 
DEFINIÇÃO DE ALGUNS AÇOS SEGUNDO A NORMA SAE 
 
• SAE 92XX – Aço-Silício-Manganês c/ Si 1,80 a 2,20% e Mn 0,70 a 1,00% 
 
• SAE 93XX, 94XX, 97XX e 98XX – aço-Níquel-Cromo-Molibdênio 
 
• SAE 93XX – aço com Ni entre 3,00% e 3,50%, com Cr entre 1,00% e 
1,40% e com Mo entre 0,08% e 0,15% 
 
• SAE 94XX – aço com Ni entre 0,30% e 0,60%, com Cr entre 0,30% e 
0,50% e com Mo entre 0,08% e 0,15% 
 
• SAE 97XX – aço com Ni entre 0,40% e 0,70%, com Cr entre 0,10% e 
0,25% e com Mo entre 0,15% e 0,25% 
 
• SAE 98XX – aço com Ni entre 0,85% e 1,15%, com Cr entre 0,70% e 
0,90% e com Mo entre 0,20% e 0,30% 
Aços de alta liga – Aços inoxidáveis 
• Aços inoxidáveis tem a principal característica, sua 
resistência à corrosão, mesmo em ambientes de alta 
temperatura ou muito baixas (criogênicas). 
• Se deve principal/e pelo cromo (a partir de 11%). 
 
 
 
 
O cromo, em contato 
c/o oxigênio forma 
uma película finíssima 
de óxido de cromo 
(Cr2O3) sobre a 
superfície do aço, que 
é impermeável e 
insolúvel em meios 
corrosivos. 
...transformando suor em aço... 
Processos de beneficiamento do Ferro 
1. MINÉRIO+ CARVÃO(Coque ou carvão vegetal) + 
FUNDENTE (calcário) são adicionados ao ALTO FORNO 
que produz o FERRO GUSA. 
2. Na ACIARIA (sucata) é colocado em CONVERSORES ou 
FORNOS ELÉTRICOS onde é fabricado o aço. 
3. Fe fundido é vazado em grandes lingotes – LINGOTAMENTO 
CONVENCIONAL, ou na forma de barras de maneira 
contínua LINGOTAMENTO CONTÍNUO. 
4. Passo seguinte é a CONFORMAÇÃO (laminação, trefilação, 
extrusão, forjamento) 
5. O FERRO GUSA também é entregue às FUNDIÇÕES, onde é 
fundido em fornos CUBILÔ para fabricar os FºFºs. O metal 
líquido é vazado em moldes de areia com resina na forma 
definitiva da peça.. 
O carregamento leva 6-8 h para 
alcançar o fundo do forno na 
forma de metal fundido (gusa) e 
escória líquida (mistura de 
óxidos) que são vazados em 
espaços de tempos. 
Os produtos do alto forno são o 
gusa (que segue para o processo 
de refino do aço), a escória 
(matéria-prima para a indústria 
de cimento), gases de topo e 
material particulado. 
Uma vez iniciada a campanha de 
um alto forno ele será operado 
continuamente de 4 a 10 anos 
com paradas curtas para 
manutenções planejadas. 
Alto Forno 
 (30m) 
A siderúrgia se ocupada 
produção dos materiais ferrosos. 
O minério de ferro, após limpeza, 
vai ao alto forno (30m) onde é 
produzido o ferro gusa, uma liga 
de ferro e carbono (1,7 a 6,7%). 
O alto forno é carregado por 
camadas alternadas de minério de 
ferro, carvão e calcário fundente 
(aumenta fluibilidade do gusa e 
favorece a formação da escória 
que absorve as impurezas). 
Na boca de carga do alto forno, 
150 a 400ºC se dá a secagem do 
minério antes da sua fusão. 
Após secagem, uma corrente de CO 
retira o oxigênio dos óxidos de Fe 
(Fe203-hematita,Fe304-magnetita), 
gerando o CO2. 
A 1.800ºC, “Fe” se combina c/uma 
pequena parte de “C” formando o 
carboneto Fe3C que c/ carbono livre 
forma ferro gusa ( no cadinho). 
Os gases produzidos (CO, CO2, o 
azoto e o H) são enviados para 
recuperadores de calor onde são 
queimados e o calor produzido 
realimenta a combustão no alto 
forno. 
A produção diária de um alto forno 
pode chegar a 2.700 toneladas. 
 
Conformação 
Conformação 
 A grande importância dos metais na tecnologia moderna 
deve-se, em grande parte, à facilidade com que eles 
podem ser produzidos nas mais variadas formas, para 
atender a diferentes usos. 
  Os processos de fabricação de peças a partir dos metais 
no estado sólido podem ser classificados em: 
 - Conformação Mecânica: volume e massa são 
 conservados; 
 - Remoção Metálica ou Usinagem: retira-se 
 material para se obter a forma desejada; 
 
Dobramento 
Forjamento 
Laminação 
Trefilação 
Embutimento 
Profundo 
Estiramento 
Matriz 
Cisalhamento 
 
ExtrusãoExtrusão
Tipos de Conformação 
 Os processos de conformação mecânica podem ser 
classificados de acordo com o tipo de força aplicada 
ao material: 
 - Compressão direta: Forjamento, Laminação; 
 - Compressão indireta: Trefilação, Extrusão, 
 Embutimento; 
 - Trativo: Estiramento; 
 - Dobramento: Dobramento; 
 - Cisalhamento: Corte. 
Conformação 
Lingotamento 
e Laminação 
Estruturas com Perfis Metalicos 
• Entre os componentes de uma estrutura metálica: chapas de 
ligação, parafusos, chumbadores e perfis, são os perfis os mais 
importantes p/o projeto, fabricação e montagem de estruturas. 
• Os perfis de utilização corrente são aqueles cuja seção 
transversal se assemelha às formas das letras I, H, U, Z e L, 
• Os perfis podem ser formados por laminação, a partir de 
operações de conformação a frio ou soldagem. 
• Perfis soldados- constituídos por chapas de aço estrutural, 
unidas entre si por soldagem a arco elétrico (mais usados). 
• A norma ABNT NBR 5884 - "Perfil estrutural de aço soldado 
por arco elétrico" apresenta as características geométricas de 
uma série de perfis I e H soldados e suas tolerâncias de 
fabricação. 
Perfis soldados podem ser 
fabricados sob encomenda 
(mais caros) 
Perfis laminados à quente em 
medidas padrões (mais 
economicos) 
Perfis estruturais formados a frio 
• Perfis estruturais formados a frio, (de chapas dobradas), vêm 
sendo utilizados em estruturas metálicas leves (terças, montantes 
e diagonais de treliças, travamentos). 
• São compostos por chapas finas, (leveza, facilidade de 
fabricação, manuseio e transporte) c/ resistência e ductilidade 
adequadas. 
• Métodos de dobramento de chapas: contínua ou descontínua. 
• O processo contínuo, adequado à fabricação em série, é 
realizado a partir do deslocamento longitudinal de uma chapa de 
aço, sobre os roletes de uma linha de perfilação que conferem 
gradativamente à chapa, a forma definitiva do perfil. 
Perfis Metalicos 
• O processo descontínuo (pequenas quantidades de perfis), é 
realizado por prensa dobradeira c/ várias operações simples 
sobre a mesma chapa, até a geometria exigida no projeto. 
• O comprimento do perfil está limitado à largura da prensa. 
• O dobramento de uma chapa, seja por perfilação ou utilizando 
dobradeira, provoca um aumento da resistência ao escoamento e 
da resistência à ruptura, c/ consequente redução de ductilidade 
(menor capacidade do material se deformar) dai o raio de 
dobramento adequado ao material e espessura, p/ evitar fissuras. 
Perfis Compostos 
• São perfis obtidos pela composição, por meio de soldagem ou 
aparafusamento, de chapas ou outros perfis: 
Perfis Compostos 
• São perfis obtidos pela composição, por meio de soldagem ou 
aparafusamento, de chapas ou outros perfis: 
Ligação à força cortante, por contato. 
Ligação à força cortante, por atrito. 
Ligação à força cortante, por atrito. 
 
Rosqueamento por: 
Laminação 
Usinagem 
Ensaios de Dureza 
Dureza é a capacidade do material resistir : 
• ao risco; 
• à deformação plastica; 
• ao corte; 
• ao desgaste. 
O Ensaio de Dureza pode ser dividido: 
• por risco (Mohs) dureza relativa; 
• por penetração (Brinell, Rockwell, Vickers) dureza 
absoluta; 
 
 
 
Escala de Mohs quantifica a dureza dos minerais 
É a resistência que um determinado mineral oferece ao risco. 
Escala criada em 1812 pelo mineralogista alemão Friedrich Mohs 
C/ 10 minerais e valores de 1 (talco) a 10 (diamante), uma escala 
ordinal pois o diamante tem dureza absoluta 1.500 vezes à do talco 
http://pt.wikipedia.org/wiki/1812
http://pt.wikipedia.org/wiki/Mineralogia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Alemanha
http://pt.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Mohs
http://pt.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Mohs
• A escala de dureza Mohs é usada em mineralogia, mas existem 
outras escalas de dureza utilizadas em ciência dos materiais: 
• Dureza Brinell; Rockwell; RockwellSuperficial; Webster; Vickers 
• O método Brinell é utilizado principalmente nos materiais metálicos c/ 
superfície plana/polida (1900, engenheiro sueco Johan August Brinell) 
 
• É o 1º ensaio de dureza normatizado e amplamente utilizado: 
 
 
 
 
 
• 
 
 
• ASTM (Standard Test Method for Brinell 
Hardness of Metallic Materials). 
O número Brinell de dureza (HB) pode ser 
obtido pela relação Kgf/ mm² da area/contato. 
Penetrador de aço c/formato esférico, D c/ 
Ø=10mm e carga F (lenta) entre 500-3000 kgf, 
mantida cte por t =10 a 30 s causa impressão 
(calota) com d (mm medido c/ lupa graduada). 
e 
p e =17p 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Mineralogia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell_superficial
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Dureza_Webster&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickers
http://pt.wikipedia.org/wiki/Johan_August_Brinell
http://pt.wikipedia.org/wiki/Johan_August_Brinell
http://pt.wikipedia.org/wiki/Johan_August_Brinell
http://pt.wikipedia.org/wiki/Johan_August_Brinell
http://pt.wikipedia.org/wiki/Johan_August_Brinell
http://pt.wikipedia.org/wiki/ASTM
•Dureza Brinell; 
• Devido à dificuldade técnica de medição da profundidade (p), que 
é um valor muito pequeno, utiliza-se uma relação matemática 
com o diâmetro da calota (d) para chegar à fórmula matemática 
que permite o cálculo da dureza HB: 
ENSAIO PADRÃO: 
Penetrador de aço esférico, D c/ Ø=10mm e 
carga F (lenta) - 250; 500; 1000 ou 3000 kgf -, 
mantida cte por t =10 a 30 s causa impressão 
(calota) c/ Ø = d (mm) e profundidade p (mm). 
e 
p 
e =17p 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell
. 
 XXX HBS D/F/t XXX HBW D/F/t 
 XXX: valor da dureza Brinell da amostra; 
 HBS: esfera de aço ou HBW de tungstênio; 
 Ø: diâmetro da esfera; 
 F: carga de compressão da esfera em kgf; 
 t: tempo de aplicação da carga em segundo. 
•Dureza acima de 500HB danifica a esfera(HB=kgf/mm2) daí... 
P/ padronizar os ensaios, o quadro apresenta os principais fatores de 
carga utilizados, c/ respectivas faixas de dureza e indicações do material. 
ENSAIO PADRONIZADO: 250; 500; 1000 ou 3000 kgf e D= 10mm 
HB–Hardness Brinell 
•415 HB 10/3000/25 (Ømm/kgf/seg) 
ENSAIO PADRONIZADO: 250; 500; 1000 ou 3000 kgf e D= 10mm 
AMPLIAÇÃO DO ENSAIO PADRONIZADO: com esferas de 5 e 2,5mm 
Fator de carga 
Uma impressão profunda corresponde a um valor baixo de HB e uma 
rasa a um valor alto na escala indicando um material de alta dureza. 
 
Os valores indicados entre 
parênteses são somente 
referenciais, pois estão além 
da faixa normal do ensaio 
Brinell (próximo da dureza 
máxima admissível). 
A carga aplicada 
pela esfera não é 
rigorosamente 
“uniformemente 
distribuida” 
 
Variações na forma 
final da impressão 
conforme 
características do 
material: 
• Recuperação 
elástica 
a) Deformação 
aplicada 
b) Escoamento 
c) Deformação 
refletida 
p 
d 
p 
 Uma empresa comprou um lote de chapas de aço carbono com a 
seguinte especificação: espessura: 4 mm, dureza Brinell (HB): 180. 
Essas chapas devem ser submetidas ao ensaio de dureza Brinell 
para confirmar se estão de acordo com as especificações. 
 Essas chapas podem ser ensaiadas c/ esfera de 10 mm? 
 
 
F= 
 Espessura mínima do material a ser ensaiado (ABNT) = 17 vezes a 
profundidade da calota (p). 
Com D=2,5 mm temos espessura de chapa min=2,25 mm (0,13x17) 
O tempo de aplicação é: de 15s p/metais c/dureza Brinell>300(ensaio padrão); 
de 60 s p/ metais moles (chumbo, estanho) e de 30 s para os demais casos. 
Ex 1- O ensaio de dureza Brinell é um método indicado para: 
a) ( ) conhecer a resistência de materiais frágeis ao desgaste e à penetração; 
b) ( ) comparar a deformação elástica com a deformação plástica; 
c) ( ) indicar se o material deve sofrer tratamento térmico; 
d) ( ) comparar dureza de materiais heterogêneos. 
 
Ex 2- Num ensaio de dureza Brinell com esfera de 2,5 mm e aplicação de uma 
carga de 62,5 kgf por 30 segundos, o diâmetro da calota esférica impressa no 
material foi de 1,05 mm. Representa a dureza HB? 
 
Ex 3- Uma liga dura de alumínio passou pelo ensaio de dureza Brinell pelo 
tempo padrão e o diâmetro de impressão produzido pela esfera de 2,5 mm foi 
de 0,85 mm. Qual o valor da dureza Brinell? 
 
 
Ex 4- No ensaio Brinell padronizado utiliza-se uma esfera de ....... mm de 
diâmetro e aplica-se uma carga de ....... kgf por ....... segundos no mínimo. 
a) ( ) 2,5 - 187,5 - 10; 
b) ( ) 3,0 - 3.000 - 15; 
c) ( ) 10 - 3.000 - 15; 
d) ( ) 10 - 750 - 10. 
 
 69HB 2,5/62,5/30 
 320HB 2,5/187,5/30 
EX 5- "75 HB 10/500/30", explique A representação: 
75 foi obtido para a dureza HB, usando uma esfera de 
aço de 10mm de diâmetro, com um carga de 500 kgf, 
aplicados durante 30 segundos. 
• 1922, Rockwell : ensaio de dureza (c/pré-carga). 
• avalia a dureza de qq metal, do mais mole aos mais duros (HR) 
• é hoje o processo mais utilizado por rapidez , facilidade de 
execução, isenção de erros humanos, detecta pequenas ≠ s de 
durezas c/ pequeno tamanho de impressão e leitura direta . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Processo: aplica-se pré-carga, (10 kgf) 
p/ garantir um contato firme entre o 
penetrador e o material ensaiado, em 
seguida a carga do ensaio (60, 100 ou 
150 kgf) e a leitura do grau de dureza 
é feita diretamente no mostrador na 
escala Vermelha ou na Preta 
Se os penetradores são do tipo 
esférico – aço a escala é Vermelha. 
se cônico - diamante com 120º de 
conicidade a escala é Preta. 
“carga maior” 
60, 100 ou 150 kgf 
10 kgf 
Pré carga 
 
15, 30 ou 45 kgf 3 kgf 
Rockwell 
• Rockwell : ensaio de dureza (c/pré-carga). 
• A leitura do grau de dureza é feita diretamente num mostrador 
acoplado à máquina de ensaio, de acordo com uma escala 
predeterminada, adequada à faixa de dureza do material. 
• Quando se utiliza o penetrador cônico de diamante, a leitura do 
resultado é na escala externa do mostrador, de cor preta. 
• Ao se usar o penetrador esférico, a leitura é na escala vermelha. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
V P 
• Rockwell : ensaio de dureza 
• A escala do mostrador é construída de tal modo que uma 
impressão profunda corresponde a um valor baixo na escala e 
uma impressão rasa corresponde a um valor alto na escala. 
Desse modo, um valor alto na escala indica que se trata de um 
material de alta dureza. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O valor indicado na escala do mostrador (de dureza Rockwell), 
corresponde à profundidade alcançada pelo penetrador (e), 
subtraídas a recuperação elástica do material (ho) após a retirada da 
carga e a profundidade decorrente da aplicação da pré-carga (h1), 
ou seja (e = h2- h1- ho). 
Rockwell : ensaio de dureza . 
ho 
Máquina padrão mede a HR normal p/ avaliação de dureza em geral. 
Máquina mais precisa mede a dureza HR superficial, indicada p/ avaliação de 
dureza em folhas finas ou lâminas, ou camadas superficiais de materiais. 
Nos ensaios HRS a pré-carga é de 3 kgf e a “carga maior” 15, 30 ou 45 kgf 
 
Ex 1-Assinale a maior vantagem do ensaio Rockwell em relação ao Brinell 
a) ( ) permite avaliar a dureza de metais endurecidos; 
b) ( ) deixa grandes marcas de impressão no material ensaiado; 
c) ( ) permite leitura direta do resultado do ensaio na própria máquina. 
d) ( ) não há qualquer vantagem. 
Ex 2 -No Rockwell, a profundidade da impressão que serve como base da 
medida de dureza é causada pela: 
a) ( ) pré-carga; 
b) ( ) carga maior; 
c) ( ) pré-carga mais carga maior; 
d) ( ) carga maior, menos pré-carga. 
Ex 3 -O ensaio de dureza Rockwell normal utiliza as “cargas maiores” de: 
a) ( ) 60 - 100 - 150 kgf. 
b) ( ) 15 - 30 - 45 kgf; 
c) ( ) 15,625 - 31,25 - 62,5 kgf; 
d) ( ) qualquer valor de carga. 
Ex 4- Calcule a espessura mínima que deve ter uma chapa que será ensaiada 
pelo método Rockwell normal diamante, c/ dureza estimada de 45 HR. 
• A dureza Rockwell é baseada na profundidade e não na área; 
• A profundidade que o penetrador vai atingir durante o ensaio é importante 
para definir a espessura mínima do corpo de prova. 
• De um modo geral, a espessura mínima do cdp deve ser 17 vezes a 
profundidade atingida pelo penetrador. 
• É possível obter a medida aproximada desta profundidade (p), a partir do 
valor de dureza indicado na escala da máquina de ensaio, utilizando as 
fórmulas a seguir: 
• a) Penetrador de diamante: 
• HR normal > p = 0,002 x (100 – HR) 
• HR superficial > p = 0,001 x (100 – HR) 
• b) Penetrador esférico: 
• HR normal > p = 0,002 x (130 – HR) 
• HR superficial > p = 0,001 x (130 – HR) 
 
• p = 0,002 x (100 – 45) = 0,11 mm 
Dureza Vickers - c/ ponteira 
de pirâmide de diamante c/ângulo 
diedro de 136º , comprimida, c/ força 
"F", contra a superfície do material. 
• Área "A" da superfície impressa 
(calculo pelas diagonais ). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Deixa pequena impressão em ensaios de 
micro e nano-dureza (analisa finíssimas 
camadas de revestimento). 
 
136º 
 ∩ Kgf/ mm² 
[mm] F [kgf] 
A forma de impressão é um losango 
regular, cujas diagonais são medidas, 
c/ precisão milesimal, por microscópio 
acoplado à máquina. 
Relaciona-se carga aplicada com a 
área de impressão (como no Brinell) 
utilizando carga de 1 a 120 kgf (pode 
ser fracionada) por 10 a 15 segundos. 
 Impressões pequenas que não inutilizam a peça; 
 Aplicável a todos os metais, de qq dureza: muito duros ou muito 
moles, muito finos, pequenos e irregulares, 
• O cálculo na verdade é desnecessário pois existem tabelas c/ o HV 
em função das diagonais da impressão e da carga utilizada. 
• A espessura da amostra deve ser no mínimo 1,5X a diagonal media 
mas pode também ser usado para medir durezas superficiais 
• As impressões devem espaçar no mínimo 2,5X o Ǿ da impressão. 
 
 
 
VANTAGENSDA DUREZA VICKERS 
Microdureza (semelhança) Vickers x Knoop (+ preciso) 
• Utiliza penetrador de diamante na forma de pirâmide alongada. 
• A relação compriment/largura/profundidade da impressão é 30:4:1 
 
(10 a 1000 gf/microns2 
O Knoop permite a determinação da dureza de materiais frágeis: vidro, 
camadas finas de películas de tintas ou de camadas eletro depositadas. 
Ensaios de micro dureza requerem preparação cuidadosa da superfície.. 
Relação entre: 
Brinell e Vickers têm valores de impressão semelhantes 
 porque o ângulo de 136º da ponta de diamante 
produz uma impressão que mantém a relação 
ideal (d/D=0,376) entre a calota e a esfera 
Brinell, seja qual for a carga aplicada. 
As durezas 
Brinell e 
Vickers são 
próximas em 
todo intervalo 
durezas. 
Tabela de Conversão de Durezas 
 Podem ocorrer defeitos de impressão, devido ao afundamento ou à 
aderência do metal em volta das faces do penetrador. 
 Nesses defeitos, as diagonais e tb as áreas de impressão são 
diferentes da impressão perfeita. 
 Assim tem-se um valor de dureza maior do que o real nos casos de 
afundamento e um menor nos casos de aderência. 
 Corrige-se esses defeitos alterando-se o valor da carga do ensaio 
p/mais ou p/ menos, conforme material e tipo de defeito apresentado 
Anomalias da Dureza 
VICKERS 
Ex 1- No ensaio de dureza Vickers o valor da carga não interfere no resultado da 
dureza, para um mesmo material, porque: 
a) ( ) o penetrador é feito de material indeformável; 
b) ( ) o penetrador tem a forma de pirâmide de base quadrada; 
c) ( ) as impressões são sempre proporcionais às cargas. 
d) ( ) o penetrador tem dimensões proporcionais à esfera do Brinell ideal. 
Ex 2- Como você representa uma dureza Vickers 108, obtida num ensaio em que 
foi aplicada uma força de 5 kgf por 10 segundos? 
Resposta: 108 HV 5/10. 
Ex 3- No ensaio Vickers, defeitos de impressão causados por afundamento do 
material nas faces de impressão podem ser corrigidos por: 
a) ( ) alteração da carga do ensaio. 
b) ( ) aumento do tempo do ensaio; 
c) ( ) substituição do penetrador de diamante; 
d) ( ) ajuste do microscópio acoplado ao equipamento. 
Ex 4- O ensaio de microdureza Vickers utiliza cargas: 
a) abaixo de 10 gf; b) .entre 10 e 1.000 gf; c) entre 1 e 5 kgf; ) entre 5 e 120 kgf. 
Ex 5- As diagonais medidas num ensaio de dureza Vickers, com carga de 5 kgf 
aplicada por 10 segundos, foram: 0,162 mm e 0,164 mm. Represente a dureza 
desse material. 
Resposta: 349 HV 5/10 
• Alicate para ensaio de dureza Webster 
• O alicate de dureza portátil Webster da Zwick combina a 
obtenção dos resultados de ensaio de chapas c/ fácil operação. 
• O simples fechamento do alicate faz a mola pressionar o 
penetrador na amostra (espessura do material: 0,6 mm a 8 mm). 
• A profundidade é exibida em uma escala que pela avaliação do 
valor tabelado (manual), obtém-se a dureza Rockwell. 
• 
 
Coeficiente de segurança 
O F.S. é relação entre carga de ruptura Frup e a admissível Fadm. 
É nº empírico pelo qual é dividida a resistência do material escolhido. 
É o nº empirico maior que 1 p/ evitar maior possibilidade de falha. 
Coeficiente de segurança faz com que 
a tensão de trabalho de um material 
corresponda a um valor inferior à sua 
resistência p/ suprir: 
• a deterioração pela ação do meio 
ambiente; 
• o surgimento ocasional de 
sobrecargas; 
• a imperfeição na fabricação da peça; 
AÇOS PARA ARMADURA DE 
CONCRETO ARMADO 
Classificação do aço para construção civil: 
 
 
a) Conforme tipo de fabricação e dimensão seção transversal: 
 Barras: são produtos de diâmetro nominal igual ou superior a 
6,3 mm, obtidos exclusivamente por laminação à quente. 
 Fios: são os produtos de diâmetro nominal igual ou inferior a 
10mm, obtidos por trefilação a frio. 
b) Conforme o valor da resistência de escoamento nas 
seguintes categorias: 
Barras: são classificadas nas categorias CA-25 (liso) e CA-50 
(nervurado) 
 Fios: são classificadas na categoria CA-60 (nervurado) 
 
Aços para Concreto Armado Trefilação 
Laminação 
Classificação do aço para construção civil: 
AÇOS PARA ARMADURA DE 
CONCRETO ARMADO 
• O termo CA é uma abreviatura de Concreto Armado. 
• O valor de escoamento, ou seja, a carga de trabalho que as 
barras devem suportar, define a categoria do aço: 50kgf/mm² 
ou 50kN/cm2 ou 500 MPa p/ o CA-50, 25kgf/mm² p/ o CA-25 e 
• Os aços utilizados em estruturas de concreto armado no Brasil 
são estabelecidos pela norma NBR 7480/96 que classifica como 
barras os aços de diâmetro nominal entre 6,3 e 40,0 mm, obtidos 
exclusiva/e por laminação a quente e 
• para os fios 60 kgf/mm² para o CA-60 com diâmetro nominal 
entre 2,4 e 10mm , obtidos por trefilação a frio. 
• 
CA-50 
nervurado 
CA-25 
Superficie lisa 
• A superfície nervurada, garante maior aderência ao concreto. 
• Comercializado: barras Ø 6,3 a 40 mm 
• Os feixes de barras têm 12 m comprimento e peso de 2.000 kg. 
• O vergallhão GG 50 pode vir cortado e dobrado de acordo c/o 
projeto, gerando redução de tempo, de custos , eliminando o 
desperdício de material e otimizando o trabalho no canteiro de 
obras, além de receber suporte técnico na armação das ferragens 
• Aplicações: Estruturas de concreto armado de casas, edifícios, 
canalizações, pontes, barragens, estradas, etc.; e Pré-Moldados. 
• O GG50 pode ser encomendado em comprimentos especiais, 
cortado e dobrado e é soldável a partir da bitola 8 mm. 
CA 50 para Concreto Armado - GERDAU 
• Usado em estruturas de concreto armado, o vergalhão CA-25 é 
produzido rigorosamente de acordo com as especificações da 
norma ABNT NBR 7480:2007. 
• O vergalhão CA-25 possui superfície lisa, é comercializado 
• em barras retas com comprimento de 12 m de feixes de 1.000 
kg ou 2.000 kg e é soldável para todas as bitolas. 
CA 25 para Concreto Armado - GERDAU 
CA-60 Conforme NBR 7480/07, tem alta 
resistência, proporcionando estruturas de 
concreto armado mais leves, c/ superfície 
nervurada, é soldável em todas as bitolas. 
Embalagens: rolos c 170 kg; barras de 12 m 
de comprimento, retas ou dobradas; feixes de 
1.000 kg e bobinas de 1.000 kg ou 2.000 kg 
para uso industrial. 
 
1. Aderência entre concreto e aço : 
 
• é o fenômeno que permite o funcionamento do concreto 
armado como material estrutural. 
• Sem aderência, as barras da armadura não seriam submetidas 
aos esforços de tração, pois deslizariam dentro da massa de 
concreto, e a estrutura se comportaria como sendo apenas de 
concreto simples. 
• A aderência faz com que os dois materiais, de resistências 
diferentes, tenham a mesma deformação e trabalhem juntos, de 
modo que os esforços resistidos por uma barra de aço sejam 
transmitidos para o concreto e vice-versa. 
Concreto armado: fundamentos do 
comportamento conjunto dos materiais 
 
2. Coeficiente de dilatação térmica 
• Materiais com coeficiente de dilatação térmica próximos 
10 a 20% menor que o aço 
3. Proteção contra a corrosão - O concreto protege o aço 
(armadura) da oxidação por: 
• Proteção física: com o cobrimento, as armaduras não ficam 
expostas ao meio ambiente, o que as levaria à oxidação; por 
isso, atenção especial deve ser dada ao cobrimento das peças, 
que deve ser o mais uniforme e homogêneo possível. 
• Proteção química: o concreto, por ser um meio alcalino, inibe 
oxidação das armaduras. 
Concreto armado: fundamentos do 
comportamento conjunto dos materiais 
 
 4. Estanqueidade e isolamento térmico e acústico 
Estanqueidade (impermeabilidade) é obtida c/ uso de aditivos 
impermeabilizantes e cuidadosa vibração do concreto fresco. 
O concreto é um mal isolante térmico, sendo recomendável, 
principalmente nas coberturas, seu revestimento com material 
que melhore seu isolamento térmico e a impermeabilização. 
O concreto é um bom isolante acústico para ruídos aéreos, pois 
asondas sonoras de baixa energia, trazidas pelo ar, não fazem o 
concreto vibrar de forma sensível, não propaga a onda sonora. 
P/ ruídos produzidos pelo contato direto com o concreto (um 
móvel sendo arrastado), ele é um mau isolante acústico, sendo 
aconselhável a utilização de revestimentos capazes de absorver 
som em pisos de concreto. 
Concreto armado: fundamentos do 
comportamento conjunto dos materiais 
O Arame Recozido garante 
praticidade e rapidez no canteiro de 
obra, pois é muito fácil de trabalhar 
(boa maleabilidade, alta resistência 
à tração de até 40 kgf/mm² - NBR 
5589/82) . 
Embalagens em rolos de 1 kg, 35 kg 
e 60 kg. 
 
 
Tela Soldada Nervurada 
p/ lajes concreto armado, pisos ind. 
estruturas pré-moldadas e paredes 
de concreto, oferece segurança, 
economia e qualidade. 
Solda em todos pontos de cruzamento 
garante melhor ancoragem e ausência 
de fissuramento. 
Ø mm Espaçamentos 10x15; 15x15; 10x30; 
15x30 mm Paineis de 2,45 x 6,0 m 
Coluna POP indicada p/ vigas, cintas, 
colunas, baldrames, vergas, muros > 
já vem pronta para uso. 
Feita c/ vergalhão CA-50 e estribos de 
4,2,mm em aço CA-60, espaçamento 
uniforme de 20 cm entre estribos, unidos 
por solda ponto c/ comprimento até 7 m. 
 
a b 
A Treliça CA-60 nervurado, tem 
grande resistência p/ grandes vãos 
(8, 10 e 12 m) e altas cargas. 
Embalagens em feixes de 65 kg, 
reduz uso de fôrmas e escoramentos 
e tempo de montagem. 
Reduz custo com mão-de-obra e 
racionaliza execução e a organização 
do canteiro de obras 
Uso em Lajes Pré-Moldadas; 
Cortinas Trissecadas 
Dimensões(cm)/Bitolas(mm)/Peso-kg p/ 100 pcs 
Estribo Nervurado feito com 
vergalhão CA-60 proporciona maior 
aderência com o concreto, Ø 4,2 mm e 
formato em quadrados e retângulos. 
Simples de usar, já vem pronto e possui 
medidas exatas, reduzindo o tempo de 
armação das vigas e colunas. 
 
Indicada p/ lajes/pisos, a Malha POP produzida 
com aço CA-60 nervurado e soldada em todos os 
pontos de cruzamento, garantindo maior segurança, 
evitando trincas, fissuras e embarrigamentos. 
Fornecida no tamanho 2 m x 3 m, em quatro tipos, 
de acordo com a sua necessidade: 
O Alambrado Gerdau preserva o 
visual e coloca mais leveza e segurança na área 
a ser delimitada. 
Duravel, é ideal para aplicação em residências, 
condomínios, rodovias, indústrias, shoppings, 
escolas, áreas de segurança e estacionamentos. 
Fabricado com arames de tripla camada de 
de galvanização, está disponível em rolos de 
25 m, com altura de 1; 1,20; 1,50; 1,80 e 2 m. 
 
Concreto Protendido 
• Concreto Armado Simples + Protensão 
(armaduras passiva e ativa) 
• A armadura ativa (de protensão) é constituída por 
barra, fios isolados ou cordoalhas, nos quais se 
aplica um pré-alongamento inicial. 
• Os aços da armadura ativa tem propriedades 
mecânicas melhores que as da armadura passiva. 
a 
Preparação, 
Protensão e Injeção 
RUDLOFF 
 
Concreto Protendido 
• Protender uma estrutura de concreto é fazer uso de uma 
tecnologia inteligente, eficaz, duradoura e econômica. 
• Inteligente pq permite o aproveitamento máximo da resistência 
mecânica do concreto e do aço, reduzindo suas quantidades; 
• Eficaz, devido à sua superioridade técnica sobre soluções 
convencionais, proporcionando estruturas seguras/confortáveis; 
• Duradoura, pq possibilita longa vida útil aos seus elementos. 
• Possibilitam ainda ótimas relações custo-beneficio (estruturas c/ 
baixa ou nenhuma manutenção ao longo de sua vida útil) além 
de permitir outras características técnicas: 
 
Concreto Protendido 
• ... além de permitir outras características técnicas: 
• Grandes vãos; 
• Controle e redução de deformações e da fissuração; 
• Possibilidade de uso em ambientes agressivos; 
• Projetos arquitetônicos ousados; 
• Aplicação em peças pré-fabricadas; 
• Recuperação e reforço de estruturas; 
• Lajes mais esbeltas (reduz altura total de um edificio, seu peso 
e, consequentemente, o carregamento das fundações). 
• Essas diversas vantagens justificam o seu emprego mundial/e p/ 
a execução de projetos arquitetônicos convencionais e arrojados, 
em obras de pequeno, médio e grande porte. 
 
Obras em Balanços Sucessivos 
 
Protensão Aderente 
• Quando a protensão é aplicada nas cordoalhas, são criadas tensões 
internas na estrutura, em oposição aos esforços resultantes dos 
carregamentos (peso próprio e carga de operação). 
• As cordoalhas ficam constantemente esticadas, durante toda a 
vida útil da estrutura. 
• A protensão aderente é um recursos de proteção da estrutura, pois 
permite que a armadura de protensão e o concreto trabalhem em 
conjunto, de forma integrada. 
• Se, um cabo se romper, a estrutura absorverá as “pequenas” 
tensões resultantes do rompimento. A aderência permite que o 
comprimento remanescente do cabo conserve a protensão. 
• As cordoalhas podem ser colocadas nas bainhas antes ou depois 
da concretagem. Isso permite que elementos pré-fabricados sejam 
unidos por meio da protensão. 
 
Protensão Aderente 
• A injeção de nata de cimento nas bainhas garante a aderência 
mecânica da armadura de protensão ao concreto em toda 
extensão, além de proteção das cordoalhas contra a corrosão. 
• O cabo de protensão é composto basicamente por uma ou mais 
cordoalhas de aço, ancoragens, bainha metálica e purgadores. 
• As cordoalhas ficam inicialmente soltas dentro da bainha e após 
a concretagem e cura do concreto, os cabos são protendidos e é 
injetada nata de cimento no interior das bainhas. 
• As cordoalhas mais utilizadas são compostas de sete fios e têm 
diâmetro de 12,7mm ou 15,5mm, fabricadas com seis fios de 
mesmos diâmetros nominais, encordoados em torno de um fio 
central de diâmetro ligeiramente maior do que os demais. 
• As estruturas com protensão aderente apresentam maior 
capacidade de resistência ao fogo em caso de incêndio. 
 
As bainhas metálicas são fabricadas em barras de 6,0 m de 
comprimento, com espessura mínima de 0,3mm (resistentes) 
Suas ondulações helicoidais lhes permitem flexibilidade 
longitudinal com rigidez (para obras de grande porte). 
Bainhas usadas em vigas têm seção transversal circular, enquanto 
em lajes, usa-se bainhas chatas. 
Na protensão não aderente a cordoalha é coberta com graxa 
inibidora de corrosão e então revestida c/ capa de polietileno de 
alta densidade que forma a bainha (obras de pequeno porte). 
Protensão 
Aderente 
Protensão 
Não Aderente 
RUDLOFF 
 
 Ancoragen (c/ fretagem) 
• São dispositivos capazes de manter o cabo em estado de tensão, 
transmitindo a força de protensão ao concreto/estrutura. 
• São basicamente de 3 tipos: Ativas, Passivas e de Emendas 
• ATIVAS: tipo E, B, EL e AF: ancoragens nas quais se promove 
o estado de tensão no cabo, através do macaco de protensão. 
• PASSIVAS: tipo U, H e PC: dispositivos embutidos no 
concreto, destinados a fixar a extremidade do cabo (engaste) 
recebendo o esforço advindo da protensão ATIVA. 
• EMENDA: tipo K e UK: são combinações de 2 ancoragens, 1 
passiva e 1 ativa, que permitem a continuação de cabos. 
B U K 
Fios p/ Protensão conforme NBR 7482, 
ASTM A 421 e BS 2691 
Cordoalhas de 3 e 7 fios