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04 MEC MB 1 Tecnologia dos Materiais II

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Tecnologia dos Materiais 
 
�
 SENAI- SP, 2000
 
 
 
Trabalho elaborado pela Escola SENAI Roberto Simonsen 
do Departamento Regional de São Paulo. 
 
 
 
Coordenação Geral Dionisio Pretel 
 
Coordenação Paulo Roberto Martins 
 Laur Scalzaretto 
 Valdir Peruzzi 
 
Organização Adriano Ruiz Secco 
Sílvio Audi 
 
Editoração Adriano Ruiz Secco 
Écio Gomes Lemos da Silva 
Silvio Audi 
 
 
 
Adaptado de 
Metalmecânica – Teoria Caminhão Betoneira V. 1 e 2 
Telecurso 2000 – Ensaios de Materiais 
 
 
Escola SENAI Roberto Simonsen 
Rua Monsenhor Andrade, 298 – Brás 
CEP 03008-000 - São Paulo, SP 
Tel. 011 3322-5099 Fax 011 3322-5029 
E-mail: senaibras@sp.senai.br 
Home page: http://www.sp.senai.br 
 
 
 
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 página 
 
Diagrama ferro-carbono 3 
Tratamento térmico 16 
Temperar e revenir 40 
Recozer aço 45 
Ensaios 48 
Ensaio de tração: cálculo da tensão 57 
Ensaios de tração: propriedades mecânicas avaliadas 65 
Ensaio de tração: procedimentos normalizados 73 
Ensaio de tração: análise dos resultados 80 
Ensaio de compressão 89 
Ensaio de cisalhamento 98 
Dobramento e flexão 105 
Ensaio de embutimento 117 
Ensaio de torção 123 
Referências bibliográficas 131 
 
 
 
 
 
 3 
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As ligas de ferro–carbono são as mais utilizadas dentre todas as 
ligas metálicas. O ferro é um metal abundante na crosta terrestre 
e caracteriza-se por ligar-se com outros elementos, metálicos ou 
não metálicos, dos quais o principal é o carbono. O diagrama 
ferro -- carbono é fundamental para facilitar a compreensão 
sobre o que ocorre com as ligas ferrosas quando submetidas a 
operações de tratamento térmico, que modificam suas 
propriedades mecânicas para aplicações sob as mais variadas 
condições de serviço. 
 
Inicialmente, observaremos as transformações do elemento ferro 
quando submetido ao aquecimento ou resfriamento lentos. 
 
 O ferro, como todos os metais tem uma estrutura cristalina. A 
disposição própria e regular dos átomos de cada metal, em 
forma de cristais, se chama rede cristalina ou reticulado cristalino. 
 
O ferro sólido, quando aquecido ou resfriado, apresenta 
diferentes estruturas em seu reticulado cristalino; 
conseqüentemente, suas propriedades também ficam diferentes. 
Esse fenômeno se denomina alotropia e é representado pelas 
letras do alfabeto grego: �, �, �, �, etc. 
 
 4 
O gráfico a seguir mostra a curva característica de resfriamento 
ou aquecimento. do ferro puro e sua correspondente 
transformação alotrópica. 
 
 
 
No intervalo de 1538ºC e 1394ºC o ferro puro se solidifica em 
reticulado cúbico de corpo centrado CCC, chamado Fe � (ferro 
delta). 
 
A 1394ºC se realiza a reestruturação do reticulado cúbico de 
corpo centrado em reticulado cúbico de face centrada, 
permanecendo até 912ºC. O reticulado cúbico de face centrada 
CFC denomina-se Fe � (ferro gama) ou austenita. 
 
A 912ºC o ferro puro sofre mudança na estrutura do reticulado 
novamente para cúbico de corpo centrado CCC, chamado Fe � 
 5 
(ferro alfa) ou ferrita. Abaixo dessa temperatura, a estrutura do 
reticulado do ferro é cúbica de corpo centrado. 
 
O trecho abaixo de 770ºC não representa mudança de estrutura 
do reticulado, mas o surgimento de propriedades magnéticas do 
ferro; o Fe� abaixo de 770ºC é magnético e acima de 770ºC não 
tem propriedades magnéticas. 
 
A mudança estrutural do reticulado cristalino do ferro traz consigo 
a modificação de suas propriedades; assim, o Fe� quase não 
dissolve o carbono; o Fe� dissolve até 2,11% de carbono e o Fe � 
dissolve até 0,09% de carbono. Essa situação ocorre devido à 
estrutura cúbica de face centrada do Fe� apresentar uma 
distância maior entre os átomos do que a estrutura cúbica de 
corpo centrado do Fe� e Fe�, então é mais fácil aceitar átomos 
estranhos, como por exemplo, átomos de carbono. A esse 
fenômeno damos o nome de solubilidade no estado sólido. 
 
O ferro puro raramente é usado, comumente está ligado com o 
carbono. No gráfico apresentado foi vista a curva de resfriamento 
ou aquecimento do ferro puro com indicações das formas 
alotrópicas e suas respectivas temperaturas de transformação. 
Nas ligas de ferro – carbono existem também as formas 
alotrópicas � e �, mas as temperaturas de transformação oscilam 
em função do teor de carbono na liga. O diagrama abaixo de fase 
ferro – carbono, auxilia na visualização dessas oscilações 
importantes para o estudo dos aços e ferros fundidos. 
 
 6 
 
 
O diagrama de fase ferro – carbono pode ser dividido em três 
partes: 
de 0 a 0,008%C - ferro puro 
de 0,008 a 2,11%C - aço 
de 2,11 a 6,69%C - ferro fundido 
���	���	�	����	���
�����������	��
����
�
��
�	�����������
Solução sólida de carbono em ferro CCC , existente até a 
temperatura de 912ºC, caracteriza-se pela baixa solubilidade de 
carbono no ferro, chegando ao máximo de 0,0218% a 727ºC. 
 
 
 7 
����	���������
Solução sólida de carbono em ferro CFC, existindo entre as 
temperaturas de 912ºC e 1495ºC, e com solubilidade máxima de 
carbono no ferro de 2,11% a 1148ºC. 
�	����������
Solução sólida de carbono em ferro CCC, sendo estável até 
1538ºC, quando o ferro se liqüefaz. A solubilidade do carbono é 
baixa, atingindo um máximo de 0,09% a 1495ºC. Quando não 
houver referência contrária, o termo ferrita, subentenderá a 
ferrita � .
 
�	�	��������	
�
���
É um carboneto de ferro de alta dureza com teor de carbono de 
6,69% de carbono. 
��������	�	����	���
�����������	��
 ����
�
�
�������
�
Indica a ocorrência de uma parada (Arrêt) durante a 
transformação. Assim ao resfriar um aço com 0,77% C, observa-
se uma “parada” na temperatura de 727ºC, ou seja, enquanto a 
transformação � ��+ Fe3C não se completar a temperatura 
permanecerá constante. 
 
 
 
 8 
�������
�
Indica a temperatura de transformação magnética do ferro CCC a 
770ºC. 
�������
�
Indica a temperatura de transformação � ��. À medida que o 
teor de carbono vai aumentando, a temperatura A3 vai 
diminuindo, até o limite de 727ºC, onde se encontra com A1. 
�������
��
Indica a temperatura de transformação � � Fe3C. Inicia-se a 
727ºC com 0,77% C e vai aumentando com a elevação do teor de 
carbono, até atingir 1148ºC a 2,11% C. 
�������
������
Indica que, abaixo desta linha, todo material estará no estado 
sólido. 
���������������
Indica que, acima desta linha, todo material estará na forma 
líquida. 
�
��
���	�	����	���
�����������	��
����
�
�
�
��
�	������
�
Indica a presença de uma liga eutética, com 4,3% C a 1148ºC. 
�
��
�	��	� ��	�
Indica a presença de uma liga eutetóide, com 0,77%C a 727ºC. 
 9 
�
�!
�	��	�����	����������
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No ponto eutetóide se verifica uma transformação importante no 
estudo dos aços, ou seja um aço com 0,77%C acima de 727ºC 
encontra-se no estado de austenita. No ponto eutetóide a 
austenita se transforma em uma mistura de duas fases – ferrita e 
cementita - que se denomina perlita. 
 
 
 
A perlita tem uma estrutura finamente raiada que, semelhante a 
madrepérola, está formada de lâminas finíssimas superpostas, 
alternando-se uma camada de ferrita e outra de cementita, 
conforme a figura a seguir. 
 
 
 
Assim os aços com 0,77% C são chamados de eutetóides. Aços 
com menos de 0,77%C são chamados hipoeutetóides e com 
mais de 0,77%C são chamados hipereutetóides. 
 
 10 
Embora a perlita não seja uma fase, e sim um constituinte, é 
possível prever quais são as microestruturas presentes nos aços 
após o resfriamento lento. 
 
Os aços hipoeutetóides (até 0,77%C) apresentam em sua 
microestruturaferrita e perlita conforme mostra a figura 
esquemática abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço 
hipoeutetóide com aproximadamente 0,3%C, submetido ao 
ataque reativo de nital, ampliado 200 vezes. Os grãos escuros 
são de perlita e os grãos brancos são de ferrita. 
 
 
 
 11 
Os aços eutetóides (0,77%C) apresentam em sua microestrutura 
somente perlita, conforme mostra a figura esquemática abaixo. 
 
 
 
 
A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço 
eutetóide com 0,77%C, submetido ao ataque reativo de nital, 
ampliado 1000 vezes. 
 
 
 
Nota-se a estrutura lamelar; as linhas escuras representando a 
cementita e as linhas brancas a ferrita 
 
 12 
Os aços hipereutetóides (0,77% a 2,11%C) apresentam em sua 
microestrutura perlita e cementita, conforme mostra a figura 
esquemática a seguir. 
 
 
 
 
 
 
A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço 
hipereutetóide com aproximadamente 1%C, submetido ao ataque 
reativo de picral, ampliado 200 vezes. 
 
Nota-se que a cementita está disposta em torno dos grãos de 
perlita, formando uma rede. 
 
Os aços hipoeutetóides apresentarão tanto maior quantidade de 
ferrita quanto menos carbono contiverem, e os aços 
hipereutetóides tanto maior quantidade de cementita quanto mais 
se aproximarem do teor de 2,11% de carbono. A figura a seguir 
mostra de modo esquemático o teor de carbono e sua 
microestrutura correspondente. 
 
 
 13 
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Os aços hipoeutetóides (0,4%C por exemplo) têm pouco 
carbono, portanto há pouca perlita e quase nenhuma cementita 
livre. A maior parte de massa constitui-se de ferrita que é Fe� , 
caracterizando-se pela baixa dureza, porém com alta ductilidade. 
O diagrama de fase apresentado a seguir, indica as fases 
presentes nos pontos determinados e o respectivo estado físico 
do aço hipoeutetóide com 0,4% C, quando submetido ao 
resfriamento lento. 
 
 
 
Ponto Temperatura 
aproximada 
Estado 
físico 
Fases 
presentes Comentários 
A 1600ºC líqüido líqüida Toda a matéria líqüida. Todo o carbono dissolvido 
B 1480ºC líqüido líqüida Início da solidificação. Forma-se o primeiro cristal sólido 
C 1450ºC mistura 
líqüida 
+ 
sólida 
Campo bifásico. 
O líqüido vai transformando-se continuamente em austenita 
D 1350ºC sólido austenita Todo material solidificado. O ultimo líqüido solidificou-se 
E 1000ºC sólido austenita Apenas sólido presente – austenita - é Fe CFC com todo 
carbono dissolvido 
F 780ºC sólido austenita Início da transformação da austenita em ferrita. O carbono 
começa a liberta-se 
G 750ºC sólido 
austenita 
+ 
ferrita 
CFC transforma-se continuamente em CCC, libertando 
carbono para formar a perlita 
H 727ºC sólido 
perlita 
+ 
ferrita 
Completada a transformação 
I <727ºC sólido 
perlita 
+ 
ferrita 
Material pronto para ser utilizado 
 14 
Nos aços hipereutetóides ( 0,9%C por exemplo), devido ao alto 
teor de carbono, teremos a formação de cementita mais a perlita. 
O diagrama de fase apresentado a seguir mostra as fases 
presentes e o respectivo estado físico do aço hipereutetóide com 
0,9% C ,quando submetido ao resfriamento lento. 
 
 
 
Ponto Temperatura 
aproximada 
Estado 
físico 
Fases 
presentes Comentários 
A > 1500ºC líqüido líqüida Toda a matéria líqüida. Todo o carbono dissolvido. 
B 1500ºC líqüido líqüida Início da solidificação. Forma-se o primeiro 
cristal sólido. 
C 1450ºC mistura 
líqüida 
+ 
sólida 
Campo bifásico. 
O líqüido vai transformando-se continuamente 
em austenita. 
D 1430ºC sólido austenita Todo material solidificado. O último líqüido solidificou-se. 
E 1000ºC sólido austenita Apenas sólido presente - austenita - é Fe CFC 
com todo carbono dissolvido. 
F 800ºC sólido austenita Início da transformação da austenita em 
cementita. O carbono começa a libertar-se. 
G 760ºC sólido 
austenita 
+ 
cementita 
CFC transforma-se continuamente em CCC, 
libertando carbono para formar a cementita. 
H 727ºC sólido 
perlita 
+ 
cementita 
Completada a transformação. 
I < 727ºC sólido 
perlita 
+ 
cementita 
Material pronto para ser utilizado. 
 15 
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Um aço resfriado muito lentamente a partir do campo austenítico 
apresentará, em temperatura ambiente, uma ou mais das fases 
ferrita, perlita e cementita, dependendo de seu teor de carbono. 
 
 
 
Porém, se o resfriamento do aço a partir da região austenítica for 
muito rápido impede-se a formação da perlita. Certamente 
produz-se um rearranjo cúbico de face centrada (CFC) para 
cúbico de corpo centrado (CCC), porém os átomos de carbono 
permanecem retidos em seu núcleo. Como o resfriamento é 
rápido e a dimensão do reticulado cristalino � é menor que a 
dimensão do reticulado cristalino �, o carbono é forçado a 
permanecer no reticulado cristalino �, causando deformação e 
tensão, a conseqüência disso é uma estrutura dura, quebradiça, 
acicular denominada martensita, que não é prevista no diagrama 
ferro carbono. 
 
 
 16 
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Tratamentos térmicos são ciclos térmicos a que são submetidos 
os aços. São compostos por operações de aquecimento, a uma 
velocidade adequada, com permanência por tempo suficiente em 
temperatura de tratamento correta e velocidade de resfriamento 
compatível com o objetivo desejado. 
 
Os tratamentos térmicos visam alterar a estrutura natural dos 
aços, conferindo ou melhorando suas propriedades mecânicas. 
 
Os principais objetivos dos tratamentos térmicos são: 
� remoção de tensões internas (oriundas de resfriamento 
desigual, trabalho mecânico ou outra causa); 
� aumento ou diminuição da dureza; 
� aumento da resistência mecânica; 
� melhora da ductilidade; 
� melhora da usinabilidade; 
� melhora da resistência ao desgaste; 
� melhora das propriedades de corte; 
� melhora da resistência à corrosão; 
� melhora da resistência ao calor; 
� modificação das propriedades elétricas e magnéticas. 
 
 
 17 
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O tratamento térmico é composto por um ciclo de tempo - 
temperatura, e os fatores mais importantes a considerar são: 
aquecimento, tempo de permanência nessa temperatura e 
resfriamento. 
 
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 - como o objetivo principal do tratamento 
térmico é a modificação de suas propriedades mecânicas. 
Verifica-se que isso só é conseguido mediante uma alteração em 
sua estrutura. Assim sendo, o aquecimento é feito acima da zona 
crítica até sua completa austenitização, ou seja, a dissolução 
total do carboneto de ferro no ferro gama. O diagrama de fase 
Fe-C permite visualizar as temperaturas mínimas de 
transformação alotrópica em função do teor de carbono do aço 
em tratamento. 
 
 
 
Na fase de aquecimento, dentro do processo de tratamento 
térmico, são apropriadamente consideradas a velocidade e a 
temperatura máxima de aquecimento. 
 
 A velocidade de aquecimento deve ser adequada à composição 
e ao estado de tensões do aço. 
 18 
Como tendência geral, o aquecimento muito lento provoca um 
crescimento excessivo dos grãos de austenita, tornando o aço 
frágil. Por outro lado, um aquecimento muito rápido em aços 
ligados ou em aços com tensões internas (provocadas por 
fundição, forjamento, etc.) poderá provocar empenamento ou 
mesmo aparecimento de fissuras. 
 
A temperatura de aquecimento deverá ser adequada para que 
ocorram as modificações estruturais desejadas. Se ela for inferior 
a temperatura de transformação, as modificações não ocorrerão; 
se for demasiadamente superior ocorrerá um crescimento 
indesejáveldos grãos de austenita. Essa temperatura de 
aquecimento depende da composição química do aço e 
principalmente do seu teor de carbono. 
 
A figura a seguir mostra de modo esquemático o crescimento do 
grão da austenita devido a temperaturas excessivas. 
�
 
Na prática, o máximo que se admite é 50ºC acima de A3 para os 
aços hipoeutetóides. Para os aços hipereutetóides, devido à 
necessidade de altas temperaturas para dissolução do carboneto 
de ferro, será inevitável o crescimento de grão de austenita. No 
tratamento térmico, o crescimento do grão de austenita é mais 
prejudicial que a presença de carboneto não dissolvido; assim, a 
temperatura recomendada é inferior à linha Acm , mais 
precisamente, 50ºC acima de A1. 
 19 
 
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 – o tempo de permanência na mesma 
temperatura deve ser o suficiente para que as peças se 
austenitizem de modo uniforme em toda a secção. Se o tempo 
de permanência for além do necessário, pode haver indesejável 
crescimento dos grãos de austenita. Empiricamente, adotam-se 
2 minutos por milímetro de espessura. Assim, para uma peça 
com 20mm de espessura serão necessários 40 minutos de 
permanência na temperatura de aquecimento para a completa 
difusão dos elementos da liga na austenita. 
 
����������	
 – Este é o fator mais importante do ponto de 
vista de tratamento térmico, pois a velocidade de resfriamento 
determinará efetivamente a estrutura e as propriedades finais 
desejadas. 
 
Os meios de resfriamento usuais são: ambiente do forno, ar e 
meios líqüidos. O quadro abaixo apresenta em ordem crescente 
de velocidade alguns meios de resfriamento. 
 
Meio de resfriamento 
Solução aquosa a 10% NaOH 
Solução aquosa a 10% NaCL 
Solução aquosa a 10% Na2CO3 
 20 
Água a 0ºC 
Água a 18ºC 
Água a 25ºC 
Óleo 1 
Óleo 2 
Óleo 3 
Água a 50ºC 
Tetracloreto de carbono 
Água a 75ºC 
Água a 100ºC 
Ar liqüido 
Ar 
Vácuo 
 
A figura ao lado permite 
comprovar a importância 
do diagrama de 
resfriamento contínuo na 
determinação dos 
constituintes e suas 
respectivas 
propriedades, que 
resultam de quando os 
aços são submetidos a 
diferentes velocidades de 
resfriamento. 
 
 
Examinando a figura podemos concluir que: um aço esfriado 
muito lentamente, no forno, por exemplo (curva A), começa a se 
transformar em perlita ao atingir o ponto Ai e, ao atingir Af, é 
inteiramente Transformado em perlita. Essa perlita é de 
granulação grosseira e apresenta baixa dureza; logo, aços 
esfriados muito lentamente apresentam, em temperatura 
ambiente, o constituinte perlita de granulação grosseira e de 
baixa dureza. 
 
 
Com esfriamento mais rápido, em ar, por exemplo (curva B), o 
aço apresentará perlita fina, com dureza elevada. Com 
velocidade de esfriamento maior, em óleo (curva C), a 
 21 
transformação iniciada em Ci e terminada em Cf dá como 
constituinte perlita mais fina, com dureza maior. Com 
resfriamento ainda mais rápido (curva D), verifica-se que o início 
de transformação se dá no ponto Di. A velocidade de 
esfriamento agora é tal que não possibilita que a curva de 
esfriamento D toque na curva de fim de transformação, de 
modo que a transformação em perlita apenas se inicia, 
interrompendo-se em seguida e, ao atingir o ponto DMi, a 
austenita que não se transformou passa a martensita, cuja 
formação termina em DMf. A estrutura resultante dessa 
velocidade de esfriamento é simultaneamente perlita e 
martensita. 
 
Com esfriamento muito rápido (curva F), em água, verifica-se 
que a curva de esfriamento não toca na curva de transformação, 
de modo que não há transformação da austenita em produto 
lamelar, mas simplesmente passagem a martensita, quando, no 
esfriamento, são atingidas as temperaturas correspondentes a 
Mi e Mf. Logo, os aços esfriados mais rapidamente são os mais 
duros. Há uma curva de esfriamento (curva E), que tangencia a 
curva C de início de transformação para esfriamento contínuo. 
 
Essa velocidade de esfriamento, denominada velocidade crítica 
de têmpera, indica que é desnecessário esfriar-se o aço mais 
rapidamente para que se produza estrutura martensítica. Pode-
se definir a velocidade crítica de esfriamento (ou de têmpera) 
como a menor velocidade de esfriamento que produzirá 
estrutura inteiramente martensítica. 
 
Em última análise, o tratamento térmico será escolhido de 
acordo com a estrutura e as propriedades que se desejam. 
Assim, quando se visa obter a máxima dureza, deve-se procurar 
produzir a estrutura martensítica, isto é, escolher um tratamento 
térmico com esfriamento rápido. Quando se visa ao mínimo de 
dureza, é necessária a estrutura perlítica, ou seja um 
resfriamento lento. 
 
 22 
Efeitos da secção da peça - A velocidade de esfriamento é 
afetada pela secção da peça, pois seu interior se esfria mais 
lentamente que a superfície. A figura abaixo mostra de modo 
esquemático o esfriamento do centro e o da superfície de uma 
peça em três meios de esfriamento diferentes. 
 
 
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É o tratamento térmico que visa reduzir a dureza do aço, 
aumentar a usinabilidade, diminuir a resistência à tração, 
remover tensões de trabalhos a frio ou a quente, atingindo a 
microestrutura ou as propriedades desejadas. 
 
Existem, basicamente, 3 tipos principais de recozimento: 
� Recozimento total ou pleno. 
� Recozimento para alívio de tensões ou subcrítico. 
� Esferoidização. 
 
���
�����	
 	
	�� 
� ����
 – consiste em austenitizar o 
aço a uma temperatura de mais ou menos 50ºC acima da linha 
A3 para aços hipoeutetóides e de 50ºC acima de A1 para 
hipereutetóides. O aço deve ser mantido nesta temperatura o 
tempo suficiente para que ocorra a solubilização do carbono e 
dos outros elementos de liga na austenita. Em seguida, deve-se 
fazer um resfriamento lento dentro do próprio forno, 
controlando-se a velocidade de resfriamento de 
aproximadamente 25ºC por hora. O diagrama de fase Fe-C 
 23 
apresentado abaixo mostra de modo esquemático as faixas de 
temperatura para o recozimento pleno. 
 
 
 
Obtém-se, no recozimento pleno, uma estrutura de perlita 
grosseira que é a microestrutura ideal para melhorar a 
usinabilidade dos aços de baixo e médio teor de carbono (0,2% 
a 0,6%C); para aços de alto carbono, é preferível a estrutura 
“esferoidita”; obtida pelo coalescimento. 
 
A figura ao lado indica que os 
constituintes estruturais que 
resultam do recozimento pleno 
são: perlita para os aços 
eutetóide, perlita e ferrita para 
os aços hipoeutetóides e 
perlita e cementita para os 
aços hipereutetóides. 
 
 
���
�����	
 ���� �����
 �� 	������ 
� ������	��
 - 
consiste no aquecimento do aço a uma temperatura entre 10ºC 
e 20ºC abaixo de A1, objetivando aliviar tensões provocadas por 
transformações mecânicas, corte por chama, soldagem, etc. 
 
A peça deve ser mantida a essa temperatura de 1 a 2 horas e, 
em seguida, resfriada lentamente no próprio forno, na cal ou ao 
ar livre. A figura a seguir mostra esquematicamente as faixas de 
 24 
temperaturas utilizadas no recozimento para alívio de tensões 
ou subcrítico. 
 
 
 
�����
�������
 - o recozimento de esferoidização aplica-se 
principalmente em aços de médio e alto teor de carbono, com a 
finalidade de melhorar a usinabilidade. O tratamento objetiva 
transformar a rede de lâminas de cementita, em forma globular 
ou esferoidal de carboneto, em aço. A figura a seguir mostra 
esquematicamente a microestrutura do aço, antes e após o 
recozimento de esferoidização. 
 
 
Antes Depois 
 
Para ocorrer essa transformação, o aço deve ser aquecido entre 
680ºC e 750ºC. Esta temperatura deve ser mantida o tempo 
suficiente parahomogeneizar a temperatura em toda a peça e o 
resfriamento deve ser lento, cerca de 10º a 20ºC por hora. A 
figura a seguir mostra esquematicamente as faixas de 
temperaturas utilizadas no recozimento de esferoidização. 
 
 25 
 
 
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Esse tratamento térmico consiste 
na austenitização completa do 
aço, seguida de resfriamento em ar 
tranqüilo. A figura aao lado mostra 
no diagrama Fe-C que a faixa de 
temperatura para a normalização, 
supera a linha A3 para os aços 
hipoeutetóides e a linha Acm para os 
aços hipereutetóides. Essa 
temperatura situa-se entre 35ºC e 
40ºC, conforme o teor de carbono 
do aço em consideração. 
 
 
O objetivo deste tratamento é obter uma microestrutura mais fina 
e homogênea dos cristais. A normalização é usada no aço, após 
a fundição, forjamento ou laminação, preparando-o para uma 
boa resposta à têmpera. 
Têmpera - é um tratamento térmico que executamos no aço 
com teor de carbono maior que 0,3%C, com a finalidade de 
obter combinações de dureza e resistência mecânica. A 
estrutura que permite tais combinações é a estrutura 
martensítica. 
 
 26 
A têmpera é composta por um conjunto de três etapas: 
aquecimento, manutenção numa determinada temperatura e 
resfriamento. 
 
No aquecimento, o aço deve ser austenitizado em torno de 50ºC 
acima da linha A3 para aços hipoeutetóides. Para aços 
hipereutetóides a temperatura é de 50ºC acima de A1, isto é, 
nos aços hipoeutetóides a ferrita e a perlita se transformam em 
austenita. Nos aços hipereutetóides a perlita se transforma em 
austenita e a cementita continua inalterada por ser um 
constituinte duro. 
 
A figura a seguir mostra no diagrama Fe-C a faixa de 
temperatura de têmpera em função da porcentagem de carbono 
no aço. 
 
A permanência do aço numa determinada temperatura deve ser 
suficiente para que a superfície e o centro da peça adquiram a 
mesma temperatura e ocorra a solubilidade completa do 
carbono. Como regra, 2 minutos por milímetro de espessura do 
material são suficientes. 
 
O resfriamento na têmpera determina efetivamente a estrutura 
martensítica, portanto ele deve ser feito em um meio que 
possibilite uma curva de resfriamento que passe à esquerda do 
cotovelo da curva em C , evitando assim a transformação da 
austenita em produtos normais. A figura a seguir mostra a curva 
 27 
de resfriamento para temperar aço 1080 ; a linha Mi indica o 
início, e a linha Mf, o fim da transformação da austenita em 
martensita. 
 
 
 
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É um tratamento térmico que normalmente se realiza após a 
têmpera com a finalidade de aliviar as tensões internas, diminuir 
a dureza excessiva e a fragilidade da martensita temperada, e, 
assim, aumentar a ductilidade e resistência ao choque. O 
revenido deve ser feito logo após a têmpera, para se evitar a 
perda de peças por ruptura provocada pelas tensões da 
têmpera. A figura a seguir mostra de modo esquemático o ciclo 
de têmpera e revenido. 
 
 
 
 
 28 
A temperatura do revenido varia em 
função do tipo de aço, dureza e 
característica mecânica desejada. O 
diagrama abaixo permite avaliar o efeito 
da temperatura de revenido sobre a 
dureza e a resistência ao choque de um 
aço 1045 temperado. Cada material possui 
uma curva característica. 
 
 
 
A temperatura de revenido também tem o objetivo de regularizar 
a dureza. Isso pode ser feito de duas maneiras. Uma delas é 
experimental, e se revine a peça aos poucos a partir de 100ºC, 
medindo-se a dureza em cada faixa até que se obtenha a dureza 
desejada. Outra maneira é a consulta aos diagramas de 
revenido, onde se lê diretamente o valor da temperatura em 
função da dureza desejada. Um exemplo de aplicação do 
diagrama é apresentado na figura abaixo. 
 
 
 
 29 
A manutenção numa determinada temperatura é um importante 
fator para peças de massa elevada. Como regra, deve-se 
manter por 60 minutos, adicionando-se uma hora para cada 
polegada de espessura da peça. 
 
O esfriamento após o revenido é feito em ar livre, salvo nos 
casos de aços que sofrem um fenômeno chamado fragilidade ao 
revenido (aços ligados ao Cr e Ni), quando revenidos nas faixas 
entre 260ºC e 315ºC e, também, entre 450ºC e 600ºC. É 
recomendado que, no caso de dúvida quanto à susceptibilidade 
do aço a este problema ou quando o revenido tiver que ser feito 
nestas faixas de temperatura, que seja seguido de resfriamento 
brusco em água fria. 
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Esses tratamentos baseiam-se no conhecimento das curvas em 
C ou TTT e nos fenômenos que ocorrem durante o 
aquecimento e o resfriamento dos aços, possibilitando substituir 
com vantagens os tratamentos térmicos convencionais. Dentre 
esses tratamentos, destacam-se a austêmpera e a martêmpera. 
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Esse tratamento isotérmico aproveita as transformações da 
austenita que ocorrem a uma temperatura constante. O 
constituinte que se origina na austêmpera é a bainita, que se 
caracteriza pela alta ductilidade, tenacidade e resistência 
mecânica, conhecida como “efeito mola”, portanto, com 
propriedades superiores à da martensita revenida. A austêmpera 
consiste em submeter o aço a uma seqüência de operações e 
transformações: 
� aquecimento a uma temperatura que possibilite a 
austenitização; como regra, seguir os parâmetros de 
aquecimento da têmpera; 
� resfriamento num banho mantido a uma temperatura 
constante, geralmente entre 260ºC e 400ºC; 
� permanência no banho a essa temperatura para, 
isotermicamente, ocorrer a transformação da austenita em 
bainita; 
 30 
� resfriamento até a temperatura ambiente, em ar livre 
ou banho de sal. 
 
A figura a seguir representa esquematicamente o diagrama de 
transformação da austêmpera. 
 
 
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Esse tratamento consiste em interromper o resfriamento a partir 
da temperatura de austenitização, de modo a retardar o 
resfriamento do aço por alguns instantes em uma temperatura 
pouco superior à linha MI (temperatura de início da 
transformação martensítica), resultando numa uniformização de 
temperatura na superfície e no centro das peças submetidas a 
esse tratamento. Esse procedimento diminui a perda de peças 
por trincas e empenos, que são defeitos causados pelo 
resfriamento rápido da têmpera convencional. A martêmpera 
consiste em submeter o aço a uma seqüência de operações: 
� Aquecimento a uma temperatura de austenitização; 
� Resfriamento num meio fluido quente (óleo quente, 
banho de sal) até uma temperatura acima da transformação 
martensítica (linha Mi ); 
� Manutenção nesse meio de resfriamento até a 
uniformização da temperatura entre a superfície e o núcleo 
da peça; 
 31 
� Resfriamento posterior a uma velocidade moderada 
(geralmente em ar) de modo a prevenir diferenças de 
temperatura entre a superfície e o núcleo das peças. 
 
Após a martêmpera, as peças são submetidas a uma operação 
comum de revenido, como se tivessem sido temperadas. A 
figura a seguir representa esquematicamente o diagrama de 
transformação da martêmpera. 
 
 
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Na têmpera superficial produz-se uma mudança da estrutura 
cristalina localizada apenas na superfície do aço, que adquire as 
propriedades e características típicas da estrutura martensítica. 
 
Esse processo tem como objetivo aumentar consideravelmente a 
resistência ao desgaste na superfície e manter a tenacidade do 
núcleo das peças tratadas. 
 
Devem ser empregados aços de 0,3% a 0,6% de teor de 
carbono. 
 
A têmpera superficial pode ser realizada por dois processos: 
chama e indução. 
 
 32 
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 - o aquecimento da peça é feito por 
meio da incidência de uma chama oxiacetilênica na superfície da 
peça, a uma temperatura acima da zonacrítica (727ºC), atingindo 
uma camada predeterminada a endurecer; em seguida é feito um 
resfriamento por jateamento de água. 
 
Existem dois métodos de aquecimento para têmpera superficial : 
circular e linear. A figura a seguir mostra esquematicamente uma 
peça submetida ao método circular combinado com o movimento 
progressivo giratório. 
 
 
 
A próxima figura mostra esquematicamente um dispositivo 
próprio para têmpera superficial linear. 
 
 
 33 
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 - o calor para aquecer a 
peça até a temperatura de austenitização pode ser gerado na 
própria peça por indução eletromagnética.A peça a ser 
temperada é colocada dentro de uma bobina. Um gerador 
fornece a corrente elétrica de alta freqüência, que cria um campo 
magnético na bobina. Esse campo magnético provoca um fluxo 
de corrente elétrica na peça (princípio de indução). O 
aquecimento da peça é gerado pela resistência do material ao 
fluxo da corrente elétrica. A figura a seguir mostra o processo de 
têmpera superficial por indução. 
 
 
 
Alcançada a temperatura de têmpera, resfria-se rapidamente a 
peça por meio de um jato de água ou óleo. 
 34 
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Os processos termoquímicos são aplicados nos aços com baixo 
teor de carbono com o objetivo de aumentar sua dureza 
superficial e a resistência ao desgaste, mantendo o núcleo dúctil 
e tenaz. 
 
Absorvendo um elemento endurecedor, o material modifica sua 
composição química superficial. A figura a seguir ilustra esta 
situação. 
 
 
 
Os tratamentos termoquímicos mais usados são: 
� cementação; 
� nitretação; 
� carbonitretação; 
� boretação. 
 
Esses tratamentos são feitos com substâncias sólidas, líquidas 
ou gasosas. 
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Aplica-se a aços com até 0,30% de carbono e com baixo teor de 
elementos de ligas. 
A cementação é aplicada em peças como engrenagens, eixos, 
parafusos, etc., que necessitam de resistência mecânica e de alta 
dureza na superfície e núcleo dúctil com boa tenacidade. 
 
O aço é colocado em um meio rico em carbono e aquecido a uma 
temperatura acima da temperatura de transformação em 
 35 
austenita, pois neste estado ele consegue dissolver melhor o 
carbono. A profundidade de penetração do carbono depende do 
tempo de cementação. 
 
O diagrama abaixo mostra a influência do tempo e da 
temperatura na penetração superficial de carbono. 
 
 
 
Como o processo se dá por difusão, a camada superficial apresentará grande 
saturação do elemento carbono na superfície, decrescendo em direção ao núcleo como 
mostra a figura abaixo. 
 
 
 
 36 
As temperaturas de cementação mais elevadas favorecem a 
penetração reduzindo o tempo de cementação, porém, conferem 
uma granulação mais grosseira, o que reduz os limites de 
resistência a tração, torção, flexão, etc. 
 
Os valores mais usuais de temperatura de cementação oscilam 
de 850ºC a 950ºC. 
 
O tempo de cementação é determinado em função da espessura 
da camada cementada desejada, da temperatura e do meio 
cementante. Obviamente, quanto maior for o tempo e mais alta 
a temperatura, mais profunda será a camada. 
 
A tabela abaixo relaciona o tipo de cementação com o meios 
cementantes 
 
Tipo de cementação Meios cementantes 
Sólida 
(caixa) 
Carvão vegetal duro 
Carvão coque 20% 
Ativadores 5 a 10% 
Líquida 
(banho em sais fundidos) 
Cianeto de sódio 
Cianeto de bário 
Cianato de sódio 
Cianato de bário 
Outros sais 
Gasosa 
(fornos de atmosfera) 
Gás metano 
Gás propano, etc. 
 
Os aços, depois de submetidos à cementação, devem ser 
temperados; geralmente não se faz o revenido, mas, se for 
necessário aliviar as tensões residuais da têmpera, faz-se, então 
o revenido com temperatura entre 160º e 200ºC. 
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É um tratamento termoquímico de endurecimento superficial 
semelhante à cementação, que se caracteriza pela introdução 
superficial de nitrogênio no aço até uma certa profundidade, sob 
a ação de um ambiente nitrogenoso a uma temperatura 
determinada, para formar uma camada dura de nitretos. 
A nitretação é realizada com os seguintes objetivos: 
 37 
� obtenção de elevada dureza superficial, maior do que 
nos outros processos, exceto na boretação; 
� aumento da resistência ao desgaste; 
� aumento da resistência à fadiga; 
� aumento da resistência à corrosão; 
� melhoria de resistência superficial ao calor. 
 
A nitretação é realizada com temperatura inferior à zona crítica, 
de 500ºC a 560ºC, tornando as peças menos suscetíveis a 
empenamentos ou distorções. Após a nitretação, não é 
necessário têmpera para produzir dureza na camada nitretada. 
 
A nitretação pode ser feita em meio líquido ou gasoso. O 
nitrogênio introduzido na superfície do aço combina-se com o 
ferro, formando uma camada de nitreto de ferro de elevada 
dureza. 
 
Na nitretação gasosa, o elemento nitretante é a amônia que se 
decompõe, parcialmente, fornecendo o nitrogênio. Nesse 
processo, o tempo de formação da camada é muito grande, como 
mostra o gráfico abaixo. 
 
 
Na nitretação líquida, o meio nitretante são banhos de sais 
fundidos, em geral cianetos e cianatos, responsáveis pelo 
fornecimento do nitrogênio. 
 38 
 
A nitretação líquida apresenta vantagens sobre a gasosa, pois 
confere ao aço camadas mais profundas em menos tempo e 
reduz a possibilidade de deformações. Oferece bons resultados 
também para os aços ao carbono. 
 
O gráfico a seguir mostra a influência do carbono e dos 
elementos de liga na profundidade da camada nitretada. Nota-se 
que a profundidade de penetração é tanto menor, quanto maior o 
teor de carbono. 
 
 
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Processo de introduzir carbono e nitrogênio no aço a partir de 
uma mistura gasosa apropriada. O carbono provém de um gás 
rico em carbono e o nitrogênio a partir da amônia. É um processo 
misto de cementação a gás e nitretação a gás, e sua temperatura 
varia de 700ºC a 900ºC. O objetivo principal da carbonitretação é 
formar no aço uma camada resistente ao desgaste, de 0,07mm a 
0,7mm, e é usada geralmente em peças de pequeno porte, como 
componentes de máquinas de escrever, carburadores, relógios e 
aparelhos eletrodomésticos. 
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Processo mais recente entre os tratamentos superficiais nos 
aços carbono, aços liga, ferro fundido comum e nodular. 
 39 
 
O processo consiste no enriquecimento superficial do aço com de 
boro e se efetua em meio sólido de carboneto de boro a uma 
temperatura de 800ºC a 1050ºC. O composto formado na 
superfície da peça boretada é o boreto de ferro, com dureza 
elevadíssima, que, medida na escala Vickers, alcança 1700 
kgf/mm2 a 2000 kgf/mm2 (16.680 MPa a 19.620 MPa). 
 
A alta dureza da camada boretada oferece elevada resistência ao 
desgaste e resistência à corrosão. 
 
Essa camada é resultado do tempo de boretação que varia de 1 a 
8 horas. O diagrama a seguir permite verificar a profundidade 
da camada boretada em função do tempo e da temperatura. 
 
 
 
O aço boretado é usualmente temperado e revenido. 
 
 40 
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Temperar e revenir são operações de tratamento térmico 
destinadas a aços carbono e aços ligados, conferindo ao aço 
tratado propriedades mecânicas de dureza e, 
consequentemente, resistência ao desgaste. 
 
Na operação de têmpera, o aço adquire elevada dureza 
acompanhada de tensões e fragilidades, que são características 
da estrutura martensítica, obtida pelo resfriamento rápido. 
 
O revenido reduz a fragilidade provocada pela têmpera, corrige 
a dureza e aumenta a tenacidade do aço temperado. 
Normalmente a operação de revenir acompanha a operação de 
têmpera. 
 
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1. Ligueo forno. 
 
2. Regule a temperatura de aquecimento. 
 
Observação 
A temperatura de aquecimento deve ser de 50ºC acima da 
linha A3 para aços hipoeutetóides e de 50ºC acima da linha A1 
para aços hipereutetóides. 
 
 
 
3. Coloque o material no forno. 
 
Observação 
O tempo de permanência na temperatura de aquecimento deve 
ser suficiente para a completa difusão dos elementos da liga na 
austenita. Como regra, adota-se um tempo de 2 minutos por 
milímetro de bitola. 
 42 
4. Resfrie o material para efetivar a operação de têmpera. 
 
 
 
Observações 
A velocidade de resfriamento está relacionada à severidade do 
meio (água ou óleo), ao tipo de aço, ao grau de agitação e ao 
volume da peça. 
resfriamento deve ser feito em um meio liquido para possibilitar 
a formação da martensita. 
As peças devem ser mergulhadas sempre na vertical. 
Deve-se agitar a peça ou o meio de resfriamento para garantir 
que a curva de resfriamento passe à esquerda da curva em “C” 
do aço em tratamento. 
 
 
 43 
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1. Regule a temperatura de aquecimento. 
 
Observação 
A temperatura de aquecimento varia em função do tipo de aço, 
da dureza e da característica mecânica desejada. 
 
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� Cada material tem uma curva característica. 
 
2. Coloque o material no forno. 
 
 44 
Observação 
O tempo de permanência na temperatura de aquecimento deve 
ser de no mínimo 60 minutos para peças com até 25mm de 
espessura. Para peças de massa elevada, acrescentar 60 
minutos para cada 25mm de espessura. 
 
3. Resfrie o material para efetivar a operação de revenido no 
aço temperado. 
 
Observações 
A velocidade de resfriamento deve ser média, normalmente ao 
ar tranqüilo. 
Aços ligados ao cromo e níquel, principalmente, devem ser 
resfriados em água para evitar o fenômeno chamado de 
fragilidade ao revenido. 
 
4. Repetir a operação até obter a dureza desejada. 
 
 
 45 
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O recozimento pleno ou simplesmente recozimento é um 
tratamento térmico que deve ser feito para recuperar e 
homogeneizar a estrutura cristalina do aço. Visa reduzir 
principalmente a dureza do aço, recuperando a usinabilidade em 
peças que sofreram têmpera, forjamento, laminação ou 
deformação a frio. O recozimento pleno é composto 
basicamente por três fases: aquecimento, tempo de 
permanência à temperatura e resfriamento. 
 
 
 
 46 
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1. Ligue o forno. 
 
2. Regule a temperatura de aquecimento. 
 
Observação 
A temperatura de aquecimento deve ser de 50ºC acima da linha 
A3 para aços hipoeutetóides e de 50ºC acima da linha A1 para 
aços hipereutetóides. 
 
 
 
3. Coloque o material no forno. 
 
Observação 
O tempo de permanência na temperatura de aquecimento deve 
ser suficiente para a completa difusão dos elementos da liga na 
austenita. Como regra, adota-se um tempo de 2 minutos por 
milímetro de bitola. 
 47 
4. Resfrie o material para efetivar o recozimento. 
 
 
 
Observações 
O resfriamento deve ser feito no próprio forno ou na câmara de 
esfriamento a uma velocidade de 25ºC por hora. 
Um método empírico consiste em recobrir as peças com 
cavacos de ferro fundido, cinza, cal virgem em pó ou qualquer 
material que seja mal condutor de calor para diminuir a 
velocidade de resfriamento. 
 
 
 
A microestrutura obtida no recozimento pleno é a perlita 
grosseira de baixa dureza, que é o constituinte ideal para 
melhorar a usinabilidade dos aços. 
 
 48 
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Como você se sentiria se a chave que acabou de mandar 
fazer quebrasse ao dar a primeira volta na fechadura? Ou se 
a jarra de vidro refratário que a propaganda diz que pode ir do 
fogão ao freezer trincasse ao ser enchida com água fervente? 
Ou ainda, se o seu guarda-chuva virasse ao contrário em 
meio a um temporal? 
 
É. Hoje em dia ninguém se contenta com objetos que 
apresentem esses resultados. Mas por longo tempo essa foi a 
única forma de avaliar a qualidade de um produto! 
 
Nos séculos passados, como a construção dos objetos era 
essencialmente artesanal, não havia um controle de qualidade 
regular dos produtos fabricados. 
 
Avaliava-se a qualidade de uma lâmina de aço, a dureza de 
um prego, a pintura de um objeto simplesmente pelo próprio 
uso. 
 
Um desgaste prematuro que conduzisse à rápida quebra da 
ferramenta era o método racional que qualquer um aceitava 
para determinar a qualidade das peças, ou seja, a análise da 
qualidade era baseada no comportamento do objeto depois de 
pronto. 
 49 
O acesso a novas matérias-primas e o desenvolvimento dos 
processos de fabricação obrigaram à criação de métodos 
padronizados de produção, em todo o mundo. Ao mesmo 
tempo, desenvolveram-se processos e métodos de controle de 
qualidade dos produtos. 
 
Atualmente, entende-se que o controle de qualidade precisa 
começar pela matéria-prima e deve ocorrer durante todo o 
processo de produção, incluindo a inspeção e os ensaios finais 
nos produtos acabados. 
 
Nesse quadro, é fácil perceber a importância dos ensaios de 
materiais: é por meio deles que se verifica se os materiais 
apresentam as propriedades que os tornarão adequados ao 
seu uso. 
 
Que propriedades são essas, que podem ser verificadas nos 
ensaios? É possível que você já tenha analisado algumas 
delas ao estudar o módulo Materiais ou mesmo em outra 
oportunidade. 
 
Mesmo assim, é bom refrescar a memória, para entender com 
mais facilidade os assuntos que virão. Ao terminar o estudo 
desta aula, você conhecerá algumas propriedades físicas e 
químicas que os materiais precisam ter para resistirem às 
solicitações a que serão submetidos durante seu tempo de 
vida útil. Saberá quais são os tipos de ensaios simples que 
podem ser realizados na própria oficina, sem aparatos 
especiais. E ficará conhecendo também como se classificam 
os ensaios em função dos efeitos que causam nos materiais 
testados. 
 
 
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Se você parar para observar crianças brincando de cabo-de-
guerra, ou uma dona de casa torcendo um pano de chão, ou 
ainda um ginasta fazendo acrobacias numa cama elástica, verá 
alguns exemplos de esforços a que os materiais estão sujeitos 
durante o uso. 
 
Veja a seguir a representação esquemática de alguns tipos de 
esforços que afetam os materiais. 
 
 
 
É evidente que os produtos têm de ser fabricados com as 
características necessárias para suportar esses esforços. Mas 
como saber se os materiais apresentam tais características? 
 
Realizando ensaios mecânicos! Os ensaios mecânicos dos 
materiais são procedimentos padronizados que compreendem 
testes, cálculos, gráficos e consultas a tabelas, tudo isso em 
conformidade com normas técnicas. Realizar um ensaio 
consiste em submeter um objeto já fabricado ou um material 
que vai ser processado industrialmente a situações que 
simulam os esforços que eles vão sofrer nas condições reais de 
uso, chegando a limites extremos de solicitação. 
 
 
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Os ensaios podem ser realizados na própria oficina ou em 
ambientes especialmente equipados para essa finalidade: os 
laboratórios de ensaios. 
 
 
 
Os ensaios fornecem resultados gerais, que são aplicados a 
diversos casos, e devem poder ser repetidos em qualquer local 
que apresente as condições adequadas. 
 
São exemplos de ensaios que podem ser realizados na oficina: 
 
Ensaio por lima
 - É utilizado para verificar a dureza por meio 
do corte do cavaco. Quanto mais fácil é retirar o cavaco, mais 
mole o material. Se a ferramenta desliza e não corta, podemos 
dizer que o material é duro. 
 
 
 
 52 
Ensaio pela análise da centelha
 - É utilizadopara fazer a 
classificação do teor de carbono de um aço, em função da 
forma das centelhas que o material emite ao ser atritado num 
esmeril. 
 
 
 
Por meio desses tipos de ensaios não se obtêm valores 
precisos, apenas conhecimentos de características específicas 
dos materiais. 
 
Os ensaios podem ser realizados em protótipos, no próprio 
produto final
 ou em corpos de prova e, para serem 
confiáveis, devem seguir as normas técnicas estabelecidas. 
 
Observações: 
� Protótipo
 – é a versão preliminar de um produto, produzida 
em pequena quantidade, e utilizada durante a fase de testes. 
� Corpo de prova
 – é uma amostra do material que se deseja 
testar, com dimensões e forma especificadas em normas 
técnicas. 
 
Imagine que uma empresa resolva produzir um novo tipo de 
tesoura, com lâmina de aço especial. Antes de lançar 
comercialmente o novo produto, o fabricante quer saber, com 
segurança, como será seu comportamento na prática. 
 
Para isso, ele ensaia as matérias-primas, controla o processo 
de fabricação e produz uma pequena quantidade dessas 
tesouras, que passam a ser os protótipos. Cada uma dessas 
 53 
tesouras será submetida a uma série de testes que procurarão 
reproduzir todas as situações de uso cotidiano. Por exemplo, o 
corte da tesoura pode ser testado em materiais diversos, ou 
sobre o mesmo material por horas seguidas. Os resultados são 
analisados e servem como base para o aperfeiçoamento do 
produto. 
 
Os ensaios de protótipos são muito importantes, pois permitem 
avaliar se o produto testado apresenta características 
adequadas à sua função. Os resultados obtidos nesses testes 
não podem ser generalizados, mas podem servir de base para 
outros objetos que sejam semelhantes ou diferentes. 
 
Já os ensaios em corpos de provas, realizados de acordo com 
as normas técnicas estabelecidas, em condições padronizadas, 
permitem obter resultados de aplicação mais geral, que podem 
ser utilizados e reproduzidos em qualquer lugar. 
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Todos os campos da tecnologia, especialmente aqueles 
referentes à construção de máquinas e estruturas, estão 
intimamente ligados aos materiais e às suas propriedades. 
 
Tomando como base as mudanças que ocorrem nos materiais, 
essas propriedades podem ser classificadas em dois grupos: 
� físicas; 
� químicas. 
 
Se colocamos água fervente num copo descartável de plástico, 
o plástico amolece e muda sua forma. Mesmo mole, o plástico 
continua com sua composição química inalterada. A 
propriedade de sofrer deformação sem sofrer mudança na 
composição química é uma propriedade física. 
 
Por outro lado, se deixarmos uma barra de aço-carbono (ferro + 
carbono) exposta ao tempo, observaremos a formação de 
ferrugem (óxido de ferro: ferro + oxigênio). O aço-carbono, em 
contato com o ar, sofre corrosão, com mudança na sua 
 54 
composição química. A resistência à corrosão é uma 
propriedade química. 
 
Entre as propriedades físicas, destacam-se as propriedades 
mecânicas, que se referem à forma como os materiais reagem 
aos esforços externos, apresentando deformação ou ruptura. 
 
Quando você solta o pedal da embreagem do carro, ele volta à 
posição de origem graças à elasticidade da mola ligada ao 
sistema acionador do pedal. 
 
A elasticidade é um exemplo de propriedade mecânica. Pode 
ser definida como a capacidade que um material tem de 
retornar à sua forma e dimensões originais quando cessa o 
esforço que o deformava. 
 
 
 
 55 
A estampagem de uma chapa de aço para fabricação de um 
capô de automóvel, por exemplo, só é possível em materiais 
que apresentem plasticidade suficiente. Plasticidade é a 
capacidade que um material tem de apresentar deformação 
permanente apreciável, sem se romper. 
 
 
 
Uma viga de uma ponte rolante deve suportar esforços de 
flexão sem se romper. Para tanto, é necessário que ela 
apresente resistência mecânica suficiente. Resistência 
mecânica
 é a capacidade que um material tem de suportar 
esforços externos (tração, compressão, flexão etc.) sem se 
romper. 
 
 
 
Para determinar qualquer dessas propriedades é necessário 
realizar um ensaio específico. 
 56 
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Existem vários critérios para classificar os ensaios mecânicos. 
A classificação que adotaremos agrupa os ensaios em dois 
blocos: 
� ensaios destrutivos; 
� ensaios não destrutivos. 
 
Ensaios destrutivos
 são aqueles que deixam algum sinal na 
peça ou corpo de prova submetido ao ensaio, mesmo que estes 
não fiquem inutilizados. 
 
Os ensaios destrutivos podem ser de: 
� tração 
� compressão 
� cisalhamento 
� dobramento 
� flexão 
� embutimento 
� torção 
� dureza 
� fluência 
� fadiga 
� impacto 
 
Ensaios não destrutivos
 são aqueles que após sua realização 
não deixam nenhuma marca ou sinal e, por conseqüência, nunca 
inutilizam a peça ou corpo de prova. Por essa razão, podem ser 
usados para detectar falhas em produtos acabados e semi-
acabados. 
 
 57 
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Você com certeza já andou de elevador, já observou uma carga 
sendo elevada por um guindaste ou viu, na sua empresa, uma 
ponte rolante transportando grandes cargas pra lá e pra cá. 
Além das grandes cargas movimentadas nessas situações, um 
outro fato certamente chama a sua atenção: são os cabos de 
aço usados nesses equipamentos! 
 
Você faz idéia do esforço que esses cabos têm de agüentar ao 
deslocar estas cargas? Sabe como se chama esse esforço e 
como ele é calculado? Sabe que a determinação deste tipo de 
esforço e a especificação das dimensões de cabos estão entre 
os problemas mais freqüentemente encontrados no campo da 
Mecânica? 
 
Tanto o superdimensionamento como o subdimensionamento 
de produtos podem trazer conseqüências graves: o primeiro 
porque gera desperdício de material, maior consumo de energia 
e baixo desempenho; o segundo porque o produto vai falhar e, 
além do prejuízo, pode causar sérios acidentes, com danos 
irreparáveis. 
 
Essas considerações servem para ilustrar o quanto é 
importante conhecer a resistência dos materiais, que pode ser 
avaliada pela realização de ensaios mecânicos. O ensaio 
mecânico mais importante para a determinação da resistência 
dos materiais é o ensaio de tração. 
 58 
Se você está interessado em aprofundar seus conhecimentos 
sobre esses assuntos, está no caminho certo. Nesta aula você 
terá oportunidade de conhecer as unidades de medida usadas 
nos ensaios mecânicos de tração. Ficará sabendo o que se 
entende por tensão e deformação. E aprenderá a fórmula para 
calcular a tensão a que estão submetidos os materiais durante 
o uso. Fique com a gente! 
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Como você já sabe, as propriedades mecânicas constituem 
uma das características mais importantes dos metais em suas 
várias aplicações na engenharia, visto que o projeto e a 
fabricação de produtos se baseiam principalmente no 
comportamento destas propriedades. 
 
A determinação das propriedades mecânicas dos materiais é 
obtida por meio de ensaios mecânicos, realizados no próprio 
produto ou em corpos de prova de dimensões e formas 
especificadas, segundo procedimentos padronizados por 
normas brasileiras e estrangeiras. 
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O corpo de prova é preferencialmente utilizado quando o 
resultado do ensaio precisa ser comparado com especificações 
de normas internacionais. 
 
O ensaio de tração consiste em submeter o material 
a um esforço que tende a alongá-lo até a ruptura. Os 
esforços ou cargas são medidos na própria máquina 
de ensaio. 
 
No ensaio de tração o corpo é deformado por 
alongamento, até o momento em que se rompe. Os 
ensaios de tração permitem conhecer como os 
materiais reagemaos esforços de tração, quais os 
limites de tração que suportam e a partir de que 
momento se rompem. 
 
 59 
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Imagine um corpo preso numa das extremidades, submetido a 
uma força, como na ilustração ao lado. Quando esta força é 
aplicada na direção do eixo longitudinal, dizemos que se trata 
de uma força axial. Ao mesmo tempo, a força axial é 
perpendicular à seção transversal do corpo. 
 
 
 
Observe novamente a ilustração anterior. Repare que a força 
axial está dirigida para fora do corpo sobre o qual foi aplicada. 
Quando a força axial está dirigida para fora do corpo, trata-se 
de uma força axial de tração. 
 
A aplicação de uma força axial de tração num corpo preso 
produz uma deformação no corpo, isto é, um aumento no seu 
comprimento com diminuição da área da seção transversal. 
 
 
 60 
Este aumento de comprimento recebe o nome de 
alongamento. Veja o efeito do alongamento num corpo 
submetido a um ensaio de tração. 
 
 
 
Na norma brasileira, o alongamento é representado pela letra A 
e é calculado subtraindo-se o comprimento inicial do 
comprimento final e dividindo-se o resultado pelo comprimento 
inicial. 
 
Em linguagem matemática, esta afirmação pode ser expressa 
pela seguinte igualdade: A Lf Lo
Lo
�
�
 sendo que Lo representa 
o comprimento inicial antes do ensaio e Lf representa o 
comprimento final após o ensaio. 
 
Suponha que você quer saber qual o alongamento sofrido por 
um corpo de 12mm que, submetido a uma força axial de tração, 
ficou com 13,2mm de comprimento. 
 
Aplicando a fórmula anterior, você fica sabendo que: 
 
A Lf Lo
Lo
�
�
 
�
 A 13,2 12
12
�
�
 
�
 A 1,2
12
0,1mm / mm� � 
 
A unidade mm/mm indica que ocorre uma deformação de 
0,1mm por 1mm de dimensão do material. 
 
 61 
Pode-se também indicar a deformação de maneira percentual. 
Para obter a deformação expressa em porcentagem, basta 
multiplicar o resultado anterior por 100. 
 
No nosso exemplo: A = 0,1mm/mm x 100 = 10%. 
 
E agora, que tal você tentar? 
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Escreva na forma percentual o valor da deformação 
correspondente a 0,2cm/cm. 
 
Resposta: ...................................................................................... . 
 
A resposta correta é 20%. Você deve ter chegado a este valor 
multiplicando 0,2 por 100. 
Há dois tipos de deformação, que se sucedem quando o 
material é submetido a uma força de tração: a elástica e a 
plástica. 
 
� Deformação elástica: não é permanente. Uma vez 
cessados os esforços, o material volta à sua forma original. 
 
 
 
 62 
� Deformação plástica: é permanente. Uma vez cessados os 
esforços, o material recupera a deformação elástica, mas 
fica com uma deformação residual plástica, não voltando 
mais à sua forma original. 
 
 
 
Tensão de tração: o que é e como é medida 
 
A força de tração atua sobre a área da seção transversal do 
material. Tem-se assim uma relação entre essa força aplicada e 
a área do material que está sendo exigida, denominada tensão. 
Neste módulo, a tensão será representada pela letra T. 
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Tensão (T) é a relação entre uma força (F) e uma unidade de 
área (S): T = F
S
 
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Para efeito de cálculo da tensão suportada por um material, 
considera-se como área útil da seção deste material a soma 
das áreas de suas partes maciças. Por exemplo: um cabo 
metálico para elevação de pesos, cuja área da seção é de 
132,73mm
2
, composto por 42 espiras de 1,2mm
2
, tem como 
área útil 50,4mm
2
. 
 
 
 63 
A unidade de medida de força adotada pelo Sistema 
Internacional de Unidades (SI) é o newton (N). 
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A unidade quilograma-força (kgf) ainda é usada no Brasil 
porque a maioria das máquinas disponíveis possui escalas 
nesta unidade. Porém, após a realização dos ensaios, os 
valores de força devem ser convertidos para newton (N). 
 
A unidade de medida de área é o metro quadrado (m2). No 
caso da medida de tensão, é mais freqüentemente usado seu 
submúltiplo, o milímetro quadrado (mm2). 
 
Assim, a tensão é expressa matematicamente como: 
T = N
mm2
 
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Durante muito tempo, a tensão foi medida em kgf/mm2 ou em 
psi
 (pound square inch, que quer dizer: libra por polegada 
quadrada). 
 
Com adoção do Sistema Internacional de Unidades (SI) pelo 
Brasil, em 1978, essas unidades foram substituídas pelo pascal 
(Pa). Um múltiplo dessa unidade, o megapascal (MPa), vem 
sendo utilizado por um número crescente de países, inclusive o 
Brasil. 
 
Veja no quadro de conversões a seguir a correspondência entre 
essas unidades de medida. 
 
1 N = 0,10 2kgf 
1 kgf = 0,454 lb = 9,807 N 
1 MPa = 1N/mm
2
 = 0,102 kgf/mm
2
 
1 kgf/mm
2
 = 1422,27 psi = 9,807 MPa = 9,807 N/mm
2
 
 
 64 
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Um amigo, que está montando uma oficina de manutenção 
mecânica, pediu sua ajuda para calcular a tensão que deve ser 
suportada por um tirante de aço de 4mm2 de seção, sabendo 
que o material estará exposto a uma força de 40 N. 
 
Simples, não é mesmo? Sabendo qual a força aplicada (F = 40 
N) e qual a área da seção do tirante (S = 4mm2), basta aplicar a 
fórmula: 
 
T = F
S
 T = 40N
4mm
 T = 10N
mm2 2
� �
 
 
Portanto, a tensão que o cabo deverá suportar é de 10 N/mm2. 
Mas, se seu amigo quiser saber a resposta em megapascal, o 
resultado será 10 MPa. 
 
Muito bem! Por ora, se todos os assuntos apresentados ficaram 
claros, já está mais que bom. Antes de passar para o estudo da 
próxima aula, resolva os exercícios a seguir para ter certeza de 
que tudo que foi visto nesta aula não apresenta mais mistérios 
para você. 
 
 
 65 
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Nos tempos em que moleque que era moleque brincava com 
estilingue, qualquer um sabia, na prática, como escolher o 
material para fazer a atiradeira. Mas se você não for daquela 
época, arranje um elástico, desses comuns, e siga os 
procedimentos sugeridos a seguir. 
 
Segure o elástico com as duas mãos, uma em cada ponta, 
como mostra a ilustração. 
 
 
 
Depois, mantendo um dos lados fixos, vá aplicando, 
vagarosamente, uma força de tração do lado oposto. Pare de 
aplicar a força por um instante. Observe como o elástico tende 
a retornar à sua forma original quando a força é aliviada. Volte 
a tracionar um dos lados. Veja que, ao mesmo tempo em que o 
elástico vai se alongando, sua seção se estreita. Agora não tem 
mais jeito! Mesmo que você pare de tracionar, o elástico não 
volta mais à forma original. Continue tracionando mais um 
pouco. Epa! O elástico se rompeu. Você está com dois 
 66 
pedaços, um em cada mão. Juntando os dois pedaços você 
notará que eles estão maiores que o pedaço original. 
 
Isso que você acabou de fazer pode ser considerado uma 
forma rudimentar de ensaio de tração. Quando o ensaio de 
tração é realizado num laboratório, com equipamento 
adequado, ele permite registrar informações importantes para o 
cálculo de resistência dos materiais a esforços de tração e, 
conseqüentemente, para projetos e cálculos de estruturas. 
Algumas informações são registradas durante a realização do 
ensaio e outras são obtidas pela análise das características do 
corpo de prova após o ensaio. 
 
Os dados relativos às forças aplicadas e deformações sofridas 
pelo corpo de prova até a ruptura permitem traçar o gráfico 
conhecido como diagrama tensão-deformação. 
 
Nesta aula você aprenderá a interpretar o diagrama tensão-
deformação e ficará sabendo quais as propriedades 
determinadas no ensaio de tração: limite elástico ou de 
proporcionalidade,limite de escoamento, limite de resistência, 
limite de ruptura e estricção. 
 
Esqueça o estilingue. Jogue fora seu elástico, se é que já não o 
fez, e estique o olho nesta aula. Você vai ficar sabendo muita 
coisa interessante! 
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Quando um corpo de prova é submetido a um ensaio de tração, 
a máquina de ensaio fornece um gráfico que mostra as 
relações entre a força aplicada e as deformações ocorridas 
durante o ensaio. 
 
Mas o que nos interessa para a determinação das propriedades 
do material ensaiado é a relação entre tensão e deformação. 
 
 67 
Você já sabe que a tensão (T) corresponde à força (F) dividida 
pela área da seção (S) sobre a qual a força é aplicada. No 
ensaio de tração convencionou-se que a área da seção 
utilizada para os cálculos é a da seção inicial (So). 
 
Assim, aplicando a fórmula 
So
F
 = T , podemos obter os valores 
de tensão para montar um gráfico que mostre as relações entre 
tensão e deformação.
 
 
Este gráfico é conhecido por diagrama tensão-deformação. 
 
Os valores de deformação, representados pela letra grega 
minúscula e (épsilon), são indicados no eixo das abscissas (x) e 
os valores de tensão são indicados no eixo das ordenadas (y). 
 
A curva resultante apresenta certas características que são 
comuns a diversos tipos de materiais usados na área da 
Mecânica. 
 
 
 
Analisando o diagrama tensão-deformação passo a passo, 
você vai ficar conhecendo cada uma das propriedades que ele 
permite determinar. A primeira delas é o limite elástico. 
 68 
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Observe o diagrama a seguir. Note que foi marcado um ponto A 
no final da parte reta do gráfico. Este ponto representa o limite 
elástico. 
 
 
 
O limite elástico recebe este nome porque, se o ensaio for 
interrompido antes deste ponto e a força de tração for retirada, 
o corpo volta à sua forma original, como faz um elástico. 
 
Na fase elástica os metais obedecem à lei de Hooke. Suas 
deformações são diretamente proporcionais às tensões 
aplicadas. 
 
Exemplificando: se aplicarmos uma tensão de 10 N/mm2 e o 
corpo de prova se alongar 0,1%, ao aplicarmos uma força de 
100 N/mm2 o corpo de prova se alongará 1%. 
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Em 1678, Sir Robert Hooke descobriu que uma mola tem sempre 
a deformação (�) proporcional à tensão aplicada (T), 
desenvolvendo assim a constante da mola (K), ou lei de Hooke, 
onde K = T/�. 
+ ���
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Na fase elástica, se dividirmos a tensão pela deformação, em 
qualquer ponto, obteremos sempre um valor constante. 
 69 
Este valor constante é chamado módulo de elasticidade. 
 
A expressão matemática dessa relação é: 
�
T
 = E , onde E é a 
constante que representa o módulo de elasticidade. 
 
O módulo de elasticidade é a medida da rigidez do material. 
Quanto maior for o módulo, menor será a deformação elástica 
resultante da aplicação de uma tensão e mais rígido será o 
material. Esta propriedade é muito importante na seleção de 
materiais para fabricação de molas. 
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Porém, a lei de Hooke só vale até um determinado valor de 
tensão, denominado limite de proporcionalidade, que é o 
ponto representado no gráfico a seguir por A’, a partir do qual a 
deformação deixa de ser proporcional à carga aplicada. 
 
Na prática, considera-se que o limite de proporcionalidade e o 
limite de elasticidade são coincidentes. 
 
 
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Terminada a fase elástica, tem início a fase plástica, na qual 
ocorre uma deformação permanente no material, mesmo que 
se retire a força de tração. 
 
 70 
No início da fase plástica ocorre um fenômeno chamado 
escoamento. O escoamento caracteriza-se por uma 
deformação permanente do material sem que haja aumento de 
carga, mas com aumento da velocidade de deformação. 
Durante o escoamento a carga oscila entre valores muito 
próximos uns dos outros. 
 
 
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Após o escoamento ocorre o encruamento, que é um 
endurecimento causado pela quebra dos grãos que compõem o 
material quando deformados a frio. O material resiste cada vez 
mais à tração externa, exigindo uma tensão cada vez maior 
para se deformar. 
 
 
 
Nessa fase, a tensão recomeça a subir, até atingir um valor 
máximo num ponto chamado de limite de resistência (B). 
 
Para calcular o valor do limite de resistência (LR), basta aplicar 
a fórmula: 
So
maxF
 = LR 
 71 
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Continuando a tração, chega-se à ruptura do material, que 
ocorre num ponto chamado limite de ruptura (C). 
 
 
 
Note que a tensão no limite de ruptura é menor que no limite de 
resistência, devido à diminuição da área que ocorre no corpo de 
prova depois que se atinge a carga máxima. 
 
Agora você já tem condições de analisar todos esses 
elementos representados num mesmo diagrama de tensão-
deformação, como na figura a seguir. 
 
 
 
 
 72 
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É a redução percentual da área da seção transversal do corpo 
de prova na região onde vai se localizar a ruptura. 
 
A estricção determina a ductilidade do material. Quanto maior 
for a porcentagem de estricção, mais dúctil será o material. 
 
Por ora é suficiente. Que tal descansar um pouco para assentar 
as idéias e depois retomar o estudo resolvendo os exercícios 
propostos a seguir? Se tiver alguma dificuldade, faça uma 
revisão dos assuntos tratados nesta aula antes de prosseguir. 
 
 
 73 
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Hoje em dia é comum encontrar uma grande variedade de 
artigos importados em qualquer supermercado e até mesmo 
em pequenas lojas de bairro: são produtos eletrônicos 
japoneses, panelas antiaderentes francesas, utilidades 
domésticas com o inconfundível design italiano e uma 
infinidade de quinquilharias fabricadas pelos chineses. Isso sem 
contar os veículos americanos, coreanos, russos etc., que de 
uma hora para outra invadiram nossas ruas e estradas. Por 
outro lado, os setores exportadores brasileiros também vêm 
conquistando espaço no comércio internacional. 
 
A crescente internacionalização do comércio de produtos põe 
em destaque a importância da normalização dos ensaios de 
materiais. Qualquer que seja a procedência do produto, os 
testes pelos quais ele passou em seu país de origem devem 
poder ser repetidos, nas mesmas condições, em qualquer lugar 
do mundo. 
 
É por isso que essa aula será dedicada ao estudo da 
normalização direcionada para o ensaio de tração. Você ficará 
sabendo quais são as principais entidades internacionais e 
nacionais que produzem e divulgam as normas técnicas mais 
utilizadas pelos laboratórios de ensaios. E saberá também o 
que dizem algumas normas que fornecem especificações sobre 
corpos de prova. 
 74 
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Os ensaios não indicam propriedades de uma maneira 
absoluta, porque não reproduzem totalmente os esforços a que 
uma peça é submetida, em serviço. 
 
Quando realizados no próprio produto, os ensaios têm maior 
significado pois procuram simular as condições de 
funcionamento do mesmo. Mas na prática isso nem sempre é 
realizável. Além disso, os resultados assim obtidos teriam 
apenas uma importância particular para aquele produto. 
 
Para determinarmos as propriedades dos materiais, 
independentemente das estruturas em que serão utilizados, é 
necessário recorrer à confecção de corpos de prova. 
 
Os resultados obtidos dependem do formato do corpo de prova 
e do método de ensaio adotado. Por exemplo, no ensaio de 
tração de um corpo de prova de aço, o alongamento é uma 
medida da sua ductilidade. Este valor é afetado pelo 
comprimento do corpo de prova, pelo seu formato, pela 
velocidade de aplicação da carga e pelas imprecisões do 
métodode análise dos resultados do ensaio. 
 
Portanto, os resultados dos ensaios, quando não são 
suficientemente representativos dos comportamentos em 
serviço, exigem na fase de projeto das estruturas a introdução 
de um fator multiplicativo chamado coeficiente de segurança, 
o qual leva em consideração as incertezas, não só provenientes 
da determinação das propriedades dos materiais, mas também 
da precisão das hipóteses teóricas referentes à existência e ao 
cálculo das tensões em toda a estrutura. 
 
 
 75 
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Quando se trata de realizar ensaios mecânicos, as normas 
mais utilizadas são as referentes à especificação de materiais e 
ao método de ensaio. 
 
Um método descreve o correto procedimento para se efetuar 
um determinado ensaio mecânico. 
 
Desse modo, seguindo-se sempre o mesmo método, os 
resultados obtidos para um mesmo material são semelhantes e 
reprodutíveis onde quer que o ensaio seja executado. 
 
As normas técnicas mais utilizadas pelos laboratórios de 
ensaios provêm das seguintes instituições: 
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas 
ASTM – American Society for Testing and Materials 
DIN – Deutsches Institut für Normung 
AFNOR – Association Française de Normalisation 
BSI – British Standards Institution 
ASME – American Society of Mechanical Engineer 
ISO – International Organization for Standardization 
JIS – Japanese Industrial Standards 
SAE – Society of Automotive Engineers 
COPANT – Comissão Panamericana de Normas Técnicas 
 
Além dessas, são também utilizadas normas particulares de 
indústrias ou companhias governamentais. 
 
 
 76 
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O ensaio de tração geralmente é realizado na máquina 
universal, que tem este nome porque se presta à realização de 
diversos tipos de ensaios. Analise cuidadosamente a ilustração 
a seguir, que mostra os componentes básicos de uma máquina 
universal de ensaios. 
 
Fixa-se o corpo de prova na máquina por suas extremidades, 
numa posição que permite ao equipamento aplicar-lhe uma 
força axial para fora, de modo a aumentar seu comprimento. 
 
A máquina de tração é hidráulica, movida pela pressão de óleo, 
e está ligada a um dinamômetro que mede a força aplicada ao 
corpo de prova. 
 
Observação 
Dinamômetro
 – é um equipamento utilizado para medir 
forças. 
 
 
 
A máquina de ensaio possui um registrador gráfico que vai 
traçando o diagrama de força e deformação, em papel 
milimetrado, à medida em que o ensaio é realizado. 
 
 77 
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O ensaio de tração é feito em corpos de prova com 
características especificadas de acordo com normas técnicas. 
Suas dimensões devem ser adequadas à capacidade da 
máquina de ensaio. 
 
Normalmente utilizam-se corpos de prova de seção circular ou de 
seção retangular, dependendo da forma e tamanho do produto 
acabado do qual foram retirados, como mostram as ilustrações a 
seguir. 
 
 
 
A parte útil do corpo de prova, identificada no desenho anterior 
por Lo, é a região onde são feitas as medidas das propriedades 
mecânicas do material. 
 
As cabeças são as regiões extremas, que servem para fixar o 
corpo de prova à máquina de modo que a força de tração 
atuante seja axial. Devem ter seção maior do que a parte útil 
para que a ruptura do corpo de prova não ocorra nelas. Suas 
dimensões e formas dependem do tipo de fixação à máquina. 
Os tipos de fixação mais comuns são: 
 
cunha rosca flange 
 78 
Entre as cabeças e a parte útil há um raio de concordância para 
evitar que a ruptura ocorra fora da parte útil do corpo de 
prova(Lo). 
 
Segundo a ABNT, o comprimento da parte útil dos corpos de 
prova utilizados nos ensaios de tração deve corresponder a 5 
vezes o diâmetro da seção da parte útil. 
 
Por acordo internacional, sempre que possível um corpo de 
prova deve ter 10mm de diâmetro e 50mm de comprimento 
inicial. Não sendo possível a retirada de um corpo de prova 
deste tipo, deve-se adotar um corpo com dimensões 
proporcionais a essas. 
 
Corpos de prova com seção retangular são geralmente 
retirados de placas, chapas ou lâminas. Suas dimensões e 
tolerâncias de usinagem são normalizadas pela ISO/R377 
enquanto não existir norma brasileira correspondente. A norma 
brasileira (BR 6152, dez./1980) somente indica que os corpos 
de prova devem apresentar bom acabamento de superfície e 
ausência de trincas. 
 ���
Para obter informações mais detalhadas sobre corpos de 
provas, consulte a norma técnica específica. 
 
Em materiais soldados, podem ser retirados corpos de prova 
com a solda no meio ou no sentido longitudinal da solda, como 
você pode observar nas figuras a seguir. 
 
 
 79 
Os ensaios dos corpos de prova soldados normalmente 
determinam apenas o limite de resistência à tração. Isso 
porque, ao efetuar o ensaio de tração de um corpo de prova 
com solda, tensiona-se simultaneamente dois materiais de 
propriedades diferentes (metal de base e metal de solda). Os 
valores obtidos no ensaio não representam as propriedades 
nem de um nem de outro material, pois umas são afetadas 
pelas outras. O limite de resistência à tração também é afetado 
por esta interação, mas é determinado mesmo assim para 
finalidades práticas. 
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O primeiro procedimento consiste em identificar o material do 
corpo de prova. Corpos de prova podem ser obtidos a partir da 
matéria-prima ou de partes específicas do produto acabado. 
 
Depois, deve-se medir o diâmetro do corpo de prova em dois 
pontos no comprimento da parte útil, utilizando um micrômetro, 
e calcular a média. 
 
Por fim, deve-se riscar o corpo de prova, isto é, traçar as 
divisões no comprimento útil. Num corpo de prova de 50mm de 
comprimento, as marcações devem ser feitas de 5 em 5 
milímetros. 
 
 
 
Assim preparado, o corpo de prova estará pronto para ser 
fixado à máquina de ensaio. E você deve estar igualmente 
preparado para resolver os exercícios apresentados a seguir. 
 80 
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A máquina de ensaio está pronta para começar seu trabalho: o 
corpo de prova fixado, a velocidade de aplicação da força 
ajustada, a escala selecionada! Só falta ligar o equipamento e 
acompanhar seu funcionamento. 
 
Terminado o ensaio, vem uma etapa muito importante: a análise 
dos resultados. 
 
Nesta etapa determinam-se as principais propriedades que 
podem ser obtidas no ensaio de tração. 
 
Nesta aula você ficará sabendo como são determinadas essas 
propriedades e qual a sua importância no dia-a-dia e nas 
aplicações na área de mecânica. 
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Imagine que você vá produzir uma peça por estamparia ou 
dobramento, por exemplo. Você precisará obter uma 
deformação maior que a desejada, porque após aliviar a força 
aplicada o material sofrerá uma recuperação nas suas 
dimensões, igual ao alongamento elástico. 
 
Se o alongamento elástico for conhecido, isto será fácil. Se 
não, só na tentativa e aí imagine o prejuízo em retrabalhar as 
ferramentas. 
 81 
O alongamento elástico pode ser medido de forma direta por 
meio de um aparelho chamado extensômetro, que é acoplado 
ao corpo de prova. 
 
 
 
Você já viu que o alongamento plástico define a ductilidade do 
material: quanto maior o alongamento plástico, maior a 
facilidade de deformar o material. Pelo alongamento, podemos 
saber para que tipo de processo de produção um material é 
indicado (forja a frio, laminação, estamparia profunda, etc.). 
 
A fórmula para calcular o alongamento você já aprendeu na 
Aula 2 deste módulo: 
 
Lo
Lo - Lf
 =A 
 
O comprimento inicial (Lo) foi medido

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