Aço Carbono

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AÇO-CARBONO 
Alex Aguiar –78590 
 Bruna Zanetti – 78395 
Carlos Willian Saito – 72437 
Caroline Auco – 77408 
Cleyton Danilo Alves – 77656 
David Ortiz – 77618 
Lucas Boveloni – 
Nayara Calheiro dos Santos – 78310 
Sara Gabriela Amado – 78307 
 
Disciplina: Fundamentos da Fabricação. 
 
 
 
 
 
 
Relatório apresentado ao Centro de Universitário 
Hermínio Ometto referente à disciplina 
Fundamentos da Fabricação. 
Professor(a) Responsável: Paula Fernanda da Silva 
Farina. 
 
ARARAS/SP 
05/ 2015 
 
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SUMÁRIO 
 
1 – Introdução.............................................................................................................03 
2 - Definições..............................................................................................................03 
3 – Contexto...............................................................................................................04 
 3.1- Aço..............................................................................................................04 
 3.2 – Classificação do Aço..................................................................................05 
 3.3 – Classificação dos aços por designação Normativa....................................06 
 3.4 – Classificação referente ao processamento................................................07 
 3.5 – Classificação quanto às aplicações............................................................08 
4 – Produção do aço..................................................................................................09 
 4.1 – Fluxo de uma usina integrada....................................................................11 
 4.2 – Fluxo de uma usina semi-integrada...........................................................11 
5 – Qualidade.............................................................................................................12 
6 – Aplicações............................................................................................................14 
7 – Conclusão.............................................................................................................15 
8 – Bibliografia............................................................................................................15 
 
 
 
 
 
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1 – INTRODUÇÃO 
Em meados do século XVII a.C o aço entrou na história das industrias. Ao 
longo dos anos os processos de fabricação foram sendo aperfeiçoados através de 
novos métodos manuais e, posteriormente, mecânicos. Entretanto, a disseminação 
do aço aconteceu devido à Revolução Industrial, a qual não é considerada um 
divisor de águas por acaso. Nesse período, a criação em larga escala de fornos 
capazes de eliminar as impurezas e, além disso, introduzir propriedades como, por 
exemplo, resistência e elasticidade no material ainda dentro do forno tornou o 
processo de fabricação do aço mais complexo, todavia, mais completo. 
Substancialmente, o aço é uma liga de ferro e carbono. O procedimento de 
fabricação dessa matéria-prima pode ser realizado em dois tipos de indústrias, as 
integradas e as semi-integradas, as quais se diferenciam apenas no primeiro 
momento. No decorrer do texto, explicitamos a distinção entre os dois tipos de 
indústrias, todo o processo de produção do aço, desde a obtenção até um material 
que pode ser convertido em diversos produtos. 
 
2 – DEFINIÇÕES 
Fole – instrumento constituído por um conjunto maleável que une duas ou três 
tábuas horizontais e que se desdobra e aperta como num harmónio, levando à 
entrada e saída de ar, usado para atear volume, ventilar cavidades, encher de ar 
tubos, etc.; 
Alto-forno - Alto-forno é como se chama a construção, na siderurgia, de tamanho 
variável, externamente revestido por metal e internamente com material refratário, 
onde é fundido o minério de ferro, a fim de transformá-lo em ferro-gusa; 
Coque - O coque é o produto sólido da destilação de uma mistura de carvões 
realizada a em torno de 1100oC em fornos chamados coquerias. 
Ferro-gusa – O gusa é o produto imediato da redução do minério de ferro pelo coque 
ou carvão e calcário num alto-forno; 
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Usinabilidade – É a facilidade com que o material pode ser cortado, torneado, 
fresado ou furado sem prejuízo de suas propriedades mecânicas e o seu 
conhecimento é importante na escolha dos materiais a serem usinados na indústria. 
Conformabilidade- Facilidade com que o material pode ser dobrado, prensado, 
estampado ou forjado sem prejuízos à sua integridade física sob vários aspectos: 
metalúrgicos, mecânicos, visuais e dimensionais. 
Soldabilidade - Facilidade de realizar a operação de soldagem utilizando-se 
parâmetros normais de regulagem da máquina, de material de adição e de 
rendimento, ou à capacidade de o material ser soldado sem que haja a formação de 
microestruturas prejudiciais às suas características e propriedades mecânicas. 
Trefilação - A trefilação é um processo mecânico a frio, que consiste na passagem 
de uma barra, perfil, tubo ou fio, por uma matriz (fieira), por meio de uma força de 
tração, conformando o diâmetro inicial, para o diâmetro final desejado, conferindo-
lhe melhor precisão dimensional, melhor qualidade superficial e melhores 
propriedades mecânicas. 
Laminação - É um processo de transformação mecânica que consiste na redução da 
seção transversal por compressão do metal, por meio da passagem entre dois 
cilindros de aço ou ferro fundido com eixos paralelos que giram em torno de si 
mesmos 
 
3 – CONTEXTO 
3.1 – O Aço 
O nome "ferro" deriva do latim "ferrum", enquanto o anglo-saxónico "iron" 
tem origem no escandinavo "iarn". O elemento aparece ainda como constituinte 
subsidiário em quase todas as rochas, bem como nos seres vivos, vegetais e 
animais.O aço é um metal maleável, tenaz e possui propriedades magnéticas, pode 
ser óxido e tem densidade aproximada de 7,86 g/cm³, ponto de fusão de 1811 K e é 
um metal de transição. 
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Devido seu baixo preço comercial é largamente utilizado na indústria, o aço 
é a liga metálica mais conhecidas e podem ser classificados e denominados por 
diversos normas nacionais e internacionais, como NBR e ASTM e diferem pelas 
suas propriedades mecânicas e aplicações. Distingue-se aço por uma liga metálica 
formada por ferro e carbono, onde o carbono e outros elementos agem como agente 
de resistência e qualidade. O aço é facilmente deformável por forjas, laminação e 
extrusão, tanto quanto o dobramento. 
Pode-se na produção adicionar outros elementos como níquel e cromo que 
agem como antioxidante, magnésio que é antisulfurante para intervir na 
usinabilidade do material, que contém teores mínimos de fósforo e enxofre. Hoje ele 
é uma das principais commodities produzidas e exportadas pelo Brasil. 
3.2 - Classificação 
A classificação dos aços não obedece a um único critério, existindo 
classificações quanto à composição química, processamento, microestrutura, 
propriedades ou mesmo aplicações a que se destinam. Temos uma série de 
exemplos de diferentes tipos de aços: aços ao carbono, aços para ferramentas, aços 
fundidos, aços inoxidáveis, etc. 
Observamos que os critérios utilizados para a classificação dos exemplos 
anteriores foram, respectivamente, a composição (ao carbono), a aplicação (para 
ferramentas), o processamento (fundidos) ou a propriedade (inoxidável). A figura 1 
ilustra no fluxograma o processo baseado na aplicação do material. 
 
Figura 1- Interação entre os critérios de classificação do aço. 
 
Nessa classificação, os aços são ordenados de acordo com o teor de 
carbono:6 
 
Aço extra-doce: < 0,15%C e Aço meio-doce 0,15%C até 0,30%C : Possui 
baixa resistência, dureza e alta tenacidade e ductilidade, pode ser usinável e 
soldável, apresentando um baixo custo de produção, neste caso esse tipo de aço 
não é tratado termicamente. 
Aço meio-duro: 0,30%C até 0,60%C : Possui maior resistência e dureza e 
menos tenacidade e ductilidade do que o baixo carbono, apresenta quantidade 
suficiente de carbono para receber tratamento térmico de têmpera e revenimento. O 
tratamento para ser efetivo, exige taxas de resfriamentos elevadas em seções finas. 
Aço duro: 0,60%C até 0,70%C e Aço extra-duro 0,70 até 2,00%C: por sua 
vez é o de maior resistência e dureza, porem apresenta menor ductilidade entre os 
aços carbono, geralmente são utilizados temperados ou revenidos, possuindo 
propriedades de manutenção de um bom fio de corte. 
3.3 - Classificação dos Aços por Designação Normativa. 
Podemos salientar que as diversas instituições normativas, tanto nacionais 
quanto internacionais, estabelecem critérios de designação para os diversos tipos de 
aço utilizados na indústria. Dentre as mais importantes, encontram-se as 
designações ABNT1 e AISI2 e SAE3. 
1- ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. 
2- AISI – American Iron and Steel Institute. 
3- SAE – Society of Automotive Engineers. 
Classificação Normativa SAE/AISI. 
Essa designação normativa estabelece uma chave alfanumérica para a 
identificação dos aços, que segue o seguinte critério: yyAxxB em que: 
yy - Tipo de aço (ao carbono, ao manganês, ao cromo) 
A - Acréscimo de elementos de liga especiais (acrescentar quando aplicável) 
xx - Percentual de carbono contido no aço x 100 
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B-Requisitos adicionais de qualidade (temperabilidade) (acrescentar quando 
aplicável).Na figura 2, podemos observar a tabela com a lista parcial da 
denominação normativa ABNT, AISI/SAE. 
 
Figura 2- Lista parcial da denominação normativa ABNT, AISI/SAE. 
3.4 - Classificação referente ao processamento 
A definição de processamento do aço é o tipo de operação que se executa 
sobre o material visando mudar a forma e/ou sua estrutura. 
Os processamentos que tem o intuito de mudar a forma dos aços são a 
conformação mecânica (a frio ou a quente, tal como a laminação, extrusão, 
trefilação), a fundição e a consolidação por sinterização (metalurgia do pó). 
Os processamentos que visam alterar a estrutura são os tratamentos 
térmicos, que podem se exemplificar como recozimento, normalização, 
recristalização, coalescimento e a têmpera (e revenimento). 
O processamento altera a microestrutura do aço e portanto, afeta as suas 
propriedades. 
Conforme ilustra abaixo, na figura 3, podemos ver a relação entre 
processamento, microestrutura e propriedades. 
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Figura 3- Relação entre processamento, microestrutura e propriedades. 
 
3.5 - Classificação Quanto às Aplicações. 
Esta classificação é muito importante, no qual realiza a associação imediata 
entre o tipo de aço e a aplicação pretendida para o mesmo, podendo-se listar os 
seguintes exemplos: 
Aços Estruturais: Os aços carbono estruturais são aqueles que 
apresentam baixo carbono, isto é, com teores de carbono até 0,30, mas em geral 
não ultrapassam 0,36% C. São exemplos mais comuns os aços AISI 1015 e 1020 e 
os DIN C15 e C20. 
Aços para Molas: São aços carbono comuns, com possíveis adições de 
elementos de liga, principalmente o manganês, como características básicas um alto 
limite de elasticidade e resistência à fadiga. São exemplos de aços para molas os 
AISI 1070, 1080, 1090; da norma DIN podemos citar o 50 Mn 7, 50 Cr V 4. 
Aços para Beneficiamento: Por beneficiamento entendemos o tratamento 
térmicos de têmpera seguido de revenimento. Os aços utilizados para essa 
finalidade possuem carbono maior que 0,25%, com ou sem a adição de elementos 
de liga. 
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Aços para Cementação ou Nitretação: São aços que apresentam um 
baixo teor de carbono (C < 0,25%), com ou sem a presença de elementos de liga. 
São empregados em elementos de máquinas que devem ter grande resistência ao 
desgaste (grande dureza superficial) e ótima ductilidade no seu núcleo, tendo, 
portanto, ótima capacidade de absorção á impactos. Os aços como exemplo para 
cementação ou nitretação são: AISI 1010, 1016, 3120, 5120, 4320, 8620. Enquanto 
na norma DIN podemos citar C10, C20, 15 Cr Ni 6, 18 Cr Ni 8. 
Aços para Ferramentas: Os aços ferramentas apresentam importância, 
pois são empregados na fabricação de peças e utensílios que serão utilizados na 
fabricação de outras peças e utensílios. 
Influência de Elementos de Liga: A adição de elementos de liga justifica-
se, pois, muitas vezes pequenos acréscimos de determinados componentes causam 
significativa melhora nas propriedades dos aços. As características que levam ao 
emprego de tais elementos podem ser lista com inúmeras substâncias, porém como 
o assunto abordado é o carbono, segue abaixo sua importância na composição do 
aço: 
Carbono: é o mais importante devido à necessidade de haver carbonetos na 
estrutura para conferir a dureza e a resistência necessárias à aplicação. Geralmente 
o teor de carbono é elevado, situando-se entre 0,8 e 2%. Quando tenacidade é um 
fator importante para a aplicação (tais como martelos e talhadeiras devido aos 
esforços de impacto), emprega-se teores de carbono mais baixos (entre 0,5 e 
0,7%C), tal como nos aços resistentes ao choque (tipo S). 
 
4 – PRODUÇÃO DO AÇO. 
Ferro carbono, denominado de aço (carbono menor de 1,9%) e ferro gusa 
(carbono acima de 2%). As matérias primas, utilizadas para fabricação do aço são: 
minério de ferro, carvão, fundentes (cal, calcário) e ar. Na etapa de coqueificação, 
onde o carvão mineral será transformado em coque (carvão coque), assim obtendo 
o coque, um produto com alto teor de carbono maior de 85%, material fundamental o 
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processo do aço. No alto forno o minério é transformado em gusa, onde o material é 
aquecido à alta temperatura entre os 1000 a 1350 °C permitindo a combustão do 
coque e provocando o aquecimento das matérias-primas. 
Com a combustão do coque, o Dióxido de Carbono produzido (CO), reage 
com o ferro na forma de minério fundido, provocando assim sua redução. Os gases 
atravessam totalmente as matérias-primas no sentido ascendente e reduzem o 
mineral. 
O gusa (ferro fundido misturado ao carbono) é recolhido na parte inferior do 
alto-forno, e as impurezas é recolhida na parte superior do metal por ser menos 
densa que a gusa.Na Aciaria o gusa é misturado à: sucata de aço e outros metais, 
transformando-o em liga de aço com menor de 1,9% teor de carbono. Da aciaria, o 
aço é enviado para fundição, forja ou para laminação.Um dos principais 
equipamentos da aciaria é o convertedor, um tipo de forno, revestido de tijolos 
refratários que transforma o ferro gusa e a sucata em aço. Isso ocorre, pois uma 
lança sopra oxigênio em alta pressão para o interior do forno, produzindo reações 
químicas que separam os gases e as impurezas. A principal reação química no 
convertedor ocorre entre o oxigênio injetado e o carbono presente no ferro gusa, 
gerando gases que são eliminados no convertedor. Estes gases se combinam e 
retiram o carbono do gusa, dando origem ao aço. Abaixo na imagem de número 4, 
temos a exemplificação do processo de fabricação. 
Imagem 4 concedida pelo Google imagens – Esquema de uma Aciaria simplificada. 
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4.1 - Fluxo de uma usina integrada 
Em uma usina integrada o minério de ferro, a principal matéria-prima passa 
por três processos para se transformar em aço. No processo denominado redução, o 
minério de ferro na forma de rocha é fundido em altoforno, onde durante esse 
processo são adicionadas outras matérias-primas como o minério de manganês, 
calcário e carvão mineral dentro de um alto forno. Essas matérias-primas são 
aquecidas a mais de 1200 °C, formando-se o ferro gusa em forma líquida. Ao final 
do processo de redução, o ferro gusa ainda em forma líquida é levado e estocado 
em um conversor através de um misturador que não permitirá que o ferro gusa se 
esfrie. O conversor será responsável pelo refino e transformação do ferro gusa em 
aço, injetando oxigênio e funcionando assim como um catalisador na confecção do 
aço. 
Para alcançar determinadas propriedades, o aço passa também por um 
processo secundário que tem como objetivo de ajustar a temperatura e sua 
composição química. Por fim, o aço já refinado é levado ao lingotamento continuo, 
onde será vazado em um distribuidor com vários veios. Na passagem pelos veios, o 
aço passará por moldes de resfriamento solidificando no formato desejado para a 
realização do processo de laminação. 
4.2 - Fluxo de uma usina semi-integrada 
Em uma usina semi-integrada, a sucata ferrosa é a principal matéria-prima 
para a obtenção do aço. A usina semi-integrada por sua vez opera em dois 
processos. 
No processo de refino, a sucata ferrosa após ser prensada, cortada e 
triturada, será adicionada a um conversor e um forno elétrico a arco de fusão que 
será utilizado na fusão e refino do aço. Assim como acontece na usina integrada, 
conforme algumas propriedades desejadas o aço passará por um refino secundário 
realizado em um forno panela para ajustar a temperatura e composição química. 
Nesse processo o aço também é levado ao lingotamento contínuo passando por 
moldes de resfriamento para solidificação em forma de tarugos, que serão cortados 
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em tamanhos convenientes para o processo de laminação. Os tarugos então são 
levados a um forno de reaquecimento e aquecidos a uma faixa de 1000° C a 1200 
°C, permitindo assim a laminação. Na última etapa, o tarugo laminado passa por 
gaiolas do acabador atingindo a forma do produto final e tolerância dimensional. 
 
5 – QUALIDADE 
Nas indústrias, o aço carbono segue uma padronizada divisão, permitindo à 
fornecedores e consumidores uma certa eficiência na comunicação. Tais grupos de 
descrição de qualidades serão abordados como: 
- Semiacabados para forjamento: Uma operação ulterior resulta em 
processos semiacabados, visando fabricar produtos de uso direto pelo consumidor. 
O forjamento é uma operação que pode produzir tanto semiacabados 
(discos, barras, etc.) quanto produtos mais próximos dos acabados (forjamento em 
matriz fechada). 
- Estrutural: Aços com qualidade estrutural de boa conformabilidade são 
aqueles que garantem a composição química e propriedades mecânicas, que podem 
ser micro ligados ou não, largamente sendo utilizados em componentes estruturais 
conformados a frio, onde se exige elevada resistência mecânica junto a uma elevada 
conformabilidade, além de boa soldabilidade. Alguns exemplos de suas principais 
aplicações são em longarinas e travessas de chassis, rodas automotivas e outros 
segmentos. 
- Placas: Pode haver várias definições para tal item, porém os mais 
utilizados no mercado são os que possuem aços planos, obtendo-se então chapas 
finas, grossas, tiras e até mesmo, placas. 
- Laminados a Quente: São todos os materiais processados a uma 
temperatura tal que as deformações (laminação) efetuadas não originam 
endurecimento ao material. Por ser trabalhado em altas temperaturas, serão menos 
exigentes a sua superfície e tolerâncias dimensionais. 
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- Barras laminadas a quente: Este processo de obtenção de barras em 
diversos perfis é realizado a partir de aquecimento de tarugos e posterior 
redução/conformação em cilindros de laminação. 
 
- Chapas finas laminadas a quente: As chapas finas de aços laminados a 
quente são destinadas para aplicação de uso geral, estampagem, estrutural, 
estrutural de boa conformabilidade, estrutural de alta resistência mecânica e à 
corrosão atmosférica, tubos, relaminação entre outras, devido à sua composição 
química e propriedades mecânicas. 
- Bobinas laminadas a quente: As bobinas laminadas a quente podem ser 
processadas no laminador de encruamento, dando o resultado próprio do material 
para a obtenção de características especiais ou cortadas em chapas. 
- Laminados a frio: Por serem trabalhados a frio, os esforços de 
conformações são altos e há limitações nas larguras produzidas. 
- Barras acabadas a frio: Tal processo é realizado onde o produto ainda 
poderá sofrer outras etapas, como conformações a frio (trefilação, laminação a frio), 
conforme o tipo de produto final que está sendo fabricado e a necessidade do 
mesmo. 
- Chapas finas laminadas a frio: Chapas finas são produtos planos 
laminados de aço com largura superior a 500mm e espessuras inferiores ou igual a 
5mm (largura e espessura que varia de acordo com a necessidade do produto 
final).Esses produtos são encontrados nos segmentos: automotivo, construção civil, 
linhas brancas e eletroeletrônicos em diversas aplicações, desde qualidade 
comercial até qualidade estampagem extra profunda especial. 
- Chapas com esmaltagem porcelânica: Esmalte contendo óxidos de 
diversas naturezas, cuja denominação genérica é “frita”, se enquadra em um 
revestimento. A esmaltação porcelânica, aplicada em aço com teor de carbono muito 
baixo e com manganês, fósforo e enxofre também mantidos em teores muito baixos, 
consiste num revestimento inorgânico, aplicado a temperaturas consideradas altas. 
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- Bobinas laminadas a frio: São produtos obtidos a partir de bobinas a 
quente (mencionada no tópico à cima) decapadas e que sofreram processos de 
laminação à temperatura ambiente, ocasionando um endurecimento no material. 
Para redução desse efeito do endurecimento há necessidade de recozimento do 
produto resultando a bobina a frio, recuperando a flexibilidade perdida pelo trabalho 
a frio. 
As bobinas laminadas a frio podem também ser revestidas por elementos 
que preservem algumas condições de aplicações, desde o retardamento da 
oxidação, até a não contaminação do produto em contato, como ocorre em 
envasamentos de produtos químicos/alimentares. 
- Folhas-de-flandres: É um tipo de material laminado a frio, com os dois 
lados revestidos por estanho puro e composto por ferro e aço de baixo teor de 
carbono. Por ser desenvolvido para evitar a corrosão e a ferrugem, e possuir alta 
resistência e maleabilidade, a folha de flandres tem principal utilização na produção 
de latas para embalagem de alimentos em conserva e na confecção de utensílios e 
peças decorativas. 
 
6 – APLICAÇÕES 
Podemos observar várias aplicações muito utilizadas, algumas delas como 
no caso do baixo carbono: chapas automobilísticas, perfis estruturais, placas para 
produção de tubos, pontes, construção civil e folhas de flandres. Para o médio 
carbono utilizado em: engrenagens, rodas equipamentos ferroviários, peças de 
máquinas (virabrequins), esses por sua vez necessitam de elevadas resistências 
mecânica e ao desgaste e tenacidade. Já o alto carbono é utilizado como: martelo, 
folhas de serrote, facas e talhadeiras. 
 
 
 
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7 – CONCLUSÃO 
Baseado nas informações encontradas na pesquisa sobre o aço carbono, foi 
possível entender o quão importante e presente está este material no cotidiano das 
indústrias e que também é a realidade nas casas, que servem como exemplo 
objetos pessoais ou ferramentas de qualquer pessoa física. 
Do aço carbono se derivam muitas outras classificações, que apenas se diferem na 
porcentagem de carbono e aditivos na mistura, tudo dependeda finalidade para qual 
o material será utilizado. Lembrando-se que a quantidade de carbono, aditivos e 
tratamentos térmicos alteram em grande ou pouca escala a resistência e ductilidade 
do material final. 
O aço pode ser moldado conforme o interesse do cliente e sua aplicação, encontra-
se em diversas formas, seja em placas, tarugos, tubos, arames e etc, Como todo o 
processo as indústrias integradas ou semi-integradas trabalham com normas que 
são de muita importância para manter o material padronizado. 
8 – BIBLIOGRAFIA 
Para a elaboração desta pesquisa sobre o aço carbono retirarmos 
informações dos seguintes locais abaixo: 
-http://www.cst.com.br/usina/historia_aco/historia_aco.asp. 
-https://ianalitica.wordpress.com/aplicacoes-com-analisadores-
insdustriais/cems-em-siderurgia. 
-http://www.tinplatechina.com/1-tinplate.html 
-http://www.siderurgiabrasil.com.br/novosb/component/content/article/208 
materiassb68/1881-acos-laminados-planos-suas-formas-e-principais-caracteristicas--
pedro-antonio-de-souza-teixeira 
-http://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo-
ler.php?codConteudo=31 - 
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-COLPAERT, H. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. São Paulo, 
SP. Ed. da 
Universidade de São Paulo, 1974. 
-COSTA E SILVA, A. L. e MEI, P. R. Aços e ligas especiais. Sumaré, SP. 
ELETROMETAL 
Metais Especiais, 1988. 
-www.cimm.com.br/portal/material.../6339-acos-carbono-estruturais.