Trabalho dos Aços

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Curso de Graduação em Engenharia Mecânica 
 
Laboratório de Metalografia e Ensaios Mecânicos 
 
Prof. Dr. Tonilson de Souza Rosendo 
 
 
 
 
Trabalho Extra 
 
 
 
 
Priscila Pereira Matrícula: 132440016 
Taciana Albring Matrícula: 111151839 
Matheus O. Momolli Matrícula: 141150497 
 
 
 
 
Alegrete - RS – Dezembro – 2015 
 
 
Ministério da Educação 
Fundação Universidade Federal do Pampa 
Campus Alegrete 
 
 
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Sumário 
INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 3 
1. AÇOS AHSS – ADVANCED HIGH STRENGTH STEEL........................................................ 3 
2. AÇOS HSS – HIGH SPEED STEEL AÇOS ............................................................................ 13 
2.1 Fundamentação Teórica ........................................................................................................ 13 
2.2 Classificação .......................................................................................................................... 13 
2.3 Características Metalúrgicas ................................................................................................ 13 
2.4 Propriedades Mecânicas........................................................................................................ 14 
2.5 Exemplos de Aplicações ......................................................................................................... 14 
3. FERROS FUNDIDOS ............................................................................................................... 14 
3.1 Fundamentação Teórica ........................................................................................................ 14 
3.2 Classificação .......................................................................................................................... 15 
3.3 Características Metalúrgicas ................................................................................................ 16 
3.4 Propriedades Mecânicas........................................................................................................ 19 
3.5 Exemplos de Aplicações ......................................................................................................... 21 
4. LIGAS LEVES – ALUMÍNIO (Al) E MAGNÉSIO (Mg) ....................................................... 21 
4.1.1 Ligas de Alumínio (Al) ....................................................................................................... 22 
4.1.1.1 Fundamentação Teórica ................................................................................................. 22 
4.1.2 Classificação das ligas de alumínio (Al) ............................................................................ 23 
4.1.3 Características Metalúrgicas ............................................................................................. 23 
4.1.4 Propriedades Mecânicas .................................................................................................... 24 
4.1.5 Exemplos de Aplicações ..................................................................................................... 24 
4.2 Ligas de Magnésio (Mg) ........................................................................................................ 25 
4.2.1 Fundamentação Teórica ..................................................................................................... 25 
4.2.2 Classificação das ligas de magnésio (Al) ........................................................................... 26 
4.2.3 Características Metalúrgicas ............................................................................................. 27 
4.2.4 Propriedades Mecânicas .................................................................................................... 28 
4.2.5 Exemplos de Aplicações ..................................................................................................... 29 
REFERÊNCIAS ............................................................................................................................... 30 
 
 
 
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INTRODUÇÃO 
1. AÇOS AHSS – ADVANCED HIGH STRENGTH STEEL 
O período pós segunda guerra mundial foi marcado pela transição do uso de aços ferrítico-
perliticos para aços com melhor estampabilidade, o que proporcionou a geometria extravagante dos 
carros dos anos cinquenta. Ainda assim, nos anos posteriores, o aumento do preço dos combustíveis 
obrigou a indústria uma procura por materiais mais leves a fim de que os veículos tivessem menor 
massa e, portanto consumissem menos combustível. 
Plásticos e alumínio substituíram em parte o aço “pesado”, mas a necessidade de resistência em 
chapas grossas para a construção civil que proporcionassem alta resistência mecânica e a ótima 
soldabilidade em aços para a construção naval incentivaram a pesquisa pelos aços hoje chamados 
de “aços de alta resistência e baixa liga” (High Strength Low Alloy). 
O que é um aço de alta resistência e baixa liga: 
Basicamente um aço com baixo teor de carbono com elementos intersticiais como nióbio, 
vanádio, cromo, titânio. Estes elementos em proporção específica produzem resultados de interesse 
como é resumido pelas tabelas abaixo: 
 
Tabela 1: Elementos de liga num aço de Alta Resistência e Baixa Liga. 
Com atenção aos percentuais do elementos de liga, mais especificamente temos a tabela 
abaixo: 
 
 
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Tabela 2: Composições típicas de aços de alta resistência e baixa liga. 
Para chegar a esta variedade, métodos de fabricação de aços foram aprimorados ao longo do 
tempo a fim de se obter um produto compatível com o mercado (baixo custo e que atenda as 
necessidades). A seguir estão os tipos de aços gerados e suas respectivas técnicas de fabricação. 
Aços micro-ligados: Os estudos sobre os efeitos de micro-adições de vanádio, titânio e nióbio 
nas propriedades mecânicas de aços de baixo carbono iniciaram no final da década de 1950, 
viabilizando o desenvolvimento de tratamentos termomecânicos que levaram à obtenção de aços 
com microestrutura de alto grau de refino. Essa intensa redução no tamanho de grão permitiu 
 
 
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aumentar tanto a resistência mecânica como a tenacidade da chapa, diminuindo os teores de 
elementos de liga do aço (especialmente carbono). Com tal característica há uma melhora 
significativa com relação à soldabilidade, minimizando os custos de fabricação de estruturas. 
Elementos de micro-liga também podem proporcionar endurecimento por precipitação, aumentando 
a resistência mecânica da chapa. Esse efeito é causado pela precipitação interfásica de partículas 
extremamente finas durante a transformação da austenita ao longo do resfriamento após a 
laminação a quente ou tratamento térmico. Nesse caso haverá perda de tenacidade. No caso de aços 
laminados a frio os elementos de micro-liga retardam os processos de recristalização e crescimento 
de grão que ocorrem durante o recozimento das bobinas laminadas a frio. 
A adição de titânio implica principalmente no refino do tamanho de grão austenítico durante o 
reaquecimento da placa antes de sua laminação a quente. Os precipitados desse elemento possuem 
baixa solubilidade, particularmente o nitrato de titânio, que se mantém estável mesmo no aço 
líquido. Já o vanádio possui alta solubilidade na austenita e, por esse motivo, endurece o material 
principalmentepor precipitação interfásica na ferrita, enquanto que o nióbio atua através do refino 
do tamanho de grão austenítico imediatamente antes de sua transformação. Esse último, tanto na 
forma solubilizada como precipitada, possui a capacidade de restringir a recristalização da austenita 
entre os passes de laminação abaixo da temperatura de não-recristalização (variando geralmente 
entre 900°C e 1000°C). Dessa forma, durante a fase de acabamento da chamada laminação 
controlada, ocorre uma virtual “laminação a frio” da austenita, cujos grãos ficam completamente 
achatados e encruados imediatamente antes de sua transformação, proporcionando inúmeros pontos 
propícios para a nucleação de ferrita durante o resfriamento posterior. Dessa forma ela originará 
uma microestrutura ferrítica bastante refinada. 
Aços micro-ligados também podem apresentar o endurecimento por discordâncias, as quais 
ocorrem se a microestrutura desse material apresenta constituintes formados sob temperaturas 
relativamente baixas como ferrita acicular (em formato de agulha) ou bainita. A ferrita acicular, ao 
contrário da poligonal, contém discordâncias em sua estrutura que aumentam sua resistência 
mecânica. Eventualmente esse tipo de endurecimento pode ocorrer na própria ferrita poligonal que 
originalmente está isenta de discordâncias. Por exemplo, em determinados aços, a transformação da 
austenita dá origem a grandes frações de ferrita poligonal formada sob temperaturas relativamente 
 
 
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altas. Contudo, o carbono rejeitado durante essa transformação se concentra em uma pequena 
fração de austenita remanescente, que ganha temperabilidade e se estabiliza momentaneamente. 
Dessa forma ela só irá se transformar posteriormente, sob temperaturas relativamente baixas, 
formando constituintes aciculares, como ferrita acicular, bainita ou mesmo martensita. O volume 
desses constituintes é significativamente maior em relação à austenita que lhes deu origem. Isso 
gera tensões de compressão na matriz de ferrita poligonal já existente, deformando-a localmente e 
gerando discordâncias na mesma, as quais também exercem efeito endurecedor [Pickering 1978]. 
Ainda assim, o principal método para aumento da resistência mecânica conseguida nos aços 
microligados é obtida com a conformabilidade a frio, que é significativamente pior em relação aos 
aços comuns ao carbono. Então uma nova técnica foi necessária para resolver tal problema 
(abaixo). 
Aços bifásicos (dual phase): Um dos recursos disponíveis para maximização simultânea da 
ductilidade e resistência mecânica dos aços consiste no uso de microestruturas mais complexas do 
que ferríticas ou ferrítica-perlíticas geralmente presentes em ligas comuns de baixo carbono. Essa 
abordagem é baseada nas interações mais complexas que ocorrem entre vários constituintes 
presentes na microestrutura, os quais também devem apresentar variações significativas de dureza 
entre si. No final da década de 1970 surgiu o primeiro desenvolvimento nesse sentido, o assim 
chamado aço bifásico (dual phase) que, apresenta microestrutura constituída por uma matriz com 
80 a 85% de ferrita poligonal macia, mais 15 a 20% de martensita dura [Ra-shid 1977]. 
Hornbogen definiu a microestrutura bifásica como sendo uma fusão das três morfologias 
básicas das microestruturas com duas fases: duplex, dispersão e em rede. Por esse motivo, a 
microestrutura bifásica reúne as características topológicas intrínsecas de cada tipo de morfologia, 
conforme mostra a figura 1. Como ocorre com a microestrutura duplex, na bifásica as quantidades 
de grãos por volume das duas fases são iguais; assim, as razões entre os volumes dos grãos das duas 
fases e entre suas frações em volume devem ser iguais. Da microestrutura em dispersão tem-se que 
na bifásica a segunda fase dura deve ser totalmente isolada pela fase-matriz macia, garantindo-se a 
ductilidade e conformabilidade do material. Por fim, da mesma forma como a microestrutura em 
rede, na bifásica a segunda fase se localiza exclusivamente nos contornos de grão da fase-matriz 
[Hornbogen 1980, Gorni 1995]. 
 
 
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Figura 1 - Representação esquemática da topologia da microestrutura bifásica [Hornbogen 1980] . 
 
Durante a produção dos aços bifásicos, seja através da laminação de tiras a quente, seja de 
recozimento contínuo, a matriz ferrítica se forma em primeiro lugar, enriquecendo a austenita 
remanescente com carbono e outros elementos de liga. Esta, por sua vez, ganha temperabilidade 
suficiente para se transformar mais tarde em martensita, sob temperaturas bem mais baixas. Essa 
transformação atrasada da martensita induz tensões residuais de compressão na matriz ferrítica, as 
quais facilitam o processo de escoamento reduzindo o valor do limite de escoamento, suprimindo a 
ocorrência de patamar. Um resfriamento lento após a formação da martensita pode proporcionar a 
redução da fragilidade da martensita recém-formada através de efeitos de revenido. Durante a 
deformação plástica o escoamento da matriz ferrítica macia através dos nódulos de martensita dura 
encrua significativamente o material, aumentando a resistência mecânica. 
Em aços ferríticos com baixo carbono, com alta estampabilidade, as correlações entre 
propriedades mecânicas e microestrutura são mais simples, afinal, esta é caracterizada somente pelo 
tamanho e formato de seus grãos, bem como de sua textura cristalográfica. A situação se torna 
complexa no caso de aços bifásicos, pois a caracterização estereológica de sua microestrutura 
depende de mais parâmetros, envolvendo valores como tamanho de grão das duas fases, a razão 
entre suas durezas, o caminho livre médio da ferrita e o grau de proximidade entre as duas fases 
[Gorni 1995]. 
 
 
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Em meados de 1980 um novo tipo de aço bifásico foi desenvolvido onde a martensita presente 
como segunda fase foi substituída pela bainita. Essa modificação foi embasada pelo fato de que a 
microestrutura ferrítica-bainítica apresenta menor número de locais onde ocorrem concentrações de 
tensão e deformação, sendo mais uniforme do que a ferrítica-martensítica. Isso proporcionou 
melhores características de ductilidade e tenacidade à chapa, concedendo a grande valia para a 
fabricação de rodas automotivas, em função da maior capacidade de expansão de orifício desse 
material. Um aço ferrítico-bainítico ideal para esta aplicação apresenta microestrutura ferrítica com 
10 a 15% de bainita, proporcionando limite de escoamento de 450 a 550 MPa, limite de resistência 
de 550 a 650 MPa, razão elástica de até 85% e alongamento total mínimo de 25%. Um exemplo 
desse material, obtido através de laminação a quente, apresenta a seguinte composição química: 
0,05% carbono, 1,60% manganês, 0,49% silício, 0,033% alumínio e 0,025% nióbio [Sudo 1983, 
Gorni 2007a]. 
Aços multifásicos (TRIP): Em 1967 pesquisadores apontaram ser possível obter altos valores de 
alongamento em aços austeníticos se, durante o processo de deformação sob temperatura ambiente, 
ocorresse transformação contínua da austenita para martensita. Esse fenômeno foi caracterizado à 
dilatação que ocorre durante a transformação da austenita CFC para a ferrita CCC, e foi designado 
pela sigla TRIP: Transformation-induced-plasticity, ou plasticidade induzida por transformação 
[Zackay 1967]. 
No final da década de 1980 Matsumura e outros pesquisadores foram pioneiros em demonstrar a 
possibilidade da aplicação do conceito TRIP para aumentar a ductilidadeem chapas de aço de baixo 
carbono ao silício e manganês, processadas por recozimento contínuo, de forma a apresentar até 
20% de austenita retida em sua microestrutura. O principal desafio metalúrgico era estabilizar em 
temperatura ambiente uma quantidade considerável de austenita que permitisse elevar 
significativamente o alongamento do material. Isso pode ser feito submetendo o material a um ciclo 
de resfriamento a partir de seu estado austenítico que permitisse permanência durante um período 
significativo de tempo dentro do campo bainítico, proporcionando suficiente enriquecimento de 
carbono à austenita remanescente para estabilizá-la sob temperatura ambiente. Este material pode 
ser produzido diretamente da laminação de tiras a quente, onde o resfriamento lento da bobina 
garante o enriquecimento de carbono da austenita remanescente, ou a partir de recozimento 
 
 
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contínuo, onde o resfriamento da tira deve incluir um tratamento adicional de superenvelhecimento 
com esse mesmo objetivo. A redução do tamanho de grão da austenita retida também contribui para 
elevar sua estabilidade. No final desse processo tem-se uma microestrutura multifásica, geralmente 
constituída de 50 a 60% de ferrita, 25 a 40% de bainita e 5 a 15% de austenita retida, que 
proporciona a esse material limites de resistência entre 600 a 800 MPa. É importante ressaltar que 
percentuais de austenita retida superiores a 20% degradam a conformabilidade a frio dos aços TRIP. 
A figura 2 mostra a maior resistência mecânica e ductilidade do aço TRIP em relação aos 
microligados e bifásicos [Matsumura 1987, Bleck 2001, Hulka 2003, Bleck 2004]. 
 
Figura 2 - Curvas tensão versus deformação em comparação aço micro-ligado, dual-phase e TRIP. 
 
Os aços de fase complexa (Complex Phase, CP) surgidos na segunda metade da década de 
1990, representam uma transição entre os aços TRIP e os materiais com ultra-alta resistência 
mecânica. Comparado aos aços TRIP, sua microestrutura é multifásica, mas não é observável a 
presença de austenita retida, acarretando maiores valores de resistência mecânica e menos 
ductilidade. Esta fase é substituída por outras mais duras, o que permite que esse tipo de chapa 
obtenha limites de resistência da ordem de 800 a 1000 MPa em função da presença de 80 a 90% de 
bainita, 5 a 10% de ferrita e 5 a 10% de martensita. Dessa forma os aços de fase complexa são 
particularmente adequados para a manufatura dos componentes necessários para garantir a 
segurança dos ocupantes de veículos automotivos em caso de acidentes, como barras anti-colisão 
em portas e para-choques. Nesse caso a composição química e o processamento do material são 
 
 
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concebidos de forma a reduzir a estabilidade da austenita, formando constituintes duros para se 
atingir a resistência mecânica necessária [Heller 2003, Zhu 2005]. 
Aços martensíticos: apresentam microestrutura principalmente constituída por martensita. Sua 
alta resistência mecânica os qualifica para uso em componentes para a segurança de automóveis, 
como para-choques e barras contra impactos laterais. Contudo, a microestrutura desses aços 
também pode conter outros constituintes como martensita auto-temperada, bainita, ferrita acicular 
e/ou austenita retida; assim, algumas de suas variantes são designadas pela expressão parcialmente 
martensítico (Partially Martensitic, PM). A martensita desse aço apresenta morfologia em ripas, já 
que o teor de carbono desses aços é de menos de 0,2%. Esse produto é obtido através de laminação 
de tiras a quente, sendo necessário manter taxas de resfriamento altas o suficiente no final da 
conformação e temperaturas de bobinamento abaixo do ponto Ms. Uma vez que o teor de carbono 
desse material é relativamente baixo, seu ponto Ms é elevado, da ordem de 300 a 400°C, fazendo 
com que a martensita passe por um processo de auto-revenido durante o resfriamento lento da 
bobina [Spindler 2004]. 
O nível de resistência desse material também pode ser ajustado pelo teor de carbono, já que o 
principal mecanismo de endurecimento da martensita decorre do efeito da solução sólida desse 
elemento. As demais fases presentes na microestrutura são usadas para um ajuste fino das 
características mecânicas. Por exemplo, maiores frações de martensita auto-temperada reduzem a 
resistência mecânica do aço, ao mesmo tempo em que melhoram sua conformabilidade. O tamanho 
de grão da austenita que dá origem à martensita também altera as características mecânicas. Outra 
possibilidade de alterar as propriedades mecânicas dos aços martensíticos consiste no 
endurecimento a partir da precipitação de elementos de micro-liga. As propriedades típicas das 
chapas de aço martensítico são: limite de escoamento de 1150 MPa, limite de resistência de 1360 
MPa, razão elástica de 0,85 e alongamento total de 5%. A conformabilidade por dobramento desse 
material é muito boa, apesar da baixa ductilidade observada no ensaio de tração: o raio mínimo de 
curvatura é da ordem de 1,5 vezes a espessura da chapa [Spindler 2004]. 
A microestrutura martensítica também pode ser obtida após a conformação da chapa no cliente 
final. Nos últimos anos constatou-se um aumento da fabricação de componentes automotivos 
através de estampagem a quente seguida de têmpera na própria matriz usada na conformação 
 
 
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mecânica. O aço usado deve ser auto-temperável, o que virtualmente obriga ao uso de ligas ao boro, 
podendo-se citar as seguintes faixas típicas de composição química: 0,20-0,25% carbono; 1,00-
1,30% manganês; 0,20-0,25% silício; máximo de 0,025% fósforo; máximo de 0,015% enxofre; 
0,15-0,25 cromo e 0,0015-0,0050% boro [Akerstrom 2006]. 
Naturalmente a estampagem a quente de chapas seguida de têmpera para obtenção de 
microestrutura martensítica é indicada para a fabricação de autopeças com resistência mecânica 
extrema, com limites de resistência da ordem de 1.500 MPa, que geralmente são usadas como 
proteção contra colisões (para-choques e seus suportes, reforço interior de portas, túnel da 
transmissão). Uma vantagem desse processo é a alta reprodutibilidade geométrica dos componentes 
conformados, que apresentam tolerância da ordem de 0,5 mm, uma vez que o processo de 
estampagem a quente não induz tensões residuais na peça acabada; elas são anuladas em função da 
alta temperatura em que o material se encontra durante sua conformação. 
Aços com plasticidade induzida por maclação (TWIP): Aços convencionais deformam-se 
através do escorregamento de discordâncias individuais em planos cristalográficos selecionados, 
ocorrendo dessa forma alteração de formato sem modificação na estrutura do cristal ou no volume 
do metal. Aços TRIP se deformam através da chamada transformação “deslocativa” (displacive) 
i.e.transformação da austenita retida em martensita ou bainita, resultando não apenas em 
deformação plástica, como também alteração na estrutura cristalina e na densidade do metal. Em 
um terceiro modo de deformação, através de maclação mecânica, a estrutura cristalina do aço é 
preservada, mas a região maclada é reorientada durante a deformação plástica. Este último 
mecanismo deu origem a ligas ferrosas com ductilidade extraordinária, com plasticidade induzida 
por maclação, designadas pela sigla TWIP (Twinning Induced Plasticity) [Honeycombe 2006]. 
Essa plasticidade induzida por maclação é observada em aços altamente ligados, com 15 a 25% 
de manganês e com 2 a 4% de silício e alumínio. Aços TWIP são austeníticose continuam a sê-lo 
após a deformação plástica. É importante notar que os teores de silício e alumínio neste aço 
implicam em uma redução de densidade (de 7,8 g/cm³ para 7,3 g/cm³) [Frommeyer 2003, 
Honeycombe 2006]. 
O aço TWIP apresenta limite de escoamento relativamente baixo, da ordem de 280 MPa, e um 
moderado limite de resistência, igual a 650 MPa. Porém, seu alongamento total é extremamente 
 
 
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alto, da ordem de 95%, e sua absorção específica de energia chega a ser o dobro dos aços 
convencionais com estampabilidade extra-profunda. Por ser austenítico, possui alta tenacidade, 
mantendo fratura dúctil na faixa de temperaturas entre –196°C e 400°C. Seu nível de resistência 
mecânica não chega a ser excepcional, mas seus valores de ductilidade são inéditos para ligas 
ferrosas, com valores típicos de materiais poliméricos [Schröder 2004]. Além disso, sua alta 
absorção de energia específica, da ordem de 0,5 J/mm³, sua alta tenacidade, mesmo sob altas taxas 
de deformação, e a ausência de temperatura de transição dúctil-frágil, permitem prever muitas 
aplicações potenciais na indústria automobilística, construção civil e criogenia. Um campo 
particularmente promissor são os componentes automotivos destinados à proteção contra colisões 
[Frommeyer 2003]. 
De acordo com os resultados obtidos nas experiências industriais o principal fator de custo para 
esse tipo de aço é o alto teor de manganês, além do maior período de tempo necessário para o refino 
do aço líquido, que a princípio deve ser feito usando-se fornos elétricos a arco [Scott 2006, Kim 
2007]. 
Aços com tamanho de grão ultra-fino: Rompendo a barreira dos 4 a 5 micrometros de tamanho 
mínimo de grão nos aços e obter microestruturas ainda mais refinadas (em certos casos com grãos 
menores do que 1 micrometro) com o objetivo de desenvolvimento de processos termomecânicos 
para aços automotivos visando a obtenção de microestruturas ferríticas com tamanho de grão ultra-
fino, verificou-se uma considerável variação do limite de escoamento com uma redução no 
tamanho de grão de 6,8 micrometros para 1,3 micrometros (figura 3), aumentando de 360 MPa para 
550 MPa no limite de escoamento e de 524 MPa para 610 MPa no limite de resistência. A razão 
elástica para os aços com grão ultra-fino foi muito alta, quase igual a 1,0, enquanto que para aços 
convencionais apresentam valores da ordem de 0,7. 
 
 
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Figura 3 - Curvas tensão versus deformação de um aço baixo C para dois diferentes tamanhos de grão. 
 
Um infortúnio previsto é a perda de ductilidade para esse tipo de material com microestrutura 
refinada, a redução no tamanho de grão de 6,8 micrometros para 1,3 micrometros diminuiu o 
alongamento total de 30% para menos de 20%. 
2. AÇOS HSS – HIGH SPEED STEEL 
2.1 Fundamentação Teórica 
O cenário de necessidade de produtividade no início do século XIX implicou na busca por 
ferramentas para máquinas operatrizes (brocas, fresas, bits para usinagem) que permitissem uma 
maior velocidade de operação. Inicialmente as ferramentas tinham alto percentual de carbono e 
não possuíam um revestimento por outros metais, então os cavacos oriundos da usinagem 
incrustavam na ferramenta, deformando a geometria e inutilizando a mesma. 
2.2 Classificação 
Existem duas classificações: aços rápidos ao molibdênio (grupo M) com carbono na faixa de 
0.75 a 1.52% e molibdênio entre 4.50 até 11.0%, e aços rápidos ao tungstênio (grupo T) que tem 
teores similares de carbono, mas altos teores de tungstênio, entre 11,75 e 21%. 
2.3 Características Metalúrgicas 
 
 
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Através do recozimento, têm microestrutura de carbonetos esferoidizados dispersos em 
matriz ferrítica. Para aumento da vida útil é realizada a têmpera e a microestrutura é composta 
de carbonetos em matriz martensítica. 
Pode ser considerado um aço rápido a liga de aço com 0,67 até 1,3% de carbono, 5 a 12% 
de cobalto, 3,75 a 4,5% de cromo, 0,3% de manganês, 4 a 9% de molibdênio, 2 a 20% de 
tungstênio, 1 a 5% de vanádio e ainda com devido tratamento térmico. 
2.4 Propriedades Mecânicas 
Estudos mostraram que adicionando elementos como tungstênio e molibdênio obteve-se 
uma maior dureza, juntamente com a constância das propriedades da ferramenta em altas 
temperaturas, permitindo maiores velocidades de operação. 
É preciso considerar ainda revestimentos como nitreto de titânio que aumentam bastante a 
dureza e diminuem a rugosidade da ferramenta, propiciando além da maior vida útil, um melhor 
acabamento da peça. 
2.5 Exemplos de Aplicações 
Ferramentas para usinagem em geral. 
3. FERROS FUNDIDOS 
3.1 Fundamentação Teórica 
Ferros Fundidos (FoFo) são ligas à base de ferro com composição química próxima ao 
eutético ferro - carbono. Forma uma liga metálica de ferro, carbono a partir de 2,0% a 4,0%, 
silício de 1% a 3%, podendo também conter outros elementos químicos tais como Manganês, 
Enxofre, Fósforo, a solubilidade máxima deste elemento na austenita. A medida que o teor de 
carbono aumenta a temperatura liquidus se reduz e há mais facilidade de fundir estas ligas, mas 
por outro lado se a presença de quantidades significativas de carbonetos primários ou grafitas 
limita a conformação destas ligas. 
Durante muitos anos as aplicações do ferro fundido foram limitadas por sua baixa 
 
 
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ductilidade e tenacidade. A busca de um material que combinasse a tenacidade do aço com a 
facilidade de fabricação por fundição, do ferro fundido; então desenvolveu -se novos ferros 
fundidos, com a adição de elementos que influenciam a obtenção dessas propriedades 
mecânicas. Um dos principais elementos de liga é o carbono, onde ele pode estar presente de 
três formas, dissolvido nas diversas fases, como cementita ou como grafita. 
3.2 Classificação 
A classificação mais comum dos ferros fundidos diz respeito ao aspecto de sua fratura: 
 Ferro fundido Branco: é quando o carbono está combinado em cementita, a fratura é 
cristalina, com aspecto claro. 
 Ferro fundido acinzentado: é quando as fraturas das ligas que contém grafita na 
estrutura está em contraste, são escuras, acinzentadas. 
Além da classificação anterior, a possibilidade de se classificar os feros fundidos através de 
sua microestrutura. Sendo que os ferros que contém grafita são classificados, primeiramente, 
pela forma da grafita. Assim, existem ferros fundidos com grafita lamelar, nodular ou 
vermicular. Dentro de cada forma de grafita, a maneira como a grafita se distribui e suas 
dimensões são também medidas e caracterizada metalograficamente. Além disso os ferros 
fundidos podem ser também classificados pela microestrutura da matriz, no caso apresenta os 
mesmos constituintes dos aços. 
 Ferros fundidos comerciais, a forma da grafita (quando presente), os tipos de 
microestrutura possíveis e o método de obtenção destas estruturas: 
 Ferro Fundido Cinzento: Grafita é da forma Lamelar, microestrutura da matriz 
(Perlita e Ferrita), obtidos por solidificação. 
 Ferro Fundido Nodular: Grafita de forma Nodular, microestrutura da matriz (Ferrita, 
Perlita e Austenita), obtidos por solidificação ou tratamentos térmicos. 
 Ferro Fundido de Grafita: Grafita Vermicular compacta, microestrutura da matriz 
(Ferrita e Perlita), obtidos por solidificação. 
 Ferro Fundido Branco: Fase rica em carbono é a Cementita, microestruturada matriz 
 
 
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(Perlita e Martensita), obtidos por solidificação e tratamentos térmicos (alivio de 
tensões ou conclusão de decomposição da austenita). 
 Ferro Fundido Maleável: Não possui fase rica em carbono, microestrutura da matriz 
(Ferrita e Perlita), obtidos em tratamentos térmicos. 
 Ferro Fundido Nodular Austemperado: Grafita Nodular, microestrutura da matriz 
(Bainita (austêmpera)), obtido por tratamentos térmicos. 
3.3 Características Metalúrgicas 
No resfriamento do aço após a solidificação e em seu tratamento térmico, o carbono, quando 
excede o limite de solubilidade nas fases do ferro, se precipita sob a forma do carboneto 
metaestável cementita. Em aços, quase nunca ocorre a fase de equilíbrio estável do sistema 
ferro-carbono, a grafita. 
No caso dos ferros fundidos, já durante a solidificação o sistema opta por qual das fases se 
formará e a situação não é tão simples. De uma forma geral, dois fatores principais influenciam 
a formação da fase rica em carbono nos ferros fundidos: 
 A velocidade de Resfriamento; 
 A composição química. 
Efeito da velocidade de resfriamento: Velocidade de resfriamento mais lentas favorecem o 
equilíbrio, com a formação de grafita durante a solidificação. Velocidades mais elevadas 
conduzem à solidificação metaestável, favorecendo a formação de cementita. 
Efeito da Composição Química: O efeito da composição química sobre a formação de 
grafita ou cementita depende, principalmente, do efeito dos elementos de liga sobre a 
estabilidade da cementita. Todas as generalizações sobre o efeito dos elementos de liga em aços 
e ferros fundidos são perigosas, em vista da complexidade dos efeitos, da interação entre os 
elementos e dos efeitos de outras variáveis sobre a microestrutura. 
Elementos que compõe os ferros fundidos: 
Carbono: o carbono nos produtos industriais está compreendido, geralmente entre 2,0% e 
 
 
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4,0%, com teores baixos tem tendência para formar-se o tipo branco. À medida, que o teor de 
carbono cresce, melhoram as condições para a formação de grafita e então obtêm ferro fundido 
cinzento ou outra variedade de grafítica. 
Silício: O silício reduz a estabilidade da cementita. Assim favorece a decomposição da 
cementita em ferrita e grafita. Sua adição é importante quando se necessita a obtenção de ferro 
fundido com grafita. Com pouco ou nenhum silício, o ferro fundido apresenta em geral fratura 
branca. Para a obtenção de ferro fundido com grafita, mas com melhor resistência mecânica, no 
entanto o teor de silício e carbono devem ser limitados, para não haver a formação de ferrita e 
de perlita com o espaçamento interlamelar grosseiro. 
Manganês: O manganês dificulta a decomposição da cementita, dissolvendo-se também 
nesta fase que pode ser descrita (Fe, Mn)3C. Em teores elevados poderia anular a ação do silício 
e o ferro fundido resulta em branco. Seu principal papel nos ferros fundidos comuns é 
neutralizar a ação do enxofre, formando com este MnS, da mesma forma que nos aços. 
Enxofre: O teor de enxofre, no ferro fundido, pode ser bastante elevado do que no caso dos 
aços. O enxofre tem papel importante na morfologia da grafita formada no ferro fundido. O 
ajuste de teores de enxofre e manganês em ferros fundidos cinzentos é muito importante para a 
garantia das propriedades mecânicas desejadas. 
Fósforo: o fósforo quando em teores normais a baixos é grafitizante e não desempenha um 
papel preponderante; em teores elevados, contribui para a fragilidade e atua como estabilizador 
da cementita. O fósforo aumenta a fluidez do metal liquido, permitindo fundir peças de paredes 
mais finas e de contornos mais nítidos. O uso do fósforo para este fim deve ser ponderado, com 
seu efeito sobre as propriedades mecânicas. O efeito fragilizante do fósforo no ferro é pouco 
menos crítico no caso dos ferros fundidos já que tem tenacidade baixa, como por exemplo os 
ferros fundidos cinzentos. Assim, teores de fósforo bastante elevados é comuns em ferros 
fundidos cinzentos. No caso dos ferros fundidos nodulares o fósforo é considerado uma 
impureza. 
Para cada tipo de ferro fundido há uma característica metalúrgica: 
 
 
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Ferro Fundido Branco: as condições de solidificação e processamento do ferro fundido 
branco, são no entanto onde não há formação de grafita, prevalecendo o equilíbrio metaestável 
com a cementita (Fe3C). De uma forma geral, três estruturas podem ser distinguidas em ferros 
fundidos brancos, em função a sua composição química em comparação com a composição do 
liquido eutético: ferros fundidos brancos hipoeutéticos, ferros fundidos brancos hipereutéticos, 
ferros fundidos brancos eutéticos. 
Ferro Fundido Cinzento: na microestrutura, a presença de carbono livre ou grafita é o fator 
microestrutural predominante porque maior sua quantidade, mais mole e menos resistente será o 
material. Além disso, a forma da grafita, a dimensão dos veios e a sua distribuição afetam 
igualmente as propriedades. 
Por outro lado, a matriz metálica dos ferros fundidos cinzentos contém ferrita e perlita; se a 
ferrita predominar, a usinabilidade do material é melhor, mas sua resistência mecânica e sua 
resistência ao desgaste são prejudicadas. Se a perlita for o constituinte predominante na matriz 
metálica, os ferros fundidos cinzentos correspondentes apresentarão melhor resistência 
mecânica. Uma matriz metálica contendo ferrita e perlita em proporções praticamente idênticas 
proporcionará ao material dureza e resistência mecânica intermediárias. 
A introdução de elementos de liga e ou a aplicação de tratamentos térmicos modificam a 
microestrutura da matriz metálica, podendo dar origem à perlita fina ou a uma matriz acicular, 
típica da martensita, afetando, é claro, de modo positivo as propriedades mecânicas. 
No que diz respeito à composição química, os elementos básicos que influem nas 
propriedades mecânicas são o carbono e o silício e, em menor extensão, o fósforo. Desses 
três elementos, o silício é o mais importante pois, como se viu, é ele o principal responsável 
pela formação de grafita. O silício melhora ainda a resistência à corrosão e à oxidação a 
temperaturas elevadas do material. 
Ferro Fundido Nodular: permite combinar propriedades interessantes dos ferros fundidos e 
dos aços. As características fundamentais deste material está no ajuste da composição química e 
na dissolução do metal liquido, de modo a favorecer a formação de grafita em nódulos, ao invés 
 
 
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de filetes. O processo de elaboração do ferro fundido nodular pode envolver várias etapas de 
controle de composição química para atender o objetivo desejado. A matriz metálica, que 
envolve estas partículas, pode ser ferrítica ou perlítica, ou ainda uma mistura destes dois, 
dependendo do tratamento térmico dado. 
Ferro Fundido Nodular Austemperado: todos os elementos de liga segregam entre as fases 
líquida e sólida durante a solidificação, o que leva a diferenças na cinética de transformação 
como função da posição em relação às células eutéticas. Ou seja, a segregação dos elementos de 
liga possui um efeito significativo no processo. Durante a solidificação, elementos como o 
silício, cobre e níquel partem para a fase sólida (tendem a se concentrar na fase austenítica) 
enquanto que elementos como o manganês, molibdênio, cromo e vanádio partem para o líquidoremanescente (tendem a se concentrar no ferro líquido residual). Como resultado, concentrações 
de silício, cobre e níquel são maiores próximas aos nódulos de grafita, enquanto que teores de 
manganês, cromo e molibdênio são maiores nas fronteiras de células. 
Ferro Fundido Maleável: com o tratamento térmico de maleabilização realizado no ferro 
fundido branco, no qual resulta o ferro fundido maleável, esse tratamento causa a formação de 
grafita em uma microestrutura relativamente tenaz, mas esse mesmo processo é limitado por ter 
custo alto. 
Ferro Fundido de Grafita: as características de amortecimento e condutividade são devidos à 
forma da grafita, que se apresenta de forma mais arredondada e mais grosseira, de modo que a 
estrutura pode ser considerada como intermediária entre a do ferro fundido cinzento. 
3.4 Propriedades Mecânicas 
Os ferros fundidos branco tem baixa ductilidade, alta dureza e alta resistência ao desgaste. 
Seu emprego se restringe a aplicações em que se buscam dureza e resistência ao desgaste 
elevadas sem que a peça necessita ser dúctil. 
O ferro fundido cinzento é comparativamente frágil, com ductilidade muito baixa quando 
submetido à tração, pois as extremidades das lamelas ou flocos de grafita, são afiadas e 
 
 
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pontiagudas e podem servir como pontos de concentrações de tensões, quando se aplica uma 
tensão de tração externa. Mas os ferros fundidos cinzentos são eficientes no amortecimento de 
energia vibracional. 
O ferro fundido nodular é conhecido por sua ductilidade, mas a vantagem mais importante 
tem sido seu alto módulo de elasticidade e resistência mecânica, em combinação com 
resistência a corrosão, fácil fundição e usinabilidade. As propriedades mecânicas, bem como as 
magnéticas, dos materiais de ferro são sensíveis ao seus teores de carbono, tipo de liga de 
fundição, bem como, tratamento térmico, corrosão ou propriedades físicas, como resistência 
elétrica. 
O ferro fundido nodular austemperado é uma família de ferro fundido nodular, na qual ele 
passa por um tratamento térmico que é chamado de austêmpera. A Austêmpera transforma o 
ferro fundido nodular dúctil mais resistente à ruptura, à fadiga, ao desgaste e a um alongamento 
especifico elevado. O mesmo é um tratamento isotérmico aplicado em materiais ferrosos com 
controle de tempo e temperatura precisos, produzindo então uma microestrutura de alta 
ductilidade, tenacidade, com resistência a tração, abrasão e fadiga maior que o tratamento de 
tempera tradicional. As vantagens de peças de ferro fundido austemperado resultam em uma 
porcentagem leves que as mesmas peças feitas em aço para a mesma aplicação e mais fáceis de 
usinar do que os aços com durezas equivalentes. 
Os ferros fundidos maleáveis são de alta resistência, baixa ductilidade, baixa resiliência, boa 
resistência a à compreensão, fluidez no estado liquido o que permite a produção de peças 
complexas e finas. A obtenção do ferro fundido maleável é feita a partir do ferro fundido branco 
que passa por um tratamento térmico chamado maleabilização, a peça do ferro fundido branco 
fica submetido a uma temperatura de 900° a 1000° C durante 30 horas. 
O ferro fundido de grafita é conhecido também como "ferro fundido semi-dúctil". 
Entretanto é um produto intermediário entre o ferro fundido cinzento e o ferro nodular. Sendo 
assim, apresentando melhor resistência mecânica e ductilidade do que o ferro fundido cinzento, 
também o seu acabamento por usinagem, é superior ao do ferro fundido cinzento. Por outro 
 
 
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lado, em relação ao ferro fundido nodular, possui maior capacidade de amortecimento e 
condutibilidade térmica elevada. 
3.5 Exemplos de Aplicações 
A aplicação mais usual do ferro fundido branco é em equipamentos de manuseio de terra, 
mineração e moagem. 
Os ferros fundidos cinzentos são indicados principalmente para aplicações expostas a 
vibração, tais como as estruturas de base para máquinas e equipamentos pesados. 
As aplicações dos ferros fundido nodulares é em virabrequins, engrenagens, calibres de 
freios a disco, rolamentos, cilindros de secagem de fábricas de papéis, articulação de direção. 
Algumas das aplicações mais utilizada do ferro fundido nodular austemperado, é nos setores 
de máquinas agrícolas, tratores, máquinas para transporte em mineradoras e nos setores de 
transporte geral de cargas automotivas. 
As aplicações mais usuais do ferro fundido maleável são em conexão para tubulações, 
sapatas de freios, caixas de engrenagens, cubos de rodas, bielas entre outros. 
Algumas aplicações dos ferros fundidos de grafitas são em rotores de freios de discos e 
cabeçotes de motores a diesel. 
4. LIGAS LEVES – ALUMÍNIO (Al) E MAGNÉSIO (Mg) 
O aço e outras ligas ferrosas são consumidos em quantidades extraordinariamente grandes, pois 
possuem um enorme variedade de propriedades mecânicas, podem ser fabricados com relativa 
facilidade e são produzidos de forma econômica. Entretanto, eles possuem algumas limitações bem 
definidas, sendo a massa específica relativamente elevada, condutividade elétrica 
comparativamente baixa e suscetibilidade inerente à corrosão em alguns ambientes usuais Assim, 
para muitas aplicações, é vantajoso ou até mesmo necessário o uso de outras ligas que possuam 
combinações adequadas de propriedades. 
 
 
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Existe uma diferenciação entre as ligas fundidas e as ligas forjadas. As ligas muito frágeis que 
não seja possível alterar sua forma ou conformar mediante uma deformação apreciável são 
fundidas. Por outro lado, aquelas ligas suscetíveis à deformação mecânica são chamadas de ligas 
forjadas. 
Então as ligas leves/ligas não ferrosas são definidas como, ligas que não possuem como 
constituinte principal o elemento ferro (Fe). 
4.1.1 Ligas de Alumínio (Al) 
4.1.1.1 Fundamentação Teórica 
O alumínio é o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre, apesar disso, é o 
metal mais jovem a ser utilizado em escala industrial. Começou a ser produzido 
comercialmente há apenas 160 anos. 
O alumínio e suas ligas são caracterizados por uma massa específica baixa (2,7 g/cm³), 
condutividade térmica e elétrica elevadas e resistência à corrosão. Reflete a luz, possui 
coloração agradável e tem um baixo ponto de fusão: 658ºC. 
Física, química e mecanicamente, o alumínio é um metal como o aço, latão, cobre, 
zinco, chumbo ou titânio e, como tal, pode ser derretido, fundido, conformado e usinado de 
modo muito parecido com esses metais. 
Quando combinado com pequenas quantidades de outros produtos químicos, as ligas de 
alumínio podem aperfeiçoar muito algumas das características naturais do alumínio. O 
alumínio e suas ligas reúnem diversas funcionalidades que fazem com que sejam muito 
apropriados para uma série de aplicações em praticamente todos os setores industriais. 
O interessante de tudo isso é que o alumínio é um metal retirado de um minério 
chamado bauxita, que existe em grande quantidade na natureza. Na verdade, cerca de 8% da 
crosta terrestre são constituídos pelo alumínio. Isso o torna o metal mais abundante no nosso 
planeta. 
 
 
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4.1.2 Classificação das ligas de alumínio (Al) 
Os sistemas de ligas são classificados ou de acordo com o metal-base ou de acordo com 
alguma característica específica compartilhada por um grupo de ligas. 
 Ligas trabalhadas ou para tratamentomecânico: são ligas que passam por 
processos de laminação, extrusão, forjamento, estiramento e são subdivididas em 
duas categorias: 
o Ligas trabalhadas tratáveis termicamente: possuem ótimas propriedades 
mecânicas que são obtidas através do tratamento térmico. 
o Ligas trabalhadas não-tratáveis ou ligas encruáveis: são ligas que não 
respondem ao tratamento térmico, suas propriedades mecânicas são 
determinadas pelo grau de trabalho a frio e encruamento. 
 Ligas de fundição. 
4.1.3 Características Metalúrgicas 
O alumínio fundido dissolve outros metais e substâncias metaloides como o silício (que 
atua como metal). Quando o alumínio se resfria e se solidifica, alguns dos constituintes da 
liga podem ser retidos em solução sólida. Isto faz com que a estrutura atômica do metal se 
torne mais rígida. Os átomos podem ser visualizados como sendo arranjados em uma rede 
cristalina regular formando moléculas de tamanhos diferentes daqueles do elemento de liga 
principal. A principal função das ligas de alumínio é aumentar a resistência mecânica sem 
prejudicar as outras propriedades. Assim, novas ligas têm sido desenvolvidas combinando as 
propriedades adequadas a aplicações específicas. 
O metal quente pode manter mais elementos de liga em solução sólida do que quando 
frio. Consequentemente, quando resfriado, ele tende a precipitar o excesso dos elementos de 
liga da solução. Este precipitado pode ser na forma de partículas duras, consistindo de 
compostos intermetálicos, tais como: CuAl2 ou Mg2Si. Estes agregados de átomos metálicos 
tornam a rede cristalina ainda mais rígida e endurecem a liga. 
A descoberta do “envelhecimento”, das ligas que contém magnésio e silício conduziu ao 
 
 
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desenvolvimento das principais ligas estruturais utilizadas hoje na engenharia. Este foi um 
trabalho pioneiro no campo das ligas de alumínio-magnésio, amplamente utilizadas 
atualmente na indústria naval. 
Outro importante emprego do alumínio é sua utilização nas ligas de fundição, que 
permitem um maior aproveitamento das sucatas de aviões. 
4.1.4 Propriedades Mecânicas 
A capacidade de conformação é uma das características mais importantes do alumínio e 
da maioria de suas ligas. Os níveis de resistência de determinadas ligas de alumínio são 
similares às dos aços estruturais. Enquanto o alumínio possui um módulo de elasticidade 
específico, similar ao do aço, o módulo de elasticidade específico é de aproximadamente um 
terço em relação ao do aço. Em termos de engenharia estrutural, isto significa deformações 
maiores, as quais, por outro lado, podem ser eliminadas pelo desenho avançado da seção 
transversal. Enquanto esse tipo de otimização geralmente permite alcançar uma diminuição 
do peso em relação ao aço, a seção transversal otimizada pode ser maior do que a do aço. As 
ligas de alumínio, diferente do aço, podem ser extrudadas, oferecendo aos projetistas uma 
grande variedade de possibilidades de seções transversais. 
A usinabilidade da maioria das ligas de alumínio é excelente. O alumínio pode ser unido 
empregando uma grande variedade de métodos, entre eles, por fusão e solda de resistência, 
brasagem, solda adesiva e métodos mecânicos, tais como rebitagem e parafusamento. 
4.1.5 Exemplos de Aplicações 
Devido as suas propriedades, o alumínio tem várias aplicações. Dentre elas pode-se citar 
sua utilização na fabricação de bens de consumo, indústria automotiva e transportes, 
construção civil, embalagens, indústria elétrica, maquinas e equipamentos. 
 Bens de consumo, como exemplo, panela de pressão, bicicletas, peças, entre 
outros; 
 Construção civil, como exemplo, cobertura, telhas, em fachadas e paredes, 
 
 
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janelas, divisórias, entre outros; 
 Transporte, como exemplo, ônibus com partes da estrutura feitas de alumínio; 
 Indústria automotiva, como exemplo, carros automotivos; 
 Indústria elétrica, como exemplo, cabos condutores, transformadores, solenoides, 
relés, entre outros; 
 Embalagens, como exemplo, latas de bebidas, pratinhos descartáveis, tubos de 
remédio, pasta de dentes, entre outros; 
 Máquinas e equipamentos, como exemplo, vasos de reação, tubulações, 
trocadores de calor, entre outros; 
 Aeronáutica, como exemplo, predominação de alumínio em 80% na estrutura de 
um avião e de foguetes espaciais; 
 Embarcações, como exemplo, barcos, lanchas, navios e submarinos; 
4.2 Ligas de Magnésio (Mg) 
4.2.1 Fundamentação Teórica 
O magnésio é o sexto elemento em abundância, constituindo cerca de 2,76% da crosta 
terrestre, e o terceiro metal mais usado, na sequência de ferro e alumínio. 
O magnésio é o mais leve dos metais estruturais com a densidade de 1,74 g/cm3. 
Contudo é usado como material estrutural combinado com outros elementos, tendo a maior 
parte das ligas de magnésio uma densidade levemente mais elevada do que o metal puro. 
O magnésio é um metal reativo usualmente encontrado na natureza sob a forma de 
óxido, carbonato ou silicato, muitas vezes em combinação com o cálcio. A sua elevada 
reatividade é uma das razões pela qual a produção de magnésio requer grande quantidade de 
energia. 
O uso de magnésio centra-se em três propriedades deste metal: 
 A sua tendência à formação de compostos intermetálicos com outros metais; 
 A sua alta reatividade; 
 
 
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 A sua baixa densidade. 
Estas propriedades dão ao magnésio uma vasta utilização em aplicações estruturais. O 
magnésio possui, também, boas condutibilidades elétrica e térmica, e absorção às vibrações 
elásticas. 
Seu ponto de fusão é baixo, em torno de 650 °C. Tem boa usinabilidade e pode ser 
forjado, extrudado, laminado e fundido. Sua estrutura cristalina é hexagonal compacta. O 
magnésio possui boa resistência à corrosão em atmosferas pouco agressivas, mas é 
susceptível à corrosão em meios marinhos. 
4.2.2 Classificação das ligas de magnésio (Al) 
As ligas de magnésio são classificadas pela ASTM (American Society of Testing and 
Materials) seguindo uma designação própria, dividida em três partes. A primeira parte, 
composta de duas letras, indica os dois principais elementos de liga. A segunda parte, com 
dois números, indica o percentual desses dois elementos. Se existirem duas ligas com 
características iguais, a terceira parte designa um número sequencial por ordem de patente. 
A quarta e última parte, indica o tratamento térmico ou mecânico empregado. 
Já o sistema de numeração unificado (UNS) reserva as designações de M10001 até 
M19999 para as ligas de magnésio. 
Sistema de classificação 
O sistema de classificação da ASTM possui as designações definidas como indicado 
abaixo. 
Primeira Parte (elementos de liga): 
A: Alumínio B: Bismuto C: Cobre D: Cádmio E: Terras raras 
F: Ferro G: Magnésio H: Tório K: Zircônio L: Lítio 
M: Manganês N: Níquel P: Chumbo Q: Prata R: Cromo 
S: Silício T: Estanho W: Ítrio Y: Antimônio Z: Zinco 
 
 
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Segunda Parte: Indica a quantidade dos dois principais elementos de liga 
 
Terceira Parte: Distingue ligas com o mesmo teor de elementos de liga 
 A: primeira liga registrada na ASTM 
B: segunda liga registrada na ASTM 
C: terceira liga registrada na ASTM 
D: liga de alta pureza 
E: liga de alta resistência à corrosão 
X1: liga não registrada na ASTM 
 
Quarta Parte: Indica condição do tratamento térmico ou mecânicoF: não tratado 
O: recozido 
H10 e H11: levemente encruado 
H23, H24 e H26: encruado e parcialmente recozido 
T4: tratamento térmico de solubilização 
T5: envelhecido artificialmente 
T6: tratamento térmico de solubilização e envelhecido artificialmente 
T8: tratamento térmico de solubilização, trabalhado a frio e envelhecido artificialmente 
 
4.2.3 Características Metalúrgicas 
Os elementos mais comumente utilizados em ligas de magnésio comerciais são o 
alumínio, berílio, lítio, zinco e lantanídeos entre outros. A principal característica destas 
ligas é a sua baixa densidade. Com efeito estas ligas são as mais leves de entre todos os 
materiais estruturais, incluindo os mais populares como os aços carbono, ligas de alumínio e 
ligas de titânio. 
Geralmente as ligas de magnésio podem ser classificadas em dois grupos. O primeiro 
inclui as ligas contendo entre 2% a 10% de alumínio, combinado com outros elementos num 
 
 
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menor teor como o zinco e o manganês. Estas ligas apresentam grande variedade e baixo 
preço e, a baixas temperaturas (até ~120ºC) as suas propriedades mecânicas são adequadas. 
No segundo grupo considerado incluem-se ligas de magnésio contendo vários elementos de 
liga como terras raras, zinco, tório ou prata (exceto alumínio) todas contendo ainda uma 
pequena percentagem de zircónio. Este elemento é essencial já que permite obter um 
material com tamanho de grão reduzido e portanto melhores propriedades mecânicas. Estas 
ligas apresentam assim melhor comportamento mecânico a altas temperaturas mas a 
utilização de elementos de liga mais caros combinado com tecnologia especializada para o 
seu fabrico resulta em preços mais elevados. 
Algumas precauções devem ser tomadas com este tipo de material: o magnésio é 
extremamente inflamável, especialmente quando está pulverizado. Reage rapidamente, com 
liberação de calor, em contato com o ar ou água, motivo pelo qual deve ser manipulado com 
precaução. O fogo produzido pelo magnésio, portanto, não deverá ser debelado através do 
uso de água. 
Uma grande desvantagem do magnésio é a susceptibilidade à corrosão; esta 
característica impede a sua utilização sem adição de elementos de liga. A sua estrutura 
hexagonal compacta é também uma desvantagem, pois dificulta o trabalho a frio. 
4.2.4 Propriedades Mecânicas 
O magnésio puro tem pouca resistência mecânica e plasticidade, sua pouca plasticidade 
é devida a que sua rede é hexagonal e possui poucos planos de deslizamento. As baixas 
propriedades mecânicas exclui a possibilidade de utilizá-lo em estado puro como material 
estrutural, mas aliado e tratado termicamente pode melhorar suas propriedades mecânicas. 
Como o mais leve metal estrutural disponível, a combinação de baixa densidade e boa 
resistência mecânica das ligas de magnésio resulta em um alto relacionamento resistência-
peso. Sobre esta base, é comparável com a maioria dos materiais estruturais comuns. 
Entre as ligas mais comuns o alumínio e o zinco introduzem-se para elevar a resistência 
mecânica, o manganês para elevar a resistência à corrosão e afinar o tamanho de grão, para 
 
 
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este último podem ser utilizados o zircônio e os metais das terras raras, o berílio se utiliza 
para diminuir a tendência à inflamação durante a fundição. 
Devido a seu baixo módulo de elasticidade, as ligas de magnésio podem absorver 
energia elasticamente. Combinado com tensões moderadas, isto fornece excelente 
resistência e alta capacidade de amortecimento. A liga de magnésio possui boa resistência à 
fadiga e comporta-se particularmente bem em aplicações que envolvem um grande número 
de ciclos de tensões relativamente baixas. 
As partes de magnésio são geralmente utilizadas a temperaturas que variam desde o 
ambiente até os 175°C. Algumas ligas podem ser usadas em ambientes de serviço de até 
370°C por breves exposições. A temperaturas elevadas se oxida intensamente e inclusive 
se inflama espontaneamente. 
As peças fundidas têm uma resistência compressiva praticamente igual à tensão 
de fluência à tração, enquanto nas ligas para forja a resistência à compressão é 
consideravelmente menor que a fluência de tração. As ligas para forja possuem um maior 
alongamento ao rompimento, uma maior tensão de rompimento e uma maior resistência à 
fadiga. 
Apesar de uma ampla variação da dureza com as diferentes ligas, a resistência à abrasão 
varia só em 15 a 20%. Para proteger locais ou zonas da peça expostas a grande atrito, 
costumam-se colocar insertos de aço, bronze, ou materiais não metálicos. Podem ser 
utilizados em buchas de pouca carga, baixas velocidades, baixas temperaturas e boa 
lubrificação. 
4.2.5 Exemplos de Aplicações 
As ligas de magnésio têm uma vasta aplicação resultante das suas excelentes 
propriedades, dentro das quais se podem referir a sua dureza, resistência ao impacto, baixa 
densidade, etc. 
Estas ligas aplicam-se na indústria automóvel, aeroespacial, equipamentos comerciais, 
 
 
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etc. 
 Aplicações do Magnésio puro: 
 Fundição de componentes metálicos (em molde ou areia); 
 Dessulfuração do aço; 
 Inoculação de ferro fundido; 
 Como reagente químico; 
 Para proteção anódica contra a corrosão (ex.: estruturas de aço tipo cascos de 
navio, bujões de gás e petróleo ou esquentadores domésticos). 
Aplicações da Ligas de Magnésio: 
 Rodas de “liga leve”, fabricadas por injeção - Liga AM60; 
 Componentes de um sistema ABS, produzido através da injeção – Liga AZ91D; 
 Corpo de um notebook; 
 Componentes do sistema de transmissão de um helicóptero – Liga AZ91E e 
WE43A; 
 Componentes usados na indústria 
REFERÊNCIAS 
 
AÇOS DE ALTA RESISTÊNCIA: 
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