Materiais Mecânicos I Produtos Siderúrgicos parte 3

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PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
3. Fabricação do aço: 
3.5- Etapa 4: Lingotamento
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
3. Fabricação do aço: 
3.5- Etapa 4: Lingotamento
O objetivo desta etapa é a de solidificar o aço em uma forma desejável para as etapas 
subsequentes
O aço produzido na Aciaria pode seguir 3 rotas : 
• Fabricação de peças: cilindros de laminação, potes de escória
• Lingotamento convencional: (5%) menor rendimento em peso 80-88%), 
• Lingotamento contínuo: (95 %) maior produtividade, menor custo, maior rendimento 
do aço produzido (96-98%)
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3. Fabricação do aço: 
3.5- Etapa 4: Lingotamento A) Lingotamento Convenc ional.
• Menor rendimento em peso (80-88%): Custo 
maior 
• Útil quando:
• Se deseja obter aços efervescentes, mas 
aços acalmados também podem ser 
fabricados
• Menor investimento de instalação, 
• permite maior redução entre o tamanho 
do lingote e o produto semi-acabado
final (maior resistência mecânica)
Aços efervescentes: Muito baixa adição de desoxidantes. Apresentam nítida diferenças de composição 
química e propriedades entre superfície e núcleo (segregação: diferenças de concentração de C,P e S), 
proporciona um melhor acabamento de superfície: mais utilizado em alguns tipos de chapas.
Aços acalmados: Aços completamente desoxidados (muito baixa evolução de gases durante a 
solidificação. Possuem composição química e propriedades mais uniformes , utilizado em aplicações 
importantes como em forjamento, cementação, etc. As chapas e tiras apresentam melhores características 
de estampabilidade
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3. Fabricação do aço: 
3.5- Etapa 4: Lingotamento
B) Lingotamento Contínuo: generalidades
• Elevada produtividade
• Menor custo operacional
• Permite produção de lingotes com
tamanho bem mais próximo ao produto
semi-acabado final (menos operações
/passes de laminação)
• Maior aproveitamento do aço produzido:
superior ao lingotamento convencional
• Tipo de aço produzido: acalmado
• Resfriamento mais rápido produzindo
uma estrutura menos grosseira, menor
segregação e ausência de rechupe
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3. Fabricação do aço: 
3.5- Etapa 4: Lingotamento
B) Lingotamento Contínuo: processo
• Vazamento do aço líquido em um molde de
cobre refrigerado aberto no topo
• Início da solidificação da superfície com
formação de uma “pele” .
• Avanço da solidificação: aumento da espessura
da pele (presença de um sistema de suportes de
rolos para impedir a expansão). Presença de
sprays para aumentar a velocidade de
solidificação de forma controlada
• Solidificação completa do “veio”
• Corte do veio em tamanho adequado para a
etapa posterior de laminação: placas, tarugos.
• Inspeção
Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=d-72gc6I-_E
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3. Fabricação do aço: 
3.5- Etapa 4: Lingotamento: Fenômenos que ocorrem durante a solidificação do lingote
A) Contração volumétrica 
durante a solidificação
No lingotamento convencional ocorre
um defeito denominado “rechupe”
devido a contração volumétrica do
aço ao passar do estado líquido
para o estado sólido. Para evitar
que os produtos obtidos apresentem
esse vazio , a parte superior do
lingote é cortada fora havendo
grande perda de material. Para
diminuir o tamanho do rechupe a
parte superior do lingote é mantida
aquecida por um tempo mais longo
(massalote)
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3. Fabricação do aço: 
B) Segregação:
• Segregação é a diferença de composição química que
ocorre ao longo do produto solidificado devido a diferença
de solubilidade de determinados elementos entre o estado
líquido e sólido.
• Elementos como C, P e S possuem tendência a segregar, de
modo que as propriedades ao longo do lingote são
diferentes.
• O efeito da segregação é reduzido por uma maior
velocidade de resfriamento, como ocorre no lingotamento
contínuo
3.5- Etapa 4: Lingotamento: 
Fenômenos que ocorrem durante a solidificação do lingote 
Obs. As barras de aço ou chapas a serem adquiridas da Usina , mesmo após a etapa 5 (laminação)
apresentam remanescentes do processo de solidificação, ou seja podem apresentar segregação
(variação de composição entre o núcleo e a superfície). Por essa razão caso seja necessária uma maior
uniformidade do material, esta será obtida se o lingote for proveniente de lingotamento contínuo.
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3. Fabricação do aço: 
C) Trincas:
• O molde do lingotamento ao receber o metal líquido se
expande e o metal se contrai pois passa do estado líquido
para o sólido, e se separa do molde ficando uma “pele”
bem fina de metal sólido. Caso a pressão do metal líquido
exerça uma pressão excessiva a pele poderá romper
provocando ruptura ou trinca do lingote.
• Quando o material solidifica é criado um gradiente
térmico: entre superfície e núcleo. Como a superfície
solidifica mais rápido, a contração da região do núcleo é
restringida pela superfície (já solidificada), gerando
tensões. Se as tensões forem excessivas podem provocar
trincas no material
3.5- Etapa 4: Lingotamento: 
Defeitos que ocorrem durante a solidificação 
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3. Fabricação do aço: 
D) Estrutura do lingote:
A estrutura do lingote solidificado apresenta essencialmente tres
regiões:
• Zona coquilhada ou zona refrigerada (chill zone) : é uma faixa
estreita de grãos orientados aleatoriamente na superfície
• Zona colunar: contém grãos alongados orientados na direção
central (perpendicular as paredes do molde)
• Zona equiaxial: grãos solidificados de forma aleatória de
tamanho similar em todas as direções e de tamanho bem maior
que os grãos formados na zona coquilhada.
A solidificação dos grãos colunares formam dentritas (solidificação no
formato de ramificações).
3.5- Etapa 4: Lingotamento: 
Defeitos que ocorrem durante a solidificação 
Obs. A estrutura solidificada não é uma estrutura boa em termos de propriedades mecânicas devido a 
presença de micro-segregação (maior quantidade de impurezas) que ocorre entre as dentritas, além do 
centro apresentar grãos maiores o que é negativo para a resistência do material
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação 
A) Introdução
• O lingote produzido não está na condição ideal para ser utilizado pelas indústrias.
• A estrutura do lingote é uma estrutura bruta solidificada e por isto menos resistente, além de não estar
com a geometria apropriada necessária para sua aplicação industrial.
• A etapa de laminação justamente atende a estas duas necessidades:
• Transforma o lingote de aço em produtos capazes de serem utilizados por outras indústrias tais
como barras, chapas, perfis, tubos, etc.
• “Quebra” a estrutura bruta solidificada refinando e uniformizando o tamanho do grão,
caldeando porosidades e produzindo uma aço mais resistente, dúctil e tenaz
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação 
A) Introdução
• O processo de
laminação “quebra” a
estrutura bruta de fusão
do lingote produzindo
um material mais
resistente pelo refino e
uniformidade dos grãos
produzidos
• Uma rosca produzida
por laminação é mais
resistente que a
produzida por usinagem
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação
A) Introdução
O processo é o mais importante processo de conformaçãomecânica
• Laminação é um processo de conformação no qual o material é forçado a passar entre dois
cilindros que giram à mesma velocidade periférica, mas em sentidos opostos e espaçados entre
si a uma distância menor que o valor da dimensão inicial do material a ser deformado.
• Ao passar entre os cilindros, surge uma tensão no produto em processamento o qual promove
uma deformação plástica que resulta na redução da sua secção transversal e um aumento do
seu comprimento
• Apresenta alta produtividade
• Geralmente o material passa por vários passes para atingir a redução de área desejada
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4. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação 
B) Classificação
O processo de laminação pode ocorrer em altas temperaturas e mesmo na temperatura 
ambiente. 
• Laminação a quente
• Laminação a frio
Laminação a quente
Laminação a frio
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4. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação 
B) Classificação 
Laminação a quente 
• É geralmente realizada no início do processo de
laminação, partindo de um lingote na forma de placa ou
tarugo
• A temperatura de trabalho se situa acima da temperatura
de recristalização
• O aço é laminado a quente em temperaturas da ordem de
900 a 1200ºC, deste modo reduzindo a resistência a
deformação plástica (mais fácil para conformar),
permitindo grandes reduções das secções transversais
• Em cada passe o material é recristalizado evitando o
encruamento/endurecimento para os passes subsequentes
Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=AuuP8L-WppI
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação B) Classificação
Laminação a frio
• É geralmente realizada a partir de um produto semi acabado previamente laminado a quente.
• A temperatura de trabalho se situa abaixo da temperatura de recristalização geralmente na própria
temperatura ambiente, obtendo-se produtos com melhores tolerâncias dimensionais,
• Durante a laminação a frio ocorre uma aumento da resistência à deformação de modo que não se
consegue em cada passe reduções da secção transversal tão elevadas quanto na laminação a quente.
Para permitir uma sequência de passes de laminação a frio ela tem que ser intercalada com
tratamentos térmicos de recozimento (recristalização), que restauram a ductilidade do material
• Em função destas características a laminação a frio é aplicada para as operações finais quando as
especificações do produto indicam a necessidade de um melhor acabamento superficial e maior
precisão dimensional.
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação
C) Tipos de produtos obtidos por laminação
Chapas e bobinas
Muitas chapas disponíveis podem estar revestidas 
com uma proteção especial de Zn ou de Sn para 
melhorar a resistência à corrosão
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação
C) Tipos de produtos obtidos por laminação
Barras
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação
C) Tipos de produtos obtidos por laminação
Barras
Fio máquina: Produto genérico na forma de barras laminadas a quente (diâmetro na ordem de 5 a 35
mm) disponibilizadas na forma de bobinas. Serve de base para a produção de inúmeros outros
produtos ou componentes por conformação a frio (comumente a trefilação) ou por usinagem. Os
principais produtos obtidos a partir do fio máquina são os arames , cordoalhas, pregos etc. utilizados
tanto para a construção mecânica quanto civil.
Fio máquina Cordoalha
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação
C) Tipos de produtos obtidos por laminação
Formatos estruturais / perfis
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação
C) Tipos de produtos obtidos por laminação
Tubos sem costura
Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=ztcEyel47Kg
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação
D) Defeitos em materiais laminados 
1. Defeitos internos: Ex. porosidades (Podem ser detectados por Ultrassom)
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação
D) Defeitos em materiais laminados
2. Marcas e Trincas superficiais Podem ser detectados por Ensaio de partículas magnéticas: 
Magnaflux
Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=qpgcD5k1494
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação
D) Defeitos em materiais laminados
2. Marcas e Trincas superficiais
Podem ser detectados por Ensaio de Eddy
current ou Correntes parasitas
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3. Fabricação do aço: 
3.6- Etapa 5: Laminação
D) Defeitos em materiais laminados
2. Marcas e Trincas superficiais
Podem ser detectados por Sistemas óptico de 
verificação de defeitos
Parsytech
Verifica defeitos superficiais em placas ou 
barras laminados a quente , laminados a frio 
ou revestidos 
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4. Outros Processos de Conformação de produtos siderúrgicos
A) Trefilação
Processo normalmente realizado a frio, e 
é utilizado na fabricação de arames. O 
processo consiste em puxar o metal 
através de uma matriz, por meio de uma 
força de tração a ele aplicada.
B) Extrusão
Na extrusão o material é forçado através 
de uma matriz (similar ao aperto de uma 
pasta de dente). 
Pode ser realizada a frio ou a quente
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4. Outros Processos de Conformação:
C) Forjamento
• Consiste no trabalho mecânico ou na deformação geralmente de uma única peça de 
metal: pode ser a quente (mais comum), ou a frio
• Pode ser através de golpes sucessivos (Martelo) ou contínuo (Prensas)
• Itens forjados são os que possibilitam as melhores propriedades mecânicas
• Exemplos: virabrequins, bielas, eixos, componentes de transmissão, pinhões, coroas, etc.
Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=YobXFODkp50
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4. Outros Processos de Conformação:
D) Estampagem: Processo de fabricação de peças, através do corte, dobramento ou 
deformação de chapas em operação de prensagem, geralmente realizadas a frio 
Corte Dobramento Embutimento
Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=6PD6c8gNGyA
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5. Fundição:
O processo de fundição consiste em vazar o metal líquido em um molde contendo uma 
cavidade na geometria da peça desejada, permitindo que esfrie e solidifique
Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=2Qn0gZ86Xzg
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6. Classificação dos aços:
6.1 Introdução:
Os aços são classificados conforme vários critérios e todas eles são utilizados conforme a 
necessidade, ênfase, ou especificação por uma determinada indústria ou literatura em 
geral:
• Prática de desoxidação (aços acalmados, aços efervescentes)
• Método ou processo de fabricação (laminados a quente ou a frio)
• Forma do produto (chapas, barras, tubos, perfis)
• Microestrutura (ferrítico, perlítico, martensítico)
• Tratamento térmico (recozido, normalizado, temperado, etc.)
• Aplicação (aços para rolamentos, arames, cementação, ferramentas, etc.)
• Composição química (classificação mais usual)
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6.2 Classificação quanto à composição química: 
A) Aços comuns: 
• Apresenta os elementos sempre presentes no aço tais como: C , P, S, Mn, Si, .• Não apresentam elementos de liga adicionados intencionalmente. 
• São classificados pelo teor de carbono:
• Baixo C: até 0,25%
• Médio C: de 0,25 a 0,50 %
• Alto C > 0,50%
Observações:
• Os elementos de liga conferem ao aço determinadas características como objetivo de melhorar 
suas propriedades como resistência, dureza, resistência ao impacto, resistência à corrosão, etc. 
Os elementos de liga mais comuns no aço são: Cr, Ni, Mo, 
• Além dos elementos sempre presentes outros poderão aparecer devido ao processo de 
fabricação sem adição intencional. Estes elementos são chamados de residuais e são 
especificados pelo seu limite máximo visto que sua presença não é desejável. Exemplo: Cu, Sn, 
Cr, etc.
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6.2. Classificação quanto à composição química: 
B) Aços de baixa liga: 
• Apresenta os elementos sempre presentes no aço tais como: C , P, S, Mn, Si, em níveis 
normais.
• Além dos elementos normais apresentam elementos intencionalmente adicionados a fim 
de melhorar as propriedades dos aços . A soma destes elementos não ultrapassa 6 % 
(alguns livros adotam 5% )
• Exemplo: SAE 4140: 0,38-0,43% C; 0,80-1,10%Cr; 0,75-1,00%Mn; 0,15-0,30%Si; 
0,15-0,25% Mo; S < 0,040%; P< 0,035%
Σ Elementos de liga < 6%
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6.2. Classificação quanto à composição química: 
C) Aços de alta liga: 
• Apresenta os elementos normais do aço tais como: C , P, S, Mn, Si, em níveis normais.
• Além dos elementos normais apresentam elementos intencionalmente adicionados a fim 
de melhorar as propriedades dos aços . A soma destes elementos é superior a 6 % 
(alguns livros adotam 5% )
• Exemplos:
•Aços inoxidáveis: apresentam Cr superior a 11%
•Alguns aços ferramentas: H13 (0,32-0,45% C; 4,75-5,50 % Cr; 0,20-0,50%Mn; 
0,80-1,20 % Si; 1,10-1,75% ; S < 0,030%; P< 0,03% ; 0,80-1,20%V
Σ Elementos de liga > 6%
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6.2 Classificação quanto à composição química: 
D) Aços microligados: (aços HSLA= high strength low alloy)
• São aços que contém elementos de liga especiais que em proporções muito pequenas 
(< 0,20 % ) são capazes de conferir uma melhoria significativa nas propriedades 
mecânicas dos aços.
• Elementos microligantes: Nb, Ti e V. São fortes formadores de nitretos e/ou carbonetos, 
tendo ainda adições de Mn ≈ 1,5 %. 
• Geralmente o carbono é baixo ou médio.
• Os aços HSLA foram inicialmente desenvolvidos para as indústrias de óleo e gás. 
Atualmente aplicados em navios, estruturas off shore (alto mar ou longe da costa) , 
automóveis, equipamentos fora de estrada (off-road) e vasos de pressão.
6.2 Classificação quanto à composição química: 
DIN 30 MnVS6
• 0,26-0,33%C
• 0,15-0,80%Si
• 1,20-1,60% Mn
• 0,02 – 0,06%S
• 0,08-0,20% V
• 0,01-0,02%N
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D) Aços microligados: (aços 
HSLA= high strength low alloy)
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6.2 Classificação quanto à composição química: 
Exercício
Elemento 
químico
C Ni Mn P S Si Mo Cu Cr Ti
Aço A
Mínimo (%) 0,38 1,65 0,60 - - 0,15 0,20 - 0,70 -
Máximo (%) 0,43 2,00 0,80 0,03 0,04 0,35 0,30 0,35 0,90 0,02
Aço B Mínimo (%) 0,42 - 0,40 - - 0,10 - - - -
Máximo (%) 0,48 0,10 0,60 0,04 0,05 0,40 0,05 0,25 0,10 0,02
Aço C Mínimo (%) - 10 1 - - 0,2 2,0 - 16,5 -
Máximo (%) 0,08 13 2 0,05 0.02 0,6 2,5 0,10 18,5 0,01
Para cada um dos aços A,B, ou C cujos limites de composição estão descritos 
abaixo responder:
a) Se ao aço é comum ao carbono, de baixa liga, de alta liga ou microligado
b) Os elementos de liga e os elementos residuais presentes
c) Os elementos que estão sempre presentes
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6.3 Sistemas de Classificação dos aços: 
Existem muitos sistemas diferentes de classificação: 
• Cada país de modo geral apresenta o seu sistema baseado ou não no sistema de outros 
países. 
• Ao mesmo tempo várias instituições de um mesmo país podem também apresentar 
diferentes sistemas de classificação.
• Além disto muitas empresas também fazem designações especiais para os aços 
fabricados por eles
Principais sistemas de classificação dos aços 
• Brasil: ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas)
• Alemanha: DIN (Deutsches Institut für Normung)
• Estados Unidos:
• AISI (American Iron and Steel Institute), 
• SAE (society of Aumotive Engineers): 
• ASTM (American Society for Testing and Materials)
• ASME (American Society of Mechanical Engineers)
• UNS (Unified Numbering system)
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6.3 Sistemas de Classificação dos aços: 
A) Classificação conforme ABNT, AISI e SAE 
Aços Carbono:
10XX aços carbono comuns (P< 0,04%; S< 0,05%; Mn até 1,0%)
11XX aços ressulfurados (S entre 0,08 e 0,13%)
12XX aços ressulfurados e refosforados (P entre 0,04 e 0,12%; S 
entre 0,10 a 0,35%)
15XX aços Manganes (Mn entre 1,00 e 1,65%)
XX – Valor do % de C multiplicado por 100.(Ex. SAE 1010, 1045, 
1070)
L – indica adição de Pb (Ex. 12L14) : 0,15 a 0,35%Pb
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6.3 Sistemas de Classificação dos aços: 
A) Classificação conforme ABNT, AISI e SAE 
Aços de baixa liga
YYXX
YY Indica os elementos de 
liga presentes e determinados 
percentuais conforme indicados 
na tabela
XX Indica o % de carbono 
multiplicado por 100 da 
mesma forma que os aços 
comuns
Designação Tipos de Aço
AISI-SAE
13XX Aços-Mn com 1,75% de Mn médio
40XX Aços-Mo com 0,25% de Mo médio
41XX Aços-Cr-Mo com 0,4 a 1,1% de Cr e 0,08 a 0,25% de Mo
43XX Aços-Ni-Cr-Mo com 1,65 a 2 de Ni, 0,4 a 0,9% de Cr e 0,2 a 0,3% de Mo
46XX Aços-Ni-Mo com 0,7 a 2% de Ni e 0,15 a 0,3% de Mo
47XX Aços-Ni-Cr-Mo com 1,05% de Ni, 0,45% de Cr e 0,14-0,40 % de Mo
48XX Aços-Ni-Mo com 3,25 a 3,75% de Ni e 0,2 a 0,3% de Mo
50XX Aços Cr com0,20 – 0,60 % Cr
51XX Aços-Cr com 0,7 a 1,15% de Cr
52XX Aços-Cr com 1,45% de Cr médio
61XX Aços-Cr-V com 0,6 – 1,10 % de Cr e 0,1 ou 0,15% de V mín.
86XX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,50% de Cr e 0,2% de Mo
87XX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,50% de Cr e 0,25% de Mo
88XX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,50% de Cr e 0,3 a 0,4 de Mo
92XX Aços-Si com 1,8% a 2,2% de Si ; Cr até 0,80 %
94XX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,45% de Ni, 0,4% de Cr, 0,12% Mo
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6.3 Sistemas de Classificação dos aços: 
A) Classificação conforme ABNT, AISI e SAE 
Aços de alta liga: 
A classificação apresenta uma maior complexidade 
• Aços inoxidáveis
• Série 300: aços austeníticos: Ex. AISI 304 (C<0,08%; 17% Cr; 8% Ni) (não são magnéticos)
• Série 400: aços ferríticos ou martensíticos: AISI 420 (martensítico com 12% Cr e 0,35% C), AISI 430 
(ferríticos: 17% Cr , < 0,12%C). Martensíticos somente resistem a corrosão quando temperados (Carbono 
está presente na martensita e por isto não há formação de carboneto de Cromo)
• Aços para ferramentas e matrizes: (alguns aços ferramentas podem ser de baixa liga)
• Série T e M: Aços rápidos (aços para cortes em alta velocidade: furação, fresamento. Ressitência e dureza 
em alta temperatura
• T15 (1,5-1,6%C; 3,75-5,00 %Cr; 11,75-13,00%W; 4,50-5,25%V; 4,75-5,25% Co ; 
• M1 (0,78-0,88% C; 3,50-4,00 %Cr; 8,20-9,20 %Mo; 1,00-1,35%V; 1,40-2,10% W) 
• Série H: Aços para trabalho a quente: (Matrizes de forjamento)
• H11 (0,3-0,43%C; 4,75-5,50% Cr; 1,10-1,60%Mo; 0,30-0,60%V)
• Série D, O ou A: Aços para trabalho a frio: (operações de corte)
• D6 (2,10%C; 12%Cr)
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6.3 Sistemas de Classificação dos aços: 
B) Classificação conforme ASTM 
• Norma de especificações que não está baseado na composição, mas também em produtos e
suas aplicações. É a mais utilizada nos Estados Unidos. (Produtosem geral são: barras, arames,
rolamentos, parafusos, chapas, vasos de pressão, trilhos).
• Apresenta especificações completas, geralmente com objetivos de aquisição, ou seja inclui
propriedades mecânicas , composição e outras características metalúrgicas
• Identificação:
• Letra A: refere-se a materiais ferrosos e vem seguida de um número com dois ou tres algarismos
relacionado ao tipo de produto. Não há uma necessriamente uma sequencia lógica. Ex. ASTM
A36 – Aços ao carbono estruturais ; ASTM A 131- Aço estrutural para navios. ASTM A-572 –
Aço estrutural HSLA (=ARBL = aço microligado) com presença de Nb e V. ASTM A 414 – Aços
pra vasos de pressão. Ao final do número pode vir um complemento (Grade= grau) e uma letra
(A,B, C, etc.) que significa uma variante do aço, em geral à medida que avança o alfabeto há
um aumento no valor da resistência. Outras letras poderão suceder a palavra Grade
significando outra situações.
• Letra B: refere-se a metais não ferrosos. Exemplo: B209- Alumínio e ligas de Alumínio
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
6.3 Sistemas de Classificação dos aços: 
B) Classificação conforme 
ASTM 
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
6.3 Sistemas de Classificação dos aços: 
C) Classificação conforme ASME
• Norma para classificação dos aços, basicamente segue o sistema da ASTM, apresentando
um “S” adicional antes da letra A. 
• Exemplo: ASTM A 106 = ASME SA 106 – Tubos de aço carbono sem costura para
trabalho em alta temperatura.
• Para caldeiras e vasos de pressão apresentam outros códigos
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7. Ferros Fundidos
• Os ferros Fundidos são uma
importantes classe de produtos
siderúrgicos com várias aplicações na
indústria
• A presença de carbono corresponde
a 2,0 a 6,67% , mas geralmente não
ultrapassa a 4,5 %;
• Apresenta uma temperatura de fusão
em um intervalo de 1150-1300ºC o
que o facilita sua fusão, até porque
em geral são muito frágeis não se
adaptando a processos de
conformação como os aços
• Alguns ferros fundidos apresentam a
fase grafita ao invés de cementita
devido a velocidade de resfriamento
e a presença de Silício variando
entre 0,5 e 3 % Si
Aços Ferros fundidos
7.1 Introdução:
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
7. Ferros Fundidos
7.2 Classificação:
• Há vários tipos de ferros fundidos, cada 
um possuindo características distintas em 
termos de composição e/ou 
propriedades
• Quanto á composição química os tipos 
de ferros fundidos apresentam variantes 
conforme a presença de carbono e de 
silício:
• Branco
• Cinzento
• Maleável 
• Nodular
Obs. Ferro Gusa: 3-4,5%C; 1-2%Si; 0,20%S; 0,05-
0,20% P
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7. Ferros Fundidos
7.3 Ferros Fundidos Brancos
Carbono: 2 – 3,6%
Silício: 0,5 – 1,9%
Enxofre (S): 0.06-0,2%
Fósforo: (P) 0,06-0,2%
• A superfície de fratura é clara (branca)
• É duro e frágil: Carbono presente está na 
forma de cementita. 
• Apresenta elevada resistência ao desgaste e 
difícil usinagem
• Aplicações: onde se necessita componentes 
com elevada resistência a abrasão: 
revestimentos de moinhos, bolas de moinhos de 
bolas, revestimentos de moinhos, cilindros de 
laminação
cementita
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7. Ferros Fundidos
7.4 Ferros Fundidos Cinzentos
• A superfície de fratura é escura (cinzenta)
• É o mais utilizado entre os tipos de ferros
fundidos.
• Carbono apresenta-se na forma de veios de
grafita
• Baixa ductilidade, baixa resistência ao impacto
• Boa resistência a compressão, boa usinabilidade,
alta fluidez, permitindo fabricação de peças de
geometria complexa; possui boa capacidade de
amortecimento e por isto é aplicado em bases de
máquinas que sofrem vibração
• Aplicações: bases e carcaças , blocos de motor,
conexões, válvulas, etc.
Carbono: 2,5 – 4,0 %
Silício: 1– 3 % Si; 
S: 0,02-0,25%S
P: 0,02-1% P
Grafita na forma 
de veios
(Veios são 
agudos servindo 
como pontos de 
concentração de 
tensões
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7. Ferros Fundidos
7.5 Ferros Fundidos Maleáveis
Carbono: 2,5 – 4,5 %; 
Silício: 1-3 % Si; 
S: 0,02-0,25%S, 
P: 0,02-1% P
• É obtido por tratamento térmico do ferro fundido 
branco (longo tempo entre 800 a 900ºC) pela 
decomposição da cementita em grafita com um 
formato arredondado ( ≈ pipocas)
• Apresenta ductilidade maior que os ferros fundidos 
cinzentos ou brancos devido ao formato da grafita
• Aplicações: conexões de tubos, engrenagens 
partes de válvulas, flanges
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7. Ferros Fundidos
7.6 Ferros Fundidos Nodulares (ou dúcteis)
• É obtido pela adição de pequenas quantidades
de material com presença de Mg ou Cério (Ex.:
FeSiMg) no metal líquido um pouco antes do
vazamento. Com a adição do inoculante a
grafita toma uma forma esférica (nódulos de
grafita)
• A grafita na forma esférica permite ao material
apresentar uma maior resistência e uma certa
ductilidade quando comparado com o ferro
fundido cinzento e se aproximando dos valores
obtidos para os aços
• Aplicações: válvulas, engrenagens, virabrequins
Carbono: 3,0-4,0 %; 
Silício:1,8 – 2,8 % Si; 
S: 0,01 -0,03 %
P: 0,01-0,1%
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7. Ferros Fundidos
Comparação das propriedades mecânicas típicas dos ferros fundidos
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8. Exercícios: 
Tipo de ferro 
fundido
O que caracteriza sua 
microestrutura ?
Fragilidade
(baixa resistência
ao choque
Aplicações Outras 
características
Branco
Cinzento
Maleável 
Nodular
Faça uma tabela resumindo os tipos de ferros fundidos existentes
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8. Exercícios: 
Tipo de ferro 
fundido
O que caracteriza sua 
microestrutura ?
Fragilidade
(baixa resistência
ao choque
Aplicações Outras 
características
Branco Presença de cemenita
(Fe3C)
Muito duro e frágil e 
alta resistência ao 
desgaste
Moinho de bolas,
cilindro de 
laminação
Cinzento Presença de grafita em 
veios
É frágil Bases de 
máquinas; 
válvulas;
Blocos de motor
Capacidade de 
amortecer 
vibrações; boa 
usinabilidade; alta
fluidez
Maleável Presença de grafita 
próximo de uma esfera 
“pipoca”
Menos frágil que o 
Branco e o cinzento
Flanges
conexões
Obtido a partir do 
ferro fundido 
branco por TT
Nodular Presença de grafita em 
nódulos
Menos frágil Virabrequins;
engrenagens
Apresenta razoável 
ductilidade e 
usinabilidade
Faça uma tabela resumindo os tipos de ferros fundidos existentes
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
8. Exercícios: 
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
8. Exercícios: 
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
8. Exercícios:
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
8. Exercícios: 
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
9. ANEXOS: A) Normas ASTM para produtos de 
aço
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
9. ANEXOS: A) Normas ASTM para produtos de aço
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
9. ANEXOS:
A) Normas ASTM para produtos 
de aço
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
9. ANEXOS:
A) Normas ASTM para produtos 
de aço
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
9. ANEXOS:
A) Normas ASTM para 
produtos de aço
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
9. ANEXOS: B) Normas ASTM para aços microligados (HSLA)
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III
9. ANEXOS: C) Efeito de alguns elementos de liga no aço
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE II
9. ANEXOS: 
D) Tolerâncias dimensionais
Os produtos na forma de chapas, barras, perfis apresentam tolerâncias dimensionais que 
devem ser consideradas em projeto, 
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE II
9. ANEXOS: 
E) Tolerâncias levando em conta os defeitos superficiais
Para utilização em projetos também deve ser considerado a profundidade de defeitos 
superficiais que são admissíveis por norma.
PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE II
9. ANEXOS: 
E) Tolerâncias levando em conta os defeitos superficiais
Para utilização em projetos também deve ser considerado a profundidade de defeitos 
superficiais que são admissíveis por norma.
O sobremetl para 
barras forjadas não é o 
mesmo do utilizado 
para barras laminadas
Obs. No Brasil o maior 
diâmetro de barra 
obtido por laminação é 
de 230 mm, o 
importado pode vir até 
340 mm. Qualquer 
barra produzida no 
Brasil com diâmetro 
superior a 230 mm é 
proveniente de 
forjamento. 
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9. ANEXOS: F) Macro segregação em lingotes
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9. ANEXOS: 
G) Propriedades Mecânicas - Forjamento
Permite as melhores propriedades mecânicas 
obtidas pelo material devido a otimização da 
estrutura fibrosa que se consegue pelo 
escoamento do material em direções 
preferenciais.