Apostila Materiais I CEDTEC

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Curso Técnico em Mecânica 
 
Módulo I – Mecânico Industrial 
 
MATERIAIS I 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRI 
 
 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
1 – INTRODUÇÃO 03 
 
2 - PROPRIEDADES DOS MATERIAIS 03 
 
3 - SIDERURGIA 04 
3 - 1 - FERRO GUSA 05 
3 - 2 - FABRICAÇÃO DO AÇO 06 
 
4 - PROPRIEDADES MICROESTRUTURAIS 06 
4.1 - ESTRUTURA CRISTALINA 06 
4.2 - DIAGRAMAS DE FASE 07 
4.3 - DIAGRAMA TTT (TRANSFORMAÇÃO-TEMPO-TEMPERATURA) 09 
 
5 - AÇOS 11 
5.1 - INCLUSÕES 14 
5.2 - ELEMENTOS DE LIGA 14 
5.3 - CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS CARBONO E AÇOS LIGA 16 
5.4 - AÇOS INOXIDÁVEIS 19 
 
6 - FERRO FUNDIDO 25 
6.1 - ESTRUTURA DO FERRO FUNDIDO 26 
6.2 - FERRO FUNDIDO BRANCO 27 
6.3 - FERRO FUNDIDO CINZENTO 29 
6.4 - FERRO FUNDIDO MALEÁVEL 30 
6.5 - FERRO FUNDIDO DE GRAFITA COMPACTADA 31 
6.6 - FERRO FUNDIDO DÚCTIL OU NODULAR 32 
 
7 - ALUMÍNIO 32 
7.1 - A PRODUÇÃO DO ALUMÍNIO 33 
7.2 - APLICAÇÕES DO ALUMÍNIO 33 
7.3 - CARACTERÍSTICAS DO ALUMÍNIO 35 
7.4 - ANODIZAÇÃO 36 
7.5 - LIMPEZA DO ALUMÍNIO 37 
 
8 - COBRE E SUAS LIGAS 38 
8.1 - COBRE 39 
8.2 - LIGAS DE COBRE DE ALTO TEOR EM LIGA 41 
8.3 - TRATAMENTOS TÉRMICOS DO COBRE E SUAS LIGAS 46 
 
 
 
 
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9 - OUTROS METAIS 47 
9.1 - CHUMBO 47 
9.2 - ESTANHO 47 
9.3 - ZINCO 48 
9.4 - NÍQUEL 48 
9.5 - MAGNÉSIO 49 
9.6 - TITÂNIO 49 
 
10 - PLÁSTICOS 50 
10.1 - CONSTITUIÇÃO DOS PLÁSTICOS 51 
10.2 - POLÍMEROS E POLIMERIZAÇÃO 51 
10.3 - RESINAS VINÍLICAS 52 
10.4 - RESINAS ACRÍLICAS 53 
10.5 - RESINAS CELULÓSICAS 54 
10.6 - RESINAS FLUOROCARBONADAS 54 
10.7 - POLIAMIDAS 55 
10.8 - POLIURETANOS 56 
10.9 - RESINAS POLIOXIMETILÊNICAS (POM) - ACETAIS 56 
10.10 - POLICARBONATOS (PC) 56 
10.11 - POLIÉSTERES 56 
10.12 - RESINAS FENÓLICAS (PF) 56 
10.13 - SILICONES 56 
10.14 - GENERALIDADES 57 
 
11 - METALURGIA DO PÓ 57 
 
12 - MATERIAIS CERÂMICOS 58 
12.1 - PROPRIEDADES 58 
12.2 - TIPOS DE MATERIAIS CERÂMICOS 59 
 
13 - BIBLIOGRAFIA 60 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
Desde o início dos tempos o homem construía seus equipamentos e suas máquinas, utilizando-se de 
pedra, madeira e fibras, passando posteriormente pelo bronze, ferro e outros metais. Mais 
recentemente, deu-se início ao uso da borracha, dos polímeros, dos compostos cerâmicos e de novas 
ligas de metais. 
 
A disponibilidade de materiais existentes no contexto da mecânica resume-se não só aos diferentes 
tipos, mas também às variações dentro das classes existentes, sob a forma de diferentes ligas. 
 
Dentre todos os materiais à disposição, o ferro fundido e o aço são os mais utilizados. Iniciaremos 
estudando o processo de obtenção destes materiais, suas ligas e propriedades específicas. 
Posteriormente serão tratadas outras ligas não ferrosas, como o bronze, latão e alumínio. A 
borracha, o plástico e a cerâmica também fazem parte do nosso grupo de estudo. São materiais cujo 
uso é cada vez maior, pois vêm substituindo outros materiais com vantagens nos processos de 
produção e acabamento, sem contar a elevada resistência, o baixo custo, a possibilidade de 
reciclagem e a longa vida útil dos produtos. 
 
A busca do material correta para uma aplicação específica pode, muitas vezes, trazer como 
resultados uma vasta lista de possibilidades, ou ainda opções de escolha nas quais a seleção é 
realizada tendo em vista o menor prejuízo. A regra para estes casos é o estudo do contexto no qual 
será inserido o material, visando redução de custo, aumento da vida útil, facilidade de obtenção e 
manipulação, entre outros. 
 
 
 
2. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS 
A escolha de um material deve-se às propriedades que este possui. Por exemplo: os aços carbono 
possui baixo custo e elevada resistência mecânica, embora sejam vulneráveis à corrosão. Já os 
plásticos, devidamente selecionados, possuem elevada resistência química a determinadas 
substâncias, mas sua resistência mecânica é inferior ao aço carbono. 
E ainda podemos listar diversas outras propriedades qualitativas e quantitativas, pelas quais podemos 
realizar um estudo para selecionarmos corretamente um ou mais materiais a utilizar. Veja a Tabela 1: 
 
Tabela 2.1 - Principais Propriedades dos Materiais 
 
Resistência Mecânica Propriedade que permite que o material seja capaz de resistir à ação 
de determinados tipos de esforços, como a tração e a compressão. 
Elasticidade Capacidade do material em se deformar quando submetido a um esforço, e voltar à forma original quando retirado este esforço. 
Plasticidade Capacidade do material se deformar quando submetido a um esforço. e manter uma parcela da deformação quando retirado o esforço. 
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Ductilidade Capacidade de o material deformar-se plasticamente sem romper-se. 
Tenacidade Quantidade de energia necessária para romper um material. 
Dureza Resistência do material à penetração, à deformação plástica e ao desgaste. 
Fragilidade Baixa resistência aos choques. 
Densidade Quantidade de matéria alocada dentro de um volume específico. 
Ponto de Fusão Temperatura na qual o material passa do estado sólido para o estado líquido. 
Ponto de Ebulição Temperatura na qual o material passa do estado líquido para o estado gasoso (ou vapor). 
Dilatação Térmica Variação dimensiona de um material devido a uma variação de temperatura. 
Condutividade Térmica Capacidade do material de conduzir calor. 
Condutividade Elétrica Capacidade de conduzir eletricidade. 
Resistividade . Resistência do material à passagem de corrente elétrica. 
Resistência à Corrosão Capacidade de o material resistir à deterioração causada pelo meio no qual está inserido. 
 
Em conjunto com as propriedades acima descritas, na escolha do material devem ser considerados 
ainda os fatores custo, disponibilidade no mercado, facilidade de fabricação e manutenção, entre 
outros. 
 
 
3. SIDERURGIA 
A indústria siderúrgica abrange todas as etapas necessárias para, a partir das matérias -primas, 
produzir-se ferro e aço. 
 
Estes dois materiais, de largo emprego em nosso planeta, não são encontrados sob a forma de metais 
no ambiente. A matéria-prima a ser transformada é o minério de ferro. O processo clássico e mais 
usado para a redução do minério de ferro é o do alto-forno, cujo produto consiste numa liga ferro-
carbono de alto teor de carbono, denominado ferro gusa, o qual, ainda no estado líquido, é 
encaminhado à aciaria, onde, em fornos adequados, é transformado em aço. Este é vazado na forma 
de lingotes, os quais, por sua vez, são submetidos à transformação mecânica, por intermédio de 
laminadores, resultando blocos, tarugos e placas. Estes, finalmente, ainda por intermédio de 
laminadores, são transformados em perfis, trilhos, tarugos, chapas, barras, etc. 
 
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Figura 3.1 - Principais etapas de fabricação do aço a partir do Minério de Ferro. 
 
Como sub produtos do alto forno podemos citar também a escória e os gases de alto forno. O 
primeiro, depois de solidificado, pode ser utilizado como lastro de ferrovias, material isolante, ou 
ainda na fabricação do cimento metalúrgico. O segundo, devido ao seu alto poder calorífico, é 
utilizado nas próprias siderúrgicas, nos regeneradores, fornos diversos de aquecimento, caldeiras, 
etc. 
 
 
Figura 3.2 - Ciclo de produção do aço. 
 
 
3.1. FERRO GUSA 
O ferro gusa no estado líquido é utilizado na aciaria para obtenção do aço. Ainda é utilizado no 
estado sólido como principal matéria-prima das fundições de ferro fundido. 
A composição doferro gusa, de um modo geral, está compreendida na seguinte faixa: 
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Tabela 3.2 - Composição do ferro gusa 
 
carbono 3 a 4,5% 
silício 0,5 a 4% 
manganês 0,5 a 2,5% 
fósforo 0,05 a 2% 
enxofre 0,20% máx. 
 
3.2. FABRICAÇÃO DO AÇO 
 
O ferro gusa é uma liga ferro-carbono em que o teor de carbono e as impurezas normais (Si, Mn, P e 
S) se encontram em valores elevados, e a sua transformação em aço, que é uma liga de baixos teores 
de C, Si, Mn, P e S, corresponde a um processo de oxidação, por intermédio do qual a porcentagem 
daqueles elementos é reduzida até os valores desejados. Os equipamentos responsáveis por este 
processo são denominados conversores. 
 
 
4. PROPRIEDADES MICROESTRUTURAIS 
Os materiais compostos de uma mesma substância podem possuir propriedades diferentes entre si. 
Este efeito é devido à microestrutura do material, à forma na qual suas moléculas estão dispostas. 
 
4.1. ESTRUTURA CRISTALINA 
Todos os elementos são formados por moléculas que por sua vez são formadas por átomos. Na 
maioria dos materiais sólidos, as partículas se organizam sob a forma de uma rede em três 
dimensões, chamada estrutura cristalina. Na tabela 4.1 encontram-se exemplos de metais com suas 
respectivas estruturas. 
Tabela 4.1 - Estrutura cristalina dos metais 
 
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Quando os metais são deformados por processos mecânicos, como a laminação, as camadas de átomos 
deslizam umas sobre as outras ao longo dos planos de átomos que se formam nas estruturas 
cristalinas. Esses planos são chamados de planos cristalinos. 
As estruturas cristalinas cúbicas possuem mais planos de átomos do que as estruturas hexagonais. 
Por isso é mais fácil deformar um material que possui estrutura cúbica, como o alumínio, o cobre e o 
ferro, do que um metal de estrutura hexagonal, como o magnésio e o cádmio. 
 
Outra definição importante é a do contorno de grão, que surgem durante o processo de solidificação 
do material. Com o resfriamento do material líquido inicia-se a formação dos cristais em diversos 
pontos ao mesmo tempo. Nos locais onde esses cristais se encontram, forma-se uma área de 
transição com átomos que não pertencem a nenhum dos cristais. Na região dos contornos de grãos a 
deformação é mais difícil, pois os planos cristalinos são interrompidos, dificultando o deslizamento. 
Por isso a ruptura de um metal, na maioria dos casos, acontece no contorno de grão. 
 
Figura 4.2 - Formação dos grãos e dos contornos dos grãos. 
 
4.2. DIAGRAMAS DE FASE 
Como já definido, o aço é basicamente uma liga fe-c com no máximo 2% de carbono aproximadamente. 
dentro do aço, o carbono une-se ao ferro formando um composto denominado carboneto de ferro 
(Fe3C), Trata-se de uma substância muito dura, que confere a dureza do aço, aumentando sua 
resistência mecânica. Por outro lado, diminui sua ductilidade, sua resistência ao choque e à 
solvabilidade, além de torná-lo difícil de ser trabalhado por conformação mecânica. 
 
O ferro é um metal que se caracteriza por apresentar várias fases alotrópicas. A temperatura de 
fusão do ferro é 1.538 °C; abaixo dessa temperatura, o ferro cristaliza de acordo com um reticulado 
cúbico centrado e a forma alotrópica correspondente é chamada "delta". Essa forma persiste estável 
até que se alcance a temperatura de cerca de 1.394 °C; nesse instante, ocorre uma redisposição 
espontânea dos átomos e forma-se um novo reticulado - o cúbico de face centrada que corresponde à 
forma alotrópica do ferro chamada de "gama". Declinando mais a temperatura a cerca de 912°C, 
ocorre nova transformação alotrópica, com novo rearranjo atômico, voltando o reticulado a readquirir 
a forma cúbica centrada; essa forma alotrópica é chamada "alfa". Abaixo de 912°C não ocorre mais 
qualquer rearranjo atômico. Não surge, pois, nenhuma nova forma alotrópica. Entretanto,a cerca de 
770°C verifica-se uma nova transformação, ou seja, o ferro começa a comportar-se, 
ferromagneticamente. (Figura 4.3). 
 
A cada transformação alotrópica corresponde um desprendimento de calor latente ~e fusão, como 
aliás ocorre quando o ferro líquido se solidifica. Assim, durante a solidificação e por ocasião das 
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transformações alotrópicas, verificam-se mudanças de energia que causam descontinuidade nas 
curvas de resfriamento e aquecimento, que são traduzidas graficamente quer como uma "parada" a 
uma temperatura constante, quer como uma modificação na inclinação da curva. 
 
Figura 4.3 – Representação esquemática das transformações alotrópicas do ferro. 
 
A composição de um determinado aço sofre diferentes variações durante o resfriamento. Estas 
variações microestruturas são estudadas num Diagrama de Equilíbrio, como na figura 4.4. Deve-se 
lembrar que o diagrama de equilíbrio fornece informações para resfriamentos lentos. 
 
 
Figura 4.4 – Diagrama de Equilíbrio Fe-C 
 
A ferrita é um constituinte do aço cuja característica principal é a baixa solubilidade do carbono em 
sua estrutura (cerca de 0,008%). A cementita é o composto Fe3C. A austenita é um composto 
estável somente até atingir a temperatura de 723°C, quando ocorre uma transformação brusca. 
Neste ponto a ferrita e a cementita não têm tempo suficientes para assumirem posições distintas, 
formando então um novo constituinte chamado perita. 
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A constituição estrutural à temperatura ambiente das ligas ferro-carbono de 0% até 2,11 % de 
carbono, esfriadas lentamente à partir de temperaturas acima da zona crítica é a seguinte: 
 ferro comercialmente puro – ferrita; 
 aços hipoeutetóides (até 0,77% de C) - ferrita e perlita; 
 aços eutetóides (0,77% de C) - perlita; 
 aços hipereutetóides (0,77 a 2,11 % de C) - perlita e cementita. 
 
 
 
Figura 4.5 – Aspecto micrográfico do ferro 
comercialmente puro. 
Figura 4.6 – Aspecto micrográfico da 
perlita. 
 
 
Figura 4.7 – Aspecto micrográfico de um 
aço ipoeutetóide esfriado lentamente. As 
áreas brancas são de ferrita e as áreas 
escuras são de perlita. 
 
Figura 4.8 – Aspecto micrográfico de um 
aço hipereutetóide esfriado lentamente. A 
cementita está disposta em torno dos 
grãos de perlita, formando uma rede 
 
 
4.3. DIAGRAMA TTT (TRANSFORMAÇÃO-TEMPO-TEMPERATURA) 
O efeito dos constituintes obtidos pela decomposição lenta da austenita sobre as propriedades 
mecânicas dos aços, embora apreciável, está longe de se comparar, entretanto, ao efeito que pode 
ser conseguido pelo rápido esfriamento da austenita. 
 
A formação da ferrita e da cementita - conseqüentemente da perlita - exige a mudança do reticulado 
cristalino do ferro (CFC ~ CCC), assim como o movimento de átomos, por difusão, através da 
austenita sólida; tais modificações levam tempo. Em conseqüência, se for aumentada a velocidade de 
esfriamento da austenita, ou seja, se o aço for esfriado mais rapidamente, não haverá tempo 
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suficiente para uma completa movimentação atômica e as reações de transformação da austenita se 
modificam, podendo mesmo deixar de formar-se os constituintes normais, como a perlita, e surgirem 
novos constituintes de grande importância para os aços, como a martensita e a bainita. 
 
 
Figura 4.9 - Diagrama TTT esquemático. 
 
O diagrama TTT mostra as variações microestruturas do material em função da velocidade de 
resfriamento e do tempo. O tempo começa a ser contado quando a temperatura atinge a temperatura 
crítica, aproximadamente 723°C. As duas curvas em forma de "C" indicam o início e o fim da 
transformação da austenitaem perlita grossa, perlita fina, bainita e bainita acicular. As duas retas 
horizontais, M; e Mf, indicam, respectivamente o início e o fim da transformação da austenita em 
martensita. A tabela 4.1 traz os valores aproximados para as durezas destas estruturas 
 
Tabela 4.1 - Dureza das microestruturas decorrentes do resfriamento de um aço. 
 
Estrutura Dureza Rockwell C 
Perlita Grossa 05 a 20 RC 
Perlita Fina 30 a 40 RC 
Bainita 40 a 45 RC 
Bainita Acicular 50 a 60 RC 
Martensita 65 a 67 RC 
 
Portanto, a velocidade de resfriamento alterará a microestrutura resultante de um aço. Na figura 
4.10 podemos visualizar várias curvas de resfriamento, desde baixas velocidades de resfriamento (A) 
até altas velocidades de resfriamento (F). 
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Figura 4.10 - Curvas de resfriamento indicando diferentes velocidades de resfriamento. 
 
A seção da peça também influenciará a velocidade de resfriamento do centro, que será sempre 
menor que a da superfície. A figura 4.11 mostra a diferença de velocidade de resfriamento entre o 
centro e a superfície de uma peça. 
 
 
 
Figura 4.11 - Efeito da seção da peça sobre a velocidade de esfriamento em meios 
diferentes. 
 
O carbono, assim como os elementos de liga (com exceção do cobalto), deslocam as curvas "em C" 
para a direita ou para a esquerda. 
As curvas serão deslocadas para a direita com a adição de C e elementos de liga. Sendo assim 
podemos utilizar velocidades de resfriamento menores para atingir estruturas martensíticas (alta 
dureza). Velocidades de resfriamento menores ajudam a prevenir a formação de trincas e o 
empenamento da peça na têmpera. 
 
Baixas quantidades de C e elementos de liga deslocam as curvas para a esqUerda, de forma que em 
alguns casos as curvas chegam a interceptar o eixo da temperatura, como na figura 4.12, impedindo 
que seja obtida a estrutura martensítica, de alta dureza. É devido a este fenômeno que não é 
possível temperar aços com baixa porcentagem de carbono. 
 
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Figura 4.12 - Representação de um diagrama TTT para um aço com baixo porcentagem de 
carbono. 
 
Há casos nos quais os elementos de liga alteram também a posição das retas M; e Mf, de início e fim 
da transformação da austenita em martensita. Em alguns aços com alto teor de carbono e níquel ou 
cromo em teores variáveis, pode não ocorrer formação completa da martensita à temperatura 
ambiente pelo resfriamento comum, em virtude da linha Mf ficar localizada abaixo dessa 
temperatura. Nessas condições, tem-se à temperatura ambiente uma certa quantidade de austenita 
retida ou austenita residual. A austenita retida é instável e pode transformar-se em martensita, 
quer sob ação de trabalho a frio (os aços austeníticos ao manganês Hadfield são um exemplo), quer 
durante o revenido, ou simplesmente por envelhecimento à temperatura ambiente. Esses fenômenos 
podem ocasionar mudanças dimensionais inesperadas, fragilização ou fissuração. E ainda, grandes 
quantidades de austenita retida podem impedir que seja atingida a dureza final desejada no aço, 
porque a austenita pode se transformar num produto mais mole (ferrita mais carboneto) o que a 
martensita, durante as subseqüentes operações de revenido. 
 
 
 
5. AÇOS 
Dentre os elementos utilizados na construção mecânica podemos citar as ligas ferrosas como o 
conjunto de maior importância e de mais ampla utilização. Os aços e ferros fundidos, com suas 
diversidades de ligas, fornecem uma gama de possibilidades no âmbito da fabricação mecânica. Tanto 
os aços quanto os ferros fundidos são ligas nas quais os principais elementos são o ferro e o carbono. 
Encontramos ainda elementos secundários, resultantes de um determinado processo de fabricação. 
 
Pode-se definir aço como sendo uma liga ferro-carbono contendo geralmente 0,008% até 
aproximadamente 2,11 % de carbono, além de certos elementos residuais. Já os ferros fundidos são 
caracterizados por possuírem teor de carbono acima de 2% aproximadamente. Face à influencia do 
silício na liga do ferro fundido, este é normalmente considerado uma liga ternária Fe-C-Si, pois, o 
silício está freqüentemente presente em teores superiores ao do próprio carbono. 
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Geralmente, classificam-se os aços em dois grandes grupos: os aços-carbono e os açosliga. Já os 
ferros fundidos podem ser considerados ferros fundidos brancos, ferros fundidos cinzentos, ferros 
fundidos maleáveis e ferros fundidos nodulares. Os elementos constantes na liga é que definem a 
classificação, tanto pelo teor de carbono quanto dos demais elementos. E são estas ligas que vão 
propiciar aos aços e ferros fundidos as características que irão torná-los aptos a realizar 
determinados tipos de trabalho. Como exemplo de aplicações podemos classificar os aços em: 
 Aços para fundição; 
 Aços para chapas; 
 Aços para arames e fios; 
 Aços de usinagem fácil; 
 Aços para nitretação; 
 Aços resistentes ao desgaste; 
 Aços resistentes ao calor; 
 Aços ultra-resistentes e aços 
criogênicos. 
 Aços estruturais; 
 Aços para tubos; 
 Aços para molas; 
 Aços para cementação; 
 Aços para ferramentas e matrizes; 
 Aços resistentes à corrosão; 
 Aços para fins elétricos e magnéticos; 
 
Além dos aços e ferros fundidos outros metais não ferrosos são muito importantes na construção 
mecânica, como o alumínio, o cobre, o bronze e o titânio entre outros. 
 
Dada a grande variedade de tipos de aços, foram criados sistemas para sua classificação. Uma das 
classificações mais generalizadas - e que, inclusive, serviu de base para o sistema adotado no Brasil - 
é a que considera a composição química do aço e, dentre os sistemas conhecidos, são muito usados os 
da "American Iron and Steel Institute - AISI" e da "Society of Automotive Engineers - SAE". 
 
A tabela 5.1 mostra a designação adotada pela AISI e SAE. As letras XX correspondem às cifras 
indicadoras dos teores de carbono. Assim, por exemplo, a classe 1023 significa aço carbono com 
0,23% de carbono em média. 
 
Tabela 5.1 - Sistemas SAE e AISI de classificação dos aços. 
Designação 
AISI - SAE Tipos de aço 
10XX Aços carbono comum 
11XX Aços de usinagem fácil, com alto S 
12XX Aços de usinagem fácil, com alto P e S 
15XX Aços Mn, com manganês acima de 1,00% 
13XX Aços Mn com 1,75% Mn médio 
40XX Aços Mo com 0,25% de Mo médio 
41XX Aços Cr-Mo com 0,40 a 1,10% de Cr e 0,08 a 0,35% de Mo 
43XX AçorNi-Cr-Mo com 1,65 a 2,00% de Ni, 0,40 a 0,90% de Cr e 0,20 a 0,30% Mo 
46XX Aços Ni-Mo com 0,70 a 2,00% de Ni e 0,15 a 0,30% de Mo 
47XX Aços Ni-Cr-Mo com 1,05% de Ni, 0,45% de Cr e 0,20% de Mo 
48XX Aços Ni-Mo com 3,25 a 3,75% de Ni e 0,20 a 0,30% de Mo 
51 XX Aços Cr com 0,70 a 1,10% de Cr 
E51100 Aços cromo (forno elétrico) com 1,00% de Cr 
E52100 Aços cromo (forno elétrico) com 1,45% de Cr 
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61XX Aços Cr-V com 0,60 ou 0,95% de Cr e 0,10 ou 0,15% de vanádio mínimo 
86XX Aços Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,50% de Cr e 0,20% 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 0,30 a 0,40% de Mo 
9260 Aços Si com 1 ,80 a 2,20% Si 
50BXX Aços Cr com 0,20 a 0,60% de Cr e 0,0005 a 0,003% de boro 
51B60 Aços Cr com 0,80% de Cr e 0,0005 a 0,003% de boro 
81B45 Aços Ni-Cr-Mo com 0,30% de Ni, 0,45% de Cr, 0,12% de Mo e 0,0005 a 0,003% de boro 
94BXX Aços Ni-Cr-Mo com 0,45% de Ni, 0,40% de Cr, 0,12% de Mo e 0,0005 a 0,003% de boro 
 
Obs.: Mn - manganês, Mo - molibdênio, Cr - cromo, Ni - níquel, V - vanádio, Si - silício 
 
5.1. INCLUSÕES 
Os produtos siderúrgicos;.ao serem fabricados,apresentam normalmente, além do carbono como 
principal elemento de liga, uma série de impurezas de natureza metálica ou não, as quais se originam 
de reações entre as matérias-primas empregadas ou de outros tipos de reações. 
Essas impurezas normais são o fósforo, o enxofre, o manganês, o silício e o alumínio. A maior parte 
delas reage entre si ou com outros elementos não metálicos com o oxigênio e, eventualmente, o 
nitrogênio, formando as chamadas "inclusões não-metálicas". 
A formação dessas inclusões se dá, em grande parte, na fase final de desoxidação dos aços. Em 
resumo, o efeito dessas impurezas ou inclusões é o seguinte: 
 
 O enxofre, o fósforo, o oxigênio, o hidrogênio são elementos considerados;indesejáveis sob o 
ponto de vista de qualidade do aço: o fósforo pela sua ação como elemento que pode 
acarretar a "fragilidade a frio"; o enxofre pelos sulfetos que forma, sobretudo o de ferro 
que pode acarretar a "fragilidade a quente"; o oxigênio, pelas inclusões que forma e o 
hidrogênio pela fragilidade que pode conferir ao aço. Esses elementos não podem ser 
totalmente eliminados, nas condições normais de fabricação dos produtos siderúrgicos, mas 
devem ser mantidos dentro de faixas de teor que não ultrapassem os limites de influência 
prejudicial àqueles produtos. 
 o manganês, o silício, e o alumínio, os três agindo como desoxidantes e o manganês também 
como dessulfurante são elementos de um lado benéficos, mas de outro lado prejudiciais pelas 
inclusões que formam de sulfetos, silicatos e aluminatos. 
 
5.2. ELEMENTOS DE LIGA 
A introdução de elementos de liga, que não o carbono, nos aços é feita quando se deseja um ou mais 
dos seguintes efeitos: 
 aumentar a dureza e a resistência mecânica; 
 conferir resistência uniforme através de toda a seção em peças de grandes dimensões; 
 diminuir o peso (conseqüência do aumento da resistência); 
 conferir resistência à corrosão; aumentar a resistência ao calor; 
 aumentar a resistência ao desgaste; 
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 aumentar a capacidade de corte; 
 melhorar as propriedades elétricas e magnéticas. 
 
Os principais efeitos dos elementos de liga são mostrados na tabela 5.2. 
 
Tabela 5.2 - Elementos de liga dos aços e suas principais funções. 
Elemento Principais funções 
AI 1. Desoxidante eficiente 
2. Restringe o crescimento de grão (pela formação de óxidos ou nitretos dispersos) 
Alumínio 
3. Elemento de liga nos aços para nitretação 
 1. Aumenta a resistência à corrosão 
Cr 2. Aumenta a endurecibilidade 
Cromo 3. Melhora a resistência a altas temperaturas 
 4. 
 
Resiste ao desgaste (com alto teor de C) 
 
Co 1. Contribui à dureza a quente pelo endurecimento da ferrita 
Cobalto 
Mn 1. Contrabalança a fragilidade devida ao S 
Manganês 2. Aumenta a endurecibilidade economicamente 
 1. Eleva a temperatura de crescimento de grão da austenita 
 2. Produz maior profundidade de endurecimento 
Mo 3. Contrabalança a tendência à fragilidade de revenido 
Molibdênio 4. Eleva a dureza a quente, a resistência a quente e a fluência 
 5. Melhora a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis 
 6. Forma partículas resistentes à abrasão 
1. Aumenta a resistência de aços recozidos 
Ni 
2. Aumenta a tenacidade de aços ferríticos-perlíticos (sobretudo a baixas temperaturas) 
Níquel 3. Torna austeníticas ligas Fe-Cr altas em Cr 
P 1. Aumenta a resistência de aços de baixo C 
2. Aumenta a resistência à corrosão 
Fósforo 
3. Aumenta a usinabilidade em aços de usinagem fácil 
 1. Desoxidante 
Si 2. Elemento de liga para chapas elétricas e magnéticas 
3. Aumenta a resistência à oxidação 
Silício 
4. Aumenta a endurecibilidade de aços contendo elementos não grafitizantes 
 5. Aumenta a resistência de aços de baixo teor em liga 
Ti 1. Reduz a dureza martensítica e a endurecibilidade em aços ao Cr de médio Cr 
Titânio 2. Impede a formação de austenita em aços de alto Cr 
W 1. 
Forma partículas duras e resistentes ao desgaste em aços 
ferramenta 
Tungstênio 2. Promove resistência e dureza a altas temperaturas 
V 1. Eleva a temperatura de crescimento de grão da austenita (promove refino do grão) 
2. Aumenta a endurecibilidade (quando dissolvido) 
Vanádio 
3. Resiste ao revenido e causa acentuado endurecimento 
secundário 
 
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5.3. CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS CARBONO E AÇOS LIGA 
Os aços podem ser classificados de três modos diferentes: de acordo com sua composição química, 
de acordo com sua estrutura e de acordo com sua aplicação. 
 
5.3.1. Classificação de acordo com a composição química 
Considerada a composição química dos aços como base de classificação, poderiam ser considerados os 
seguintes subgrupos: 
 Aços carbono, ou seja, aqueles em que estão presentes o carbono e os elementos residuais, 
manganês, silício, fósforo, enxofre e outros, nos teores considerados normais; 
 Aços liga, de baixo teor em liga, ou seja, aqueles em que os elementos residuais estão presentes 
acima dos teores normais, ou onde ocorre a presença de novos elementos de liga, cujo teor total 
não ultrapassa um valor determinado (normalmente até 5,0%). Nestes aços, a quantidade total de 
elementos de liga não é suficiente para alterar profundamente as estruturas dos aços 
resultantes, assim como a natureza dos tratamentos térmicos a que devam ser submetidos; 
 Aços liga, de alto teor em liga, em que o teor total dos elementos de liga é, no mínimo, de 10 a 
12%. Nessas condições, não só a estrutura dos aços correspondentes pode ser profundamente 
alterada, como igualmente os tratamentos térmicos comerciais sofrem modificações, exigindo 
ainda técnica e cuidados especiais e, freqüentemente, operações múltiplas; 
 Aços liga, de médio teor em liga, que poderiam ser considerados como constituindo um grupo 
intermediário entre os dois anteriores. 
 
5.3.2. Classificação de acordo com sua estrutura 
Tomada a estrutura como base para classificação, os seguintes subgrupos poderiam ser 
considerados: 
 Perlíticos, sem elementos de liga ou com elementos de liga em teores relativamente baixos (até o 
máximo de 5%); suas propriedades mecânicas, em função do teor de carbono e de elementos de 
liga, podem ser consideravelmente melhoradas por tratamento térmico de têmpera e revenido; 
também em função do teor de carbono, sua usinabilidade pode ser considerada boa; 
 Martensíticos, quando o teor de elemento de liga supera 5%; apresentam dureza muito elevada e 
baixa usinabilidade; 
 Austeníticos, caracterizados por reterem a estrutura austenítica à temperatura ambiente, 
devido aos elevados teores de certos elementos de liga (Ni, Mn ou Co); os inoxidáveis, não 
magnéticos e resistentes ao calor, por exemplo, pertencem a esse grupo; 
 Ferríticos, igualmente caracterizados por elevados teores de certos elementos de liga (Cr, W ou 
SI), mas com baixo teor de carbono. Não reagem à têmpera; no estado recozido, caracterizam-se 
por apresentar estrutura predominante ferrítica, eventualmente com pequenas quantidades de 
cementita; 
 Carbídicos, caracterizam-se por apresentarem quantidades consideráveis de carbono e 
elementos formadores de carbonetos (Cr, W, Mn, Ti, Nb e Zr). Sua estrutura compõe-se de 
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carbonetos dispersos na matriz que pode ser do tipo sorbítico, martensíti.co ou austenítico, 
dependendo da composição química. São aços usados especialmente em ferramentas de corte e 
em matrizes. 
 
5.3.3. Classificação de acordo com a aplicação 
De acordo com a mesma, podem ser considerados os seguintes subgrupos: 
 Aços para fundição, caracterizados por apresentarem boa combinação de resistência,ductibilidade e tenacidade; além disso, apresentam boa usinabilidade e adequada soldabilidade, 
muitos tipos são suscetíveis de tratamentos térmicos de têmpera e revenido; 
 Aços estruturais, ao carbono ou com pequenos teores de elementos de liga, com boas 
ductibilidade e soldabilidade e elevado valor de relação limite de resistência à tração para limite 
de escoamento; 
 Aços para trilhos, cujas condições de serviço exigem característicos de boa resistência 
mecânica, boa resistência ao desgaste, etc.; são, tipicamente, aços ao carbono; 
 Aços para. chapas, que devem apresentar excelente deformabilidade, boa soldabilidade, entre 
outras qualidades; 
 Aços para tubos, com, em princípio, as mesmas qualidades dos aços para chapas; como os 
anteriores, são normalmente ao carbono, embora, nestes últimos, algumas aplicações podem 
exigir a presença de elementos de liga; 
 Aços para arames e fios, os quais, conforme aplicações, podem apresentar característicos de 
resistência à tração realmente notáveis; 
 Aços para molas, caracterizados por elevado limite elástico; 
 Aços de usinagem fácil, caracterizados pela sua elevada usinabilidade, teores acima dos normais 
dos elementos enxofre e fósforo, principalmente o primeiro, e, eventualmente, à presença de 
chumbo; 
 Aços para cementação, normalmente de baixo carbono e baixos teores de elementos de liga, de 
modo a apresentarem os melhores característicos para enriquecimento superficial de carbono, 
além de um núcleo tenaz, depois da cementação e da têmpera; 
 Aços para nitretação, simplesmente ao carbono ou com os elementos de liga cromo, molibdênio e 
alumínio; 
 Aços para ferramentas e matrizes, caracterizados por alta dureza a temperatura ambiente, 
assim como, nos tipos mais sofisticados, alta dureza à temperatura elevada, satisfatória 
tenacidade e onde as propriedades comuns de resistência mecânica e principalmente 
ductibilidade, pouco significado apresentam. Os tipos mais sofisticados apresentam elementos de 
liga em teores muito elevados, sendo os mais importantes e famosos os "aços rápidos", com 
elevado teor de tungstênio, mais cromo e vanádio e, eventualmente, molibdênio, cobalto e outros 
elementos de liga. Apresentam alta capacidade de corte. Outros, alta capacidade de suportarem 
deformações; 
 Aços resistentes ao desgaste, entre os quais o mais importante é o que apresenta manganês em 
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quantidade muito acima do normal (entre 10 e 14%), além de alto carbono (entre 1,0 e 1,4%); 
 Aços resistentes à corrosão (também chamados "inoxidáveis"), com elevados teores de cromo 
ou cromo-níquel; 
 Aços resistentes ao calor (também chamados "refratários"), caracterizados por apresentarem 
elevados teores de cromo e níquel e por possuírem elevada resistência à oxidação pelo calor e por 
manterem as propriedades mecânicas a temperaturas acima da ambiente, às vezes, relativamente 
elevadas; 
 Aços para fins elétricos, empregados na fabricação de motores, transformadores e outros tipos 
de máquinas e aparelhos elétricos, caracterizados por apresentarem silício em teores acima dos 
normais (até 4,75%), ou teores de cobalto (até 50%) ou altos teores de níquel; 
 Aços para fins magnéticos, com alto teor. de carbono, cromo médio, eventualmente tungstênio 
relativamente elevado, eventualmente molibdênio e (os melhores tipos) elevada quantidade de 
cobalto (até cerca de 40%); esses aços, quando temperados, apresentam o característico de 
imantação permanente; 
 Aços ultra-resistentes, desenvolvidos principalmente pela necessidade das aplicações da 
indústria aeronáutica, mas cuja utilização está se estendendo a outros setores da engenharia; 
 Aços criogênicos, caracterizados por sua resistência ao efeito de baixas temperaturas; 
 Aços sintetizados, produtos da metalurgia do pó, incluindo ferro praticamente isento de 
carbono, aços comuns e alguns aços especiais, de aplicação crescente na indústria moderna. 
 
A tabela 5.3 apresenta os principais aços utilizados na construção mecânica. 
 
Tabela 5.3 - Principais aços utilizados na construção mecânica. 
1010 Aço ao carbono sem elementos de liga, para uso gera! usado em peças mecânicas, peças dobradas, partes soldadas, tubos e outras aplicações. 
1020 Aço ao carbono, de uso geral, sem elementos de liga usado em peças mecânicas, eixos, partes soldadas, conformadas ou cementadas, arames em geral, .etc. 
1045 
Aço com teor médio de carbono, de uso geral em aplicações que exigem 
resistência mecânica superior ao 1020 ou têmpera superficial (em óleo ou água) 
usados em peças mecânicas em geral. 
1212 
Fácil de ser usinado, oferecendo um bom acabamento superficial, contudo, é de 
difícil soldabilidade exceto mediante a uso de eletrodos de baixo teor de 
hidrogênio. Como exemplo, E6015 (AWS). Usa-se, comumente, na fabricação de 
porcas, parafusos, conexões e outros produtos que necessitam de alta 
usinabilidade, porém não devem ser utilizados em partes vitais de máquinas ou 
equipamentos que estejam sujeitos a esforços severos ou choques. 
12L14 Idêntico às características do 1212 com exceção da usinabilidade, onde apresenta capacidade superior a 60% em relação ao 1212. 
12T14 
Idêntico às características do 1212 com exceção da usinabilidade, onde 
apresenta capacidade superior a 100% em relação ao 1212. Apresenta algumas 
melhorias em trabalhos que necessitem de compressão, como por exemplo, 
roscas laminadas ou partes recartilhadas em relação ao 1212 e 12L 14. 
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8820 
Aço cromo-níquel-molibdênio. usado para cementação na fabricação de 
engrenagens, eixos, cremalheiras, terminais, cruzetas, etc., (limite de resistência 
do núcleo: entre 70 e 110 Kgf/mm2). 
8640 
Aço cromo-níquel-molibdênio de média temperabilidade, usado em eixos, pinhões, 
bielas, virabrequins, chavetas e peças de espessura média. 
4320 
Aço cromo-níquel-molibdênio para cementação que alia alta temperabilidade e 
boa tenacidade, usado em coroa, pinhões, terminais de direção, capas de 
rolamentos, etc (limite de resistência do núcleo: entre 80-120 Kgf/mm2). 
4340 
Aço cromo-níquel-molibdênio de alta temperabilidade, usado em peças de seções 
grandes como eixos, engrenagens, componentes aeronáuticos, peças para 
tratores e caminhões, etc. 
5140 Aço cromo-manganês para beneficiamento, de média temperabilidade, usado em parafusos, semi-eixos, pinos, etc. 
5160 
Aço cromo-manganês de boa tenacidade e média temperabilidade, usado 
tipicamente na fabricação de molas semi- elípticas e helicoidais para veículos 
6150 
Aço cromo-vanádio para beneficiamento que apresenta excelente tenacidade e 
média temperabilidade sendo usado em molas helicoidais, barras de torção, 
ferramentas, pinças para máquinas operatrizes, etc. 
9260 Aço de alto teor de silício e alta resistência, usado em molas para serviço pesado 
como tratores e caminhões. 
52100 
Aço que atinge elevada dureza em têmpera profunda, usado tipicamente em 
esferas,roletes e capas de rolamentos e em ferramentas como estampos, brocas, 
alargadores, etc. 
 
 
5.4. AÇOS INOXIDÁVEIS 
Aço inox é o termo empregado para identificar uma família de aços contendo, no mínimo, 11 % de 
cromo, que lhes garante elevada resistência à oxidação. O cromo, disperso em todo o material de 
forma homogênea, em contato com o oxigênio do ar, forma uma fina camada de óxido na superfície do 
aço, contínua e muito resistente, protegendo-o contra ataques corrosivos do meio ambiente. 
 
Este filme protege toda a superfície do aço inox e, de maneira geral, esta resistência aumenta à 
medida que mais cromo é adicionado à mistura. Apesar de invisível, estável e com espessura finíssima, 
esta película é altamente aderente ao aço inox, defendendo o material contraa ação dos meios 
agressivos. Mesmo quando o aço inox sofre algum tipo de dano, sejam arranhões, amassamentos ou 
cortes, imediatamente o oxigênio do ar combina-se com o cromo, formando novamente o filme 
protetor, recompondo a resistência à corrosão. Esta qualidade é inerente ao aço inox, já que o cromo 
faz parte de sua composição química. 
 
Além do cromo, outros elementos são adicionados ao aço inox elevando a sua resistência à 
corrosão, tais como o níquel, o molibdênio, o vanádio, o tungstênio e outros. Estes elementos tornam 
o aço inox adequado à múltiplas aplicações, cada uma delas contendo porcentagens específicas destas 
substâncias químicas. 
 
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A seleção correta do tipo de aço inox e de seu acabamento de superfície é muito importante para 
garantir uma longa vida útil. Assim, quanto maior for a agressividade do meio, mais específica deve 
ser a dosagem dos elementos químicos e o balanceamento da mistura. 
 
O acabamento superficial e a limpeza do aço são fatores relevantes na sua resistência à corrosão, 
pois, quanto mais polido e limpo for o material, menor será a aderência de produtos indesejáveis na 
sua estrutura. 
 
Existem diferenças entre as aplicações dos aços inox, e a classificação mais simples e mais usada dos 
aços inoxidáveis é baseada na microestrutura que apresentam à temperatura ambiente. Nessas 
condições, são considerados os três grupos seguintes: martensíticos, ferríticos e austeníticos. 
 
 
5.4.1. Aços Inoxidáveis Martensíticos 
Estes aços caracterizam-se por serem aços-cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles 
tornam-se martensíticos e endurecem pela têmpera. As características mais importantes destes 
aços são as seguintes: 
 são ferro-magnéticos; 
 podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de 
carbono for baixo; 
 apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas 
substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência 
à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; 
 o níquel melhora sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensítico, sob o ponto 
de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença 
de níquel; 
 a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a 
possibilidade de precipitação de carbonetos. 
 
As características desses aços e as aplicações mais comuns, em função de sua composição química, 
são apresentadas na tabela 5.4: 
 
Tabela 5.4 - Principais características e aplicações dos aços inoxidáveis martensíticos. 
 
403 e 410 
Pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são 
empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas.. e compressores, tesouras, 
canos de fusil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes 
para a indústria petroquímica, etc. 
420 
Pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento 
térmico, são empregados em cutelaria;instrumento cirúrgicos, eixos de bombas, 
válvulas, peças de motores a jato,mancais de esfera, parafusos, buchas, etc. 
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21
414 e 431 
Pelas altas dureza e resistência mecânica, são empregados em molas, parafusos e 
porcas, peças para bombas, peças para aviões, eixos de hélices marítimas, peças para 
fornos, componentes para a indústria petroquímica,.etc. O tipo 431 é o de melhor 
resistência à corrosão entre os aços inoxidáveis martensíticos;. 
416,4168e 
e 420F 
Por serem de usinagem fácil, adaptam-se facilmente a operações de usinagem, sendo 
empregados em parafusos, porcas, hastes de válvulas, lâminas de turbina, cutelaria, 
etc. 
440ª, 44P8 
e 440C 
Devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são 
empregados ,em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, 
válvulas, bocais e outras aplicações em que, além da resistência à corrosão, sejam 
exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 
 
 
5.4.2. Aços Inoxidáveis Ferriticos 
Neste grupo, ° cromo ainda é o principal elemento de liga, podendo atingir valores muito elevados, 
superiores a 25%. Como o teor de carbono é baixo - máximo de 0,20% - a faixa austenítica fica 
totalmente eliminada e, em conseqüência, esses aços não são endurecíveis pela têmpera. 
 
Na tabela 5.5 estão as principais características e aplicações deste grupo de aços inoxidáveis. 
 
Tabela 5.5 - Principais características e aplicações dos aços inoxidáveis ferríticos. 
 
430 
Este é o tipo mais conhecido e utilizado. É facilmente conformado a frio e apresenta um 
encruamento inferior ao dos aços austeníticos. Possui ainda boas propriedades de resistência à 
corrosão, tanto a temperatura ambiente como a temperaturas mais elevadas. Resiste à ação de 
gases sulfurosos secos e quentes. Seus usos abrangem um campo muito grande, como indústria 
automobilística, indústria de aparelhos eletrodomésticos e indústria química. Outros empregos 
incluem: decorações arquitetônicas de interiores, equipamentos de restaurantes e de cozinhas, 
peças de fornos, etc. 
430F e 
4305e 
São variações do tipo 430. Devido a suas características de fácil usinabilidade são empregados 
para produzir peças em máquinas operatrizes automáticas, tais como parafusos, porcas, 
ferragens, etc. 
405 
Pelo fato de apresentar alumínio, apresenta boas características de tenacidade em estruturas 
soldadas, onde é empregado em temperaturas elevadas. Aplicações típicas incluem tubos de 
radiadores, caldeiras, recipientes para indústria petroquímicas, etc. 
409 
É facilmente trabalhável a frio e produz soldas muito tenazes. Seu emprego faz-se 
principalmente em exaustores de automóveis. 
434 
É semelhante ao 430, com adição de molibdênio que melhora seus característicos de resistência 
à corrosão atmosférica. Tem sido empregado na manufatura de componentes da indústria 
automobilística, como por exemplo, para choques de automóveis. 
436 É também semelhante ao 430, com adição simultânea de molibdênio e nióbio, de modo a melhorar 
suas resistências à corrosão e ao calor. 
442 
Apresenta boa resistência à oxidação, por isso é empregado para serviço a alta temperatura 
quando não se exige facilidade de conformação. Seus principais empregos são: peças de fornos e 
de câmaras de combustão. 
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446 
Por ser dentre todos os aços inoxidáveis ferríticos, o que contém maior teor de cromo, possui 
excelente resistência à oxidação até temperaturas da ordem de 1.200 °C. Por isso, são 
empregados em peças de fornos, queima dores, radiadores, recuperadores, etc. Contudo, sua 
resistência mecânica a temperaturas elevadas é baixa, de modo que para essas aplicações 
prefere-se os aços inoxidáveis austeníticos do tipo AISI 310. 
 
5.4.3. Aços Inoxidáveis Austeníticos 
Estes aços podem ser divididos em dois grupos: aços ao cromo-níquel e aços ao cromo manganês-
níquel. 
 
A maior parte dos aços inox austeníticos comumente empregados pertencem ao primeiro grupo. Os 
mais conhecidos e populares são os 18-8, em que o teor de cromo é 18% e o de níquel 8%. A 
introdução do níquel melhora consideravelmente a resistência à corrosão e a resistência à oxidação a 
altas temperaturas, visto que, na maioria dos reagentes, o níquel é mais nobre que o ferro e, além 
disso, forma uma camada de óxido que protege o aço espontaneamente. Para comprovar esse fato, 
demonstra.-se que a restauração da película inerte protetora que tenha sido retirada de um aço 
inoxidável ao Cr-Ni é muito mais rápida do que a de um aço inoxidável somente ao cromo. O segundogrupo, menos importante, apareceu na década de 30 e o seu desenvolvimento ocorreu durante a 
Segunda Guerra Mundial, em razão da menor disponibilidade de níquel. Neles, parte do níquel (cerca 
de 4%) é substituído por outros. elementos de tendência austenitizante, como o manganês (em torno 
de 7%) e o nitrogênio (em teores não superiores a 0,25%). 
 
As características principais dos aços inoxidáveis austeníticos são: 
 não magnéticos; 
 não endurecíveis, por serem austeníticos; 
 quando encruados, apresentam um fenômeno interessante: o aumento da dureza que se 
verifica é bem superior ao que se encontraria, mediante a mesma deformação, em outros 
aços. Esse aumento, além do normal da dureza, pode ser atribuído à instabilidade da 
austenita que, sob o efeito das tensões do encruamento, transforma-se parcialmente e 
paulatinamente em ferrita. Esta ferrita, supersaturada de carbono, nas mesmas condições 
que uma martensita, contribui para o endurecimento do aço. Um reaquecimento a 
temperaturas moderadas do aço encruado - que se encontrará no estado ferrítico - restaura 
a austenita. 
 
Um dos fenômenos indesejáveis que pode ocorrer nos aços inoxidáveis austeníticos é a corrosão 
intergranular, devido à precipitação de carboneto de cromo. Um dos meios de evitá-la é pela adição 
de titânio e de nióbio, porque esses elementos fixam o carbono na forma de carbonetos de titânio e 
de nióbio. 
As características principais e aplicações destes aços estão na tabela 5.6. 
 
 
 
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Tabela 5.6 - Principais características e aplicações dos aços inoxidáveis austeníticos 
 
301 
 
Este aço, juntamente com os tipos 302, 304 e 302B, o mais popular; possui boa 
trabalhabilidade e é empregado em ornamentação, utensílios domésticos, fins 
estruturais, equipamentos para a indústria química, naval, fabricação de 
alimentos, transporte, etc. 
 
302 Característicos idênticos aos do tipo 301 e aplicações semelhantes. 
302B 
Devido à presença de silício, possui melhor resistência à formação de casca de 
óxido a 
temperaturas mais elevadas. Emprega-se em peças de fornos. 
303 
 
Característicos de fácil usinabilidade: eixos, parafusos, porcas, peças de 
carburador, buchas, válvulas, etc. 
304 
Menos susceptível à corrosão intergranular, pelo teor mais baixo de carbono; 
utilizado em 
equipamentos para processamento de alimentos, recipientes criogênicos. 
308 Maior resistência à corrosão que 018-8 (Cr-Ni); para eletrodos de solda, fornos industriais,etc. 
309 Boa resistência mecânica e à oxidação a altas temperaturas; para equipamentos da indústria química, peças de fornos, estufas, peças de bombas, etc. 
3095 
Devido ao baixo teor de carbono permite soldagem com menor risco de corrosão 
intergranular. 
310 
Boa estabilidade à temperatura de soldagem; eletrodos de solda, equipamento 
para indústria química, peças de fornos, estufas. Resiste à oxidação até 
temperaturas de 1.050ºC ou 1.100ºC. 
316 Melhor resistência à corrosão química; para equipamentos da indústria química, indústria de papel, etc. 
317 Melhor resistência à corrosão que o 316; aplicações idênticas. 
321 Tipo 18-8 estabilizado contra corrosão intergranular a temperaturas elevadas; para aplicações que exigem soldagem: vasos de pressão, juntas de expansão, etc. 
347 I Condições idênticas ao tipo 321. 
 201 e 202 
 
Resistência à corrosão inferior à dos tipos Cr-NI; contudo, apresentam, em 
geral, melhor 
resistência mecânica a temperaturas elevadas. 
304N e 
316N 
Devido a presença de nitrogênio, possuem melhores limites de escoamento, sem 
prejuízo da resistência à corrosão, prestando-se, em conseqüência, a aplicações 
em estruturas muito solicitadas como aparelhos de pressão na indústria química. 
329 
Este é um aço de microestrutura mista duplex austenita-ferrita. Apresenta 
melhor soldabilidade que os aços inoxidáveis ferríticos, melhor resistência à 
corrosão sob tensão que os aços inoxidáveis austeníticos e são praticamente 
isentos de risco de corrosão intergranular. Por isso, têm sido utilizados em 
aplicações sujeitas à corrosão em ambientes marítimos e para o I tratamento de
substâncias alimentícias salgadas. 
 
Obs.: encontram-se ainda os aços inoxidáveis austeníticos com sufixos "L" e "H". O sufixo "L" 
significa baixo teor de carbono (Iow carbon - abaixo de 0,03%) e estes tipos são menos susceptíveis 
à corrosão intergranular. O sufixo "H" designa alto teor de carbono (high carbon - de 0,04% a 
0,10%), propiciando ao aço resistência mecânica elevada mesmo em altas temperaturas. 
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5.4.4. Cuidados no manuseio do aço inoxidável 
São apresentados, a seguir, dez pontos considerados importantes, que devem ser observados nos 
cuidados e manutenção dos aços inoxidáveis, a fim de manter sua beleza original e prolongar sua vida 
em serviço. 
 
1 - A limpeza é de extrema importância. Depósitos de sujeira e graxa podem ser facilmente 
removidos com detergentes e água. Sempre que possível o aço deve ser inteiramente enxugado e 
seco após a lavagem. Limpezas periódicas manterão a superfície brilhante e ajudarão a prevenir a 
corrosão. 
 2 - Depósitos que aderem à sua superfície devem ser removidos, especialmente nas fendas e cantos. 
Quando forem usados abrasivos na limpeza, friccionar sempre na direção das linhas de polimento ou 
"grão" do aço inoxidável para evitar arranhões. Nunca use palha ou esponja de aço comum no aço 
inoxidável. Partículas de ferro da palha ou esponjas de aço feitas de aço carbono podem aderir à 
superfície, causando corrosão. Use esponja de aço inoxidável ou escova macia de fibras vegetais. 
 3 - Contatos com metais diferentes devem ser evitados sempre que possível. Isto ajudará a prevenir 
corrosão galvânica, quando estão presentes soluções ácidas ou salinas. 
 4 - Descolorações ou coloração de aquecimento provenientes de sobre-aquecimento, podem ser 
removidas por polimento com um pó ou por meio de soluções químicas especiais. 
 
5 - Deve ser feita uma avaliação de todos os materiais e produtos químicos que estarão em contato 
com o aço inoxidável como também uma comparação das propriedades mecânicas e químicas, antes 
que a seleção de materiais seja feita. 
6 - Não se deve permitir que soluções salinas ou ácidas evaporem e sequem sobre a superfície do aço 
inoxidável. Elas podem causar corrosão. Os vestígios destas soluções devem ser eliminados com 
lavagens vigorosas. 
 
7 - Corrosão por fadiga deve ser evitada. Esse é o resultado de uma combinação de tensões 
repetidas com correntes suaves ou fortes. Usualmente a solução é fazer o equipamento 
suficientemente forte para reduzir tensões cíclicas. 
8 - O contato direto e permanente com certos materiais deve ser evitado, tais como madeira ou aço 
carbono. Por exemplo, no revestimento de tanques de madeira com aço inoxidável, a interface entre 
os dois materiais deve ser revestida com asfalto ou cromato de zinco para proteção contra corrosão. 
 
9 - O equipamento de aço inoxidável não deve ficar em contato com desinfetante ou soluções 
esterilizantes por muito tempo. Muitas vezes estas soluções contêm cloretos que podem causar 
corrosão por pite. O aço inoxidável deve ser limpo e lavado completamente, após o uso. Algumas 
soluções esterilizantes comerciais contém inibidores, diminuindo a ação corrosiva destas soluções. 
10 - O aparecimento de "ferrugem" nos aços inoxidáveis muitas vezes nos leva a acreditar que os 
mesmos estão enferrujando. A fonte pode ser alguma parte de ferro ou aço não inoxidável, tal como 
um prego ou parafuso. Uma alternativa é pintar todas as partes de aço carbono com uma camada 
grossa de proteção, se as precauções ditas no item 3, não puderem ser totalmente seguidas. 
 
 
 
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6. FERRO FUNDIDO 
Dentre as ligas ferro-carbono, os ferros fundidos constituem um grupo de ligas de importância 
fundamental para a indústria, não só devido às características inerentes ao próprio material, como 
também pelo fato de, mediante introdução de elementos de liga, aplicação de tratamentos térmicos 
adequados e pelo desenvolvimento do ferro fundido nodular, ter sido viável o seu emprego em 
aplicações que, de certo modo, eram exclusivas dos aços. 
 
Sabe-se que o ferro fundido é uma liga Fe-C com teor de carbono superior a 2%. Face a influência do 
silício nessa liga, sobretudo sob o ponto de vista de sua constituição estrutural, o ferro fundido é 
normalmente considerado uma liga ternária Fe-C-Si, pois o silício está freqüentemente presente em 
teores superiores aos do próprio carbono. Por outro lado, em função de sua constituição estrutural, o 
carbono está geralmente presente, em grande parcela, na forma "livre", ou seja, sob a forma de veios 
ou lamelas de grafita, sem formar o composto carboneto de ferro (Fe3C). 
 
Na denominação geral de "ferro fundido", podem ser distinguidos os seguintes tipos de ligas: 
 Ferro fundido cinzento, cuja fratura mostra uma coloração escura (donde a sua denominação), 
caracterizada por apresentar como elementos de liga fundamentais o carbono e o silício e 
estrutura em que uma parcela relativamente grande do carbono está no estado livre (grafita 
lamelar) e outra parcela no estado combinado (Fe3C); 
 Ferro fundido branco, cuja fratura mostra uma coloração clara (donde a sua denominação), 
caracterizado por apresentar ainda como elementos de liga fundamentais o carbono e o silício, 
mas cuja estrutura, devido às condições de fabricação e menor teor de silício, apresenta o 
carbono quase inteiramente na forma combinada (Fe3C); 
 Ferro fundido mesclado, cuja fratura mostra uma coloração mista entre branca e cinzenta 
(donde a sua denominação), caracterizado igualmente por uma mescla de proporções variáveis de 
ferro fundido branco e ferro fundido cinzento; 
 Ferro fundido maleável, caracterizado por ser obtido a partir do ferro fundido branco, mediante 
um tratamento térmico especial (maleabilização), resultando numa transformação de 
praticamente todo o ferro combinado em grafita na forma de nódulos (em vez de veios ou 
lamelas); 
 Ferro fundido nodular, caracterizado por apresentar, devido a um tratamento realizado ainda no 
estado líquido, carbono livre na forma de grafita esferoidal, o que confere ao material 
característica de boa ductilidade, donde a denominação freqüente para esse material de ferro 
fundido dúctil; 
 Ferro fundido de grafita compactada, caracterizado pelo fato da grafita apresentar-se em 
"escamas", ou seja, com a forma de plaquetas ou estrias. O ferro fundido de grafita compactada 
pode ser considerado um material intermediário entre o ferro fundido cinzento e o ferro fundido 
nodular; possui a fundibilidade do ferro fundido cinzento, com melhor resistência mecânica e 
alguma ductilidade. Sua comercialização é relativamente recente. 
A faixa de composição dos cinco principais tipos de ferros fundidos, sem elementos de liga, está 
indicada na tabela 6.1: 
 
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Tabela 6.1 - Faixa de composição de ferros fundidos típicos comuns. 
 
 Composição química (%) 
Tipo 
C Si Mn S P 
Branco 1,8 / 3,6 0,5/1,9 0,25 / 0,80 0,06 / 0,20 0,06 / 0,20 
Maleável 2,2 / 2,9 0,9/1,9 0,15 / 1 ,20 0,02 / 0,20 0,02/0,20 
Cinzento 2,5 / 4,0 1,0/3,0 0,20 / 1,00 0,02- / 0,25 0,02 / 1,00 
Nodular 3,0 / 4,0 1 ,8 / 2,8 0,10 / 1,00 0,01 / 0,03 0,01/0,10 
Grafita compactada 2,5 /4,0 1,0/3,0 0,20 / 1,00 0,01 / 0,03 0,01/0,10 
 
 
6.1. ESTRUTURA DO FERRO FUNDIDO 
Os fatores que influem na estrutura do ferro fundido são a composição química e a velocidade de 
resfriamento. 
 
6.1.1. Composição química 
Os elementos que mais influem na estrutura são o carbono e o silício. O carbono determina a 
quantidade de grafita que se pode formar e o silício é essencialmente o elemento grafitizante, 
favorecendo a decomposição do carboneto de ferro; sua presença, independentemente do teor de 
carbono, pode fazer um ferro fundido tender para o cinzento ou para o branco. O manganês, sempre 
presente, tem efeito oposto ao do silício, isto é, estabiliza a cementita e, assim, contrabalança, de 
certo modo, a ação grafitizante do silício. A rigor, o manganês nos ferros fundidos, tanto quanto nos 
aços, é adicionado como dessulfurante; entretanto, como na prática há sempre um excesso de 
manganês, este atua como estabilizador da perlita: daí o seu efeito oposto ao do silício e a sua 
utilidade para produzir estrutura com matriz predominantemente perlítica, sobretudo em peças 
fundidas volumosas. Os outros elementos, impurezas normais, fósforo e enxofre, não têm uma ação 
muito significativa sob o ponto de vista de tendência grafitizante. Apenas o fósforo é um 
estabilizador relativamente forte do carboneto de ferro; sua principal ação é na estrutura do 
material, porque forma com o ferro e o carbono, um composto de natureza eutética - carboneto de 
ferro e fosfeto de ferro de aparência branca e perfurada, chamada steadita. A tabela 6.2 mostra os 
efeitos sobre a estrutura de alguns elementos quando presentes no ferro fundido. 
 
Tabela 6.2 - Efeitos estruturais de alguns elementos no ferro fundido. 
 
Alumínio Forte grafitizante. Promove a formação de ferrita 
e grafita. 
Antimônio Nas quantidades usadas, pequeno efeito. Forte estabilizador da perlita. 
Boro, até 0,15% Forte grafitizante. Promove a formação de grafita. 
Boro, acima 
de0,15% 
Estabilizador de carbonetos. Forte tendência à retenção da 
perlita. 
Cromo Forte ação carbonetante. Forma carbonetos complexos muito estáveis. 
Forte tendência à formação de 
perlita. 
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Cobre Grafitizante fraco. Promove a formação de perlita. 
Manganês Forte tendência carbonetante. Formador de perlita. 
Molibdênio Fraca tendência carbonetante. Forte formador de perlita. 
Níquel Grafitizante. Fraco promotor de perlita. 
Selênio Forte grafitizante. 
Promove a formação de ferrita 
e grafita. 
Telúrio Forte tendência carbonetante, mas não 
estabilizadora. 
Muito fraco estabilizado r da 
perlita. 
Estanho Pequeno efeito na quantidade usada. Forte tendência à retenção da perlita. 
Titânio até 
0,25% Grafitizante. Promove a formação de grafita. 
Vanádio Forte tendência carbonetante. Forte formador da perlita. 
 
 
6.1.2. Velocidade de resfriamento 
Esse fator relaciona a velocidade de resfriamento propriamente dita durante a solidificação no 
interior dos moldes e a espessura das peças moldadas. Em outras palavras, seções espessas 
significam velocidades de resfriamento relativamente lentas e seções finas, velocidades rápidas, o 
que significa também que em peças de seções de diferentes espessuras, ocorrem diversas 
velocidades de resfriamento. 
 
Para elevadas velocidades de resfriamento - como as que se verificam em seções muito finas ou 
áreas adjacentes às paredes do molde - não há muito tempo para a decomposição da cementita, de 
modo que, dependendo dos teores de carbono e de silício, pouca ou nenhuma grafitização ocorre e há 
tendência para formar-se ferro fundido branco. Produz-se o que se chama na prática de seções 
coquilhadas. 
 
Com as velocidades de resfriamento lentas das seções mais espessas, ocorre uma apreciável 
grafitização, dependente sempre do teor de silício. A estrutura será constituída essencialmente de 
perlita e grafita. Para resfriamento ainda mais lento e teor de silício mais elevado, a cementita da 
perlita pode também se decompor parcialmente, originando-se assim a estrutura constituída de veios 
degrafita, perlita e ferrita. Essa estrutura confere ao material características de baixa dureza e 
excelente usinabilidade, além de razoável resistência mecânica. 
É claro que haverá seções intermediárias, com alguma formação de grafita, resultando, nelas, ferro 
fundido mesclado. 
 
 
6.2. FERRO FUNDIDO BRANCO 
Nestes materiais, como já se mencionou, praticamente todo o carbono se apresenta na forma 
combinada de carboneto de ferro Fe3C, mostrando uma superfície de fratura clara. Suas 
propriedades fundamentais, devido justamente a alta quantidade de cementita, são elevadas dureza 
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e resistência ao desgaste. Em conseqüência, sua usinabilidade é prejudicada, ou seja, esses materiais 
são muito difíceis de se usina r, mesmo com os melhores materiais de corte. 
 
A composição química adequadamente ajustada - teores de carbono e de silício - além da velocidade 
de resfriamento são os meios mais usados para produzir ferro fundido branco. 
 
A produção industrial do ferro fundido branco exige, em princípio, a combinação desses dois fatores. 
Para isso, lança-se mão do chamado sistema de "coquilha" ou "coquilhamento", que consiste em 
derramar-se o metal líquido em moldes metálicos, onde o metal resfria em condições tais ou com tal 
velocidade que praticamente toda a grafitização é eliminada e o carbono fica retido na forma 
combinada. A profundidade da camada coquilhada - ou seja daquela seção das peças que entra em 
contato com a parede metálica do molde - pode ser controlada, ajustando-se o teor de silício do 
ferro fundido. 
Entretanto, embora o teor de silício seja o fator determinante no controle da profundidade de 
coquilhamento, outros fatores de influência são os seguintes: 
 Temperatura de vazamento; 
 Temperatura da coquilha, ou seja, do molde metálico; 
 Espessura da peça na seção coquilhada; 
 Espessura da coquilha; 
 Tempo durante o qual o metal fica em contato com a coquilha. 
 
O principal objetivo do tratamento térmico do ferro fundido branco, aplicado em peças coquilhadas, 
é reduzir as tensões que se originam pelas diferentes velocidades de resfriamento e, 
conseqüentemente de solidificação, que se verificam através das seções das peças. Com efeito, as 
diferentes seções atingem temperaturas críticas de transformação em tempos diferentes; além 
disso, ocorre a diferença de contração entre o ferro fundido branco da seção coquilhada e o ferro 
fundido cinzento, das seções mais internas. 
 
Pelo tratamento térmico procura-se, igualmente, melhorar as propriedades mecânicas do material, 
cuja estrutura é tipicamente fundida e, portanto, pouco regular. O refino ou uniformização dessa 
estrutura é, assim, essencial, sobretudo quando as peças estão sujeitas a esforços mecânicos de 
choque. 
Um tratamento típico consiste no aquecimento a uma temperatura de 815°C, durante 18 horas, ou 
870 °C durante 6 horas, seguindo-se resfriamento a velocidade de 5 °C por hora até 650 °C, antes de 
remover o material do forno. 
 
As principais aplicações do ferro fundido branco são: equipamentos para manuseio de terra, 
mineração e moagem, rodas de vagões, revestimento de moinhos, bolas de moinhos de bolas, etc. 
 
 
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6.3. FERRO FUNDIDO CINZENTO 
Esta é, dentre os feiTos fundidos, a liga mais usada, devido aos seus característicos de: 
 Fácil fusão e moldagem; 
 Boa resistência mecânica; 
 Excelente usinabilidade; 
 Boa resistência ao desgaste; 
 Boa capacidade de amortecimento. 
 
Como em todas as ligas metálicas, existe uma correlação íntima entre as propriedades do ferro 
fundido e a sua estrutura, correlação essa quem no caso particular do ferro fundido cinzento, é mais 
estreita e mais complexa, tendo em vista a presença de carbono livre na forma de grafita, e a forma, 
distribuição e dimensões que os veios de grafita apresentam e mais a influência que, nesse sentido, a 
espessura da peça exerce. 
 
Os ferros. fundidos cinzentos, segundo a ABNT, são designados pelas letras FC, indicativas de ferro 
fundido cinzento, seguindo-se dois algarismos representativos do limite mínimo de resistência à 
tração, em kgf/mm2. 
 
As classes FC-10 e FC-15 correspondem aos ferros fundidos cinzentos comuns, com excelente 
fundibilidade e melhor usinabilidade. A classe FC-15 é utilizada, entre outras aplicações, em bases de 
máquinas, carcaças metálicas e aplicações semelhantes. 
 
As classes FC-20 e FC-25, também de boas fundibilidade e usinabilidade, apresentam melhor 
resistência mecânica e se aplicam, principalmente, em elementos estruturais, tais como barramentos, 
cabeçotes e mesas de máquinas operatrizes. 
 
As classes FC-30 e FC35, com maiores dureza e resistência mecânica, aplicam-se em engrenagens, 
pequenos virabrequins, bases pesadas de máquinas, colunas de máquinas, buchas e grandes blocos de 
motor. 
A classe FC-40 é a classe de uso comercial que possui a maior resistência mecânica, apresentando, 
para essa finalidade, combinação dos elementos de liga, entre eles, níquel, cromo e molibdênio. Como 
possui elevada tendência ao coquilhamento, sua utilização é limitada a peças de espessuras médias e 
grossas. 
Dentre as propriedades dos ferros fundidos cinzentos, duas delas destacam-se: a capacidade de 
amortecimento e a resistência ao desgaste. 
 
Define-se "capacidade de amortecimento" como "habilidade” de um material absorver vibrações, 
resultantes de tensões cíclicas, por fricção interna, transformando a energia mecânica em calor". A 
importância dessa propriedade reside no fato de que esse material tem grande aplicação em 
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máquinas-ferramenta, sobretudo nas suas bases. A maior capacidade de amortecimento do ferro 
fundido, em relação ao aço, é atribuída aos veios de grafita, os quais, por não apresentarem 
resistência mecânica, constituem espécies de vazios na estrutura do material, o que permite 
deformação plástica do material localizado ao redor dos veios, sob tensões nominais menores que em 
outros casos. 
 
A resistência ao desgaste do ferro fundido cinzento é igualmente considerada uma característica 
importante, o que é, aliás, comprovado na prática pelo seu emprego usual em peças móveis de 
máquinas. Um dos fatores favoráveis ao comportamento do ferro fundido cinzento quanto à 
resistência ao desgaste é a alta usinabilidade do material. Assim, as peças correspondentes podem 
ser produzidas economicamente dentro de rigorosas tolerâncias dimensionais, o que contribui para 
diminuir o atrito entre partes e diminuir a ação de desgaste. O fator principal, entretanto, está 
relacionado com a presença de grafita livre, que tende a adicionar ao material características 
lubrificantes, contribuindo igualmente para diminuir o atrito entre as partes em contato e evitar o 
fenômeno de engripamento, o qual, por sua vez, pode levar à possibilidade de, pelo calor desenvolvido, 
ocorrer uma soldagem localizada, com conseqüente arrancamento de partículas, tornando novamente 
a superfície áspera. 
 
 
6.4. FERRO FUNDIDO MALEÁVEL 
O ferro fundido é um material que, como se viu, apresenta pouca ou nenhuma ductilidade. Embora de 
razoável emprego industrial, as suas características de fragilidade limitam sua utilização em peças 
para vários setores importantes da indústria. 
 
Como material alternativo, desenvolveu-se um tipo de ferro fundido branco, o qual, submetido a um 
tratamento térmico especial - chamado maleabilização - adquire maleabilidade, ou seja, a liga adquire 
ductilidade e torna-se mais tenaz, características que, aliadas à boas propriedades de resistência à 
tração, dureza, resistência à fadiga, resistência ao desgaste e usinabilidade, permitiram abranger 
outras importantes aplicações industriais.A maleabilização é, em princípio, um tratamento térmico ao qual se submetem ferros fundidos 
brancos, de composições bem definidas, com carbono na forma primária de cementita e perlita, e que 
consiste num aquecimento prolongado, em condições previamente estabelecidas de temperatura, 
tempo e meio, de modo a provocar transformação de parte ou da totalidade do carbono combinado 
em grafita ou, em certos casos, eliminar completamente uma parte do carbono. Há dois processos 
fundamentais de maleabilização: a maleabilização por descarbonetação e a maleabilização por 
grafitização. 
A maleabilização por descarbonetação, que origina o maleável tipo europeu ou maleável de núcleo 
branco ou simplesmente maleável branco. Essa denominação é atribuída ao maleável devido ao aspecto 
metálico da sua fratura, cuja estrutura é constituída, essencialmente de ferrita. Esse aspecto, 
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contudo, somente é observado em peças de paredes finas, de 5 ou 6 mm; em peças de paredes mais 
espessas, o núcleo é cinzento ou escuro, devido à grafitização; somente a periferia tem o aspecto 
metálico do maleável branco. O princípio do processo de maleabilização por descarbonetação é a 
diminuição do teor de carbono do ferro fundido branco. 
 
A maleabilização por grafitização, que origina o maleável tipo americano ou maleável de núcleo preto 
ou simplesmente maleável preto. Essa denominação é atribuída ao aspecto escuro da fratura, cuja 
estrutura é constituída essencialmente de grafita, em nódulos, sobre um fundo de ferrita. O 
princípio do processo consiste em aquecer-se um ferro fundido de composição adequada, a 
temperaturas apropriadas, durante longo tempo, porém menor que no caso da maleabilização por 
descarbonetação; o ciclo de tratamento pode ser mais curto, porque, por precipitação de carbono, a 
distância de migração do carbono é menor. 
 
As indústrias mecânicas, de materiais de construção, de veículos, tratores, materiais elétricos 
utilizam, em grande escala, peças de ferro fundido maleável. Entre as aplicações mais comuns podem 
ser enumeradas as seguintes: conexões para tubulações hidráulicas, conexões para linhas de 
transmissão elétrica, correntes, suportes de molas, caixas de direção, caixas de diferencial, cubos 
de rodas, sapatas de freios, pedais de embreagem e freio, bielas, colares de tratores, caixas de 
engrenagens, etc. 
 
 
6.5. FERRO FUNDIDO DE GRAFITA COMPACTADA 
Este tipo de material, de comercialização relativamente recente, é um produto de característicos 
intermediários entre o ferro fundido cinzento e o ferro dúctil ou nodular. Assim, ele apresenta 
melhor resistência mecânica que o ferro fundido cinzento, além de alguma ductilidade. Além disso, 
seu acabamento na usinagem é superior ao que se verifica no ferro fundido cinzento. 
Por outro lado, em relação ao ferro nodular, ele possui maior capacidade de amortecimento, 
condutibilidade térmica mais elevada e melhor usinabilidade. 
 
Essas características são devidas à forma da grafita, que se apresenta mais arredondada e mais 
grosseira, de modo que a microestrutura também pode ser definida como intermediária entre a do 
ferro fundido cinzento e a do ferro nodular. 
 
Em algumas aplicações, como rotores de freios de discos e cabeçotes de motores diesel, ele é 
superior tanto ao ferro fundido cinzento quanto ao ferro nodular. 
 
O ferro fundido cinzento é obtido mediante a adição cuidadosamente controlada de magnésio, o qual 
atua como inoculante, em técnica semelhante à empregada na produção de ferro nodular. A 
quantidade de magnésio deve ser tal a resultar um teor residual desse elemento de 50 a 600 ppm, na 
presença de 0,15 a 0,50% de titânio e 10 a 150 ppm de terras raras, como o cério. 
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6.6. FERRO FUNDIDO DÚCTIL OU NODULAR 
O ferro fundido dúctil ou nodular caracteriza-se pela ductilidade, tenacidade e resistência mecânica. 
A característica mais importante, entretanto, relacionada com a resistência mecânica, é o limite de 
escoamento que é mais elevado no ferro fundido nodular do que no ferro cinzento, ferro maleável 
e mesmo nos aços carbono comuns (sem elementos de liga). 
A composição química do ferro fundido nodular é semelhante à dos ferros fundidos cinzentos. 
 
A grafita do ferro fundido nodular apresenta-se na forma esferoidal, forma essa que não interrompe 
a continuidade da matriz tanto quanto a grafita em veio, resultando na sua melhor ductilidade e 
tenacidade. Essa grafita na forma esferoidal é obtida pela adição de determinados elementos no 
metal fundido, como magnésio, cério e alguns outros que devem ser bem controlados, de modo a 
produzir a forma desejada de grafita e contrabalançar o efeito dos elementos perniciosos, como 
antimônio, chumbo, titânio, telúrio, bismuto e zircônio, que interferem com o processo de nodulização 
e, por isso, devem ser eliminados ou mantidos os mais baixos possíveis. 
 
Os principais agentes nodulizantes contém, todos eles, geralmente o magnésio. São: magnésio sem 
liga, nodulizantes a base de níquel e nodulizantes a base de Mg-Fe-Si. Na maioria das vezes esses 
nodulizantes são introduzidos na forma de ligas, entre as quais podem ser citadas as seguintes: 
15 Mg - 82 Ni 
15 Mg - 30 Si - 50 Ni 
08 Mg - 46 Si - 42 Fe 
05 Mg - 45 Si - 50 Fe 
12 Mg - 40 Si -18 Cu - 30 Fe 
ou ainda o magnésio sem liga, na forma de briquetes, lingotes ou fios. 
 
O nodulizante é colocado no fundo da panela de vazamento e o metal fundido é rapidamente 
derramado sobre a liga nodulizante. Ocorre imediatamente uma reação violenta que ocasiona fervura, 
sendo o magnésio vaporizado e o vapor atravessa o ferro líquido, diminuindo seu teor de enxofre e 
provocando a formação de grafita esferoidal. 
 
Algumas aplicações para o ferro fundido nodular podem ser citadas: buchas de hastes de válvulas; 
válvulas e corpos de bombas, em serviço de petróleo, água salgada e ambiente cáustico; tubos de 
escapamento; carcaças de turbo-alimentadores; componentes de compressores de ar; anéis de 
mancais para serviços a altas temperaturas, exigindo resistência ao escoriamento. 
 
 
7. ALUMÍNIO 
O alumínio é um elemento metálico produzido através do minério da bauxita. 
Trata-se de um metal leve com o qual pode-se obter uma grande resistência quando em forma de liga. 
Ele resiste à corrosão, conduz calor e eletricidade e reflete luz e energia radioativa. O alumínio não 
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é tóxico nem magnético e pode ser transformado através de vários processos conhecidos de trabalho 
com metal. Devido a essas vantagens ele tem milhares de aplicações. 
 
 
7.1. A PRODUÇÃO DO ALUMÍNIO 
Da mina, a bauxita é enviada à refinaria, onde isola-se o óxido de alumínio, através da retirada dos 
outros componentes (óxidos de ferro e de silício). Na refinaria, o minério é misturado com uma 
solução de soda cáustica, formando o aluminato de sódio. Depois que o óxido de ferro e outras 
impurezas são precipitadas, acrescenta-se cristais de alumínio hidratado. Formam-se cristais 
pesados que são posteriormente triturados para expelir a água remanescente, deixando um pó branco 
fino chamado alumina, que é encaminhado para a redução. De 4 a 6 toneladas de minério de bauxita 
são produzidas 2 toneladas de alumina. 
A bauxita é extraída por vários processos, e uma vez extraída ela é aglomerada em partículas muito 
pequenas antes do refinamento para recuperar a alumina da qual o alumínio é feito. 
A alumina é misturada com criólitos (minerais não metalíferos) em fornos onde são introduzidas 
grandes quantidades de eletricidade para transformar a alumina em alumínio e oxigênio. O processo é 
contínuo e o metal fundido é extraído dos cadinhos em intervalos regulares. 
 
 
7.2. APLICAÇÕES DO