Aços e Ferros Fundidos - Vicente Chiaverine

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INDICE 
PREFACIO DA PRIME IRA EDlcAO • .. . .. . . . . .. .• . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . .. . . . . . .. . .. . ... .. . .. . . .. .. • .. . •. .. . .. .. 1 5 
PREFACIO DA SEXTA EDI<;:AO . . . . .. . . .. . .. . .. . . .. . . .. . .. .. . . .. . .. . ... . .. .. . .. .. .. . .. .. .. . .. .. . . . .. .. . . .. ... .. .. .. .. 17 
INTRODUc;:AO ................................................................................................ ,........... 19 
I - DEFINI<;:CES, DIAGRAMA DE EQUILiBRIO FERRO-CARBONO. EFEITOS 
DOS ELEMENTOS DE LIGA SOBRE AS LINHAS DE TRANSFORMA<;:AO ............ 21 
1. Definic;:oes .. ... ... .. .......... ... ... .. ........ ....... ... ..... .............. .... ..... .............. 21 
2. Alotropia do ferro puro ....................................................................... 21 
3. Diegrama de equilibria Fe-C................................................................. 23 
3.1. Transformac;:oes que ocorrem·entre 0 e 2,11% de carbona ............. 25 
3.2. Alguns aspectos do fenomeno de solidificac;:ao dos ac;:os............... 31 
4. Propriedades dos constituintes dos ac;:os e sua ioflu!ncia sabre os caracte-
rlsticos mec~nicos destes . . . .. • .. • .. .. • .. • .. .. • .. . ... . . . . . .. .. . .. . . . . . .. .. .. . . .. .. .. .. .. . .. • 32 
5. Efeito do esfriamento e do aquecimento sabre a posic;:ao das linhas de trans-
formac;:ao.......................................................................................... 35 
6. Efeito dos elementos de liga sabre o diagrama de equilfbrio Fe-C .. .. .. .. . .. .. . 36 
t~l - EFEITO DA VELOCIDADE DE ESFRIAMENTO SOBRE A TRANSFORMAcAO DA AUS-
TENITA. DIAGRAMA "TRANSFORMAcAO-TEMPO-TEMPERATURA" .. .. .. .. .. .. .. . .. .. 41 
1. Efeito da velocidade de esfriamento sabre a transformac;:ao da austenita .. .. 41 
2. Transformac;:ilo isotermica. Curva TTT ou em C (tambem chamada em Sl. 42 
3. Constituintes resultantes da transformac;:i!o da austenita e seus caracterlsticos 45 
4. Curvas TTT para ac;:os hipoeutet6ides e hipereutet6ides ................. .... ... ... 46 
5. Transformac;:ao em resfriamento continuo .. . • . • .. . .. . .. .. .. .. • .. . • ... • . .. . . . . .. .. . .. .. .. 48 
6. Efeito da secc;:i!io da pee;: a . .. .. . .. .. .. .. .. . .. .. . .. . .. .. .. . . . .. • .. .. . .. . .. . .. . .. .. .. .. .. • .. .. . . 50 
Ill - FATORES QUE AFETAM A POSicAO .DAS CURVAS DO DIAGRAMA TTT. ENDU-
RECIBILIDADE OU TEMPERABILIDADE.... ... .. ... .. ••. • .. ... ..... .... . ...... . ..... . .. .. .. .. ... 53 
1. Fatores que influem na posic;:i!io de .curvas TTT .... . .... • .... .... ... .. .. .. ....... .... . 53 
2. Austenita retida ou residual • .. .. • .. .. .. .. .. .. .. . .. .. ... . .. .. . . .. . .. .. . .. .. .. . . . .. .. . . . . .. . . . 62 
3. Endurecibilidade ou temperabilidade.... ......... ••• ... . ... . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. .. .. 63 
4. Avaliac;:ao da temperabilidade .. .. .... .. .. .. .. .. .. . . .. .. . .. .. .. • .. .. .. .. .. .. .. .. .. . • .. .. .. .. . 64 
5. Medida da temperabilidade .... :.. • • .. .. .. .. • .. . .. .. .. • . . .. .. .. . .. . .. • .. • .. . .. .. . . . . . . . . . . . . . 65 
•5. 1. Metoda de Grossmann .. .. . ... .. .. .. .. .. .. . .. .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. .. .. .. .... • 65 
•5.2. Metoda de Jominy .................................................................. 67 
5.3. Ensaio "SAC" .. .. .. . .. .. . .... .. .. . .. .. . . .. ... .. .. . . . . ... .• . . ... . .. .. .. .. .. . .. . . .. . .. .. 72 
6. Fatores que afetam a temperabilidade ................................................... 72 
7. lmport~ncia prlltica da temperabilidade. Faixas de temperabilidade ............. 74 
8. Novo metoda de trac;:ado de curvas de resfriamento .. .. .. .. . .. . .. . .. .. .. .. .. .. .. .. . 77 
.JV TRATAMENTO TERMICO DOS A<;:OS. RECOZIMENTO, NORMALIZA<;:AO, TtMPERA 
E REVENIDO; COALESCIMENTO.................................................................. 81 
1. lntroduc;:i!io . .. .. . .. . . .. .. .. . .. . . .. . . .. .. . .. .. .. .. .. . . .. . .. • .. .. .. .. .. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. • 81 
2. Fatores de influ!ncia nos tratamentos termicos • .. . • . • .. • .. . • • . .. • .. . • •• . • • • . • • • . • • • . 82 
h .. 
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.-!~-. 
ACOS E FERROS FUNDIDOS 
2.1. Aquecimento •....•.......•...•....•...........•..........•......•....... :............. 82 
2.2. Tempo a temperatura de aquecimento . ..• . . . . . . . ... . . . .• .. .. .. . . . . .• . . . . . . .•• 83 
2.3. Resfriamento ......................••.... : ....•......•..•.............. 0............... 83 
2.4. Atmosfera· do forno ..... 0 ... •o ••••••••• o• ••••••••• 0 ................. 0 ...... 0.... ... .. 86 
3 • .t Recozimento ..... 0 ... 0 ............................................ 0.............................. 87 
3. 1. Recozimento total ou pleno... .. . . . .. . . .. . . . . . . . . .. . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. •. . . .• . . .. . 87 
3.2. Recozimento isotermico ou cfclico......... .. . . .. . ... . . .. . . . ........ ... . . .. .•. . . 90 
~.30 Recozimento para alfvio de tensoes. ... . . .. . . . .. . . . . . . .. • . . . .. . . . . . . . . . . .•.. •.• 92 
""'"!.4. Recozimento em caixa . . . .. . .. . . .. . . . .. . . .. . . . .. . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . .. .••.. 93 
3.5. Esferoidizac;:iio .•. ..... ...••.. ....•..... ....•... .•. ...... .. .....•... ........ .........•.. 93 
4. Normalizac;:iio .. . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . • •• . . . . • . . . . . . 93 
·5. T6mpera.................. •. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . • • . . . . . . . • . . . . . . • . • . . . • . . . . . . 95 
6. Revenido ....•....•...•......••....•.....•....•...•.....••.........•.....•....•.•.....•.......•..... 99 
6. 1. Fragilidade de revenido ...•......................................................... 102 
6.2. Transformac;:iio da austenita retida .............................................. 103 
7. Coalescimento ...•.........•.................•...•.....••........••.....•........•..........••••. 103 
V - T~MPERA SUPERFICIAL ............................................. 00 00 .. 00 .... 00................. 1 05 
1. lntroduc;:iio ............ 00 ............... 00 ...... 00 ............ 00 00 00 .... 00......................... 1 05 
2. T6mpera por chama . 00 .................... 00 00 00 .. 00 ...................................... 00.. 1 07 
3. T•mpera por induc;:iiooo ............................. oo ............... oo ... oo ................... 109 
4. Outros metodos de t6mpera superficial ............. oo .. oooo.~oooooo ......... oo ......... 113 
5. Revenido dos ac;:os temperados superficialmente 00 00 .. 00 .... 00....................... 113 
6. Ac;:os recomendados na tempera superficial. ............. 00............................ 113 
7. Conclus6es 00 .......... 00 ......................................................................... 114 
VI - AUST~MPERA, MART~MPERA E OUTROS TRATAMENTOS TERMICOS.... ......... 115 
1. Aust•mpera ........ 00 00 .... 00 ... 00 .... 00 ..... 00 .............................. oo ............. 00.00 115 
2. Mart6mpera .................. 00 .... 00. 00 ... 00 ....... 00 00 ....... 00 00 .. 00 ......... 00 .. 00 ....... 00.. 119 
3. Endurecimento por precipitac;:iio ............... 00 ..... 00 00 00 .... 00 .... 0000 0000 00 00.00 .. 000.. 120 
'II' - TRATAMENTOS TERMO-QUIMICOS; CEMENTA<;AO, NITRETA<;AO, CIANETA<;AO 
E CARBO-NITRETRA<;AO ..•...•....................... , ................•...•.......•.......•........ 123 
1. Definic;:oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . .. . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 
2. Cementac;:iio ......... , ....................................................................•....... 123 
2. 1. Considerac;:oes gerais sobre a cementac;:ao 00. 00 ... 00 .. 00 ..................... 125 
2.2. Cementa<;iio a alta temperatura .... 00 .................................. 00 ....... 125 
2.3. · Reac;:oes fundamentais na cementac;:iio ............... 00 ... 00 ................. 126 
2.4. Processos de cementac;:iio ........................ oo ..... oo ....... oo ..... 00 ........ 127 
2.4.1. Cementac;:iio s61ida ou em caixaoooooooooo ............... oooooooooooo 127 
2.4. 2. Cementac;:ao a gas ............................ 00 ......................... 130 
2.4.3. Cementac;:iio liquid a ..... 00 00 .............. 00 ...... 00 .. 00 .. 00 00 000000 00 00 132 
2.5. Cementac;:iio sob vacuo 00oooo ................................. oooo ..... oo ... :oo.oo. 135 
2.6. Tratamentos termicos na cementa<;ao ........... oo.oooooooooooooooooo ......... 135 
3. Nitreta¢iio......................................................................................... 136 
3. 1 . Nitretac;:iio a gas ... 00 00. 00 ... 00 .... 00 .. 00 00 00. 00 00. 00 00 ... 00 00 00 000 00................. 136 
3.2. Nitreta<;iio liquida ou em banho de sal ............ 00 .......... 00 ..... 00 ....... 139 
3.3. Outros processos de nitretac;:iio lfquida ...... 00 ... 00 .............. 00 .......... 142 
3.4. lonitretac;:ao ........................ 00.00 ............ 00 ••• 00 ............ oo• .... 00 ... 00 00 143 
4. Cianetac;:ao ............................. 000 00 .............. 00 .. 00:.00 00.00 00 00 •• 00 oo•oo. 00 00 oooooo. 145 
5. Carbonitreta<;iio .. 00 00 00 00 •• 00 00. 00 •• 00 00 00 00 ..... 00 00 ... 00 .. 00 00.00 00 00 00 00 •• 00 .... 00 .. 00....... 146 
5.1. Nitrocarbonetac;:iio ferritica. oo ......... 00 .. 00 .. 00 .......... 00. 000000 ........ 00 ..... 147 
5.2. Sulfocarbonitreta<;iio gasosa ... oo ................ oo ........................ '!'-.... 00 147 
l~ .• 6. , Boretac;:ao oo ................. oo·••oooooo<ooooooooooo ... oo ....... oo .............. oo ..... oo .......... 148 
VIII - PRATICA DOS TRATAMENTOS TERMICOS ........ ooooooo ......... oooo ............ oo .... oo .. oo 149 
1. Generalidades ...... oo ...................................................... oo •••••••• oo ........ 00 149 
2. Recursos 00 ................... 00 ... 00 ... 00 00 00 ......... 00 00. 00 00 00 00 .............. 00 00............. 1 50 
2. 1. Ferramentas e dispositivos manuais ...................................... 00 ..... 150 
2.2. Meios de resfriamento .................. 00 oooo ... 00 .. oooo ........ 000000 00 ........... 150 
·'"'' ' 2.3. CondiQ(ies de aquecimento .... oo ............................ 0000 ...... .... ...... • 151 
2.4. Preservac;iio da superflcie .. : ............................ 0000 .......... 00 .. 00 ...... 151 
2.5. Avaliac;io da temperatura .................................................. 00.00 .. 152 
· Atmoaferaa controladas .................................. 00........................ 1 52 
.. ~·~·····•.;-..\ .. l ... :,:·~~~.: .................... : .................... oooo ...... ooooo 157. 
A<;X>S E FERROS FUNDIOOS 9 
IX - Ac;:OS-CARBONO E ACOS-LIGA. CLASSIFICAc;;AO, PROPRIEDADES MECANICAS 
E FATORES DE QUE DEPENDEM .................................................... ~ ............ 159 
1. Sistemas de classificac;:iio dos ac;:os ......... ; .. • . . .. .. .. .. . .. .. .. .. .. . .. .. .. . .. • .. . . . . . .. 159 
2. lmpurezas norma is dos ac;:os-carbono e inclusOt~s niio-metlllicas .. . .. . .. .. .. • .. . 161 
3. Propriedades meclinicas dos ac;:os-c;:arbono ............................................. 166 
4. lmport_iin~ia e_limitac;:oes dos ac;:os-ca_r~no .... : ................. : .. :·Jij ............ 168 
5. Ayos-hga, efe1tos dos elementos de hgl!, propnedades mecam.aii .......... , ... 171 
5. 1. Tendencia da distribuic;:iio dos elementos de liga nos-416os recozidos 171 
5.2. Efeito dos elementos de liga sobre a ferrita .......... • ....................... 172 
5.3. Efeito dos elementos de liga nos carbonetos ............................... 173 
5.4. Efeito dos elementos de liga na forma de inclusoes nao-metlllicas .. 173 
5. 5. Efeito dos elementos de liga na forma de compostos inter-metlllicos 17 4 
5.6. Efeito dos elementos de liga na forma de partfculas dispersas .. , ..... 174 
6. Efeito dos elementos de liga na formac;:ao da austenita e na sua transformac;:ao 174 
7. Efeito dos elementos de liga na faixa de temperaturas de formac;:iio da 
martensita ........................................................ :.. . . . .. .. . .. . .. .. .. . .... .. .. .. . 175 
e. Efeito dos elementos de liga no revenido.. ... .. .. .. .. . .. .. .. . .. ..... .. .... .. .. .. .. .. .. . 176 
9. Recapitulac;:ao dos efeitos dos elementos de liga 'nos ac;:os ....................... 176 
10. Classificac;:lio dos ac;:os-carbono e dos ac;:os-liga ....................................... 184 
10. 1. Classificac;:iio de acordo com a composic;:ao quimica ..................... 185 
10.2. Classificac;:lio de acordo com a estrutura ..................................... 185 
10.3. Classificac;:iio de acordo com a aplic!'lc;:lio .................................... 185 
X A<;:OS PAf:!A FUNDICAO ............................................................................. 189 
1. lntroduc;:iio . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. . .... . ... .. ... . . .. . .. .. .. .. .. .. .... .. . .. .... . .... . . .. .. . . . . . ...... 189 
2. Considerac;:oes a respeito do projeto ..................................................... 189 
2.1. Formadapeya ........................................................................ 190 
2. 2. Escolha das espessuras das paredes .. . . .. .. . . .. .. .. . . .. . . . . . . .. . . . . . .. .. .. . .. 190 
2.3. Espessura de membros e nervuras ............................................. 190 
2.4. Prevenc;:iio de defeitos causados pela contrac;:ao .................... , ...... 190 
2.5. Condic;:oes de vazamento e moldagem ........................................ 191 ~ 
3. Tipos de ac;:os para fundic;:ao................................................................ 191 · ., 
3.1. Ac;:os-carbono para fundh;:ao ...................................................... 192 ;~· .. 
3.2. Ac;:os-liga para fundic;:iio ............................................................ 196 
3.3. Ac;:os-liga para fundic;:ao com mais de um elemento de liga ............ 198 
4. .Tratamentos termicos dos ac;:os para fundic;:ao ........................................ 200 
5. Soldabilidade dos ac;:os para fundic;:ao .................................................... 201 
XI - ACOS ESTRUTURAIS ................................................................................ 203 
1. lntroduc;:ao ........................................................................................ 203 
2. Ac;:os-carbono para estruturas ............................................................... 203 
3. At;os de alta resistencia e baixo teor tm liga .......................................... 206 
3. 1. Tipos de ac;:os de alta resisdncia e baixo teor em liga ................... 209 
3.2. Aplicac;:Oes ............................................................................. 216 
4. Conclusoes ....................................................................................... 217 
XII - ACOS PARA TRILHOS ................................ ;• .............................................. 219 
XIII ACOS PARA CHAPAS ................................................................................ 223 
1. lntroduc;:ao . . .. .. .. . .. .. . • .. • • • . .. .. . . .. .. .. . .. • • • .. .. .. . .. .. .. .. . .. .. .. . .. .. .. .. ... .. .. . .. . . .. .. .. 223 
2. Tipos de chapas ..............................................................................:1t 223 
3. At;os para chapas . .. .. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. . . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. . .. • .. .. .. .. • .. .. .. .. . .. . .. .. .. .. 224 
4. Problemas de fabricac;:iio .. .. . .. .. .. .. . .. .. . . .. .. .. . . . .. .. • .. .. • .. .. .. . . .. .. .. .. .. • .. .. • . .. .. . 230 
5. Propriedades das chapas de ac;:o . .. . . .. .. .. . • .. . .. .. . .. • .. .. . • .. . .. . .. . .. . • .. .. .. • .. .. .. .. 230 
6. Defeitos das c:hapas de ac;:o ................................................................. 231 
7. Tratamentos das chapas ...................................................................... 233 
8. Chapas e tiras de ac;:o de baixo carbono modificado ................................ 234 
9. Revestimentos de chapas de ac;:o .. .. . .. .. . . .. .. • . .. . .. .. . .. . .. . • .. • .. . .. • .. .. .. . .. • . .. .. • 234 
10. Chapas grossas de ac;:o ......................................... : ............................. 235 
XIV - ACOS PARA TUBOS ................................................................................. , 237 
1. lntroduc;:ilo ............................................... , ........................................ 237 
2. Tipos de tubos e ac;:os para tubos ........................................................ 238 
.. 
A<,;OS E FERROS FUNDIDOS '"• 
XV - ACOS PARA ARAMES E FIOS ........................................... ; ................. ~ ...... 247 
1. lntrodu<;:ao ........................................................................................ 24,7 
2. Tipo5 de arame5; a<;:o5 e tratamento5 corre5pondente5 ............................ 250 
3. Aplica<;:6e5 ........................................................................................ 255 
XVI - • PARA MOLAS ........ ; .. : ..................................................................... 257 
1'rodu<;:ao ........................................................................................ 257 
2. Fabrica<;:ilo e compo5igi!o qulmica ......................................................... 258 
3. Mola5 helicoidai5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . 266 
4. Molas 5emi-elrptica5 .......... : ...•............................................................ 268 
5. Conclu5oes ........................................................................................ 210 
6. A<;:os altemativo5 para molas ................................................. > ........... 273 
XVII - ACOS DE USINAGEM FACIL. ...................................................................... 273 
1. lntrodugao ................... , .................................................................... 273 
2. Fatores metalurgicos que· influenciam a usinabilidade ............................... 274 
3. Tipo5 de agos de usinagem facil .......................................................... 275 
3.1. Tipos com inclusae5 nao metalica5 ............................................ 275 
3.2. Tipos com introdu<;:ilo de chumbo .............................................. 279 
3.3. Outras adig6es ........................................................................ 279 
XVIII - ACOS PARA--GEMENTAc;;AO ........................................................................ 283 
1. Seleyao do ago .. .. . .. .. .. .. .. .. . . . .. . .. .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. .. . . . .. .. . . . .. . .. . .. .. .. .. . .. . . . . 283 
1. 1 . Meio de resfriamento ............................................................... 283 
1.2. Tipo e grau de tensoe5 .............. : ............................................. 283 
2. Ayos para cementagao ....................................................................... 285 
2.1. Agos-carbono para cementagl!o ................................................. 285 
2.2. Ayos-liga de baixo teor- em liga ................................................. 286 
2.3. Agos-liga de alto tear em liga .................................................... 286 
3. Selegl!o do tratamento termico ............................................................ 288 
XIX ACOS PARA NITRETAc;;AO ......... _ ............................................................... 289 
1. lntrodu<;:lio ............................................................................. , .......... 289 
2. Ayos para nitretagl!o ...................................................... .-.••• ~: ............ 289 
XX - ACOS' PARA FERRAMENTAS E MATRIZES ................................. <': ................. 293 
1. lntrodu<;:ao ........................................................................................ 293 
2. Caracterfsticos fundam is dos a<;:o5 para ferramentas e matrizes ........... 293 
2. 1. Dureza a temp ambiente ................................................. 293 
2.2. Resist€incia ao aste ............................................................ 293 
~ Temperabilida ..... iii; ............................................................ 294 
Z-4'. Tenacidade . .. .. . ... .. ......................................................... 294 
2.5. Resist€incia ca ·"~ ........................................................ 294 
2.6. Dureza a quente ...................................................................... 295 
2.7. Tamanho de grlio ................................................................. · ... 295 
3. ~~~~o~:~~::r~i~e~ ";rti~i; ~~ ~~-~ ;i~id"~~ ~~ -~~~~ ·P~;~ ·fu~~~~~~~~ 296 
e matrizes ................... , . .. .. . .. . . .. . .. .. .. . . .. . .. . . . .. .. . . .. .. . . . . .. .. .. .. . .. .. . . .. .. . . .. . . 296 
3. 1. Composigao qufmica ................................................................ 296 
3.2. Tratamento termico .................................................................. 298 
· 4. Classificaglio e seleglio dos agos para ferramentas e matrizes .................. 299 
.5. Ayos temperaveis em agua .................................................................. 302 
5. 1. Tratamentos termicos dos agos temperaveis em agua ................... 303 
5.2. Aplicag6es dos agos temperaveis em agua .................................. 306 
6. A<;:os resistentes ao choque ................................................................. 307 
6. 1. Aplica<;:oes dos agos resistentes ao choque . .. . .. .. . .. . . .. . .. .. .. .. . . . .. . .. . 309 
7. Al(os-fer'ramenta para moldes............................................................... 31 2 
7.1. Aplicay()es dos a<;:os-ferramentl'!S para moides ...... : ...................... 315 
8. Al(os-ferramenta para fins especiais .. .. . . . .. .. .. . . .. . .. .. . . .. . . . . .. . . . . . .. . . . .. . . .. .. .. . . 31 6 
8.1. Ayos-fenamenta tipo_.:~z" .... ,.:, ... _.,. ..... , ................................. 316 
/ Ac;os E FERROS FUNDI DOS 11 
8.2. Ac;os ao tungstenio para acabamento ......................................... 316 
8.3. Ac;os de alto carbono e baixo teor em liga .................................. 319 
8.4. Ac;os semi-rapidos ......................... , ......................................... 319 
8.5. Ac;os grafiticos ........................................................................ 320 
9. Ac;os para trabalho a frio ....................................... : ............................ 322 
10. Ac;os para trabalho a quente ............................................ z... . .......... 327. 
11:- A<;os rapidos........ .• . . .. . .. .. .. .. . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .......... 332 
11. 1. Composic;ao cJos ac;os rapidos . .. . . . . . . .. . . .. . . . . . . . . . . . .. . . .. .. .. . . . . . . .. . . . 333 
11.2. Propriedades dos ac;os rapidos .. . . . .. . . .. . . . .. . . . . . . .. . . .. . . .. .. .. . .. .. . . . .. . . 339 
11.3. Estrutura. curvas de transformac;iio isotermica e tratamentos termi-
cos dos ac;os rapidos ................................................................ 341 
11.3.1. Tratamentos termicos dos ac;os rapidos ......................... 348 
·11.3.2. Tratamento sub-:z:ero ................................................... 350 
11.3.3. Tempera para formac;ao de bainita ................................ 351 
11.3.4. Nitretac;ao dos ac;os rapidos ......................................... 351 
11.4. Ac;os rapidos fundidos .............................................................. 351 
11.5. Revestimentos duros em ac;os para ferramentas ........................... 352 . 
XXI - ACOS RESISTENTES AO DESGASTE ........................................................... 353 
1. lntroduc;ao ......................................................................................... 353 
2. A<;os:manganes austenfticos................................................................ 355 
2. 1 . Tratamento termico dos ac;os Hadfield .. .. .. . .. . .. .. . . .. .. .. .. . .. . .. .. .. . .. .. . 355 
2.2. Adic;iio de outros elementos de liga nos ac;os Hadfield .................. 356 
2.3. Caracterfsticos gerais dos ac;os-manganes tipo Hadfield ................ 358 
3. Ac;os carbono-cromo .......................................................................... 358 
XXII ACOS RESISTENTES A CORROSAO ............................................................ 359 
1. lntroduc;ao ........................................................................................ 359 
1 . 1. Corrosao atmosferica .................................................. : ............ 360 
1.2. Corrosao no solo ..................................................................... 361 
1.3. Corrosao na agua doce ............................................................ 361 
1.4. Corrosao em agua salgada ........................................................ 362 
2. Princlpios de protec;ao a corrosao .... ,.................................................... 364 
3. Contribuic;ao do cromo .............. ··' ....................................................... 364 
4. Fatores de que depende a passividade dos ac;os resistentes a corrosao...... 366 
4.1. Composic;ao qufmica ................................................................ 366 
4.2. Condic;oes de oxidac;ao ............................................................ 367 
4.3. Suscetibilidade a corrosao localizada .......................................... 367 
4.4. Suscetibilidade a corrosAo intergranular ...................................... 368 
4.5. Outros fatores ........................................................................ 370 
5. Classificac;ao e constituic;ao dos ac;os inoxidaveis ................................... 371 
5.1. Efeito do cromo .............. ~. · ................................................ 372 
5.2. Efeito do nfquel.. ........ .... .. .. .............................................. 373 
6. Ac;os inoxidaveis martensiticos ............ · ................................................. 379 
6. 1. Propriedades a aplicac;oes dos · inoxidaveis martensfticos ........ 379 
6.2. Tratamentos termicos doe t.r;os i · idaveis martenslticos ............... 379 
7. Ac;os inoxidaveis ferrlticos ·······~··.;;; ...................................................... 384 
7. 1. Propriedades e aplicac;oes dos ac;os inoxidaveis ferrlticos ............... 385 
7. 2. Tratamentos teriT,licos dos a~os inoxidaveis ferriticos..................... 386 
8. A<;os austenlticos ...... 4t·..................... .. . .. . . . .. .. .. . . .. . . .. . .. .. . . . . . .. .. .. .. . . . . . . 387 
8. 1. Propriedades e empregos dos ac;os inoxidaveis austenfticos . . .. .. .. . .. 390 
8.2. Tratamentos termicos dos ac;os inoxidaveis austenfticos ................ 393 
8.2.1. Solubilizac;ao ............................................................... 393 
8.2.2. Allvio de tensoes ......................................................... 394 
8.2.3. Estabilizac;ao ............................................................... 394 
8.2.4. Tratamentos termo-qufmicos ............................... : .......... 394 
9. A~os inoxidaveis endurecfveis por precipitac;ao . . .. .. . .. .. . .. . . .. . . .. . . .. .. . .. . . .. . . • . 394 
10. A<;os nitrOnicos . . . .. . . . .. . . . . .. .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . .. .. . . .. . . .. . . . .. . .. .. . .. . . .. .. . .. .. .. .. 396 
11. Pec;as fundidas de ac;os resistentes a corrosao ....................................... 397 
12. Novos desenvolvimentos no campo dos ac;os inoxidaveis ......................... 398 
XXIII - ACOS RESISTENTES AO CALOR ................................................................. 401 
1. lntroduc;ao ........................................................................................ 401 
12 A<;:OS E FERROS FUNDIDOS 
1.1. ResistAncia a corrosao e a oxidac;ao a altas temperaturas .............. 401 
1.2. ResistAncia a flutncia .............................................................. 403 
1.3. Expans§o termica .................................................................... 404 
1.4. Estabilidade estrutural .............................................................. 404 
2. Elementos de liga nos ac;.os resistentes ao calor ..................................... 405 
3. Tip~ac;os resistentes ao calor ........................................................ 407 
4. Ac; ndidos resistentes ao calor ....................................................... 414 
5. Concr . s ....................................................................................... 41 5 
XXIV - ACCS PARA FINS ELETRICOS E MAGNETICOS ............................................. 419 
1. lntroduc;ao ........................................................................................ 419 
1. 1. Magnetismo ........................... : ............................................... 419 
1.2. lntensidade de urn campo magnetico ou forc;a magnetizante .......... 420 
1.3. lntensidade de magnetizac;ao e induc;ao magnetica ....................... 420 
1.4. lntensidade de saturac;ao .......................................................... 420 
1.5. Permeabilidade ........................................................................ 421 
1.6. Suscetibilidade ........................................................................ 421 
2. Propriedades magneticas da materia ..................................................... 421 
2.1. Domrnios ferromagneticos ........................................................ 423 
2.2. Curva de magnetizac;ao ............................................................ 423 
2.3. Caracterrsticos das curvas de magnetizac;ao ................................ 426 
2.4. Anisotropia dos materia is magneticos ......................................... 426 
. 2. 5. Efeito de inclusCSes, fissuras e constituintes n!o-magneticos .......... 426 
2.6. lnflutncia da temperatura nas propriedades ferromagneticas .......... 426 
2. 7. Magn.etoestricc;ao .................................................................... 428 
3. Metais e Iigas para a industria eletrica .................................................. 429 
3. 1. Materiais magneticamente moles ............................................... 430 
3.2. Materiais com permeabilidade constante ..................................... 435 
3.3. Materiais para imas permanentes ............................................... 437 
XXV - ACOS ULTRA-RESISTENTES E ACOS CRIOG~NICOS ...................................... 443 
1. lntroduc;ao ........................................................................................ 443 
2. Ac;os ultra-resistentes ......................................................................... 443 
2. 1 .Ac;os "maraging" .................................................................... 446 
2.2. Conclusoes ............................................................................ 448 
3. Ac;os criogt!nicos ............................................................................... 449. 
3.1. Temperatura de transic;ao .......................................................... 449 
XXVI - ACOS SINTERIZADOS ............................................................................... 457 
1. lntroduc;ao ........................................................................................ 457 
2. Produc;ao de pec;as sinterizadas 'de ferro e ac;o ....................................... 457 
2.1. Selec;ao da materia prima .. '. ...................................................... 457 
2.2. Compressao ........................................................................... 458 
2.3. Sil)terizac;ao ............................................................................ 458 
2.4. Recompressao ou calibragem .................................................... 459 
2.5. Acabamento ........................................................................... 459 
2.6. Alternativas do processo de fabricac;ao de pec;as de ferro e ac;o ..... 460 
2.7. Forjado sinterizado ................................................................... 461 
2.8. Considerac;ees sobre o projeto de pec;as sinterizadas de ac;o .......... 464 
3. Tipos de ferro e ac;o sinterizados, suas propriedades e aplicac;oes ............. 465 
XXVII - FERROS FUNDIDOS - GENERALIDADES ..................................................... 471 
1. lntroduc;ao ........................................................................................ 471 
2. Definic;oes . . . . .. . . . . .. . . . .. . . . . . .. .. . .. .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. .. .. . . . . . . . .. . .. .. .. .. . .. .. . . .. .. .. . .. 4 71 
3. Diagrama de equilrbrio Fe-C para a faixa correspondente aos ferros fundidos 472 
4. Diagrama de equilrbrio Fe-C-Si ............................................................. 4 76 
5. Fatores que influem na estrutura do ferro fundi do ................................... 4 78 
5. 1. Composic;ao qufmica ................................................................ 4 78 
5. 2. Velocidade de resfriamento ....................................................... 480 
6. Componentes estruturais dos ferros fundidos ......................................... 482 
7. Fatores outros que influem nos caracterfsticos de grafitizac;ao dos ferros fun-
didos .............................................................................. ; ................ 482 
A~OS E FERROS FUNDIDOS 13 
XXVIII - FERROS FUNDI DOS BRANCOS .......................... : ........................................ 485 
1. lntroduc;:ao ........................................................................................ 485 
2. Efeito dos elementos de liga ................................................................ 486 
3. Tratamentos termicos ......................................................................... 488 
4. Aplicac;:aes tlpicas do ferro fundido bran co ou coquilhado .. . . . .. .. . . . .. .. . . . . . . .. 490 
XXIX - FERROS FUNDIDOS CINZENTOS ................................................................. 493 
1. lntroduc;:ao ........................................................................................ 493 
2. Classificac;:ao dos ferros fundidos cinzentos ........................................... 493 
3. Propriedades dos ferros fundidos cinzentos ............................................ 495 
·4. Aplicac;:oes do ferro fundido cinzento .. .. .. . .. .. .. .. . . .. .. . • . . . .. . .. .. . .. .. . • . . . • .. .. . .. . 503 
5. Elementos de liga nos ferros fundidos cinzentos. Ferros fundidos ligados. . . . 504 
5. 1. Efeitos dos elementos de Jig a.................................................... 504 
5.2. Ferros fundidos cinzentos de baixo teor em liga ........................... 506 
5.3. Ferros fundidos de alto tear em liga ........................................... 506 
6. Tratamentos termicos dos ferros fundidos cinzentos .. .. . .. . . . .. .. .. .. . .. .. .. . .. . .. . 512 
6. 1. Allvio de tensaes ou envelhecimento artificial .. • .. .. .. .. .. .. . .. .. .. .. . .. .. . 512 
6.2. Recozimento ........................................................................... 515 
6.3. Normalizac;:ao .......................................................................... 517 
6.4. T~mpera e revenido ................................................................. 519 
6.5. Tratamentos isotermicos ........................................................... 520 
6.6. Endurecimento superficial ......................................................... 521 
XXX - FERROS FUNDIDOS MALEAVEIS ............... , ................................................. 525 
1. lntroduc;:ao ........................................................................................ 525 
2. Processos de maleabilizac;:ao ................................................................ 525 
2.'1. Maleabilizac;:ao por descarbonetac;:ao ........................................... 525 
2.2. Maleabilizac;:ao por grafitizac;:ao .................................................. 527 
3. Propriedade do ferro fundi do maleavel................................................... 528 
4. Maleavel perlltico ............................................................................... 529 
5. Outros caracterlsticos dos ferros fundidos maleaveis . .. .. .. .. .. .. . .. .. .. .. . .. . .. .. . 532 
6. Aplicac;:oes do ferro fundi do maleavel.................................................... 532 
XXXI -FERRO FUNDIDO DE GRAFITA COMPACTADA ............................................... 535 
1. lntroduc;:ao ........................................... _........................................... 535 
2. Propriedades .. .. . .. .. . .. .. . . . .. .. . . .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. .. .. .. . .. .. . .. . .. .. .. .. . .. .. . .. .. .. .. . .. • . 535 
XXXII - FERROS FUN DIDOS DUCTEIS OU NODULARES ............................................ 537 
1. lntroduc;:ao .. .. .. . .. . .. .. . .. . . .. . . . . .. .. . .. . .. .. .. . . . .... .. . . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .. . .. .. .. .. • .. . . . . 537 
2. Processo de fabricac;:ao do ferro nodular ................................................ 537 
3. Tratamentos termicos do ferro nodular • .. . .. .. • .. . .. .. .. .. . .. .. .. • .. .. . .. .... . .. .. . .. .. . 539 
3. 1. AU via de tensaes .. . . .. . . . .. . .. . . .. .. . .. .. .. .. .. .. . . .. . . .. .. .. . .. .. . . .. . .. . .. . .. . .. .. 539 
3.2. Recozimento ............................................................................ 539 
3.3. Normalizac;:ao .......................................................................... 540 
3.4. T6mpera e revenido ................................................................. 540 
3.5. Aust~mpera ............................................................................ 540 
3.6. T6mpera superficial ................................................................. 540 
4. Especificac;:aes e pro.priedades do ferro fundido nodular . .. . . . .. .. .. . .. . . .. .. . .. . .. 540 
5. Ferro fundi do nodular ligado .. . .. .. .. .. .. .. . .. .. . .. .. . .. . .. . .. . .. .. .. . .. . .. . .. .. .. .. . .. .. .. . 548 
5. 1 . Aplicac;:aes . .. .. .. . .. .. . .. .. .. . .. . . . .. .. .... . . .. .. . .. . .. .. .. . . .. .. . .. . .. . .. .. .. .. . .. .. .. . 549 
BIBLIOGRAFIA.......................... ... . . . . . . . . .. • . . . . . .. . . . . . .. .. . .. .. . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553 
fNDICE ANALITICO .....................................................................................................561 
DEFINif;OES. DIAGRAMA DE EQUILiBRIO FERRO-CARBONO. 
EFEITOS DOS ELEMENTOS DE UGA SOBRE AS UNHAS 
DE TRANSFORMAc;:Ao 
1. Definit;iies 0 a~o e uma liga de natureza relativamente complexa e sua defi-
ni~ao nao e simples, visto que, a rigor OS a~os comerciais nao sao Iigas binarias: de 
fato, apesar dos seus principais elementos de liga serem ojerro eo carbono,_eles con-
tern sempre outros elementos secundarios, presentes devido aos processos de fabrica-
~ao. Nessas condi~oes, a defini~ao adotada nesta obra e a seguinte: 
':1\c;:o e a liga ferro-carbona contendo geralmente 0,008% ate aproximadamente 2,11% de car-
bono, a/em de certos elementos residuals, resultantes dos processes de fabrica9iio". 
0 limite inferior a 0,008% corresponde a maxima solubilidade do carbono no fer-
ro a temperatura ambiente e 0 limite superior 2,11% correspondente a maxima quanti-
dade de carbono que se dissolve no ferro e que ocorre a 1148°C(*). 
Essa quantidade maxima de 2,0% (ou 2,11% conforme se verifica no diagrama 
de equilfbrio) depende, por outro lado, da presem;:a ou nao nos ac;:os de elementos de 
liga ou da presenc;:a dos elementos residuais em teores superiores aos normais. Nessas 
condic;:oes sera necessaria, para se ter uma definic;:ao mais precisa, considerar dois ti-
pos fundamentais de ac;:o: 
- Ac;:o-carbono ou "liga ferro-carbona contendo geralmente 0,008% ate cerca de 2,11% de car-
bono, alem de certos elementos residuals resultantes dos processes de fabricar;;iio"; 
ac;:o-figa ol) "a9o~carban9 que contem outros elementos de liga ou apresenta os elementos 
residuals em teores acima dos que sao considerados normals". 
2. Alotropia de ferro puro 0 ferro e um metal que se caracteriza por apresentar 
varias fases alotr6picas. (fig. 1). A temperatura ou ponto de fusao do ferro e 1538°C; 
abaixo dessa temperatura, o ferro cristaliza de acordo com um reticulado cubico centra-
do e a forma alotr6pica correspondente e chamada "delta". Essa forma persiste estavel 
ate que se alcance a temperatura de cerca de 1394 ° C; nesse instante, ocorre uma re-
disposit;ao espontanea dos atomos e forma-se um novo reticulado - o cubico de face 
centrad a que corresponde a forma alotr6pica do ferro chamada de "gama". Declinando 
mais a temperatura a cerca de 912°C, ocorre nova transformac;:ao alotr6pica, com novo 
rearranjo atomico, voltando o reticulado a readquirir a forma cubica centrada; essa for-
ma alotr6pica e chamada "alta". Abaixo d~? 912°C, nao ocorre mais qualquer rearranjo 
atomico. Nao surge, pois, nenhuma nova forma alotr6pica. Entretanto, a cerca de 770°C 
(*) 0 valor de 2,11% adotado para limite de solubilidade do carbono no ferro e de conformidade com 
o diagrama de equilfbrio Fe-C da obra "Metallography, Structure and Phase Diagrams", volume 8, do 
Metals Handbook. 
22 A<;OS E FERROS FUNDI DOS 
verifica-se uma outra transforma((ao, ou seja o ferro come((a a comportar-se ferromag-
neticamente. A temperatura de 770°C corresponde o ponto chamado de "ponto Curie" 
e a transforma((ao ocorre devido nao a urn rearranjo atOmico, mas sim a urn rearranjo 
dos "spins"(*) dos eletrons de cada atomo. Quando a esse fenOmeno se considerava 
corresponder uma nova forma alotr6pica, o ferro era chamado de "beta". 
A cada transforma((ao alotr6pica corresponde urn desprendimento de calor laten-
te de fusao, como alias ocorre quando o ferro liquido solidifica. Assim, durante a solifi-
cayao e por ocasiao das transformac;:oes alotr6picas, verificam-se mudanc;:as de energia 
que causam descontinuidade nas curvas de resfriamento e aquecimento, que sao tra-
duzidas graficamente quer como urn a "parada" a uma temperatura constante, quer co-
mo uma modificac;:ao na inclina((ao da curva (fig. 1). Como essas paradas foram deter-
minadas pelo frances L.e Chatelier em primeiro Iugar a terminologia original continua 
sendo usada para indica-las. A ocorrencia de uma parada e indicada pela letra ''PI' (do 
frances "arret"). Se a transformac;:ao ocorrer no resfriamento utiliza-se como indice a 
letra "r" (refroidissement"); se ocorrer durante o aquecimento, o fndice e a letra "c" 
l"chauffage"). A rigor os pontos Ace Ar nao coincidem exatamente, a nao ser que as 
Fttto 
Uquldo It: tfR IAIUNTO 
·I· AOUECIMENTO 
Liquldo 
Fvscicr 
I !I :!leo L(quido~ 
Solido 
Fo.S 
'3$4' 0~~ 
Fo ~ 
.. 
.. 
" ... 
.. 
.. 
912° ~~d. .. ... 
!n& moonetico) 
,. 
.. 
.. 
110° (){.~ex Ar2 
( nOo moonetico) 
-I mo9netrco l 
20 °C T A 
TEMPO 
Fig. 1 - Representac;:iio esquematica das transformac;:5es alotr6picas 
do ferro, mostrando-se, a direita, curvas de resfriamento e 
aquecimento com a nomenclatura usualmente empregada para 
indicar os varios pontos em que ocorrem as transformac;:oes e as 
varias fases presentes. 
( *) Os el~trons possuem um movimento magn~tico e podem ser visualizados com pioes girando em 
torho de urn eixo que passa pelo seu centro. Visto que uma carga eltfltrica girante cria um campo ele-
tromagn~tico, os el~trons podem ser imaginados como pequenos lmas e concebidos como pioes que 
giram; eles podem girar para a esquerda ou para a direita: diz-se entiio que possuem "spin" positivo 
, ou negativo. 
~k:r~.' 
!" 
i 
I 
I 
~ 
DBFINI<;:(>ES; DIAGRAMAl·DE EQ01LIBIUO FERRO-CARBONO 23 
velacidades de resfriamerrtVe aquecimento sejam extremamente au infinitamente len-
tas, entao, ter-secia uma unicaternp(,ratura de equilfbrio e Ac eAr coincidiriam com Ae 
(fig. 1). 
~ figur~t 1 indica tambem as transformac;:oes correspondentes ao "ponto Curie". 
E importante assinalar, desde ja, que a form&lilotr6pica gama de ferro tern capa-
cidade de dissolver uma apreciilvel quantidade de carbona, ao passo que o mesmo nao 
ocorre com a forma alotr6pica alfa, q~ s6 pode manter em solut;:ao quantidades mini-
mas ou desprezrveis de carbona, como alias se vera mais adiante. 
3. Diagrama de equilibria Fe-C - E imprescindrvel para o conhecimento perfeito 
dos at;:os, o estudo do seu diagrama de equilfbrio. A figura 2(1) mostra a diagrama da 
liga binaria Fe-C. para teores de carbona ate 6,7%. Esse diagrama e geralmente repre-
sentado ate 6, 7 o/o de carbona, porque este elemento forma com o ferro o composto 
Fe3C que contem, aproximadamente, 6,7% de carbona. Por outro, lado, pouco au nada 
se conhece acima desse teor; na realidade, acima de 4,0% a 4,5% de ca'rbono, essas 
Iigas apresentam pequena ou nenhuma imporUlncia comercial. 
o' 
1600 
I 538 
~Liquida + Fe.S / 
__,.-0,53%C I 
"'~~ , ,17 0 I 'F Au•• ••· Llquida I Llquida FerroS~ -~ 1 + Grafito ~··'" ... ' 
. + 
, Austenita ~ . I •. 
----
, 1 c'-4,26%c 
" 
E- 2,0a%c _1154o ~~ 
- -- Li.guida + M A( stenlto 
Fe l' .~ E- 2, II% C 1148° C • 4,30 %C 
0,09% 
1394 
D 
1200 
F 
(,) 1000 
0 
G 
0 912 
... 
::I 
0 800 
... 
Q) 
0. 
E 
Q) 
~ 
600 
/I . . 
Filrrito a~ 
• I A1 + itc .? ,.."' Austenita + FeJC ~ten1t 
1\ i!l. '-0_,_68% c ! 
[\.~ n . 
··~ ..--Temperatura Curie 770" nao ·I 
- -
1- ..... 
~~~ S-0,77%C+- AL 727°~-·---
1 P.o.o~la%c \ I I Ferrita 
I ( Feor:) I I 
K 
Ferrao(+ Fe c 
i 
400 I 
! I 
20Q I 
-------Equilibria Ferro Grafita 
Equilibria Ferro - Fe3c 
I I 
Q 
0 
1,0 2,0 3,0 4,0 t.,S 5,0 6,0 6,7 
% Carbone 
Fig. 2 Diagrama de equillbrio F.e-C 
24 A<;OS E FERROS FUNDIDOS 
As considera.-;:oes iniciais a serem feitas sobre o diagrama Fe-C sao as seguintes: 
- 0 referido diagrama corresponde a liga binaria Fe~c apenas: os a.-;:os comer-
ciais, entretanto, nao sao de fato Iigas binarias, pois neles estao presentes sempre ele-
mentos residuals devido aos processos de fabrica.:;:ao, tais como f6sforo, enxofre, silicio 
e manganes. A present;:a desses elementos nos teores normais pouco afeta, contudo, 
o diagrama Fe-C. 
- A parte superior do diagrama, em torno do ponto A, mostra' uma rea.-;:ao denatureza especial, chamada peritetica, a qual entretanto, nao apresenta qualquer impor-
tancia comercial. 
...:_ 0 diagrama equilibria Fe-C e de fato, urn diagrama Fe-FeJC, visto que a extremida-
de direita do mesmo corresponde a 6, 7% de carbono que e a composit;:ao do carbone-
to de ferro Fe3C. Por outro lado, nao se trata a rigor de diagrama de equillbrio estavel. 
De fato, se assim fossa, nao deveria ocorrer qualquer mudan.-;:a de fase com o tempo; 
verificou-se, entretanto, que, mesmo em Iigas Fe-C relativamente puras (isto e, com bai-
xo teor de elementos residuals) mantidas durante anos a temperaturas elevadas (da or-
dem de 700°C) o FeJC pode-se decompor em ferro e carbono., este ultimo na forma 
de grafita(2l. Rigorosamente, pois, o diagrama da figura 2 deve ser considerado de equi-
libria metaestavel; o equilfbrio estavel Fe-grafita no diagrama da figura 2 e representado 
pelas linha pontilhadas, logo acima das linhas PSK, SE e ECF. 
0 ponto A corresponde ao ponto de fusao do ferro puro, isto e, 1538°C eo 
ponto 0, ainda impreciso, ao ponto de fusao do FeJC. 
- A parte superior do diagrama, constitulda pelas linhas AC. CD, AE e ECF cor-
responde as rea.-;:Qes que ocorrem na passagem do estado lfquido ao solido; examinan-
do-se agora a parte inferior do diagrama, constitulda pelas linhas GS, SE e PSK, verifica-se 
sua semelhan.-;:a com a por<;:ao superior. Essa parte do diagrama corresponde as rea-
.-;:otts que ocorrem no estado solido. 
0 ponto C, na port;:ao superior do diagrama, a 1148°C, indica a present;:a de 
urn liga eutetica, com 4,3% de carbono que e, portanto, a de mais baixo ponto de fusao 
ou solidificat;:ao. 
Existe correspondencia visivel entre os pontos C e S, este ultimo da pon;:ao 
inferior do diagrama. Por esse motivo, o ponto S e chamado ponto eutet6ide. Como se 
ve, S corresponde a 0,77% de carbono; as Iigas com essa composit;:ao sao chamadas 
eutet6ides. 
- 0 ferro puro, como se sa be, apresenta-se ate 912 ° C sob a forma alotr6pica 
alfa (<X) e a partir de 912°C ate 1394°C no estado alotr6pico gama (-y). Essas formas 
alotr6picas se caracterizam por possuirem reticulados cristalinos diferentes: o ferro a, 
reticulado cubico de corpo centrado e o ferro -y, reticulado cubico de face centrada. A 
principal consequencia desse fato, de grande importancia pratica nos tratamentos ter-
micos das Iigas ferro-carbono, e a seguinte: o ferro gama pode manter em solu9ao o 
carbona, ao passo que o ferro a/fa nao(*). A solut;:ao s61ida do carbono do ferro "Y e 
chamada austenita. Esse constituinte, portanto, no diagrama de equillbrio l=e-C, somente 
aparece a temperaturas elevadas. 
- Entretanto, a solubilidade do carbono no ferro gama nao e limitada. Ela e maxi-
ma a 1148°C e corresponde a 2,11% de carbono. A medida que cai a temperatura a 
partir de 1148°C, a quantidade de carbono soluvel no ferro gama torna-se cada vez me-
nor, ate que a 727°C ela e de apenas 0,77%. No diagrarna da figura 2 esse fato e indi-
cado pela linha SECF. Assim, na faixa compreendida entre a linha SECF e a linha SK 
estao presentes duas fases: ferro gama e carbono, o primeiro sob a forma de austenita 
e o segundo sob a forma de carboneto de ferro (chamado de cementital. 
- Por outro lado, o carbono afeta a temperatura de transformat;:ao alotr6pica ga-
(*INa realidade, o ferro alfa pode manter em solu~ao uma pequena quantidade de carbona 
(0,008% c!l temperatura ambiente), tao pequena, entretanto, que pode ser desprezada em 
primeira aproxima.;:ao. 
DEFINI\X)ES. DIAGRAMA DE EQUILiBRIO FERRO-CARBONO 25 
ma-alfa no resfriamento (e. portanto, a temperatura de existencia da austenita): a au-
menta de carbona, a partir de 0%, abaixa paulatinamente a temperatura dessa trans-
formayao ate que, para 0,77 de carbona, ela e de 727°C. Abaixo de 727°C, nas condi-
y6es de esfriamento muito Iento para a diagrama normal Fe-C, em nenhuma hip6tese, 
existin!i ferro gama ou austenita. No diagrama da figura 2, tal fato e indicado pela linha 
PSK. Entre teores de carbona muito baixos e 0,77% de carbona (ponto S) nao s6 ocorre 
abaixamento da temperatura de transformayao alotr6pica gama-alfa, como tambem se 
verifica a existencia simultanea das duas fases - gama au austenita e alta. lsso signifi-
ca que, para as teores de carbona muito baixos ate 0,77% de carbona, a transformac;:ao 
gama-alfa, com a queda de temperatura, e paulatina e nao instantanea e somente a 
727°C ela se processa instantaneamente. A linha GS marca, portanto, a inicio da trans-
format;:ao do ferro gama em ferro-alta e a linha PS o seu fim: entre GS e PS existem 
simultaneamente as duas fases gama e alta. 
- 0 tear de 2,11% de carbona, correspondente ao ponto E, e adotado com sepa-
rac;:ao te6rica entre as dais principais produtos siderurgicos: 
ar;;os teores carbona ate 2,11%; 
ferros fundidos - teores de carbono acima de 2,11%. 
A solubilidade do carbona em ferro alta nao e de fato nula. A temperatura am-
biente, cerca de 0,008% de carbona se dissolve no ferro alta e essa quantidade au-
menta com a temperatura ate que a727°C, qo2% de carbona podem se dissolver no 
ferro alta. Dessa temperatura ate 912°C, ha decrescimo novamente da solubilidade s6-
lida do carbona no ferro alta. Esses fatos sao representados no grafico da figura 2 pela 
linha OPe PG. Devido a essa solubilidade s61ida do carbona no ferro alta, costuma-se 
muitas vezes considerar como ac;:os as Iigas de ferro-carbona com carbona de 0,008% 
ate aproximadamente 2,11%. Ate 0,008% de carbona, o produto siderurgico seria cha-
mado ferro comercialmente puro. 
A linha GS que, no resfriamento, indica o inicio da passagem do ferro gama 
a ferro alta e representada pela letra A3; a linha PSK, abaixo da qual nao pode existir 
ferro gama, e representada par A1; a linha ES, indicativa da solubilidade maxima do car-
bono no tfl/kJ gama, e representada par Acm· Essas linhas sao chamadas tambem linhas 
de transformat;ao, porque ao serem atingidas, quer no esfriamento, quer,no aquecimen-
to, tern inicio au terminam importantes transformac;:oes estruturais no estado solido. A 
zona limitada par essas linhas e, por est!a mesma razao, chamada de zona critica ( * ). 
- Em resumo: entre as linhas AG, GS, SE e EA. a fase s61ida que esta presente 
e austenita; entre as linhas GO, GP e PO, a fase s61ida presentee ferro alta (tambem 
chamado ferrita); entre as linhas GS, GP e PS de um lado e SE, ECF e SK de outro, 
existe mais de uma fase s61ida em processo de transformayao; e abaixo da linha PSK 
ate a temperatura ambiente, estao presentes as fases s61idas resultantes das transfor-
mac;:oes verificadas na zona critica e formadas em carater definitivo. 
Como se processam essas transformac;:oes e quais as fases, resultantes no caso 
das Iigas ate 2,11% de carbona? Esse estudo e facilitado, ampliando-se, no diagrama 
da figura 2, a escala da zona correspondente aos ac;:os (fig. 3). 
3.1. Transformat;oes que ocorrem entre 0 e 2,11% de carbona - Os ac;:os com 
0. 77% de carbona sao chamados eutet6ides: as que apresentam carbona abaixo de 
0,77% sao chamados hipoeutet6ides e OS que apresentam carbona entre 0,77% e 2,11% 
sao chamados hipereutet6ides. 
(•) A maioria das obras de tnetalurgia faz distin~;iio ente as linhas de transforma~;iio para esfriamento 
Iento e para aquecimento Iento porque de fato, sobretudo em torno da "transforma~;ao eutet6ide", 
verifica-se urn deslocamento das linhas AJ, A1 e Acm para cima da posi<;ao media de equilfbrio no ca-
so de aquecimento, e para baixo no caso de esfriamento, como esta indicado na figura 12. 
26 
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A<;OS E FERROS FUNDIDOS 
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X co,s %1 Y!t,J%1 
'!Co Corbono 
Fig. 3 - Dlagrama·de equillbrio Fe-C para teores de carbono 
entre 0% e 2,11% 
Considere-se o esfriamento de urn at:;o hipoeutet6ide com 0,3 de carbono por exem-
plo. Ao atravessar a linha "solidus'; ele esta inteiramente solidificado, na forma de uma 
soluc;:ao s6lida perfeita - austenita - e assim permanecera ate atingir o limite superior 
da zona crftica, linha A3, no ponto XJ. Essa austenita contera 0,3% de carbono dissolvi-
dos no ferro gama e se apresentara na forma de cristais com reticulados cubico de face 
centrada.·Se fosse possfvel seu exame ao microsc6pio, este consituinte se mostraria 
parecido como ferro puro. Ao atingir o ponto XJ o ferro gama comec;:a a se transformar 
em ferro alfa, o qual, como nao pode manter em ~ao senao urn teor mfnimo 'de 
carbono, se separa ocasionando, em consequencia,"m enriquecimento de carbono na 
.. austenita remanescente. Para que ocorra nova mud~nc;:a desta austenita naa transfor-
Mmitd4 - -
DEFINI<;:OES. DIAGRAMA DE EQOILiBRIO FERRO-CARBONO 27 
mada sera, portanto, necessaria urn rebaixamento ulterior de temperatura. Suponha-se 
que se tenha atingido o ponto x2. Nesse ponto, mais ferro gama tera se transformado 
em alfa, que se separa ocasionando ainda maior enriquecimento de carbona da auste-
nita remanescente .. A exata composic;:ao das duas fases em equilibria, a temperatura 
correspondente ao ponto x2 e dada pela intersecc;:ao da horizontal, passando pqr x2 com 
as linhas GP de urn lado GS de outro. Ve-se claramente que o ferro alfa (ou ferrita) 
separado apresenta uma pequena porcentagem de carbona, ao passo que a austenita 
restante se enriquece paulatinamente de carbona. 
A medida que o esfriamento prossegue, separa-se cada vez mais ferrita, cuja com-
posic;:ao percorre a linha GP e a austenita restante se enriquece de carbona, percorrendo 
a linha GS. A 727°C, no ponto Xt da linha inferior At da zona critica, o ac;:o consistira 
de uma certcl'quantidade de ferro alfa ou ferrita e de uma certa quantidade de austenita 
residual com teor de carbona igual a 0,77%. Em outras palavras, a 727°C, o a<;o com 
0,3% de carbona, apresentara a maxima quantidade de ferrita que poderia se separar 
eo restante sera constituido de austenita com 0,77% de carbona. Nesse instante, en-
tretanto, o ferro gama da austenita passa a ferro alfa, pois abaixo de 727°C nao pode 
mais existir ferro na forma alotr6pica gama.· · 
A transformac;:ao da austenita remanescente em ferro alfa ao ser atingida a tem-
peratura de 727°C e brusca e repentina, de modo que os constituintes que resultam 
da transforma~ao - ferro alfa ou ferrita de urn lado e carbona na forma ·de Fe3C do 
outro - nao tern tempo de assumirem posic;:oes perfeitamente distintas: a ferrita e o 
FeJC (cementital que nessas condic;:oes se forrnam, dispoem-se de urn modo caracte-
ristico, aparentemente em laminas extremamente delgadas, distribufdas alternadamen-
te, muito pr6ximas umas das outras e perceptfveis ao microsc6pio somente mediante 
grandes ampliac;:Oes. 
Origina-se assim urn novo constituinte de forma lamelar tfpica, chamado perlita 
(fig. 4). Abaixo de 727°C, ate a temperatura, prosseguindo-se no esfriamento Iento, nao 
se nota mais qualquer alterac;:ao estrutural. Em resumo, os ac;:os hipoeutet6ides ou com 
teor de carbona ate 0,77% sao constituidos a temperatura ambiente oeTerrita e perlita 
(fig. 5). Haven) tanto maior quantidade de ferrita quanto menos carbona o ac;:o contiver 
e tanto maior quantidade de perlita quanto mais se aproximar o a<;o do ponto eutet6ide. 
Alias, para se estimar a constituit;:ao estrutural dessa liga com 0,3% de carbona, basta-
ra aplicar a conhecida "regra da alavanca": 
%de ferrita (chamada .Proeutet6ide) = 100 X 0,77 - 0,30 
0,77- 0 
o/o de perlita = 100 X 0,30 - 0 = 39,0% 
0,77- 0 
61,0% 
A liga com teor de carbona entre 0 e Q ou o ferro comercialmente puro, ap6s 
a solidificac;:ao apresentara a soluc;:ao s61ida austenita ate atingir a linha de transforma-
c;:ao AJ. Ate a linha GPo ferro comercialmente puro sera constitufdo de austenita e da 
linha GP ate a temperatura ambiente de ferrita. 
Suponha-se, agora, o esfriamento de urn ac;:o hipereutet6ide por exemplo com 1,3% 
de carbona. Esse a<;o tambem sera exclusivamente constitufdo de austenita, depois de 
atravessar a linha "solidus", ate atingir o limite superior da zona crftica, linha A em• no 
ponto YJ· 
Essa linha, como se viu, marca o limite da solubilidade s61ida do carbona no ferro 
gama. Portanto, ao ser atravessada, comec;:a a haver separac;:ao de car bono, na fonna 
de Fe3C (cementital com 6, 7% de carbona; essa cementita vai se localizar nos cantor-
nos dos graos de austenita. Esta, em consequ~ncia, se empobrece de carbono, e para 
que haja ulterior separat;:ao de FeJC e necessaria urn abaixamento de temperatura. 
A uma temperatura correspondente ao ponto y2 (fig. 3), as fases em equilibria 
sao cementita (ponto y"2) e austenita com a composic;:ao correspondente ao ponto y' 2. 
28 A<;:OS E FERROS FUNDIDOS 
A medida, pois, que o esfriamento prossegue, verifica-se continua separa<;:ao da cementita 
e a austenita restante percorre a linha ES empobrecendo-se constantemente em carbona. 
Fig. 4 Aspecto micrografico da perlita. Ataque com reativo de nital em a~o 
eutet6ide esfriado lentamente. Amplia~ao: 1.000 vezes. Nota-se a estrutura lamelar, 
as linhas escuras representando a cementita e as linhas brancas a ferrita, a qual, na 
realidade, e uma fase continua no fundo. Com pequenas amplia<;:oes, da ordem 
de 100 ou 200 vezes, a presen<;:a do constituinte perlita e evidenciada por uma area 
escura, visto que a constitui<;:ao lamelar nao e visivel com esses aumentos. 
Fig. 5 - Aspecto micrografico de urn a~o hipoeutet6ide esfriado lentamente. 
Ataque: reativo de nital. Ampliar,:ao: 200 vezes. As areas brancas s~o de ferrita e as 
areas escuras sao de perlita, cuja estrutura lamelar nao e evidenciada por se tratar 
de amplia<;:ao relativamente pequena. 
DEFINI<;:OES. D!AGRAMA DE EQU!LiBR!O FERRO-CARBONO 29 
Ao atingir-se, no esfriamento, a temperatura de 727 °C, tem-se de urn lado Fe3C 
e de outro austenita com composic;:ao equivalente ao ponto eutet6ide, isto e, 0,77% 
de carbone. Neste memento, todo o ferro gama passa brusca e repentinamente a alfa 
AI a austenita restante adquire a forma lamelar da perlita. Assim, a baixo de 727 a C, 
ce a temperatura ambiente, os ac;:os hipereutet6ides serao constitufdos de perlita e 
cementita (fig. 6). 
' 
Fig. 6 - Aspecto microgrilfico de urn a<;:o hipereutet6ide esfriado lentamente. 
Ataque: reativo de picral. Amplia<;:iio: 200 vezes. A cementita estil disposta em torno 
dos griios de perlita, formando uma rede. 
Tambem aqui, aplicando-se a "regra da alavanca'; ter-se-a a composic;:ao estrutu-
ral seguinte: 
% de cementita (chamada proeutet6ide) 
%de perlita 100 X 6,67 - 1,30 
6,67 - 0,77 
100 X 1,30 - 0,77 
6,67 - 0,77 
91,0% 
9,0% 
Finalmente urn ac;:o eutet6ide, depois de inteiramente solidificado, nao sofrera qual-
quer transformac;:ao ate atingir a temperatura de 727°C, memento em que toda a aus-
tenita passara bruscamente a perlita. Nessas condic;:oes, urn ac;:o com composic;:ao cor-
respondente exatamente a do ponto eutet6ide sera constitufdo a temperatura ambienteexclusivamente de perlita (fig. 4). A composic;:ao estrutural da perlita, determinada pela 
"regra da alavanca", e a seguinte: . 
% de ferrita = 100 X 6,67 - 0,77 
6,67 - 0 
% de cementita 100 X 0,77 - 0 
6,67 - 0 
88,5% 
11,5% 
Em resumo, a constituic;:ao estrutural a temperatura ambiente das Iigas ferro-car-
bono de 0% ate 2,11% de carbone, esfriadas lentamente a partir de temperaturas acima 
da zona crftica, e a seguinte: 
- ferro comercialmente puro - ferrita 
- a9os hipoeutet6id.es (ate 0,77% de C) - ferrita e perlita 
- a9os eutet6ides (0,77% de C) -perlita 
- a9os hipereutetiides (0,77 a 2,.11% C) -perlita e cementita 
30 A(OS E FERROS FUNDlDOS 
Os a<;:os hipoeutet6ides apresentarao tanto maior quantidade de ferrita quanto me-
nos carbono contiverem e os ac;:os hipereutet6ides tanto maior quantidade de cementi-
ta quanto mais se aproximarem do teor 2,11% de carbono. 
As figuras 7 e 8 mostram alguns outros aspectos micrograticos de Iigas Fe-C. A 
primeira (fig. 7) refere-se a ferro comercialmente puro e a segunda (fig. 8) a ac;:o hipoeu-
tet6ide com aproximadamente 0,3% de carbono. 
Fig. 7 Aspecto micrografico de ferro comercialmente puro. Ataque: 
reativo de agua regia. Amplia<;:ao: 200 vezes. 
Fig. 8 - Aspecto micrografico de a<;:o hipoeutet6ide com aproximadamente 0,3% de 
carbono: Ataque: reativo de nital. Ampliac;:ao: 200 ve~es. 
DEFIN~OES. DIAGRAMA DE EQUILiBRIO FERRO-CARBONO 31 
3.2. Alguns aspectos do fen6meno de solidifiear;iio dos ar;os - Considere-se, por 
exemplo, um ac;:o com 0,5% C em processo de solidificac;:ao<3> (fig. 9). Ao resfriar esse 
ac;o a partir do estado liquido, ele encontrara a linha liquidus no ponto L, quando come-
c;am a se formar cristais mistos s61idos, cuja composic;:ao corresponde ao ponto S, na 
linha solidus. Nesse ponto, tem-se, pois, em equilibria com os cristais mistos s61idos 
formados, um reslduo lfquido de composic;:ao L. Se a temperatura baixar mais ate 
M1 por exemplo - separar-se-ao novas quantidades de cristais mistos s61idos, com com-
posic;:ao variando entre S e S1 ao passo que no lfquido remanescente a composic;:ao pas-
sara deL a L~t valendo, em particular, a relac;:ao: 
quantidade de massa l!quida 
Nesse ponto intervem um fen6meno complexo de difusao estudado, entre outros, 
por Roozeboom, Giolitti, Fick, Mehl, Kirkwood, Kirkaldy. 
A difusao depende da mobilidade at6mica, sendo, pois, muito mais rapida nas so-
luc;:oes liquidas do que nas s61idas, pois enquanto nas primeiras ela se da em um perio-
do de tempo curto, nas soluc;:oes s61idas ela exige um tempo muito maior e os seus 
efeitos sao, na realidade, limitados a pequenas distancias. Por outro lado, a mobilidade 
atOmica e, portanto, a difusao sao func;:oes da temperatura. 
Assim, no caso da liga Fe-C em exame (fig. 9), a difusao dependera, alem da tem-
peratura, da durac;:ao ou da velocidade de resfriamento. Admitindo que esta seja sufi-
cientemente lenta, os resfduos lfquidos, devido a maior mobilidade atOmica, terao tem-
po de colocar-se em equilibria entre si e com as zonas perifericas dos cristais mistos 
de composic;:ao S1, e de assumirem uma concentrac;:ao uniforme um pouco superior ao 
ponto Lt. Amassa solidificada, entretanto, sera constituida de uma serie continua de 
cristais-mistos cuja concentrac;:ao. varia de aproximadamente S1 nas camadas periferi-
cas ate S em direc;:ao ao centro dos cristais. Nestes, a difusao mais lenta fara com que 
o deslocamento ou migrac;:ao do carbono da parte externa para a interna se de com a 
velocidade menor do que a pr6pria solidificac;:ao, de modo que, enquanto as camadas 
externas readquirirao rapidamente o carbono migrado em direc;:ao a parte interna, as ca-
madas internas nao conseguirao atingir a concentrac;:ao St, a nao ser que se parasse 
a solidificac;:ao. 
M 
Fig. 9 - Esquema de solidific~Wiio de uma liga 
(exemplo indicado: liga Fe-C com 0,5% C). 
32 A<;:OS E FERROS FUNDil)QS 
Continuando o resfriamento, repetem-se os mesmos fenomenos; assim o ultimo 
residua que solidifica deveria ter a concentrac;ao L11 e a massa solidificada a composi-
c;ao 511 • Na realidade, porem, a concentrac;ao media do carbona na massa cristalina sera 
menor; portanto a reta MMm correspondente a liga em exame · encontrara a linha 
solidus a uma temperatura inferior a real (ponto S'nl e a concentrac;ao em carbona do 
ultimo residua liquido sera maior (ponto- l:nl. 
Assim, pais, os cristais mistos, alem de apresentarem concentrac;ao de carbona 
crescente a medida que a temperatura cai, apresentarao concentrac;:oes decrescentes 
da periferia para o centro; as concentrac;:oes perifericas sao as correspondentes a linha 
SS,e as concentrac;oes dos nucleos centrais serao representadas pela linha SS",, resul-
tando, entao, para a composic;ao media dos cristais a linha SS',. Em resumo, os ultimos 
cristais terao justamente a composic;:ao media S'n eo ultimo residua solidificado a com-
posic;ao t::.. 
Resulta, de tudo isso, que os cristais separados a temperaturas decrescentes se-
rao constituidos de estrias de composit;ao, de espessura decrescente com o abaixa-
mento da temperatura. 
4. Propriedades dos constituintes dos a9os e sua inf/uencia sobre os caracterfsti-
cos mecanicos destes Os constituintes basicos dos ac;os sao, pois, austenita, ferrita, 
cementita e perlita. 
A austen!!e.Jdo nome do metalurgista ingles Roberts-Austen), nos ac;:os-carbono 
com~, s6 e estavel acima de 727°C; consta de uma soiUI;:ao s61ida de carbona no 
ferro gama e apresenta uma estrutura de graos poligonais irregulares; possui boa resis-
tencia mecanica e apreciavel tenacidade; e nao magnetica. 
A 1errjta !do latim "ferrum") e ferro no estado alotr6pico alfa, contendo em solu-
c;ao trac;:os de carbona; apresenta tambem uma estrutura de graos poligonais irregula-
res; possui baixa dureza e baixa resistencia a trac;:ao, cerca de 28 kgf/mm2 (270 MPal, 
mas excelente resistencia ao choque e elevado alongamento. 
A cemootita (do latim "caementum") eo carboneto de ferro Fe3C contendo 6,67% 
de carbona; muito dura {na escala Moh's ocuparia aproximadamente o Iugar do feldspa-
to), quebradic;:a, e responsavel pela elevada dureza e resistencia dos ac;os de alto carbo-
no, assim como pela sua menor ductilidade. Possui estrutura cristalina ortorombica. 
A perlita (nome devido a "nuance" de cores de madreperola que esse constituinte 
frequentemefite apresenta ao microsc6pio) e a mistura mecanica de 88,5% de ferrita 
e 11,5% de cementita., na forma de laminas finas (de espessura raramente superior a 
um milesimo de milimetro) dispostas alternadamente. As propriedades mecanicas da 
perlita sao, portanto, intermediarias entre as da ferrita e da cementita, dependendo, en-
tretanto, do tamanho das partfculas de cementita. Sua resistencia a trac;:ao e, em media, 
75 kgf/mm2 (740 MPa). A propon;:ao de perlita num ac;:o cresce de 0% para ferro ate 
100% para ac;o eutet6ide (0, 77% de carbona), de modo que um ac;o com 0,5% de car-
bono, por exemplo, apresentara cerca de 65,0% de perlita. 
A transformac;:ao da austenita em perlita contendo ferrita e cementita e tfpica de 
muitas reac;:oes no interior de s61idos, ou seja comec;:a nos contornos dos graos e pros-
segue em direc;:ao ao seu centro, o que e de se esperar pais os atomos nos contornos 
dos graos apresentam maiores energias que OS atomos dentro dos graos. 
Diga-se de passagem, que OS contornos dos graos nao sao as unicas localizac;:oes 
de atomos de energia mais elevada, pais OS atomos em tOrnO dos defeitOS "em pontd' 
ou "em linha" apresentam tambem energia extra e podem servir de localizac;:ao para a 
nucleac;:ao de reac;:oes {*). 
Por outro lado, as propriedades da perlita dependem muito da espessura de suas 
( *) Por nuclea9iio designa-se o fen6meno correspondente ao inicio de formaviio de nucleos, ou seja das 
primeiras particulas estaveis capazes de iniciara recristalizaviio de uma fase ou o crescimento de uma 
nova fase. 
DEFINI<;()ES. DIAGRAMA DE EQOILiBRIO FERRO-CARBONO 33 
lamelas e esta, por sua vez, da velocidade de sua formac;:ao. A sua espessura e, entre-
tanto, limitada pela distancia atraves da qual o carbono, no tempo disponivel, se difunde. 
Outro fato importante a ressaltar e o seguinte: num ac;:o hipoeutet6ide, com teor 
de carbono, portanto, inferior a '0,77%, o resultado do resfriamento Iento e, como se 
viu, a formac;:ao de uma certa quantidade de ferrita (chamada primaria ou proeutet6ide) 
ate qua a austenita remanescente se transforme em perlita. Assim a estrutura resultan-
te contem quantidades de ferrita e perlita que podem ser previstas. A distribuic;:ao des-
ses microconstituintes depende do tamanho de grao de austenita, porque a nucleac;:ao 
da ferrita primaria ocorre nos contornos dos graos. 
0 mesmo pode ser dito em relac;:ao a cementita primaria, se o ac;:o for hipereutet6ide. 
A ferrita forma urn "rendilhado" nos contornos de graos de austenita, em cujo 
interior se forma a perlita. 
Se o resfriamento, entretanto, se acelerar, de modo a se atingir uma temperatura 
mais baixa antes que ocorra nucleac;:ao da ferrita primaria, a perlita pode se formar ate 
com teores de carbono da ordem de 0,4%, o que pode ser compreendido pelo exame 
da fig. 10. 
De fato, considere-se urn ac;:o com teor de carbono dado pela reta S, sendo na 
figura, Eo ponto .eutet6ide. Acima de TA, a fase estavel e a austenita; de TA a T a existe 
equilfbrio entre a austenita e ferrita; entre T8 e Tc a cementita e menos estavel do que 
a austenita e, portanto, nao pode nuclear a partir dela; assim, forma-se ferrita ate que 
a composic;:ao da austenita cruze a linha EC', linha essa que define as condic;:oes para 
a cementita estar em equilibria com a austenita. Se a temperatura estiver abaixo de 
Tc, a cementita pode nuclear imediatamente e entao se forma a perlita, a qual, desse 
modo, tera· mais ferrita e menos cementita do que rigorosamente deveria ter (ou seja 
do que a perlita eutet6ide que teoricamente deveria ter-se formado) e sera mais mole. 
Fig. 10 - limite para formac;;iio da perlita. 
Devido aos caracteristicos mecanicos dos constituintes dos ac;:os, as proprieda-
des medinicas destes quando esfriados lentamente, variam de acordo com a proporc;:ao 
daqueles constituintes. Assim, ferro comercialmente puro, constitufdo s6 de ferrita, 
apresenta-se mole, ductil, pouco resistente a trac;:ao e com alta resistencia ao choque; 
a medida que o teor de carbono cresce, aumentam os valores representativos da resis-
tl~ncia mecanica, isto e, o limite de escoamento, o limite de resistencia a trac;:ao e a du-
reza, ao passo que caem os valores relativos a ductilidade, como alongamento, estric-
c;:ao e resistencia ao choque. A Tabela 1 <4) da valores obtidos para algumas propriedades 
mecanicas, em func;:ao do teor de carbono de ac;:os ng estado recozido, isto e, esfriados 
lentamente de temperaturas acima da zona crftica. 
A<;OS E FERROS FUND !DOS 
TABELA 1 
Propriedades mecAnicas de ac;os esfriados lentamente em funQio do teor de carbono 
Limite de Limite de 
escoamento resistincia Alongamento EstricQio Dureza Carbono a tra9io em 2" % Brinell % 
kgf/mm2 MPa kgf/mm2 MPa 
0,01 12,5 125 28,5 275 47 71 90 
0,20 25,0 250 41,5 405 37 64 115 
0,40 31,0 300 52,5 515 30 48 145 
0,60 35,0 340 67,0 660 23 33 190 
0,80 36,5 355 80,5 785 15 22 220 
1,00 36,5 355 75,5 745 22 26 195 
1,20 36,0 350 71,5 705 24 39 200 
1,40 35,0 340 69,5 685 19 25 215 
Postos em graficos os valores do limite de resistencia a tra9ao, do alongamento 
e da dureza Brinell que sao OS dados mais representativos das propriedades mecanicas 
dos metais, pode-se obter tres curvas medias, como esta indicado na figura 11, que nos 
mostra, de um modo mais nrtido. a influencia do teor de carbono sobre as propriedades 
medlnicas dos a9os esfriados lentamente. Verifica-se que as curvas de dureza Brinell 
e de resistencia a tra9ao sao aproximadamente paralelas. Evidentemente, as tres curvas 
podem sofrer deslocamentos sensrveis para valores superiores e inferiores, pois outros 
fatores, alem do teor de carbona. entram em jogo tambem. Esse fato e indicado na figu-
ra 11 pelas areas achuradas. 
.. 
N 
... 
0:: 
:::1 
0 
~·o . •to ,-----.-..,.---r---r----,--,-----.,----,so 
110 
200 E 100 
s 
.. 
"' 
90 
0 
.... 
160 '-' 60 .. 
a: 
.... 
... 
70 
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120 
,.., 
60 
.... 
~ 
"' ... 
a: 
... 
0 
80 
"' .... 
i 
:::; 
40 
10 
0,2 0,4 0,6 0,8 1.0 1,2 
TEOR DE CARIONO, 'Yo. 
Fig. 11 - lnfluincia do teor de carbono sobre as propriedades 
de SQos-carbono esfriados lentamente. 
'0 
10 
1,4 
I 
0 
.... 
z 
... 
:a 
.. 
"' z 0 
J 
.. 
• OEFINJ(_;OES. OIAGRAMA DE EQUILiBRIO FERRO-CARBONO 35 
A curva relativa aos limites de resistencia a trac;ao mostra que os maximos valo-
res para essa propriedade obtem-se logo acima da composicao eutet6ide, permanecen-
do os mesmos a seguir praticamente constantes e podendo mesmo sofrer uma certa 
queda. Tal fato compreende-se facilmente, pois basta lembrar que, devido aos seus ca-
racterlsticos pr6prios, a estrutura perlftica e a mais resistente das que os acos esfriados 
lentamente apresentam; havendo cementita envolvendo graos de perlita e sendo a ce-
mentita um constituinte de grande dureza, e de esperar que haja um aumento da resis-
tencia nos acos hipereutet6ides; esse aumento, entretanto, nao e muito sensrvel, como 
a curva mostra, visto que a pr6pria alta dureza e consequentemente excessiva fragilida-
de de cementita podem, ap6s uma certa quantidade, afetar desfavoravelmente a resis-
tencia mecc\nica do ac;o. 
Devido a influencia do carbono sobre a dureza do ac;o. costuma-se considerar os 
seguintes tipos de acos-carbono: 
- a9os doces - com carbone entre 0,15% e 0,25% 
- a9os meio-duros com carbona entre 0,25% e 0,50% 
- a9os duros - com carbona entre 0,50% e 1,40% 
Alguns autores subdividem ainda essa classificacao: 
B90 extradoce - com carbone inferior a 0,15% 
- 1190 doce - com carbone entre 0,15% e 0,30% 
- 890 meio-doce com carbona entre 0,30% e 0,40% 
- 890 meio-duro com carbona entre 0,40% e 0,60% 
890 extraduro - com carbona entre 0, 70% e 1,20% 
5. Efeito do esfriamento e do aquecimento sobre a posir;iio das linhas de transfor-
mar;iio - Os diagramas vistos (figs. 2 e 3) e as transformacoes que foram analisadas 
sao para esfriamento Iento; para aquecimento Iento, as mesmas transformacoes ocor-
rem em sentido inverso; entretanto, a posicao das linhas crfticas e ligeiramente diferen-
te. A figura 12 mostra os deslocamentos que ocorrem as temperaturas provaveis de equi-
Jfbrio, nas condicoes praticas de aquecimento e esfriamento. As designacoes A· e A 
sao, como se viu, originadas de: 
c = "chauffage'; para ciclos normais de aquecimento. 
"refroidissement': para ciclos normais de esfriamento. 
'NP' ...--.,.--'"T'"-....,.--.,:----.,.--..,....--, 
l'IJtP (I 4./ 4~ "-' 0.8 /., 
)('C~P/IP 
Fig. 12 - lnflu~ncia do aquecimento e esfriafYlento sobre as 
temperatures de transforma9lio na liga Fe-C. 
36 A(OS E FERROS FUNDIDOS 
6. Efeito dos elementos de liga sobre o diagrams de equilibria Fe-C Como se 
viu, o ferro existe em duas formas alotr6picas - alfa e gama - estaveis em diferentes 
faixas de temperaturas. Essas formas se caracterizam por poderem manter em soluc;:ao 
s61ida, dentro de ampla faixa de teores, varios elementos de liga que podem participar 
da composic;:ao dos ac;:os. As diferentes solubilidades dos varios elementos de liga nes-
sas duas formas alotr6picas do ferro levam a modificac;:oes nas faixas de temperatures 
em que ocorrem as transformac;:oes estruturais dos ac;:os. Se no ferro puro, a mudanc;:a 
de alfa a gama ocorre em uma unica temperatura (912°C), a presenc;:a