7 Aco Aula

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O aço é um produto siderúrgico definido como liga metálica composta 
principalmente de ferro e pequenas quantidades de carbono.
Para aços utilizados na construção civil, o teor de carbono é da ordem 
de 0,18% a 0,25%
 Um dos principais motivos que retardaram o uso 
do aço no Brasil, foram as altas temperaturas, 
necessárias para sua fabricação, e que 
encareciam seu processo de fabricação, 
dificultando tanto a popularização quanto a 
comercialização.
 Para entender o que é o aço, é necessário 
conhecer o seu processo de fabricação.
Exibição do vídeo sobre a Produção do Aço
 A usina siderúrgica é a empresa responsável pela 
transformação do minério de ferro em aço, de maneira que 
ele possa ser usado comercialmente. Este processo tem o 
nome de Redução. Primeiramente, o minério – cuja origem 
básica é o óxido de ferro (FeO) – é aquecido em fornos 
especiais (alto fornos), em presença de carbono (sob a 
forma de coque ou carvão vegetal) e de fundentes (que 
são adicionados para auxiliar a produzir a escória, que, por 
sua vez, é formada de materiais indesejáveis ao processo 
de fabricação). O objetivo desta primeira etapa é reduzir ao 
máximo o teor de oxigênio da composição FeO. A partir 
disso, obtém-se o denominado ferro-gusa, que contem de 
3,5 a 4,0% de carbono em sua estrutura.
 Como resultado de uma segunda fusão, tem-se o 
ferro fundido, com teores de carbono entre 2 e 
6,7%. Após uma análise química do ferro, em que 
se verificam os teores de carbono, silício, fósforo, 
enxofre, manganês entre outros elementos, o 
mesmo segue para uma unidade da siderúrgica 
denominada aciaria, onde será finalmente 
transformado em aço. O aço, por fim, será o 
resultado da descarbonatação do ferro gusa, ou 
seja, é produzido a partir deste, controlando-se o 
teor de carbono para no máximo 2%.
 O que temos então, é uma liga metálica 
constituída basicamente de ferro e carbono, este 
último variando de 0,008% até aproximadamente 
2,11%, além de certos elementos residuais 
resultantes de seu processo de fabricação. O 
limite de 0,008% de carbono está relacionado à 
sua máxima solubilidade no ferro à temperatura 
ambiente (solubilidade é a capacidade do material 
de se fundir em solução com outro), enquanto que 
o segundo - 2,11% - à temperatura de 1148° C .
 Os aços diferenciam-se entre si pela forma, tamanho e 
uniformidade dos grãos que o compõem e, é claro, por sua 
composição química.
 Esta pode ser alterada em função do interesse de sua 
aplicação final, obtendo-se através da adição de 
determinados elementos químicos, aços com diferentes 
graus de resistência mecânica, soldabilidade, ductilidade, 
resistência à corrosão, entre outros.
 De maneira geral, os aços possuem excelentes 
propriedades mecânicas:
 resistem bem à tração, à compressão, à flexão, e como é 
um material homogêneo, pode ser laminado, forjado, 
estampado e suas propriedades podem ainda ser 
modificadas por tratamentos térmicos ou químicos.
 O aço, como os demais metais, se solidifica pela 
formação de cristais, que vão crescendo a diferentes 
direções, formando os denominados eixos de 
cristalização. A partir de um eixo principal, crescem 
eixos secundários, que por sua vez se desdobram em 
novos eixos e assim por diante até que toda a massa 
do metal se torne sólida. O conjunto formado pelo 
eixo principal e secundários de um cristal é 
denominado dendrita. Quando duas dendritas se 
encontram, origina-se uma superfície de contato e ao 
término do processo de cristalização, formam cada 
uma os graõs que compõem o metal, de modo que 
todos os metais, após sua solidificação completa, são 
constituídos de inúmeros grãos, justapostos e unidos.
 Além do ferro, o aço apresenta em sua 
constituição carbono e elementos de liga.
 Estes elementos formam junto com o ferro uma 
solução e, de acordo com a temperatura e a 
quantidade de carbono presente, haverá a 
presença de um determinado tipo de reticulado na 
sua composição da sua estrutura química.
 As propriedades dos aços dependem muito de 
sua estrutura cristalina, ou seja, de sua 
composição química, do tamanho dos grãos, de 
sua uniformidade. Os tratamentos térmicos bem 
como os trabalhos mecânicos modificam em 
maior ou menor intensidade alguns destes 
aspectos (arranjo, dimensões, formato dos grãos) 
e, consequentemente, podem levar a alterações 
nas propriedades de um determinado tipo de aço, 
conferindo-lhe características específicas: mole, 
duro, quebradiço, etc.
 Os principais parâmetros de influência nos tratamentos 
térmicos são:
· aquecimento: geralmente realizado a temperaturas acima 
da crítica (723°), para uma completa “austenização” do 
aço. Esta austenização é o ponto de partida para as 
transformações posteriores desejadas, que vão acontecer 
em função da velocidade de resfriamento;
· tempo de permanência à temperatura de aquecimento: 
deve ser o estritamente necessário para se obter uma 
temperatura uniforme através de toda a seção do aço;
· velocidade de resfriamento: é o fator mais importante, 
pois é o que efetivamente vai determinar a estrutura e 
consequentemente as propriedades finais desejadas. As 
siderúrgicas escolhem os meios de resfriamento ainda em 
função da seção e da forma da peça.
 Dentre os tratamentos térmicos mais utilizados, 
encontram-se o recozimento, a normalização, a 
têmpera e o revenido.
 Vejamos a seguir as principais características de 
cada um:
 No recozimento a velocidade de esfriamento é 
sempre lenta e o aquecimento pode ser feito a 
temperaturas superiores à crítica (recozimento total 
ou pleno) ou inferiores (recozimento para alívio de 
tensões internas). É utilizado quando se deseja:
· remover tensões devido a tratamentos mecânicos à 
frio ou à quente, tais como o forjamento e a 
laminação;
· diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade do 
aço;
· alterar propriedades mecânicas;
· ajustar o tamanho do grão.
 A normalização é um tratamento semelhante ao 
anterior quanto aos objetivos. A diferença consiste 
no fato de que o resfriamento posterior é menos 
lento. Visa refinar a granulação grosseira de 
peças de aço fundido, que são também aplicadas 
em peças depois de laminadas ou forjadas, ou 
seja na maioria dos produtos siderúrgicos. É 
também usada como tratamento preliminar à 
tempera e ao revenido, visando produzir uma 
estrutura mais uniforme e reduzir empenamentos.
 A têmpera consiste no resfriamento rápido da 
peça de uma temperatura superior à crítica, com a 
finalidade de se obter uma estrutura com alta 
dureza (denominada estrutura martensítica). 
Embora a obtenção deste tipo de estrutura leve a 
um aumento do limite de resistência à tração do 
aço, bem como de sua dureza, há também uma 
redução da maleabilidade e o aparecimento de 
tensões internas. Procuram-se atenuar estes 
inconvenientes através do revenido.
 Já o revenido geralmente sucede à têmpera, pois 
além de aliviar ou remover tensões internas, 
corrige a excessiva dureza e fragilidade do 
material e aumenta a maleabilidade e a 
resistência ao choque. A temperatura de 
aquecimento é inferior à 723° (crítica), e os 
constituintes obtidos dependem da temperatura a 
que se aquece a peça.
 Os trabalhos mecânicos podem ser a frio ou a quente. A 
laminação é um exemplo de trabalho mecânico a quente 
confere as formas adequadas dos produtos em aço para 
uso comercial (chapas, perfis, barras). O forjamento e o 
estiramento são outros exemplos. O trabalho mecânico a 
quente é realizado acima da temperatura crítica do aço 
(723° C), pois assim ele se torna mais mole e 
conseqüentemente mais fácil de ser trabalhado. Depois de 
deformados, os grãos do material em questão 
recristalizam-se,agora sob a forma de pequenos grãos.
 O encruamento é um trabalho a frio, pois ele é realizado 
abaixo da temperatura crítica. Neste caso, após o trabalho, 
os grãos permanecem deformados e diz-se que o material 
está “encruado”. Assim como nos tratamentos térmicos, o 
encruamento altera as propriedades do material – aumenta 
a resistência, o escoamento, a dureza, a fragilidade e 
diminui o alongamento, estricção, resistência à corrosão, 
etc. Se o aço encruado for aquecido, os cristais tenderão a 
se reagrupar e o encruamento a desaparecer.
 Os aços utilizados em estruturas de concreto
armado no Brasil são estabelecidos pela norma
NBR 7480/96.
 Conforme o valor característico da resistência de
escoamento (fyk), as barras de aço são
classificadas nas categorias CA-25 e CA-50 e os
fios de aço na categoria CA-60. As letras CA
indicam concreto armado e o número na
sequência indica o valor de fyk, em kgf/mm
2 ou
kN/cm2.
Por indicação da NBR 6118/03 os seguintes
valores podem ser considerados para os aços:
a) Massa específica: 7.850 kg/m3;
b) Coeficiente de dilatação térmica: 10-5/ºC para 
intervalos de temperatura entre – 20ºC e 150ºC; 
c) Módulo de elasticidade: 210 GPa ou 210.000 
MPa.
 Uma barra metálica submetida a um esforço
crescente de tração sofre uma deformação
progressiva de extensão (figura abaixo) . A
relação entre a tensão aplicada (s = F/área) e a
deformação linear específica (e = Dl /l ) de
alguns aços estruturais pode ser vista no
diagramas tensão-deformação do gráfico a
seguir:
 Segundo a NBR 6118/03, os aços CA-25 e CA-50
podem ser considerados como de alta ductilidade
e os aços CA-60 podem ser considerados como
de ductilidade normal.
 Ductilidade é a capacidade dos materiais de se
deformar sem se romper. Pode ser medido por
meio do alongamento ou da estricção, ou seja a
redução na área da seção transversal do corpo de
prova.
 Quanto mais dúctil o aço, maior será a redução de
área ou o alongamento antes da ruptura.
 A ductilidade do aço, tem grande importância nas
estruturas de concreto armado, pois permite a
visualização de grandes deformações nas peças
antes do rompimento, o que na prática constitui
um aviso da presença de tensões elevadas.
 Uma peça de aço, sob efeito de tensões de tração 
ou de compressão sofre deformações, que podem 
ser elásticas ou plásticas.
 Elasticidade de um material é a sua capacidade 
de voltar à forma original.
 Então a deformação elástica é reversível, ou seja, 
desaparece quando a tensão é removida.
 Deformação plástica é a deformação permanente.
 É o resultado de um deslocamento permanente
dos átomos que constituem o material, diferindo,
portanto, da deformação elástica, em que os
átomos mantêm as suas posições originárias.
 A deformação plástica altera a estrutura interna do
metal, tornando mais difícil o escoamento e
aumentando a dureza do metal. Esse aumento na
dureza por deformação plástica é denominado
endurecimento por deformação a frio ou
encruamento e é acompanhado de elevação do
valor da resistência e redução da ductilidade do
metal.
 A superfície dos aços pode ser lisa, conter nervuras
(saliência ou mossas) ou entalhes. A rugosidade da
superfície dos aços é medida pelo coeficiente de
conformação superficial (η1) e deve atender o
coeficiente de conformação superficial mínimo (ηb),
para cada categoria de aço (CA-25, CA-50 ou CA-60),
conforme indicado na NBR 7480.
 Produzidos de acordo com as especificações da
norma brasileira, são fornecidos nas categorias
CA-50, com superfície nervurada e CA-25, com
superfície lisa.
 Os vergalhões são encontrados sob a forma de
rolos para bitolas até 12,5 mm e em barras retas
ou dobradas de 12m, em feixes de 1.000 e
2.000Kg.
 Geralmente, quando se faz referência a estes
tipos de aço, costuma-se chamá-los de barras de
aço.
 O aço CA-60 apresenta capacidade de
soldabilidade com ótimo dobramento e alta
resistência. É indicado para a produção de vigotas
de lajes pré-fabricadas, treliças, armações para
tubos, pré-moldados e outras aplicações. O
vergalhão CA-60 está disponível em rolos,
estocadores para uso industrial e feixes de barras
retas ou dobradas de 12 metros com 1000 Kg.
 Profissionais especializados em armação são
responsáveis pela realização do serviço, uma
mão de obra que usa ferramentas especificas:
 Torques: Utilizado para fazer amarração e corte
de peças ( arame recozido)
 Chave de virar ferro: Utilizado para dobrar barras
de diâmetro considerável em locais desfavoráveis.
 Chapa para virar ferro: Presa a uma bancada, é
usada também para virar ferros de grandes
diâmetros.
 Tesourão corta vergalhão: Utilizado para cortar
vergalhões de diâmetros reduzidos.
 Arco de serra: Usado para fazer cortes em barras 
de ferros, inclusive de diâmetros variáveis. 
 Serra Multi-corte e Esmerilhadeira: Usado para 
corte de grandes quantidades de ferro e de 
diâmetros elevados.