APOSTILA UFPE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I - AÇOS INTRODUÇÃO

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
Leonardo F. R. Miranda
2o semestre - 2008
AULA 6 – AÇOS - INTRODUÇÃO
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O que é aço ??
� É uma liga metálica
� Compostos principais 
� Fe-C
� 0,006 % < C < 2%
� É denso, bom condutor de 
eletricidade e calor, opaco e 
apresenta comportamento
� Elasto-plástico.
� Possui estrutura cristalina 
polifásica (grãos com 
diferentes orientações 
cristalinas).
� Outros componentes
� cromo
� manganês
� níquel
� contaminantes:
� enxofre
� silício,
� fósforo
� 2% < C < 6,67%: ferro 
fundido
� Aço p/ concreto armado: 
0,15 a 0,35%C
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Produção do aço
matéria prima
(minério de ferro)
matéria prima
(minério de ferro)
alto-forno ( ~1500 oC)alto-forno ( ~1500 oC)
ferro gusa
3% carbono
ferro gusa
3% carbono
Aciaria
(reduz C)
Aciaria
(reduz C)
AçoAço
Escória
(óxidos)
Coque
(combustível à 
base de carvão 
mineral)
CaO, ar
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minério
aciaria
escória
ImagensImagens
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Alguns tipos de aço
� aço carbono
� 10xx (pontos de C)
� 1050 (0,5% C)
� baixa liga
� Cr, Mo, Mn, Ni 
� < 5%
� yyxx (xx pontos de C)
� aço ferramenta
� Ex. Mo
� Duro, resistência ao 
desgaste
� frágil
� aço inox
� > 12% Cr, 
� Ni
� resistência à corrosão
� Proteção do óxido de 
cromo
� Meio agressivo
� Fachadas
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Influência do Carbono
� Microestrutura
� Teor de C controle de desempenho do aço
% C~ 2,0 %
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Teor de Carbono e Microestrutura
� Austenita
� temperatura > 720oC
� é a transformação da ferrita
por aquecimento lento 
� Ferrita
� baixo teor de carbono
� dúctil, baixa Rmec
� Cementita
� formada quando %C atinge 
o limite de solubilidade
� Fe3C (6,7% Carbono)
� dura, frágil
� Perlita
� mistura mecânica de ferrita
e cementita
0,2 % C
1,2 % C
Perlita
Ferrita
Perlita
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Processos de Conformação do Aço
São os processos empregados para dar forma 
ao metal, transformando-os em peças 
geométricas variadas em função da aplicação.
• Fundição
• Deformação mecânica 
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• Fundição é o processo de conformação que 
consiste na fusão do metal, sendo o mesmo,
em seguida, vertido em moldes que possuem
o formato da peça que se quer produzir, 
esperando, posteriormente, a sua 
solidificação e desforma.
Processos de Conformação do Aço
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• Deformação mecânica é o processo de 
conformação que consiste em deformar
plasticamente o metal, através esforços 
mecânicos sucessivos, sem, no entanto, o 
metal entrar no estado líquido. 
Processos de Conformação do Aço
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PROCESSOS DE 
CONFORMAÇÃO DOS METAIS
FUNDIÇÃO DEFORMAÇÃO MECÂNICA
A QUENTE A FRIO
TREFILAÇÃOLAMINAÇÃO
FORJAMENTO
PRENSAGEM
EXTRUSÃO
Processos de Conformação do Aço
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• Laminação:modificação da seção transversal de 
um metal na forma de barra, lingote, placa, fio, ou 
tira, etc., pela passagem entre dois cilindros com 
geratriz retilínea ou contendo canais entalhados 
de forma mais ou menos complexa.
Processos de Conformação do Aço
Deformação plástica à quente
(~1200 0C)
Aços CA 25 e CA 50
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•Trefilação: matéria-prima é estirada através de 
uma matriz em forma de canal convergente 
(TREFILA) por meio de uma força trativa aplicada 
do lado de saída da matriz.
Processos de Conformação do Aço
Deformação plástica a frio
Encruamento e acerto de bitola
Aumenta o limite elástico do
material e reduz a ductilidade.
Fios para CA - Cordoalhas e fios para CP
Aço CA 60
www.gerdau.com.br
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• Forjamento: compressão sobre um material 
dúctil, de tal modo que ele tende a assumir o 
contorno ou perfil da ferramenta de trabalho.
Processos de Conformação do Aço
• Extrusão: material é forçado através de uma 
matriz adquirindo assim a forma pré determinada.
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Tratamentos dos aços
ORIGINAL DEFORMADO PERMANENTE
ZONA CRÍTICA (~723 oC)
ORIGINAL DEFORMADO VOLTA A 
ESTRUUTRA 
ORIGINAL
TE
M
PE
R
AT
UR
A
A FRIO 
(ENCRUADO)
A QUENTE
TEMPO
Resfriamento 
lento
O encruamento pode ser revertido por aquecimento acima da zona crítica 16
Tratamentos dos aços
� Encruamento
� deformação mecânica a frio
� grãos são deformados
� > resistência mecânica
� > dureza
� < ductilidade
� < estricção
� < alongamento
� < resistência à corrosão
� Reversível com pouco aquecimento (ex. soldagem)
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Efeito do encruamento
� Elevação do limite 
elástico → aumento da 
capacidade de trabalho 
(limite de escoamento)
� Ligeiro aumento na 
resistência mecânica 
(economia).
σ
ε
fy
fy
encruado
laminado
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Efeito do encruamento – percentual de 
trabalho a frio (%TF)
19
Efeito do encruamento
20
Efeito do encruamento
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Tratamentos dos aços
� Decapagem
� elimina óxidos 
provenientes da laminação
� banhos ácidos
� diminuir desgastes de 
ferramentas ou permitir 
tratamentos superficiais
� Têmpera
� aquecimento ~950 oC
(autenitização)
� resfriamento brusco em 
água ou óleo
� Microestrutura: martensita
� > resistência mecânica
� < ductilidade e tenacidade
TÊMPERA
TEMPO
TE
M
PE
R
AT
UR
A
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Tratamentos dos aços
� Recozimento
� aquecimento acima da 
zona crítica
� resfriamento lento ao 
ar
� restitui as 
propriedades de um 
aço que sofreu uma 
têmpera ou uma 
deformação mecânica 
à frio.
� Revenido
� aquecimento do aço, 
após uma têmpera, 
abaixo da zona crítica 
� resfriamento lento ao 
ar.
� minimiza os defeitos 
excessivos de uma 
têmpera.
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Agradecimentos
� Prof. Vanderley M. John PCC/USP
� Prof Tibério Andrade - UFPE