tecnologia wende ferro e aço

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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia
Nome: Wende Pereira Crispim Periodo:S1 Turno:Tarde
Curso: Mecânica Industrial 
Propriedades e Aplicações dos Ferros fundidos. Classificações dos Aços
Aços para construção Aços para ferramentas Aços Inoxidáveis 
Índice
1.2.2 Introdução...................................................................................................3
2 Ferro Fundido Branco.................................................................................4
2.1 Propriedades do Ferro Fundido Branco......................................................4
2.2 Aplicações do Ferro Fundido Branco..........................................................4
3 Ferro fundido maleável...............................................................................4
3.1 Propriedades do ferro fundido maleável.....................................................4
3.2 Aplicações do ferro fundido maleável.........................................................5
 4 Ferro fundido cinzento................................................................................5
4.1 Propriedades do ferro fundido cinzento......................................................5
4.2 Aplicações do ferro fundido cinzento..........................................................5
5 Ferro fundido nodular..................................................................................6
5.1 Propriedades do ferro fundido nodular.......................................................6
5.2 Aplicações do ferro fundido nodular...........................................................6
6 Aços............................................................................................................7
6.1 Classificação dos Aços...............................................................................7
6.1.1 Classificação SAE.......................................................................................7
6.1.2 Classificação ASTM....................................................................................8
6.2 Classificação dos aços quanto a composição............................................8
7 Aço carbono................................................................................................8
7.1 Propriedades dos aços baixo carbono........................................................9
7.2 Aplicações dos Aços baixo carbono...........................................................9
7.3 Propriedades dos aços médio carbono......................................................9
7.4 Aplicações dos aços médio carbono..........................................................9
7.5 Propriedades dos aços alto carbono .........................................................9
7.6 Aplicações dos aços alto carbono..............................................................9
8 Aço-liga.....................................................................................................10
8.1 Classificação dos aços-liga........................................................................10
8.2 Composição química dos aço-liga.............................................................10
8.3 Aplicações dos aços-liga...........................................................................11
9 Aços para construção................................................................................11
10 Aços para ferramenta................................................................................12
10.1 Classificação dos Aços Ferramenta pelo tipo de aplicação ......................12
11. Aço inoxidável............................................................................................13
11.1 Historia do aço inoxidável..........................................................................13
11.2 Diferentes tipos de aços inoxidáveis..........................................................13
11.3Propriedades...............................................................................................14
11.4 Aplicações dos aços inoxidáveis...............................................................14
12 Conclusão..................................................................................................15
13 Bibliografia.................................................................................................16
1 Introdução
 Ferro fundido é a liga ferro-carbono-silício, de teores de carbono geralmente acima de 2,0%.
 Podemos dividir os ferros fundido em 3 tipos principais: branco, cinzento e nodular, cada um com suas características e propriedades especificas, possuem inúmeras aplicações que podem variar de acordo com as necessidades que o material venha exigir, podendo ser selecionado ou não aparte de suas propriedades mecânicas, que devem ser sempre adequadas as aplicações em que o material será empregado. 
 Uma das principais diferenças para o aço, esta no teor de carbono, cujo nos aços apresentam em menor quantidade dando características diferentes ao material.
2 Ferro Fundido Branco
 Este tipo de ferro fundido não possui grafita livre em sua microestrutura. Nesse caso o ferro encontrasse combinado com o carbono dando uma elevada dureza ao material e resistência a abrasão (desgaste).
 O ferro fundido Branco praticamente não pode ser usinado. A peça deve ser fundido em forma final ou pelo menos muito próximo as dela, pode ser feito isso à colocando em formas para que no acabamento final, durante o processo de usinagem por abrasão não seja preciso muita remoção de material.
 Nos ferros fundidos brancos é usual fazer tratamentos térmicos para reduzir as tensões decorrentes das diferentes velocidades de solidificação através das seções da peça. A uniformização da estrutura é fundamental quando essas peças são sujeitas a esforços mecânicos de choque. 
 2.1 Propriedades: •duro e frágil
 •Excelente resistência ao desgaste (que podem ser melhorado pela adição de elementos como Cr e Mo)
 • Muito baixas tenacidade e ductilidade.
 •Grafita em flocos
 •Frágil sob tensão trativa
 •Resistência sob compressão
 •Excelente absorção de vibrações 
 2.2 Aplicações: Por possuir uma elevada resistência a abrasão é muito utilizado na fabricação de peças que precise ter esse tipo de características, como por exemplos: na fabricação de equipamentos para a moagem de minérios, pás de escavadeiras, rodas de trem e outros componentes similares.
 
 Observações:
A composição química e a dureza podem variar em função da 
geometria/espessura da peça.
3 FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
 É um material derivado do ferro fundido branco através de um tratamento térmico – maleabilização – que torna a liga mais tenaz, dúctil e aliado às popriedades iniciais do material, amplia sua aplicação.
 O processo de maleabização consiste em aquecimento prolongado, em condições de temperatura, tempo e meio adequadas, provocando a transformação total ou parcial do carbono combinado em grafita.
 3.1 Propriedades: Sua característica principal é sua ductilidade, podendo ultrapassar a 10% do alongamento. Este material é intermediário entre o aço e o ferro fundido branco.
 3.2 Aplicações: O ferro fundido maleável é empregado em conexões para tubulação hidráulicas, conexões para linhas de transmissão elétrica, sapatas de freios, etc.
4 Ferro fundido cinzento
 Por ser geralmente fabricado aparte de sucata, possui baixo custo, se tornando entre osferros fundidos o ferro mais comum.
 Devida à presença de grafite livre em sua microestrutura, o ferro fundido cinzento possui como características elevada usinabilidade, e graças a sua alta fluidez na fundição permite a fundição de peças com paredes finas e complexas; e facilidade de fabricação.Por não exige equipamentos complexos para controle de fusão e solidificação.
 Sua usinagem é fácil, graças a grafite que entrecortando a matriz metálica, absorve as vibrações, proporcionando tambem ao ferro fundido uma melhor estabilidade dimensional.
 Existem diversas classes de ferro fundido cinzento, com diferentes tipos, tamanhos e quantidades de grafite e diferentes tipos de matriz metálica.
 4.1 Propriedades: • Material “fácil de se fundir”
 •Boa usinabilidade
 •Baixa ductilidade e tenacidade, devido ao efeito de entalhe da grafita em veios
 •Resistência á tração entre28kgf/mm2 e 42kgf/mm2. 
 •Resistência à compressão 3Xmaior.
 •Boa capacidade de amortecimento
 4.2 Aplicações: Uso geral em aplicações com reduzida solicitação mecânica, componente estruturais e/ou estatísticos de máquinas ou construções mecânicas/civis: carcaças, tampas, bases, contrapesos, calços, grelhas para sistema desaneame nto.
 A presença de veios de grafite em sua microestrutura proporciona diversas características que tornam do ferro fundido cinzento quase que insubstituível na fabricação de carcaças de motores e bases de equipamentos
 
5 Ferro fundido nodular
 A adição de uma pequena quantidade de magnésio (Mg) e/ou cério (Ce), antes da fundição, aos ferros fundidos facilmente grafitizados, pode produzir uma nova microestrutura, juntamente com um conjunto de propriedades mecânicas diferentes. Estes elementos são adicionados para diminuir o teor de enxofre e diz-se que a liga foi dessulfurada. Nódulos ou esferóides, em lugar de veios, de grafita, são nucleados pela adição de Ce ou Mg ao ferro fundido e esses afetam de forma positiva a ductilidade do ferro fundido. À medida que a liga se resfria, os nódulos crescem pela adição do carbono rejeitado pela austenita. A liga resultante é denominada ferro nodular ou ferro dúcti
 O ferro fundido nodular possui características que o aproximam ao do aço. Em sua classe o carbono (grafite) permanece livre na matriz metálica, porém em forma esferoidal. Este formato da grafite faz com que sua ductilidade seja superior aos demais ferros fundidos.
 5.1 Propriedades: •Fácil fundição
 •Fácil usinabilidade
 •Boa ductilidade
 •Alto módulo de elasticidade
 •Alta resistência mecânica
 5.2 Aplicações: É bastante utilizado em componentes mecânicos que são submetidos a cargas moderadas e que exijam boa ductibilidade e usinabilidade. Sendo utilizado na indústria para a confecção de peças que necessitam de maior resistência a impacto em relação aos ferros fundidos cinzentos. Indicado também para serviços em altas temperaturas:
grelhas, cubos de rodas, tambores.
 
6Aços
6.1Classificação dos Aços
 Por existir uma grande variedade de aços, foram criados sistemas para sua classificação, os quais periodicamente são submetidos a revisões. 
 Os aços podem ser classificados em grupos, levando como base suas propriedades em comum.
Quanto
A - Composição, como aços-carbono e aços-liga
B – (Estruturas) processo de acabamento, com aços laminados a quente ou aços laminados a frio
C – (Propriedades ou Aplicação) forma do produto acabado, como barras, chapas grossas, chapas finas, tiras, tubos ou prefis estruturais.
 Há ulteriores subdivisões desses grupos, como aços-carbono de baixo, médio ou alto teor de carbono. Os aços-liga são freqüentemente classificados de acordo com o principal ou principais elementos de liga presentes.
6.1.1 Classificação SAE
A classificação SAE é baseada na composição química do aço. A cada composição normalizada pela SAE corresponde a uma numeração com 4 ou 5 dígitos.
A mesma classificação também é adotada pela AISI (American Iron and Steel Institute-EUA)
Um extrato contendo exemplos das classificações de alguns aços mais comuns é apresentado na listagem a seguir.
No total são previstas muitas dezenas de classificações. Nelas, os 2 dígitos finais XX indicam os centésimos da porcentagem de C (Carbono) contida no material, podendo variar entre 05, que corresponde a 0,05% de C, a 95, que corresponde a 0,95% de C. Se a porcentagem de C atinge ou ultrapassa 1,00%, então o final tem 3 dígitos (XXX) e a classificação tem um total de 5 dígitos.OBS:
AISI-SAE	XXXX
1XXX Aço-carbono 
		10XX Aço-carbono comum
		11XX teores diferenciados de S
		12XX teores diferenciados de S e P
		13XX alto teor de Mn (1,6-1,9%)
 2XXX Aço ao Níquel
 3XXX Aço ao Níquel e Cromo
 4XXX Aço ao Molibidênio 
		 40XX Mo 0,15-0,3%
		 41XX Mo, Cr
	 43XX Mo, Cr, Ni 
 5XXX Aço ao Cromo
 6XXX Aço ao Cromo e Vanádio
 8XXX Aço ao Níquel, Cromo e Molibidênio
 9XXX Outros
6.1.2 Classificação ASTM
Neste item apresenta-se a classificação dos aços para uso estrutural através do sistema ASTM. Neste sistema os aços para uso estrutural são identificados pela letra A , seguida por dois, três ou quatro dígitos.
Os aços com especificação de quatro dígitos são usados para aplicações de engenharia mecânica, máquinas e veículos e formam uma classificação distinta, que não será apresentada aqui.
 
 Uma das classificações mais generalizadas - e que, inclusive, serviu de base para o sistema adotado no Brasil - é a que considera a composição química dos aços e, dentre os sistemas conhecidos, são muito usados os da "American Iron and Steel Institute -AISI" - e da "Society of Automotive Engineers - SAE".
 
 
6.2A - Classificação dos aços quanto a composição:
 Aço-Carbono - sem elemento de liga 
 (elementos residuais: Si, Mn, P, S)
 Baixo, Médio e Alto teor de carbono
Aço-Liga baixa liga (máximo 3-3,5%)
 média liga
 alta liga (teor total mínimo de 10-12%) 
7 Aço carbono
 Aço carbono é a composição da liga que confere ao aço o seu nível de resistência mecânica.
 O ferro gusa, primeira etapa de fabricação do aço, é o mesmo para todos os produtos. Na fase seguinte, quando os elementos de liga são adicionados ou suprimidos no ferro gusa, é que são determinadas as grandes famílias de aço, dos mais rígidos aos mais estampáveis. O Carbono é o principal elemento endurecedor em relação ao ferro. A quantidade de Carbono define sua classificação que pode ser em: baixo carbono, médio carbono e o alto carbono.
7.1 Propriedades dos aços baixo carbono(< 0,35% C):
Estrutura é usualmente ferrítica e perlítica 
São fáceis de conformar e soldar
São aços de baixa dureza e alta ductilidade
7.2 Aplicações dos Aços baixo carbono:
 Entre as suas aplicações típicas estão as chapas automobilística, perfis estruturais e placas utilizadas na fabricação de tubos, construção civil, pontes e latas de folhas-de-flandres.
7.3 Propriedades dos aços médio carbono(0,3-0,6% C)
São aços de boa temperabilidade em água
Apresentam a melhor combinação de tenacidade e ductilidade e resistência mecânica e dureza
7.4 Aplicações dos aços médio carbono:
 São os aços mais comuns, tendo inúmeras aplicações em construção : rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens, virabrequins e outras peças de máquinasque necessitam de elevadas resistências mecânica e ao desgaste tenacidade
7.5 Propriedades dos aços alto carbono (> 0,6% C)
Apresentam baixa conformabilidade e tenacidade
Apresentam alta dureza e elevada resistência ao desgaste
Quando temperados são frágeis
7.6 Aplicações dos aços alto carbono:
Geralmente, são utilizados temperados ou revenidos, possuindo propriedades de manutenção de um bom fio de corte, sendo bastantes aplicados na fabricação de talhadeiras, folhas de serrote, martelos e facas.
8 Aço-liga
 Os Aços-liga contêm quantidades específicas de elementos diferentes daqueles normalmente utilizados nos aços comuns. Estas quantidades são determinadas com o objetivo de promover mudanças nas propriedades físicas e mecânicas do produto, permitindo ao material desempenhar funções específicas 
 A introdução de outros elementos se dá quando é desejado alcançar efeitos específicos dos aços. São eles: aumentar a dureza e a resistência mecânica; conferir resistência uniforme através de toda a secção em peças de grandes dimensões; diminuir o peso. De modo a reduzir a inércia de uma parte em movimento ou reduzir a carga-morta em um veículo ou em uma estrutura; conferir resistência à corrosão; aumentar a resistência ao calor; aumentar a resistência ao desgaste; aumentar a capacidade de corte e melhorar as propriedades elétricas e magnéticas.
Elementos mais comuns que são utilizados para obter diferentes ligas de aços
Cr (Cormo)
Ni (Níquel)
V (Vanádio)
Mo (Molibdênio)
W (Wolframio)
Co (Cobalto)
B (Boro)
Cu (Cobre)
Mn, Si, P, S (residuais) Manganês, Silício, Fósforo, Azufre.
8.1Classificação
 Os aços-liga seguem as mesmas classificações do aço-carbono, ou seja, são divididos em Grau, Tipo e Classe. Os sistemas de designação também são os mesmos, destacando-se o SAE, AISI, ASTM e UNS
8.2 Composição química
 Aço baixa liga: Aço em que a soma dos teores dos elementos de liga não ultrapassa 5%. 
 Aço média liga: Aço em que a soma dos teores dos elementos de liga está entre 5% e 12%. 
 Aço alta liga: Aço em que a soma dos teores dos elementos de liga é no mínimo 12%. 
 Aço baixa liga de alta resistência: Aço com teor de carbono inferior a 0,25%, com teor total de elementos de liga inferior a 2,0%. Neste grupo de aço, os elementos mais comuns são o Nióbio, o Vanádio e o Titânio.
8.3 Aplicações
Os aços-liga, por apresentarem propriedades distintas e vastas, possuem diversas aplicações. Podem ser encontrados em praticamente todos os segmentos industriais, desde a construção civil até a construção naval, passando pela indústria petrolífera, automobilística e aeronáutica. 
9 Aços para construção
 Desde o século XVIII, quando se iniciou a utilização de estruturas metálicas na construção civil até os dias atuais, o aço tem possibilitado aos arquitetos, engenheiros e construtores, soluções arrojadas, eficientes e de alta qualidade.
 Das primeiras obras - como a Ponte Ironbridge na Inglaterra, em 1779 - aos ultra-modernos edifícios que se multiplicaram pelas grandes cidades, a arquitetura em aço sempre esteve associada à idéia de modernidade, inovação e vanguarda, traduzida em obras de grande expressão arquitetônica e que invariavelmente traziam o aço aparente. 
 A competitividade da construção metálica tem possibilitado a utilização do aço em obras como: edifícios de escritórios e apartamentos, residências, habitações populares, pontes, passarelas, viadutos, galpões, supermercados, shopping centers, lojas, postos de gasolina, aeroportos e terminais rodoferroviários, ginásios esportivos, torres de transmissão, etc.
Existem mais de 2500 tipos diferentes de aço , usados nas mais variadas aplicações.
Os aços mais comumente usados na construção civil são:
Especificação Limite de escoamento mínimo (MPa)
ASTM A36 250
ASTM A570 640 275
ASTM A572 650 345
ASTM A242M 315
ASTM A588 345
Aços Patinaveis 250 a 450
NBR 5008 250 a 370
NBR 5921 250 a 370
 O aço ASTM A36 é o tipo mais utilizado na construção de estruturas metálicas.
 Aços patináveis são os obtidos por adição de ligas (cobre, cromo, fósforo e silício) , que lhe conferem características de melhor resistência mecânica e resistência à corrosão atmosférica.
 Os aços SAE não são aços estruturais devem ser empregados somente em elementos sem função estrutural.
10 Aço para ferramenta
 O aço é de longe a matéria prima mais utilizada no fabrico de ferramentas; daí a existência de um grupo dito de aços-ferramenta, que será estudado em seguida.
10.1 Classificação dos Aços Ferramenta pelo tipo de aplicação 
 Existe uma classificação dos aços para ferramentas e matrizes de acordo com o tipo de trabalho a ser executado, freqüentemente referenciado em textos técnicos. Reproduz-se abaixo esta classificação: 
· Classe I – aços usados para ações de cisalhamento ou corte, como matrizes de corte , ferramentas de corte em geral, matrizes de conformação de blanks , matrizes de aparar etc... 
· Classe II – aços usados na confecção de ferramentas para conformação de peças através de fluxo do material sob tração, por trabalho a frio ou a quente. Aqui se incluem matrizes de estampagem e dobramento, matrizes de forjamento etc.. Esta classe inclui moldes para plásticos e moldes para fundição. 
· Classe III – aços para trabalhos de transformação de materiais atuando na modificação da forma, sem mudança das dimensões originais. Incluem-se aqui matrizes de flexão, matrizes de dobramento e matrizes de torção. 
· Classe IV – aço para matrizes que trabalham sob alta pressão e que produzem fluxo do metal ou outro material até a forma desejada, por efeito de compressão. Esta classe inclui matrizes de embutimento, de gravação, de recalque, de extrusão, de fendilhamento, etc... É importante ter suficiente informação a respeito da composição do material da ferramenta ou da matriz, do tipo de tratamento térmico usado e do tipo de trabalho que a ferramenta vai executar. 
A organização em classes é apenas uma indicação geral de uso, não representando sozinha uma diretriz para a seleção de aços ferramenta
11.Aço inoxidável
 O aço inoxidável é uma liga de ferro e crómio, podendo conter também níquel, molibdénio e outros elementos, que apresenta propriedades físico-químicas superiores aos aços comuns, sendo a alta resistência à oxidação atmosférica a sua principal característica.
 De forma geral todos os metais (salvo raras exceções) tem uma grande tendência a reagir empresença do meio ambiente, formando óxidos, hidróxidos e outros compostos químicos.
 Os metais que constituem os aços inoxidáveis reagem com bastante
facilidade. Um deles, em particular o Cr, possibilita a formação de filmes que protegem essas ligas de ataques subseqüentes. Este fenômeno, pelo qual o metal ou a liga deixa de ser corroído, quando termodinamicamente deveríamos esperar o contrário, é conhecido como passividade.
11.1 Historia do aço inoxidável
 Os aços inoxidáveis surgiram de estudos realizados em 1912, tanto na Inglaterra como na Alemanha. O aço estudado na Inglaterra era uma liga Fe-Cr , com cerca de 13% de Cr. Na Alemanha se tratou de uma liga que, além de Fe e Cr, continha também níquel (Ni). No primeiro caso era um aço inoxidável muito próximo ao que hoje chamamos de 420 e no segundo outro aço inoxidável bastante parecido com o que hoje conhecemos como 302.
 Anteriormente, na primeira metade do século XIX, foram feitas ligas Fe-Cr. Nessa época, o conceito predominante considerava que um material era resistente à corrosão se resistia ao mais popular e conhecido dos ácidos inorgânicos: o ácido sulfúrico. Este fato, aliado a incapacidade das aciarias daquela época de reduzir a quantidade de carbono (C), fizeram abandonar, durante muitos anos, o estudo destas ligas
11.2 Diferentes tipos de aços inoxidáveis
Podemos classificar o aço inox nos grupos: ferríticos, austeníticos, martensíticos, endurecíveis por precipitação e Duplex.
Os aços inoxidáveis podem ser divididosem dois grandes grupos: A série 400 e a série 300.
 A série 400 é a dos aços inoxidáveis ferríticos, aços magnéticos com estrutura cúbica de corpo centrado, basicamente ligas Fe-Cr.
 A série 300 é a dos aços inoxidáveis austeníticos, aços não magnéticos com estrutura cúbica de faces centradas, basicamente ligas Fe-Cr-Ni.
11.3Propriedades
Alta resistência à corrosão
Resistência mecânica adequada
Facilidade de limpeza/Baixa rugosidade superficial
Aparência higiénica
Material inerte
Facilidade de conformação
Facilidade de união
Resistência a altas temperaturas
Resistência a temperaturas criogénicas (abaixo de 0 °C)
Resistência às variações bruscas de temperatura
Acabamentos superficiais e formas variadas
Forte apelo visual (modernidade, leveza e prestígio)
Relação custo/benefício favorável
Baixo custo de manutenção
Material reciclável
De boa fabricação
Densidade média = 8000 kg/m³
11.4 Aplicações dos aços inoxidáveis
 A sua resistência à corrosão, as suas propriedades higiénicas e estéticas fazem do aço inoxidável um material muito atractivo para satisfazer diversos tipos de demandas
 Esses aços são utilizados principalmente para cinco tipos de mercados:
Electrodomésticos: Grandes electrodomésticos e pequenos utensílios domésticos.
Automotores: produção de peças para veículos automotores como, por exemplo, canos de descarga.
Construção: edifícios e mobiliários,
Industria: alimentação, produtos químicos e petróleo.
Setor de Serviços: fachadas e placas de sinalização visual.
Conclusão
 Com o desenvolvimento do estudo a respeito dos ferros fundidos e dos aços, pode-se concluir que os ferros fundidos e os aços possuem variadas propriedades, o que os tornam um material multiuso, sendo de bastante importância para o homem nos dia atuais, onde possuem inúmeras aplicações no meio em que vivemos.
Sem eles muitas coisas que existem hoje não existiriam, como por exemplo: Carros, Motos, edifícios superiores a 30 metros de altura, aeronaves, metrô entre outras “infinidades” de coisas .
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 Bibliografia
http://www.infomet.com.br/acos-e-ligas-conteudo-er.php?cod_tema=9&cod_secao=10&cod_assunto=36&cod_conteudo=4
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:e8s0gBs1zIMJ:www.metalica.com.br/o-que-e-aco-carbono+Aplica%C3%A7%C3%B5es+dos+a%C3%A7os+alto+carbono&cd=1&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br&source=www.google.com.br
http://www.inda.org.br/aco_liga.php
http://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o
http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6337-classificao-dos-aos-estruturais-cdigos-de-identificao
http://java.cimm.com.br/cimm/construtordepaginas/htm/3_24_10304.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o_inoxid%C3%A1vel
http://www.nucleoinox.org.br/upfiles/arquivos//downloads/Acesita_Aplica_Especifica.pdf