Aula Ligas ferrosas Aços alta liga UFPA

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Professor: Deibson Costa
MATERIAIS METÁLICOS
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE ANANINDEUA
FACULDADE DE ENGENHARIA DE MATERIAIS 
Ananindeua - 2017
Ligas Metálicas
Não ferrosas
Aço Ferro Fundido
Ferrosas
Cinzento
Nodular
Branco
Maleável
Ao carbono
Baixa liga
Alta liga
Liga
Alumínio
Cobre
Estanho
Titânio
Níquel etc...
O que é um aço alta liga?
É um aço cuja a soma de todos os elementos de liga é > 5%.
A adição de elementos de liga tem o objetivo de promover
mudanças microestruturais que, por sua vez, promovem
mudanças nas propriedades físicas e mecânicas, tais como:
resistência à tração e à corrosão, elasticidade e dureza,
entre outras, permitindo que ao material desempenhar
funções específicas.
Aços alta liga
Estes aços também seguem um sistema de
classificação, destacando-se os sistemas SAE, AISI,
ASTM e DIN.
Tipos de aços alta liga
Há vários aços alta liga, contudo em nossa disciplina
vamos estudar 3 tipos de aços alta liga mais comuns:
1. Aços Inoxidáveis
2. Aços ferramenta
3. Aços Manganês (Hadfield)
1. Aços Inoxidáveis
O aço inoxidável é uma liga de Fe e Cr, podendo conter
também Ni, Mo e outros elementos.
Os aços inoxidáveis apresentam resistência a corrosão
superior aos aços comuns.
Os aços inoxidáveis geralmente são classificados de
acordo com a composição química mas também pela
microestrutura apresentada.
1. Aços Inoxidáveis
A classificação de acordo com a microestrutura:
• Aços Inoxidáveis ferríticos (fase presente: ferrita)
• Aços Inoxidáveis austeníticos (fase presente:
austenita)
• Aços Inoxidáveis martensíticos (fase presente:
martensita)
1. Aços Inoxidáveis
A classificação de acordo com a microestrutura:
• Aços Inoxidáveis endurecíveis por precipitação
(fase presente: matriz martensítica ou austenítica
+ precipitação de intermetálicos de Al, Cu, Ti etc)
• Aços Inoxidáveis Duplex
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis ferríticos – Características
• Os aços ferríticos são de baixo custo.
• Possuem resistência à corrosão superior a do
inox martensítico, mas inferior aos austeníticos
mais comuns.
• Material não-temperável, magnético.
• Limitada resistência mecânica devido ao teor
% de C.
• Usinabilidade um pouco inferior dos aços
inoxidáveis martensíticos.
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis ferríticos – composição química
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis ferríticos – Aplicações gerais
• Eletrodomésticos (fogões, geladeiras, etc)
• Utensílios domésticos (panelas, talheres, etc)
• Construção civil, chapas refletoras, etc.
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis ferríticos – Aplicações gerais
• Parafusos e porcas para meios agressivos.
• Tanques para estocagem na indústria química e de
alimentos.
• Moedas
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis ferríticos – Microestrutura típica
Ferrita
Contorno 
de grão
1. Aços Inoxidáveis
• Aços Inoxidáveis Austeníticos – Características
• Não-temperável e não magnético
• Possuem boa conformidade a frio e alta capacidade
de endurecimento por deformação
• Quando deformados a frio, tornam-se parcialmente
martensíticos e levemente magnéticos
• Excelente ductilidade, conformabilidade e tenacidade.
Usinabilidade ruim.
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Austeníticos – composição química
O Mo é adicionado para aumentar sua resistência a
corrosão localizada tais como corrosão por pite ou alveolar.
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Austeníticos – Aplicações gerais
• É o aço inoxidável austenítico mais utilizado
• Parafusos, porcas, pinos, rebites, etc.
• Recipientes para alimentos e indústria farmacêutica.
• Utensílios domésticos
• Equipamentos para indústria química e petroquímica
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Austeníticos – Aplicações gerais
• Equipamentos para frigoríficos
• Ganchos para açougue frigoríficos
• Balcões e mesas frigoríficas
• Trocadores de calor, armações metálicas, tubulações.
Austenita
Riscos – mau 
lixamento
Inclusões –
são defeitos 
no metal –
não é uma 
fase
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Austeníticos – Microestrutura típica
Reagente para ataque: Kalling
Austenita
Inclusões
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Austeníticos – Microestrutura típica
Reagente para ataque: Kalling
Austenita
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Austeníticos – Microestrutura típica
Reagente para ataque: Kalling
Como foi visto a microestrutura de um aço inoxidável
ferrítico e austenítico são muito parecidas, desta forma
para auxiliar na identificação da microestrutura usa-se
um imã.
Caso o imã não pegue a microestrutura é austenítica.
Se o imã pegar a microestrutura é ferrítica.
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Martensíticos - Características
• Devido a adição de carbono, podem ser endurecido e a
resistência aumentada pelo tratamento térmico de
têmpera e revenido, da mesma forma que os aços
carbono. Aumentando o teor de carbono aumenta o
potencial da resistência e dureza mas diminui a
ductilidade e tenacidade.
• A dureza pode chegar a 60 HRC (654 HB).
• São magnéticos e possuem boa usinabilidade.
• Grande resistência ao desgaste.
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Martensíticos – Composição química
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Martensíticos – Aplicações
• Aplicações nas quais, além da elevada resistência à
corrosão, seja necessária elevada resistência
mecânica/dureza
• Instrumentos cirúrgicos como bisturi e pinças
• Facas de corte, tesoura, lâminas de barbear
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Martensíticos – Microestrutura típica
Martensita
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis endurecíveis por precipitação - Características
• São ligas ferro contendo Cr (12 a 17 %) Ni (4 a 8 %) Mo (0 a
2 %) com matriz martensítica (de baixo carbono) endurecida
pela precipitação de compostos intermetálicos formados
pela adição de elementos (em teores menores) como Al, Cu,
Ti e Nb.
• Possuem resistência à corrosão comparável à dos
austeníticos e resistência mecânica comparável à dos
martensíticos.
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis endurecíveis por precipitação -
Características
• Tem boa ductilidade e tenacidade, dependendo
do tratamento térmico.
• Podem ser soldados mais facilmente que os aços
martensíticos comuns.
• Possibilidade de serem trabalhados antes do
processo de endurecimento por envelhecimento,
economizando ferramentas
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis endurecíveis por precipitação –
Microestrutura típica
Martensita revenida
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis endurecíveis por precipitação – Composição
química
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis endurecíveis por precipitação –
Aplicações
• Indústria aeronáutica
• Indústria de extração do petróleo e do gás
• Indústria petroquímica
• Indústria química em geral
• Indústria de papel e celulose
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Duplex - Características
• Os aços inoxidáveis duplex tem uma estrutura
mista de austenita e ferrita
• Maior resistência a corrosão sob tensão
• Elevadas propriedades mecânicas
• Alta ductilidade e soldabilidade
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Duplex – Composição química
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Duplex – Aplicações
• Indústria petroquímica
• Indústria de papel e celulose: digestores, equipamentos de
branqueamento contendo cloretos
• Indústria química: vasos de pressão, trocadores de calor,
reatores, bombas, tanques de produtos químicos.
1. Aços Inoxidáveis
Aços Inoxidáveis Duplex – Microestrutura típica
Reagente para ataque: Villela + Kalling
Projetode equipamentos em aço inoxidável
Projeto de equipamentos em aço inoxidável
Projeto de equipamentos em aço inoxidável
Projeto de equipamentos em aço inoxidável
2. Aços ferramenta
É qualquer aço usado para fabricar ferramentas de
corte, conformação ou qualquer outro artefato capaz
de dar forma a um material transformando-o em uma
peça.
2. Aços ferramenta
Propriedades requeridas para os aços ferramentas:
• Resistência ao desgaste
• Tenacidade
• Resistência mecânica
• Temperabilidade
• Dureza a quente
• Resistência ao revenido
2. Aços ferramenta - Classificação pelo tipo de aplicação
2. Aços ferramenta - Composição química
615 – 722HB
2. Aços ferramenta - Aplicações
3. Aço Manganês
• É um aço com microestrutura austenítica que
endurece quando é usado (endurece em serviço)
• Não é magnético, mas com o uso começa a pegar
imã levemente
• Dureza 180 – 240HB
3. Aço Manganês – Classificação e composição química 
Segundo a ASTM A 128M
3. Aço Manganês – Microestrutura típica
Austenita
Reagente para ataque: Villela
3. Aço Manganês – Aplicações
• Martelos para moinhos
• “Unhas” de retroescavadeiras
3. Aço Manganês – Aplicações
• Mandíbulas para a indústria de mineração
3. Aço Manganês – Aplicações
• Britadores para indústria de mineração