Aula 9.2 Metais ferrosos 2016 2

Prévia do material em texto

AULA: Metais ferrosos
MATERIAIS DE 
CONSTRUÇÃO I
UNIVERSIDADE FEDERAL R. DO SEMI ÁRIDO
CAMPUS ANGICOS
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS, TECNOLÓGICAS E HUMANAS 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
Prof. Janaina Salustio
Metais ferrosos
 São aqueles que apresentam uma
percentagem elevada de ferro em sua
composição química, sendo este
elemento o seu principal constituinte.
Nessa classe, enquadram-se os
produtos siderúrgicos (ferro, aço e ferro
fundido).
As ligas ferrosas (principalmente os aços) contribuem
com a grande parte da produção mundial de materiais
metálicos.
Ferro x Aço x Ferro fundido
Ferro: ligas metálicas ferrosas com teor de carbono de
até 0,008%
Aços: ligas metálicas ferrosas com teor de carbono de
0,008% até 2,14%.
Ferros fundidos: ligas metálicas ferrosas com teor de
carbono acima de 2,14% até 6,67%, mas que
raramente ultrapassam 4%.
4
Influência do Carbono
 Microestrutura
 Teor de C controle de desempenho do aço
% C~ 2,0 %
Produção do aço
matéria prima
(minério de ferro)
alto-forno ( ~1500 oC)
ferro gusa
4-5% carbono
Aciaria
(reduz C)
Aço
Escória
(óxidos)
Coque
(combustível à base de 
carvão mineral)
CaO, ar
Matéria prima: minério de ferro hematita (Fe2O3),
coque (combustível)* e calcário (fundente**).
Produção dos produtos siderúrgicos
A fabricação pode ser dividida em quatro etapas: 
1. Preparação da carga;
2. Redução/Alto forno;
3. Refino/Aciaria;
4. Tratamento mecânico.
1. Preparação da carga ou sinterização
É uma tecnologia utilizada para aglomeração dos finos do
minério de ferro, transformando-o em uma carga adequada
ao forno, o sinter. O minério de ferro (< 10mm) é aglomerado
utilizando-se finos de calcário e dolomita (< 3mm) e finos de
coque (< 3mm).
minério
O bolo de sinter é britado e
resfriado ao final do processo
de sinterização. A fração >
6mm é enviada ao alto forno. A
fração inferior é enviada de
volta a sinterização
2. Redução / Alto forno
As matérias-primas, agora preparadas, são carregadas no
alto forno. A temperatura do alto forno pode chegar a
1500ºC. O coque, em contato com o oxigênio, que é
soprado na parte inferior do forno produz calor que funde a
carga metálica e dá início ao processo de redução do
minério de ferro, transformando-o em um metal líquido: o
ferro gusa. O gusa é uma liga de ferro e carbono
(aproximadamente 5% de carbono).
escória
3. Refino/Aciaria
 O ferro gusa produzido no alto forno é uma forma dura
e frágil, utilizada como produto intermediário na
produção dos aços.
 Aciarias são utilizadas para transformar o gusa líquido e
sucata de ferro e aço em aço líquido. Nesta etapa, parte
do carbono contido no gusa é removida juntamente
com impurezas. O ajuste do teor de carbono é feito
através da injeção de oxigênio na carga líquida. Este
oxigênio reage com o carbono presente na liga,
produzindo CO e consequentemente reduzindo o teor
de carbono da liga.
 A finalidade desse processo é reduzir o teor de carbono
de 4-5% a menos de 1% e reduzir o teor das
impurezas.
4. Lingotamento Contínuo
 A maior parte do aço líquido é solidificada em um molde
de cobre refrigerado à água. Esse equipamento é
chamado de lingotamento e produz várias peças em
aço, cuja forma é definida por meio do molde utilizado.
5. Processos de conformação mecânica
 São processos de modificação da forma do corpo
metálico para outra forma definida.
 Tem por objetivo obter produtos finais com dimensões e
forma definida e propriedades mecânicas apropriadas
para o uso a que se destina.
PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO 
DOS METAIS
Processos 
metalúrgicos
Processos mecânicos
LAMINAÇÃO
FORJAMENTO
PRENSAGEM
EXTRUSÃO
TREFILAÇÃO
FUNDIÇÃO
5. Processos de conformação
Processo mecânico 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.
 Estes esforços podem ser de compressão, tração, cisalhamento
ou flexão e são geralmente inferiores ao limite de resistência à
ruptura do material.
 Os processos mecânicos podem ser realizados a quente ou a
frio. Quando a temperatura de trabalho é maior do que a
temperatura que provoca a recristalização do metal, o processo
é designado como de trabalho a quente e, abaixo dessa
temperatura, é designado como de trabalho a frio.
5. Processos de conformação do aço
1. Barras (vergalhões) e fios – NBR 7480*;
2. Aços para concreto protendido;
3. Treliças;
4. Telas;
5. Aço inoxidável.
Empregos do aço na construção civil:
*NBR 7480 – Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado.
1. Barras e fios
Barras: são segmentos retos com comprimento
normalmente compreendido entre 10 m e 12 m, diâmetro
igual ou superior a 5 mm e obtidos exclusivamente por
laminação a quente.
Fios: são elementos e diâmetro nominal inferior ou igual a
10 mm, obtidos por trefilação ou processo equivalente.
Classe A: são as barras e fios laminados a quente.
Classe B: são as barras e fios encruados (a frio).
TIPOS DE AÇOS PARA CONCRETO
CONCRETO ARMADO
CA25, CA50 e CA60
CA= Concreto Armado
25, 50 e 60 – Valor Característico de tensão de escoamento
25→ 25 kgf/mm2= 2.500 kgf/cm2= 250 MPa
50→50 kgf/mm2= 5.000 kgf/cm2= 500 MPa
60→60 kgf/mm2= 6.000 kgf/cm2= 600 MPa
Sigla Indicativa:
CA-25
CA-50 Categoria usada para 
barras. 
CA-60
Categoria existente 
apenas para fios.
Observação 1” = 25,4 mm
Comercializadas 
em rolos e em 
barras 
Comercializadas 
somente em 
barras 
Também há a bitola 40 mm
Vergalhão
CA-50 em barras CA-60 em rolo
Aplicação prática.
2. Aços para concreto protendido - CP 
 Fios
Principais produtos:
 Cordoalhas
2. Aços para concreto protendido - CP 
Apresenta elevado teor de carbono (0,80 a 0,85%), se
comparado com os aços para vergalhões (0,35%);
 Obtido pelo processo de laminação a quente onde sai com
resistência de 1100 MPa (praticamente o dobro da resistência
final dos vergalhões CA-50);
Após o processo de laminação passa por
um processo de trefilação, cujo produto final
sai com resistência mínima entre 1750 e
2100 MPa;
 Diâmetros usuais inferiores a 12 mm.
Características:
Estrutura: 60 metros total, sendo 50 metros em balanço e dez metros de engaste.
Pórtico dos Reis Magos – Natal/RN
2. Aços para concreto protendido - CP 
A cordoalha engraxada é composta de uma cordoalha
comum, que recebe camada de graxa protetora contra a
corrosão e depois ganha uma capa plástica contínua em todo
o seu comprimento;
As bobinas e os cabos cortados não devem
ser deixados sob a ação do sol por mais de
três meses, pois o plástico (PEAD) não
resiste aos raios ultravioletas.
Características:
3. Treliças 
Principais aplicações:
 Lajes treliçadas ou nervuradas = treliças + elemento 
de enchimento + concreto;
 Reforço de paredes de alvenaria: treliças planas.
As treliças são elementos pré-moldados (aço + matriz 
cimentícia).
 Laje treliçada
 A treliça metálica é confeccionada com fios de CA 60, trefilado
ou laminado a frio, com baixo teor de carbono, sendo portanto,
soldáveis;
 As diagonais proporcionam rigidez ao conjunto e excelentes
condições de transporte e manuseio;
 Em geral, os comprimentos são padronizados de 8 m, 10 m e
12 m;
 Os elementos pré moldados têm a função
de racionalização na execução, proporcionando
à obra rapidez e economia;
Características:
Treliças para lajes
Características:
Treliças para lajes



Não sendoestes suficientes, são 
introduzidas armaduras adicionais!
 Treliça plana
 Utilizada entre as camadas de blocos para combater as
tensões de tração e cisalhamento, evitando o aparecimento
de fissuras e consequentemente, infiltrações.
4. Telas 
Principal aplicação:
 Armação de concreto;
 Ligação entre alvenaria/estrutura;
 Reforço para revestimento de argamassa. 
 Armação do concreto
Tela soldada é uma armadura pré-fabricada, destinada a armar
concreto, em forma de rede de malhas, constituída de fios de
aço CA-60 nervurados longitudinais e transversais, sobrepostos e
soldados em todos os pontos de contato (nós).
 Armação do concreto
 Armação do concreto
intermediários.

 Ligação pilar/alvenaria: Telas soldáveis galvanizadas
Ligação da alvenaria com o pilar deve ser realizada com uso de telas soldáveis,
evitando assim o surgimento de fissuras nessas regiões.
 Reforço para revestimento de argamassa
5. Aço inoxidável
O aço inoxidável é uma liga
de ferro e cromo, podendo conter
também níquel, molibdênio e outros
elementos, que apresenta propriedades
físico-químicas superiores
aos aços comuns, sendo a alta resistência
à oxidação atmosférica a sua principal
característica
Liga de ferro + cromo. Teor 
mínimo de 11% de cromo.
5. Aço inoxidável
Caracteriza-se por uma resistência à 
corrosão superior à dos outros aços.
Eles são, na realidade, aços oxidáveis. Isto é, o
cromo presente na liga oxida-se em contato com
o oxigênio do ar, formando uma película, muito
fina e estável, de óxido de cromo - Cr2O3 - que
se forma na superfície exposta ao meio. Ela é
denominada camada passiva e tem como função
proteger a superfície do aço contra processos
corrosivos. Para isto é necessária uma
quantidade mínima de cromo de cerca de 11%
em massa. Esta película é aderente e
impermeável, isolando o metal abaixo dela do
meio agressivo. Assim, deve-se ter cuidado para
não reduzir localmente o teor de cromo dos aços
inoxidáveis durante o processamento.
Guarda corpo 
38
Corrimão
39
Aços que devido à sua resistência, ductibilidade e outras
propriedades, são adequados para uso em elementos que
suportam cargas.
Produtos metálicos estruturais
 Perfis;
 Conectores (chumbadores, parafusos, eletrodos e 
arames de solda).
Principais empregos na construção civil
Pilares;
 Vigas;
 Coberturas;
 Estacas para fundações.
41
42
Light Steel frame
Light Steel Framing
É um sistema de construção a seco constituído por uma estrutura leve de
perfis de aço galvanizado que formam um esqueleto estrutural
autoportante, projetados para suportar as cargas da edificação. Sobre
este esqueleto estrutural são fixadas placas de fechamento internas e
externas, isolamentos termo acústicos e barreiras, gerando uma
construção com aspecto final semelhante ao da construção convencional
e qualidade superior.
45
46
47
48
Produtos metálicos não estruturais
Prego
• Usado para as mais diversa aplicações, existe mais de 1000 tipos de
pregos.
• Pregos com cabeça: podem ser aplicados na marcenaria, fixação das
peças de madeira na cobertura, fechamento de fôrmas, assentamento de
esquadrias, entre outras.
• Prego Telheiro: usado na fixação de telhas fibrocimento.
• Prego com cabeça dupla: fechamento de fôrmas, tem como vantagem
sobre o com cabeça o fato de possibilitar um fácil arranque na desforma
sem danificar a madeira.
Prego
Prego com cabeça
Prego Telheiro
Prego com cabeça dupla
Prego
Significado da leitura das 
bitolas
Exemplo: 3x8
3 – Comprimento do prego 
em polegadas inglesas
8 – bitola do arame na fieira
Produtos em Aço Galvanizado
TELHAS
Produtos em Aço Galvanizado
CALHAS
Produtos em Aço Galvanizado
CONDUTORES DE 
ÁGUA PLUVIAIS E 
RUFOS
Fio: arame recozido (1 kg, 
35 kg ou 60 kg).
Usado na amarração de estruturas de 
concreto armado
Arames