PFIII Aula 3

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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO IIIPROCESSOS DE FABRICAÇÃO III
Professor: José Antonio S. Corbacho
2017
Encruamento
Fenômeno modificativo da estrutura dos metais, em que a deformação plástica
realizada abaixo da temperatura de recristalização (trabalho a frio) causará o
endurecimento e aumento de resistência do metal.
Mecanismo de endurecimento: aumento de imperfeições e discordânciasMecanismo de endurecimento: aumento de imperfeições e discordâncias
promovidas pela deformação.
Mecanismo de deformação plástica: escorregamento (cisalhamento) de planos
atômicos.
A medida que se aumenta o encruamento maior é a força necessária para produzir
uma maior deformação.
Pode ser removido através de tratamentos térmicos (recristalização)
Encruamento
Encruamento
(a) Variação nas propriedades mecânica, reveladas por um ensaio de tração, do
níquel com quantidades cada vez maiores de deformação por laminação.
(b) Recuperação das propriedades mecânicas de acordo com ciclos de
recozimento de 1 hora nas temperaturas indicadas (Meyers e Chawla, 1983)
Encruamento
Encruamento
Aço de baixo carbono com diferentes graus de encruamento.
Propriedades dos Materiais
Na industria moderna e em todos os campos da tecnologia,
especialmente aqueles referentes à fabricação de
equipamentos e componentes mecânicos, os materiais
utilizados estão intimamente ligados a sua estrutura e àsutilizados estão intimamente ligados a sua estrutura e às
suas propriedades, a qual por sua vez, dependem da
composição química e das condições de fabricação das ligas.
Os materiais podem ser classificados em dois grupos:
Propriedades Químicas.
Propriedades Físicas.
Propriedades Químicas
A seleção de materiais metálicos deve atender aos requisitos
de resistência mecânica e de fabricação, contudo as
considerações de suas resistências à corrosão e dos
processos de proteção contra a corrosão aplicáveis em cadaprocessos de proteção contra a corrosão aplicáveis em cada
caso devem ser realizados na fase de projeto do produto, e
com particular preocupação quando os sistemas mecânicos,
e seus componentes, devem operar em condições de meio
ambiente agressivo quimicamente.
Propriedades Químicas
Aço carbono
Os aços-carbono possuem na sua composição apenas quantidades
limitadas dos elementos Carbono, Silício, Manganês, Cobre, Enxofre e
Fósforo.Fósforo.
Outros elementos existem apenas em quantidades residuais.
A quantidade de Carbono presente no aço define a sua classificação:
- Baixo carbono - possuem no máximo 0,30% de carbono.
- Médio carbono - possuem de 0,30% a 0,60% de carbono.
- Alto carbono - possuem de 0,60% a 1,00% de carbono.
Propriedades Químicas
Baixo carbono - possuem, normalmente, baixas resistência e dureza e altas
tenacidade e ductilidade.
Bastante usináveis e soldáveis e apresentam baixo custo de produção.
Estes aços normalmente não são tratados termicamente.
Médio carbono - possuem uma quantidade de carbono suficiente para a
realização de tratamentos térmicos de têmpera e revenido, muito embora seus
tratamentos térmicos necessitem ser realizados com taxas de resfriamento
elevadas e em seções finas para serem efetivos.
Possuem maiores resistência, dureza e menores tenacidade e ductilidade do que
os aços baixo carbono.
Alto carbono - são os de maiores resistência e dureza, porém de menor
ductilidade entre os aços carbono.
São quase sempre utilizados na condição temperada e revenida, possuindo boas
características de manutenção de um bom fio de corte.
Propriedades Químicas
Os aços carbono
estruturais são os
mais amplamente
utilizados dentre
todos os aços
estruturais.
Eles dependem
do teor de
carbono para
desenvolver sua
resistência, e tem
limite de
escoamento entre
170 e 275 MPa.
Propriedades Químicas
A classificação ABNT é baseada no sistema de classificação SAE-AISI.
O aço carbono utiliza o grupo 1xxx, e é classificado da seguinte forma:
- 10xx: Aço carbono comum (Mn: 1,00% máx.) 
- 11xx : Ressulfurado
Classificação ABNT do aço carbono
- 11xx : Ressulfurado
- 12xx : Ressulfurado e Refosforizado
- 15xx : Aço carbono comum (Mn : 1,00% a 1,65%) 
Os últimos dois dígitos, representados pelo xx, representam o conteúdo de carbono 
do aço. 
SAE 1010 – aço carbono comum, com 0,10%C (Mn: 1,00% máximo).
SAE 1045 – aço carbono comum, com 0,45%C (Mn: 1,00% máximo). 
SAE 1125 – aço carbono ressulfurado com 0,25%C.
SAE 1515 – aço carbono comum, com 0,15%C (Mn: 1,00% a 1,65%).
SAE 1220 – aço ressulfurado e refosforizado, com 0,20%C.
Propriedades Químicas
A composição química – é o fator mais importante na determinação das
propriedades de um certo tipo de aço.
Nos aços carbono comuns, os elementos Carbono e Manganês tem influência no
Tipos de aço liga
Nos aços carbono comuns, os elementos Carbono e Manganês tem influência no
controle da resistência, ductilidade e soldabilidade.
A maior parte dos aços carbono estruturais tem mais de 98% de Ferro, de 0,2% a
1% de Carbono e aproximadamente 1% de Manganês (em peso).
O Carbono aumenta a dureza e a resistência, porem, afeta a ductilidade e a
soldabilidade.
Pequenas quantidades de outros elementos de liga são utilizados na melhoria das
propriedades do aço, obtendo o máximo em propriedades de uma liga contendo
um baixo teor de Carbono.
Propriedades Químicas
Influência de alguns dos elementos químicos comumente encontrados:
Influência dos elementos no aço liga
ALUMINIO (Al) - Tem efeito semelhante ao do silício. É considerado um importante desoxidante
na fabricação do aço. Apresenta também uma grande afinidade pelo nitrogênio e, por esta
razão, é um elemento de liga muito importante para os aços que serão submetidos à nitretação,
pois facilita a penetração do nitrogênio.
BORO (B) - Quando adicionado em quantidade variável de 0,001% a 0,003% melhora a
temperabilidade, a penetração de tempera, a endurecibilidade, a resistência à fadiga, as
características de laminação, forjamento e usinagem.características de laminação, forjamento e usinagem.
CHUMBO (Pb) - Ele não se liga ao ferro, quando adicionado a este, espalha-se uniformemente
na sua massa em partículas finíssimas. Uma adição de 0,2% a 0,25% Pb melhora grandemente
a usinabilidade dos aços sem prejudicar qualquer sua propriedade mecânica.
COBALTO (Co) - Sozinho não melhora os aços. É sempre utilizado em liga com outros metais,
como o Cr, Mo, W, V. O Co confere aos aços uma granulação finíssima, com grande
capacidade de corte, e resistência ao calor, como nos aços rápidos, influi nas propriedades
magnéticas. Os aços com Co são empregados em ferramentas com altas velocidades de corte.
COBRE (Cu) - Aumenta o limite de escoamento e a resistência do aço, mas diminui o
alongamento. O principal efeito é o aumento da resistência à corrosão atmosférica. A presença
de 0,25% Cu no aço é suficiente para dobrar esta resistência em relação aos aços carbono
comuns.
Influência dos elementos no aço liga
CROMO (Cr) - Aumenta a resistência ao desgaste, a dureza e moderadamente a capacidade
de corte. Aumenta a penetração de tempera.
ENXOFRE (S) - Prejudicial ao aço, pois torna-o frágil e quebradiço. Para fabricação em série de
peças pequenas usam-se aços resulfurados. A adição de S proporciona aços de fácil usinagem,
pois os cavacos se destacam em pequenos pedaços.
FÓSFORO (P) - É uma impureza normal existente nos aços. É prejudicial. Sua única ação
benéfica é a de aumentar a usinabilidade dos aços de “corte fácil”.benéfica é a de aumentar a usinabilidade dos aços de “corte fácil”.
MANGANES (Mn) - Depois do carbono, é talvez o elemento mais importante no aço. Baixa a
temperatura de tempera e diminui as deformações por ela produzidas. O Mn dá bons aços de
tempera em óleo, mas dificulta a usinagem por ferramentas cortantes. Os aços apresentam boa
solda e fácil forjamento. Aços com 1,5% a5% Mn são frágeis mas duros. Com 0,8% a 1,5% C e
11% a 14% Mn são dúcteis, resistentes ao desgaste e aos choques. Os aços Mn são
empregados em ferramentas, machos, cosinetes, pentes de roscas, etc.
MOLIBDÊNIO (Mo) - Os aços Mo apenas, são poucos tenazes, por isso o Mo nunca é utilizado
sozinho, mais com outros elementos de liga como Cr, W, etc. Proporciona aços de granulação
fina. Juntamente com o Cr dá aços Cr-Mo, de grande resistência, principalmente aos esforços
repetidos. Proporciona aços rápidos, empregados na construção de estampos, matrizes,
laminas de corte submetidas a grandes cargas, etc.
NÍQUEL (Ni) - É o mais importante dos elementos liga que aumentam a tenacidade, a carga
de ruptura e o limite de elasticidade dos aços. Dá boa ductilidade e boa resistência à
corrosão. Teores elevados de Ni produzem aços inoxidáveis. O Ni permite grande penetração
de tempera. Os aços Ni apresentam grande tenacidade e alta resistência mecânica também a
altas temperaturas. Aços com 1% a 3% Ni são empregados em ferramentas.
SILÍCIO (Si) - É praticamente pouco usado sozinho. Torna os aços de forjamento difícil e
praticamente não soldáveis. É usado em geral em ligas com o Mn, Mo, Cr. O Si é o único
metalóide que pode ser utilizado nos aços sem prejudicá-los. Aumenta a temperatura e a
penetração de tempera, assim como a elasticidade e a resistência. Suprime o magnetismo.
Acalma os aços e melhora a resistência à corrosão atmosférica.Acalma os aços e melhora a resistência à corrosão atmosférica.
TUNGSTÊNIO (W) - Elemento importante na formação de aços rápidos. Dá aos aços maior
capacidade de corte e maior dureza. Os aços rápidos com liga de W conservam o fio de corte
mesmo quando, pelas condições de trabalho, aquecem ao rubro. Os aços com 13% a 18% W
apresentam grande resistência mesmo em elevadas temperaturas. São empregados em
ferramentas de corte de todas as espécies.
VANADIO (V) - O V é excelente desoxidante. Os aços que contem V são isentos de bolhas de
gás e portanto altamente homogêneos, dando a eles maior capacidade de forjamento,
estampagem e usinagem. Em virtude de sua alta resistência, as ferramentas de aço V podem
ter secções bastante reduzidas. O V entra em quase todas as ligas que compõem os aços
rápidos. Geralmente os aços Cr-V contem 0,13% a 1,1% C, 0,5% a 1,5% Cr, 0,15% a 0,3% V.
São empregados na fabricação de talhadeiras para máquinas rebarbadoras e ferramentas
para grandes esforços: chaves, alicates, alavancas, etc.
Propriedades Químicas
Alteração na composição química.
Uma barra de aço (ferro + carbono) exposta ao tempo sofre corrosão.
Formação de óxido de ferro.
A composição da barra de aço passa a ser ferro + carbono + óxido de ferro.
A resistência à corrosão é uma propriedade química.A resistência à corrosão é uma propriedade química.
Os efeitos da corrosão podem se manifestar de diversas maneiras:
- perda de qualidade na aparência;
- elevação do custo de manutenção;
- interrupção do funcionamento;
- contaminação de produtos;
- perda de produtos em processamento ou processados;
- redução da segurança.
Mecanismos de corrosão
No estudo dos processos corrosivos, devem ser sempre consideradas as
variáveis dependentes do material metálico:
Material metálico – composição química, presença de impurezas, processo de
obtenção, tratamentos térmicos e mecânicos, estado da superfície, forma, união
de materiais (solda, rebites, etc.), contato com outros metais;
Meio corrosivo – composição química, concentração, impurezas, pH,
temperatura, teor de oxigênio, pressão, sólidos suspensos;
Condições operacionais – solicitações mecânicas, movimento relativo entre
material metálico e meio, condições de imersão no meio (total ou parcial), meios
de proteção contra a corrosão, operação contínua ou intermitente.
Métodos de controle da corrosão
Revestimentos - tintas, esmaltes vítreos, plásticos, películas protetoras e os
revestimentos metálicos.
Inibidor - é uma substância ou mistura de substâncias que, aplicada em pequenaInibidor - é uma substância ou mistura de substâncias que, aplicada em pequena
concentração a um determinado meio, reduz a taxa de corrosão.
Métodos elétricos de proteção - proteção catódica e proteção anódica.
Propriedades Físicas
É a capacidade de transmitir e resistir aos esforços aplicados, sofrer deformação
(alteração na forma), sem sofrer mudança na composição química.
Propriedades Mecânicas – é a forma como os materiais reagem aos esforços
externos, apresentando deformação ou ruptura.
As principais propriedades mecânicas são: 
Resistência mecânica.
Ductilidade.
Fragilidade.
Tenacidade.
Resiliência.
Elasticidade.
Plasticidade.
Resistência a elevadas temperaturas.
Dureza.
Resistência mecânica
Na determinação das propriedades mecânicas, aplicam-se cargas expressas em
kgf.
Ocorrendo uma distribuição interna de forças ou componentes de forças que
podem resultar numa mudança na forma da peça.
Tensão – é a intensidades da força aplicada e dividida pela seção transversal doTensão – é a intensidades da força aplicada e dividida pela seção transversal do
corpo, expressa em kgf/mm2 ou Mpa.
Em função do tipo de carga aplicada, há três tipos de tensões:
Tensão de Tração – na qual há uma tendência de
separação do material em duas partes, em relação
ao plano de tensão.
Tensão de Compressão – que é o inverso da
tração, as duas partes do material adjacentes ao
plano tendem a comprimir-se uma contra a outra.
Tensão de cisalhamento – em que as duas
partes tendem a escorregar uma sobre a outra.
1 Mpa equivale a 0,102 kgf/mm2 ou 1 kgf/mm2 corresponde a 9,804 Mpa
Ductibilidade
Capacidade ou medida de quanto o metal pode escoar plasticamente sem que 
ocorra fratura.
Resistência mecânica
É a capacidade que o material tem de suportar a esforços externos - tração,
compressão, dobramento, etc., sem se romper.
Diagrama Tensão x Deformação
A deformação ocorre quando é aplicada uma tensão ou variação térmica
que altera a forma de um corpo.
As deformações por tensão podem ser classificadas em três tipos:
Deformação elástica - o corpo retorna ao seu estado original após cessar
o efeito da tensão. Isso acontece quando o corpo é submetido a uma forçao efeito da tensão. Isso acontece quando o corpo é submetido a uma força
que não supere a sua tensão de elasticidade.
Deformação permanente - o corpo não retorna ao seu estado original,
permanece deformado permanentemente. Isso acontece quando o corpo é
submetido à tensão de plasticidade, que é maior daquela que produz a
deformação elástica.
Deformação por ruptura - o corpo rompe-se em duas ou mais partes. A
ruptura acontece quando um corpo recebe uma tensão inicialmente maior
daquela que produz a deformação plástica.
Diagrama Tensão x Deformação
Material - aço carbono.
Diagrama Tensão x Deformação
Diagrama Tensão x Deformação
Material ferro fundido, vidro, pedra.
Fragilidade
Materiais frágeis são aqueles que não apresentam nenhuma deformação plástica,
apenas deformação elástica.
Quando esses materiais são submetidos a esforços que ultrapassem a
deformação elástica, eles se rompem.
Ex.: concreto, cerâmicas, vidros.Ex.: concreto, cerâmicas, vidros.
Resiliência
Capacidade de um metal absorver energia quando deformado
elasticamente e liberá-la quando descarregado.
Tenacidade
Capacidade para absorver energia no domínio plástico.
Elasticidade
Pode ser definida como a capacidade que um material tem de retornar à sua
forma e dimensões originais quando cessa o esforço que o deformava.
Associada à elasticidade está a deformação elástica (deformação temporária).
Plasticidade
É a capacidade que um material tem de apresentar deformação permanente
apreciável, sem se romper.
Associada à plasticidade está a deformação plástica (deformação permanente).