02 Conformação Plastica

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Processos 
de Fabricação
Material Teórico
Conformação Plástica
Responsável pelo Conteúdo:
Prof.a Me. Luciana Borin de Oliveira
Revisão Técnica:
Prof. Me. Maick Roberto Lopes
Revisão Textual:
Prof.a Esp. Márcia Ota
• Introdução;
• Estrutura cristalina;
• Deformação;
• Encruamento.
O objetivo desta unidade é conhecer as definições envolvidas no estu-
do da Conformação Plástica:
 · Estrutura Cristalina;
 · Deformação;
 · Encruamento;
 · Textura.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Caro(a) aluno(a),
Leia, atentamente, o conteúdo desta Unidade, que possibilitará a você 
conhecer os processos envolvidos na Conformação Plástica.
Você, também, encontrará nesta Unidade uma atividade composta por 
questões de múltipla escolha relacionadas com o conteúdo estudado. Além 
disso, terá a oportunidade de trocar conhecimentos e debater questões no 
fórum de discussão.
É extremante importante que você consulte os materiais complementares, 
pois são ricos em informações, possibilitando o aprofundamento dos seus 
estudos sobre este assunto.
ORIENTAÇÕES
Conformação Plástica
UNIDADE Conformação Plástica
Contextualização
Para iniciar esta Unidade, a partir do exemplo:
O artigo “Tixoconformação e Hidroconformação: uma Revisão de 
Literatura sobre os Processos Não Convencionais de Conformação 
Mecânica” aborda que, na natureza, o homem foi capaz de identificar diversos 
materiais que facilitassem o seu dia a dia. 
Dentre os materiais mais utilizados e com maior versatilidade no processo industrial, 
encontra-se o metal. A partir deste material e dos avanços significativos no campo das 
ciências dos materiais, o homem foi capaz de classificar o metal e de criar processos 
inúmeros que permitiriam a sua modificação denominados processos de conformação 
mecânica. Dentre tais processos, além de outras classificações, pôde-se distingui-
los entre processos convencionais e processos não convencionais de conformação 
mecânica. Estes últimos, objeto de estudo deste trabalho, contam com tecnologias 
avançadas que utilizam outras energias além da mecânica para transformar o metal. 
Dentre tais tecnologias, o estudo foca na tixoconformação e na hidroconformação. 
 
Neste trabalho, o objetivo foi a realização de uma revisão bibliográfica acerca dos 
processos de conformação mecânica, com foco nos processos de tixoconformação e 
hidroconformação, e a identificação de suas aplicações, vantagens e desvantagens em 
relação aos processos convencionais de conformação mecânica. Ambas apresentam-
se como alternativas seguras na fabricação de peças com geometria complexa, além 
de proporcionar excelente acabamento superficial, elevados ganhos de produtividade 
e menor nível de falhas, apresentando-se como mais indicadas para demandas tão 
específicas como as que ocorrem no mercado atual.
Fonte: http://goo.gl/O9dMtX
Vemos que a tecnologia de materiais procura sempre novas fontes de materiais 
ao mesmo tempo que procura novas formas de processamento para atender a uma 
demanda especifica, baixar custos e diminuir falhas.
Oriente sua reflexão pelas seguintes questões:
• Qual deve ser o estudo para indicar a utilização de um material para determinado 
processo? Como você pode contribuir com isso, analisando seu dia a dia?
• Escolha um processo, no qual você esteja inserido neste momento (no trabalho, 
em casa), aplique o conceito acima, descreva a atividade e os critérios.
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Introdução
Os fundamentos da metalurgia (figura 1) são de grande importância para os 
processos de fabricação, pois é através dele que podemos ajustar corretamente 
os parâmetros de produção.
Figura 1
Fonte: iStock/Getty Images
Por definição, Metalurgia no dicionário é:
Metalurgia 
Substantivo feminino
1. ramo da engenharia que se ocupa da produção de metais e de suas ligas, bem como de 
sua adequação ao uso.
2. estudo das reações químicas que intervêm nos processos de fabricação dos metais e das 
propriedades físicas, químicas e mecânicas dos materiais metálicos. 
3. conjunto de empresas que fabricam metais.
4. trabalho de transformação de metais em objetos.
Origem
⊙ ETIM metal + -urgia, pelo fr. métallurgie ‹id.›
Ex
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or
O estudo da Metalurgia, para aplicação em metais e suas ligas, como vimos 
acima, pode ser aplicado em processos de conformação plástica.
Este estudo pode ser dividido em quatro tópicos:
1. Estrutura Cristalina;
2. Deformação;
3. Encruamento;
4. Textura.
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UNIDADE Conformação Plástica
Estrutura cristalina
Para explicar a estrutura cristalina dos metais, iniciaremos com uma diferencia-
ção entre sólidos cristalinos e não cristalinos (amorfos).
• Basicamente, uma estrutura pode ser considerada cristalina (figura 2) quando seus 
átomos estão dispostos, segundo uma rede tridimensional bem definida, que pode 
se repetir por muitas vezes, sendo que para avaliar a estrutura cristalina é necessário 
definir qual sua unidade estrutural que se repete, ou seja, sua célula unitária.
Figura 2 – Estruturas cristalinas 
Fonte: iStock/Getty Images
• E não cristalina ou amorfa (figura 3) quando não apresentam regularidade 
na sua distribuição de átomos sendo, muitas vezes, representados por líquidos 
muito viscosos.
Figura 3 – Estruturas não cristalinas ou amorfas
Fonte: iStock/Getty Images
Chegamos, então, a uma definição básica de cristal:
• Cristal é um sólido formado pelo agrupamento de átomos em determinada 
ordem, repetindo-se nas três dimensões x, y e z (figura 4).
Figura 4 – Representação das três dimensões
Fonte: iStock/Getty Images
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Essa estrutura, que se repete de forma periódica, forma uma rede no espaço 
denominada reticulado ou retículo cristalino, onde os pontos deste reticulado são 
os átomos e a forma deste reticulado define sua estrutura cristalina.
As células unitárias são caracterizadas como o menor arranjo de átomos que 
pode representar um sólido cristalino.
E, neste contexto, existem sete sistemas cristalinos básicos que englobam todas 
as substâncias cristalinas conhecidas. Estes sete sistemas são representados pela 
figura 5:
Figura 5
Verifica-se na figura 5, que existem sete tipos de sistemas cristalinos que 
abrangem as substâncias conhecidas pelo homem:
• Cúbico: em que todos os ângulos são iguais a 90º;
• Tetragonal: em que todos os ângulos são iguais a 90º;
• Rômbico: em que todos os ângulos são iguais a 90º;
• Monoclínico: em que há dois ângulos iguais a 90º e dois ângulos diferentes 
de 90º;
• Triclínico: em que todos ângulos são diferentes e nenhum é igual a 90º;
• Hexagonal: em que dois ângulos são iguais a 90º e um ângulo é igual a 120º;
• Trigonal ou Romboédrico: em que todos os ângulos são iguais, mas diferentes 
de 90º.
Os quatorze reticulados cristalinos de BRAVAIS (figura 6) representam as possi-
bilidades de preenchimento dos sete retículos cristalinos por átomos.
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UNIDADE Conformação Plástica
Figura 6 – Representação dos cristalinos de Bravais
Figura 7 – Auguste Bravais
Fonte: Wikimedia Commons
Auguste Bravais viveu de 1811 a 1863. Físico e mineralogista francês, foi considerado o 
cientista mais importante na segunda metade do século XIX no campo da geometria dos 
cristais. Seu principal feito científico foi ter enunciado as  redes de Bravais  em 1850, uma 
teoria sobre redes cristalinas. Ele completou sua educação em Paris, estudou na Escola 
Politécnica e recebeu seu doutorado em Lion. Depois, tornou-se professor de astronomia na 
Faculdade de Lion e de física na Politécnica e morreu em Le Chesnay. 
Bravaispublicou Memoires. Systémes formés par des points distributés régulièrement sur un plan ou 
dans l´espace, em que desenvolveu sua teoria sobre redes cristalinas, segundo a qual as moléculas 
dos cristais estavam dispostas em redes tridimensionais. Este trabalho teve uma grande influência 
nos estudos da cristalografia. Sua teoria, que explicava os fenômenos de simetria e anisotropia das 
sustâncias cristalinas, foi posteriormente demonstrada graças à difração por raios X.
Saiba mais em: https://goo.gl/81ksJ6
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A maioria dos cristais metálicos se cristaliza de três formas diferentes (figura 8):
Figura 8 – Representação das três formas
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• CCC ou Cúbico de Corpo Centrado;
• CFC ou Cúbico de Face centrada;
• E HC ou Hexagonal compacta.
O arranjo mais estável da estrutura será aquele que minimiza a quantidade de 
energia livre, preservando a neutralidade elétrica da ligação entre os átomos, mini-
mizando, ao máximo, a repulsão entre os íons e agrupando os átomos o máximo 
possível, da forma mais compacta (figura 8).
Figura 9 – Representação das três formas Átomos X Células unitárias
Exemplos de estruturas CCC a temperatura ambiente são Ferro e Cromo.
Os exemplos de estruturas CFC são Alumínio e Cobre.
E os exemplos de estruturas HC são Zinco e Cobalto.
Os conceitos descritos abaixo são considerados muito importantes para 
caracterização dos reticulados cristalinos:
• Número de coordenação: Representa o número de átomos mais próximos 
ao átomo de referência.
• Parâmetro do reticulado: É a relação matemática entre uma dimensão da 
célula e seu raio atômico.
• FEA (Fator de Empacotamento Atômico): É a fração do volume de uma 
célula unitária que corresponde à esfera sólida.
• FEA: Volume de átomos em uma célula unitária/ Volume total da célula unitária.
Ou seja, porcentagem do volume da célula que é ocupado por átomo.
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UNIDADE Conformação Plástica
O FEA é obtido pela fórmula:
FEA = N*Va / Vc
Onde:
N = Número de átomos que efetivamente ocupam a célula;
Va = Volume do átomo 
4
3
3* *≠ r
r = Raio do átomo;
Vc = Volume da célula unitária.
Por exemplo, vamos imaginar a célula unitária da figura 10:
Vemos nesta figura que temos 1/8 de átomo em cada vértice:
8 x 1/8 = 1 átomo
O Volume da Célula é dada a seguir:
Vc a ouseja r r= ( ) =3 3 32 8,� � ,� * *
Então o FEA fica:
FEA
r
r
= =
1
4
3
8
0 52
3
3
* *� *
*� �
,
pi
Alotropia
Alotropia é a propriedade que alguns elementos químicos têm para formar uma 
ou mais substâncias simples diferentes.
São alótropos: carbono, oxigênio, fósforo e enxofre.
O carbono possui dois alótropos: o diamante e o grafite. Essas duas substâncias 
parecem não ter nada em comum:
• O grafite é um sólido macio e cinzento, com fraco brilho metálico, conduz bem 
a eletricidade e calor e tem densidade 2,25g/mL.
• O diamante é um sólido duro com brilho adamantino, não conduz eletricidade 
nem calor e tem densidade 3,51g/mL.
As duas substâncias têm em comum a mesma composição química expressa 
pela fórmula Cn, sendo n um número muito grande e indeterminado. A principal 
diferença está no arranjo cristalino dos átomos de carbono (figura 10).
• No grafite, formam-se hexágonos, onde cada átomo de carbono é ligado a 
apenas três outros átomos de carbono em lâminas planas.
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• No diamante, cada átomo de carbono está ligado a quatro outros átomos, 
também, de carbono.
Figuras 10 – Representação do diamante e grafi te
O oxigênio tem dois alótropos, formando duas substâncias simples: o gás 
oxigênio (O2) e o gás ozônio (O3) (figura 11).
• O gás oxigênio é incolor e inodoro e compõe a atmosfera, sendo indispensável 
à vida dos seres aeróbicos.
• O gás ozônio é um gás azulado de cheiro forte e desagradável usado como 
agente bactericida na purificação da água. Presente na estratosfera, forma 
uma camada que absorve parte dos raios ultravioletas do Sol, impedindo que 
eles se tornem prejudiciais aos organismos vivos.
Gás Oxigênio Gás Ozônio
Figura 11 – Representação do Gás oxigênio e Gás ozônio.
O fósforo (figura 12) tem duas formas alotrópicas principais: o fósforo branco e 
o fósforo vermelho.
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UNIDADE Conformação Plástica
Fósforo
Figura 12 – Representação do Fósforo
• O fósforo branco (P4) é um sólido branco muito reativo, tem densidade igual 
a 1,82g/mL, funde-se a uma temperatura de 44°C e ferve a 280°C. Ao ser 
aquecido a 300°C na ausência de ar, ele se transforma em fósforo vermelho, 
que é menos reativo.
• O fósforo vermelho é um pó vermelho-escuro, amorfo, com densidade de 
2,38g/mL, ponto de fusão 590°C. Cada grão de pó de fósforo vermelho é 
formado por muitas moléculas de fosforo branco.
O enxofre (figura 13) possui dois alótropos: o enxofre rômbico e o enxofre 
monocíclico.
As duas formas são formadas por moléculas em forma de anel com oito átomos 
de enxofre, a diferença está no arranjo molecular no espaço, pois produzem cris-
tais diferentes.
Os cristais rômbicos têm densidade 2,08g/mL e seu ponto de fusão é 
112,8°C, enquanto que os monocíclicos têm densidade igual a 1,96g/mL e o 
ponto de fusão é 119,2°C.
Os alótropos do enxofre fervem a uma temperatura de 445°C, são caracterizados 
por um pó amarelo, inodoro, insolúvel em água e solúvel em sulfeto de carbono.
Figura 13 – Amostra de Enxofre
Fonte: iStock/Getty Images
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O cristal perfeito é caracterizado pela homogeneidade na natureza periódica da 
localização dos átomos. Os cristais apresentam alterações nesta natureza periódica, 
falhas na estrutura denominadas defeitos cristalinos. 
Essas falhas influenciam as propriedades do cristal e exercem influência nos 
processos de conformação plástica que estão baseados nas propriedades da 
deformação plástica dos materiais. 
Algumas vezes, os defeitos são introduzidos de maneira intencional para provocar 
determinada característica desejada no cristal como a dopagem de semicondutores 
e endurecimento de metais pela deformação a frio.
Os defeitos (figura 14) mais comuns associados aos cristais são:
• de ponto;
• de linha;
• de superfície. 
Figura 14 – Defeitos associados aos cristais
Podemos ter:
• Como defeitos de ponto: lacunas e átomos intersticiais.
• Como defeitos de linhas: as discordâncias.
• Como defeitos de superfícies:
• os bidimensionais: contornos de grão, interfaces e defeitos de empilhamento; e
• os volumétricos: poros, trincas e inclusões.
Deformação
Quando um material é submetido a ensaios mecânicos, pode se deformar de 
duas maneiras: plasticamente e elasticamente.
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UNIDADE Conformação Plástica
• O comportamento elástico (figura 15) é observado quando o material, ao ser 
submetido a esforços mecânicos, apresenta deformações não permanentes, 
pois, ao se remover estas tensões, o material volta à sua dimensão inicial.
Corpo de prova Corpo de prova sob compressão 
com deformação elástica 
Corpo de prova após 
retirada da carga
Figura 15 – Comportamento elástico dos corpos
• O comportamento plástico (figura 16) é observado quando o material, ao 
sofrer esforços mecânicos, apresenta deformação permanente, ou seja, não 
volta à sua dimensão inicial.
Corpo de prova Corpo de prova sob compressão Corpo de prova após 
retirada da carga
com deformação plástica
Figura 16 – Comportamento plástico dos corpos
A dinâmica de deformação plástica se apresenta de forma diferente nos materiais 
cristalinos e amorfos:
• Nos materiais amorfos, temos o escoamento viscoso.
• Nos materiais cristalinos, temos o escorregamento dos planos atômicos através 
da movimentaçãode discordâncias.
A deformação plástica, em escala microscópica, é o movimento dos átomos 
devido a uma tensão aplicada, em que ligações são quebradas e outras são refeitas.
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É o processo que, geralmente, envolve escorregamento de planos, o movimento 
de discordâncias e a formação de maclas.
• Em muitos materiais, esse processo de discordâncias tem papel fundamental 
no aumento da resistência mecânica de muitos materiais.
• Na formação de maclas ou maclação, uma parte do cristal se inclina em relação 
à outra em um plano limite de duas partes. Além disso, podemos verificar que 
uma parte do cristal vira imagem gêmea da outra parte.
• Já no escorregamento, uma parte do cristal se move em relação à outra, 
seguindo planos e direções de escorregamento. Este processo é o principal 
mecanismo de deformação plástica.
Encruamento
O Encruamento, por definição, é a elevação da tensão de escoamento do 
material na fase da deformação plástica. Nesse processo, ocorre o aumento da 
dureza do metal ocasionado pela deformação plástica a frio.
A deformação ou conformação a frio ocorre nos processos de laminação, 
trefilação e estampagem.
Um metal encruado tem suas propriedades físicas e mecânicas alteradas. Com 
o aumento do encruamento, ocorre:
• aumento dos limites de resistência e escoamento;
• aumento da dureza;
• diminuição do alongamento;
• diminuição da ductibilidade;
• diminuição da condutibilidade térmica;
• diminuição da densidade.
Os processos de conformação plástica realizados a frio despendem muita energia 
em forma de calor, o que resta desta energia é retido no material, aumentando a 
energia interna. Essa energia armazenada dá origem as vacâncias, maclas, falhas 
de empilhamento e discordâncias.
O metal deformado a frio, também, apresenta alteração da sua resistência 
à corrosão; ocorre aumento da reatividade química do metal e redução da sua 
resistência à corrosão.
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UNIDADE Conformação Plástica
Importante!
MELLO estudou que os materiais metálicos, quando submetidos a um processo de 
deformação a frio durante o seu processo de fabricação, experimentam o fenômeno do 
encruamento. Tal mecanismo pode ser observado em tubos de permutadores de calor 
constituídos por este processo, ou mesmo no processo de mandrilamentos em espelhos. 
Além de apresentar endurecimento e perda de ductilidade, a deformação a frio provoca, 
também, alterações estruturais dos metais que podem influir na sua resistência à 
corrosão. Com o intuito de minimizar o processo corrosivo nos equipamentos das 
unidades de processo, é comum a dosagem de inibidores e de biocidas em sistemas 
de resfriamento, sendo necessário um constante monitoramento do sistema, através de 
análises químicas e avaliação da corrosividade. 
Seu trabalho visou avaliar a corrosão de materiais metálicos não deformados e 
deformados a frio em dois diferentes meios: água de resfriamento (com inibidor 
de corrosão) e água de reposição de torres (sem inibidor). Os resultados mostraram 
comportamentos distintos entre os materiais estudados. O aço carbono deformado 
demonstrou maior resistência à corrosão em água de reposição. Já o aço inox 
apresentou praticamente comportamento similar, com uma tendência maior de 
corrosão aos materiais deformados. O cobre apresentou comportamento inverso em 
cada caso estudado.
Fonte: http://tpqb.eq.ufrj.br/download/deformacao-plastica-na-corrosao-de-aco-e-cobre.pdf
Você Sabia?
Neste contexto trabalha-se, também, com a temperatura de recristalização, que 
é a temperatura, na qual uma liga, que foi trabalhada a frio, volta a se cristalizar 
em uma hora.
Neste processo, ainda da deformação a frio, eventualmente, o metal se recupera e 
volta numa condição livre de deformações, dando origem ao processo do recozimento. 
Neste momento, as propriedades do metal retomam seus valores iniciais, a energia 
interna é aliviada e a textura apresentada pelo encruamento é eliminada.
O terceiro e último estágio do recozimento é o denominado crescimento do 
grão. Nesse momento, ocorre um aumento gradativo dos grãos a partir dos grãos 
vizinhos que já foram cristalizados.
Textura
Chamamos de textura a forma de distribuição das orientações dos cristais do metal a 
ser estudado. Quando a distribuição das orientações no agregado cristalino é aleatória, 
dizemos que o metal não apresenta textura, ou seja, possui ausência de textura.
As etapas do processamento dos metais conduzem a formação de eixos, dando 
origem as texturas. Estas orientações que se formam conferem propriedades 
físicas, particularmente mecânicas diferentes para cada tipo de orientação. Esta 
característica conduz o material metálico a um comportamento anisotrópico.
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Vemos, nos exemplos abaixo, que a formação de textura num material pode ser 
benéfica, sendo um fator importante a ser observado no projeto de materiais:
Na estampagem dos metais
Figura 17. Estampagem
Fonte: iStock/Getty Image
Na utilização de molas
Figura 18. Molas
Fonte: iStock/Getty Image
Os materiais sob a forma de chapas metálicas fi nas são, em geral, anisotrópicos, ou seja, 
possuem comportamento elasto-plásticos diferentes, quando ensaiados em diferentes 
direções. Isso é decorrente do processo de fabricação da chapa.
A redução de um metal, desde o lingote até a chapa, cria vários tipos de direcionalidade ou 
anisotropia de propriedades, na maioria dos metais. Como consequência, os sistemas de 
escorregamento são orientados, permitindo deformações mais fáceis em certas direções.
Fonte: http://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5840793/LOM3004/Aula10CM.pdf
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UNIDADE Conformação Plástica
Material Complementar
Material Complementar
Para complementar os conhecimentos adquiridos nesta Unidade, consulte os livros abaixo, 
disponíveis na Minha Biblioteca:
 Livros
Ensaios dos materiais.
GARCIA, Amauri; SPIM, Jaime Alvares; SANTOS, Carlos Alexandre dos. 2. ed. Rio 
de Janeiro: LTC, 2012.
Mecânica dos materiais
UGURAL, Ansel C. Rio de Janeiro: LTC, 2009.
Ciência e engenharia de materiais: uma introdução
CALLISTER JR., William D. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012.
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Referências
VAN VLACK, L. H. Princípios de Ciência dos Materiais. Ed. Edgard Blucher, 
São Paulo, 1970.
GUY, A. G. Ciência dos Materiais. LTC/Edusp, São Paulo, 1980.
REED-HILL, R. E. Princípios de Metalurgia Física. Ed. Guanabara Dois, Rio de 
Janeiro, 1982.
 CULLITY, B. D. Elements of X-Ray Diffraction. Addison-Wesley Publishing Co., 
Reading, 1978, pp. 33-58.
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