Tecnologia dos Materiais

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TECNOLOGIA DOS 
MATERIAIS 
 
CURSO PROCESSO DE PRODUÇÃO 
2º SEMESTRE 
 
 
 
 
 
Profº Panesi 
 
Profº Tecgº, Me André R. Q. Panesi 
 
 
 
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AULA 1 
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS 
METÁLICOS 
 
Um bom conhecimento de materiais é importante não só para quem projeta ou 
constrói como para aquele que simplesmente realiza manutenção de 
equipamento mecânico (saber substituir um material por outro). Para tanto o 
material deverá ser avaliado sob dois aspectos fundamentais: suas qualidades 
mecânicas e seus custos de matéria - prima e de produção. 
Também é com o conhecimento das propriedades dos materiais que podemos 
escolher os fatores de segurança e estes influem decisivamente na parte 
econômica do projeto. 
O número de materiais usados na construção mecânica é elevadíssimo, 
bastando dizer que só de aços existem várias centenas de tipos. 
Se considerarmos um automóvel, por exemplo, veremos que o número de 
materiais diferentes que o compõem, ultrapassa uma centena. Como exemplo, 
podemos citar que as válvulas de admissão e escapamento são feitas 
contendo silício, cromo e níquel e a segunda pode ser de um aço especial 
contendo silício e cromo em percentagens diferentes. Já nos motores de avião 
as válvulas de escapamento podem ser ocas e cheias de sódio ou mercúrio. Ao 
estudarmos a classe dos materiais metálicos podemos dividi-los em dois 
grupos distintos: ferrosos e não ferrosos. 
 
 
 
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 PROPRIEDADES FÍSICAS 
 
a) Densidade ( ) 
É a relação entre a massa de uma substância e o volume ocupado pela 
mesma. 
 = m /V ( Kg/m3) 
 
b) Peso Específico() 
 
É a relação do peso da substância e o volume ocupado pela mesma. 
 
 = P / V = mg / V = .g ( N/ m3) 
 
c) Condutividade Térmica (k) 
 
Propriedade que possuem certos corpos de transmitir com maior ou menor 
facilidade o calor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 1.1 Condutividade térmica e densidade de certos metais a 20ºC 
Elemento Condutividade térmica (W/mK) Densidade (Kg/ m3) 
Alumínio 236 2702 
Cobre 399 8933 
Ouro 316 19300 
Ferro 81,1 7870 
Manganês 7,78 7290 
Molibdênio 138 10240 
Níquel 91 8900 
Mercúrio --------- 13546 
Platina 71,4 21450 
Bronze --------- 8800 
 
d) Condutividade elétrica 
 
 Propriedade que possuem certos corpos de transmitir com maior ou 
menor facilidade a corrente elétrica. A condutividade está relacionada com a 
resistividade, ou seja, quanto menor for a resistividade de um material, menor a 
sua resistência elétrica. 
Tabela 1.2 Resistividade de alguns materiais a 20ºC 
Material Resistividade (m) 
Prata 1,6 x10-8 
Cobre 1,7 x10-8 
Alumínio 2,7 x10-8 
Ferro 10 x10-8 
Níquel-cromo 150 x10-8 
Semicondutores 10-1 a 104 
Isolantes 1011 a 1018 
 
PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS 
 
a) Maleabilidade 
 Propriedade do material de ser deformado permanentemente, pela 
compressão, sem se romper, ou seja, a possibilidade de ser laminado ou 
amassado. 
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b) Ductilidade 
 Propriedade do material de ser deformado permanentemente, pela 
tração, sem se romper, ou seja, a possibilidade de ser estirado ou trefilado. 
 
c) Soldabilidade 
Capacidade do material de ser soldado (rejuntado) por caldeamento 
(compressão a quente das partes a serem unidas, sem utilização de material 
auxiliar). Materiais de baixa caldeabilidade só podem ser soldados através de 
eletrodos especiais. 
A soldabilidade depende do tempo em que o metal permanece num estado 
sólido – plástico, sob o efeito do calor produzido pela ação soldante. O metal 
ou liga que passar instantaneamente do estado sólido para o líquido é 
dificilmente soldável. (Ex.: ferro fundido). 
 
d) Temperabilidade 
 Propriedade que certos metais possuem de modificarem a sua estrutura 
cristalina após um aquecimento prolongado seguido de resfriamento brusco. 
 
e) Usinabilidade 
 Capacidade do material apresentar maior ou menor resistência de ser 
usinado (cortado, desbastado, furado, etc.) pela ação de uma ferramenta de 
corte. Podemos relaciona-la também com a “vida da ferramenta de corte”, ou 
com a “energia ou tempo necessário ara removermos certa quantidade de 
material”. Os graus de usinabilidade dos diferentes aços são estabelecidos em 
função do aço de CORTE LIVRE SAE 1112 que é tido como o de 100% de 
usinabilidade. 
Por exemplo, se disser que a usinabilidade de aço SAE 1070 é de 45 %, 
significa que na usinagem deste aço, o rendimento é de 45% em relação ao do 
aço SAE 1112. 
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Os fatores envolvidos nessas propriedades são entre outros: 
 Natureza do material sob usinagem 
 Natureza do material da ferramenta 
 Forma da ferramenta 
 Condições de corte: velocidade, avanço, profundidade de corte 
 Natureza da operação de corte: torneamento, frezamento, etc. 
 Natureza do corte: contínua ou interrompido 
 Condições da máquina operatriz 
 Refrigeração 
Devido a necessidade de termos um custo cada vez mais baixo na 
indústria, para reduzirmos os custos em uma produção em massa, a 
usinabilidade é uma propriedade de grande interesse e assim, temos uma série 
de profissionais estudando métodos de melhorarmos a usinabilidade dos 
materiais. Podemos assim melhorar a usinabilidade dos materiais basicamente 
por dois métodos: 
 Modificação do desenho da ferramenta 
 Alteração da sua estrutura 
 
 PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
a) Plasticidade 
Propriedade do material de suportar uma deformação permanente sem 
se romper. A plasticidade tem grande importância nas operações de 
dobramento, estampagem e extrusão. O material quando submetido a um 
esforço sofre uma deformação permanente, e só se rompe quando a tensão 
aplicada ao material ultrapassa a tensão máxima. 
A plasticidade é influenciada pelo calor ( aço ao rubro torna-se bastante 
plástico). 
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O inverso da plasticidade é a fragilidade ou quebrabilidade; assim, um 
material é dito frágil ou quebradiço quando o mesmo ao romper-se apresenta 
uma pequena deformação. 
A plasticidade pode ser subdividida em: 
 Maleabilidade 
 Ductilidade 
 
b) Tenacidade 
 A tenacidade mede a capacidade que o material tem de absorver 
energias até fraturá-lo incluindo a deformação elástica e plástica quando essa 
energia é absorvida progressivamente. Para que um material seja tenaz, ele 
deve exibir tanto resistência como ductilidade. 
 
c) Elasticidade 
 É a propriedade do material, cuja deformação causada por uma tensão, 
desaparece quando esta deixa de agir. Em termos de engenharia, o maior 
interesse concentra-se mais na tensão do que na deformação, e é esta a razão 
porque se registra, para os dados técnicos de elasticidade o valor da tensão 
que representa o limite de elasticidade. Ex.: aço para molas. 
d) Dureza 
 Propriedade do material de se opor à penetração de outro material. 
Quando aumentamos a dureza de um material aumentamos a sua resistência 
mecânica e sua fragilidade, diminuindo a sua ductilidade. 
Na prática, representa duas coisa importantes: 
 resistência ao desgaste 
 resistência a deformação ( ou conformação) 
Por esta razão, os materiais mais duros são usados na fabricação depeças sujeitas a maiores esforços, atrito constante, etc., enquanto os materiais 
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mais dúcteis são usados em aplicações que necessitam de conformação 
mecânica (laminação, dobramento, estampagem, etc.). 
 No ensaio de tração, percebemos que, quanto mais duro é o material, 
maiores são os seus limites de escoamento e de ruptura, sendo a dureza 
diretamente proporcional ao limite de resistência do material, de maneira que, 
conhecido o valor de sua dureza pelo método Brinell (HB), podemos determinar 
o limite de resistência do material. 
Existem, na prática, vários padrões para medirmos a dureza do material 
e entre os mais usados, incluem-se os métodos Brinell, Rockwell, Vickers e 
Shore. 
 
 Dentre as propriedades mecânicas, a mais importante é a resistência 
mecânica. Essa propriedade permite que o material seja capaz de resistir à 
ação de determinados tipos de esforços, como a tração e a compressão 
(resistência à tração e resistência à compressão). A resistência mecânica 
relaciona-se às forças internas de atração existentes entre as partículas que 
compõem o material. Quando as ligações covalentes unem um grande número 
de átomos, como no caso do carbono, a dureza do material é grande. 
 
Recursos para melhorarmos as propriedades mecânicas dos materiais: 
 Alterar composição química 
 Processos mecânicos de fabricação 
 Alteração do tamanho do grão 
 Tratamentos térmicos 
 
Fatores que influem na seleção do material: 
 Vejamos os principais fatores que devem ser considerados na 
seleção de um material industrial: 
 
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 Condições de trabalho, podendo ser subdivididas em: 
 solicitações mecânicas 
 local de trabalho do material 
 
Assim, uma peça que vai ser submetida a um esforço de tração, não poderá 
ser feita de um material de pequena resistência à tração, como por exemplo de 
ferro fundido comum. Na indústria de laticínios os materiais empregados são 
resistentes à corrosão como por exemplo o aço inoxidável. 
 
 Disponibilidade de material: para se escolher um material ele 
deve ser disponível em quantidade necessária e também quando desejado 
para reposição de peças. A escolha do material não deve ser feita apenas em 
livros, mas sim nos catálogos de fabricantes. 
 
 Custo: por custo entendemos não só o material em bruto como 
também o dos processos de fabricação, isto é, o custo total, isto porque um 
material pode ter preço reduzido mais implicar em processo de fabricação 
dispendioso. 
 Aparência: a aparência é importante quando o produto se destina 
ao grande público. Assim uma peça de alumínio anodizado é agradável a vista 
(tampos de panelas, etc.). Já para uma peça estrutural que está escondida, a 
aparência não é tão importante. 
 É em virtude da aparência que se usa niquelados, cromados, 
materiais plásticos coloridos, oxidados (armas, ferramentas), partes esmaltadas 
(porcelanizadas), fundição sob pressão (zamak, plásticos). 
 
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 Adaptabilidade para os processos de produção: certos 
materiais se prestam melhor que outro para determinados processos de 
fabricação incluindo ou não tratamentos térmicos, e assim dependendo do 
equipamento que dispomos somos conduzidos a escolha de certos materiais 
(sapatas de freio de chapas de aço estampadas e soldadas por pontos em 
lugar de liga de alumínio fundida). 
 
 Forma da peça: em certos casos a forma da peça condiciona o 
processo de fabricação e dessa maneira influi indiretamente na escolha do 
material. 
 É o caso de um bloco de motor, cujo processo normal de 
fabricação é a fundição. Já grandes motores diesel possuem o bloco fabricado 
a partir de chapas grossas e perfilados soldados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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AULA 2 
SIDERURGIA E METALURGIA 
 
 Normalmente os metais quando encontrados na natureza não estão 
prontos para o uso, mas sim fazendo parte da composição de minerais 
denominados minérios. Tomemos como exemplo o metal alumínio, na sua 
utilização nos produtos comerciais ele se encontra na forma de substância 
simples. É chamado de alumínio metálico e representado por Al. Essa 
substância simples não é encontrada na natureza, mas sim se encontra esse 
elemento combinado com outros, nas chamadas substâncias compostas. O 
termo mineral relaciona toda substância natural presente na crosta terrestre. As 
rochas são agregados naturais formados por um ou mais minerais. Assim 
pode-se dizer que o elemento químico alumínio é encontrado em substâncias 
compostas denominadas de minerais, que por sua vez estão presentes em 
rochas. Na tabela 2.1 são dados os metais mais importantes e alguns de seus 
minérios. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 2.1 Metais e seus minérios 
Metal Fórmula do minério Nome do minério 
Ouro Au Ocorre não combinado 
Platina Pt Ocorre não combinado 
Mercúrio HgS 
Hg 
Cinábrio 
Ocorre não combinado (raramente) 
Prata Ag2S 
Ag 
Argentita 
Corre também não combinada 
Cobre Cu2S 
CuS.FeS 
Cu 
 
Calcosita 
Calcopirita 
Ocorre também não combinado 
Zinco ZnS Blenda ou esfalerita 
Níquel FeS.NiS Pentlandita 
Chumbo PbS Galena 
Estanho SnO2 Cassiterita 
Manganês MnO2 Pirolusita 
Cromo FeO.Cr2O3 Cromita 
Ferro Fe2O3 
Fe3O4 
FeCO3 
Hematita 
Magnetita 
Siderita 
Alumínio Al2O3 Bauxita 
 
 
Figura 2.1 A Hematita 
 
 
 
 
 
 
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Figura 2.2 A Siderita 
 
 
 
 
História do ferro 
 A revolução industrial, iniciada na Grã-Bretanha no fim do século XVIII, 
representou a transição da sociedade agrária e têxtil para a sociedade 
industrial, que se baseava no carbono, como combustível, e no ferro, como 
matéria-prima fundamental para a fabricação das máquinas. Conhecido desde 
os tempos pré-históricos, o metal da nome a idade do ferro, período histórico 
que sucedeu a idade do bronze. Pertencente ao grupo dos metais de transição, 
o ferro é o quarto elemento químico em abundância na crosta terrestre. Na 
natureza, apresenta-se principalmente combinado com o oxigênio em forma de 
óxidos como mostra a tabela 1.1.O minério de ferro, fundido, tem múltiplas 
aplicações e grande utilidade industrial. 
Quando puro, o ferro é um metal branco-cinzento brilhante. Caracteriza-
se pela grande ductibilidade, que permite transformá-lo em fios e arames, e 
maleabilidade, que facilita a fabricação de folhas laminares. Entre suas 
propriedades físicas destaca-se o magnetismo, que o torna um ótimo material 
para fabricar ímãs. Quanto às propriedades químicas, o ferro é inalterável, em 
temperatura normal, quando exposto ao ar seco. Submetido ao ar úmido, o 
ferro metálico sofre oxidação e se transforma lentamente em ferrugem (óxido 
de ferro), o que pode ser evitado se o ferro for revestido de metal mais 
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resistente à corrosão, como zinco (ferro galvanizado), estanho (folha-de-
flandres) ou cromo (ferro cromado). O ferro é atacado facilmente por ácidos. 
As ligas do tipo ferro-carbono podem ser classificadas em quatro grupos 
distintos: (1) aço doce, liga que contém menos de 0,06% de carbono e cuja 
estrutura é essencialmente ferrosa; (2) aços, ligas com conteúdo de carbono 
entre 0,06% e 2%, que se subdividem em aços ao carbono, aços-ligas e aços 
especiais ou aços finos; (3)ferro fundido, liga que contém mais de dois por 
cento de carbono, em geral de reduzida ductibilidade e maleabilidade, utilizada 
na fabricação de peças moldadas e tubos. No aço, a dureza está na razão 
direta da percentagem de carbono na liga. 
. 
Metalurgia 
 
 Metalurgia é o processo básico de obtenção dos metais na natureza. 
Esse processo é dado através de uma seqüência que começa no solo (lavra) 
passando pela moagem e purificação do minério e logo em seguida 
dependendo do metal, sofrerá o processo de redução que normalmente se 
dá dentro de alto fornos. Após a said do alto forno o metal é purificado 
novamente para finalmente ser beneficiado obtendo assim o produto 
desejado. O princípio de obtenção do metal se baseia na redução de algum 
elemento para que esse metal não oxide. Logo, ao se retirar o minério da 
natureza, esse, se não passar pelo processo metalúrgico dependendo do 
tipo de metal, sofrerá corrosão imediata não servindo assim para fins 
industriais. A corrosão é portanto um processo natural que tende a oxidar os 
metais; exatamente o oposto da metalurgia, que visa reduzi-los. Os diversos 
metais conhecidos apresentam diferentes tendências para sofrer corrosão. 
 
 
 
 
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Exemplo: 
 
 
 Quanto maior a tendência de um metal de sofrer corrosão, maior a 
dificuldade para obtê-lo a partir do minério, através de sua redução. 
 
 Após a obtenção do minério de ferro pelo processo de lavra, moagem e 
purificação, ele é introduzido juntamente com outros materiais no alto forno, 
local onde ocorrerá o processo de redução. 
 
Figura 2.3 O processo de lavra 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 2.4 Moagem e purificação 
 
 
Alto forno 
 O alto forno é um aparelho de grandes proporções com uma altura que 
pode chegar aos 25 metros e 9metros de diâmetro na sua base maior. Ele é 
revestido internamente por uma parede de tijolos refratários de espessura de 
0,5 metros. O volume interno é da ordem de 1000m3. 
São basicamente três os ingredientes que são dispostos no alto forno: 
 
O minério de ferro, isto é, a substância que contém o óxido de ferro. 
 
O calcário (rocha à base de carbonato de cálcio) para remover impurezas. 
O coque, que é o agente combustível e redutor. Coque é normalmente 
produzido na própria siderúrgica, através da queima parcial do carvão mineral. 
Isto é necessário para remover o material volátil do carvão e, assim, aumentar 
sua resistência mecânica de forma a suportar a carga de minério e calcário. 
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Figura 2.5 Alto Forno convencional 
As reações químicas principais que ocorrem são: 
 Formação do monóxido de carbono a partir do carvão e do oxigênio 
 
C(s) + O2 CO2(g) 
CO2(g) + C(s) 2CO(g) 
 
 Formação do ferro a partir da hematita e do monóxido de carbono 
produzido anteriormente 
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Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(l) + 3CO2 (g) 
 
Número de oxidação do Fe2O3(s) : 3+ e 2- 
Número de oxidação do CO(g) : 2+ e 2- 
Número de oxidação do Fé: 0 
Número de oxidação do CO2 (g): 4+ e 2- 
 
Nessa reação o Fe reduziu ( diminui o nox) de 3+ para 0 e o CO oxidou 
(aumentou o nox) de 2+ para 4+. 
 
 Formação da escória a partir do calcário e da sílica que acompanha o 
minério de ferro 
 
CaCO3(s) CaO(s) + CO2 (g) 
 
 
CaO(s) + SiO2(s) CaSiO(l) 
 
 Periodicamente são retirados do alto forno a escória e o gusa. O gusa é 
uma liga Fé-C que contém entre 3,5% e 4,5% de carbono, é um material muito 
duro mas ao mesmo tempo frágil. A escória constituída de silicato de cálcio, é 
utilizada em pavimentação e na fabricação de cimento e adubo. O gusa não 
pode ser utilizado comercialmente devido suas baixas qualidades como a 
ductilidade ou a maleabilidade. Sendo assim é necessário obter um material 
que possua além de dureza também outras propriedades importantes como 
ductilidade, maleabilidade, tenacidade e flexibilidade. Para isso é preciso que o 
gusa sofra uma drástica redução de carbono, essa diminuição é feita nos 
conversores a oxigênio onde o gusa sofre uma reação com o oxigênio que 
produz CO e CO2. Quando o produto contiver entre 0,005% e 2% de carbono 
pode ser denominado de aço. 
ganga 
escória 
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Pela tabela 2.1 percebe-se porque alguns metais são mais fáceis de obter na 
natureza e outros não. 
 
Tabela 2.1 Potenciais de redução de alguns elementos 
 
 Elementos 
Potencial 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 2.3 Principais países produtores de ferro 
País Reservas de 
minério de 
ferro(KT/m3 ) 
Produção de ferro e 
aço bruto (KT/m3 ) 
EUA 23000 67656 
China 53600 37160 
Polônia 15 14142 
Alemanha 387 35880 
África do Sul 15370 8383 
França 6200 18402 
Brasil 81559 7680 
Itália 2 24188 
Peru 4403 274 
Venezuela 7258 2206 
 
 
 O Brasil conta com pequenas reservas de carvão mineral nos estados de 
São Paulo, Rio Grande do Sul e Santa Catarina. No entanto, esse carvão é 
considerado de má qualidade para uso siderúrgico, devido a sua alta 
porcentagem de cinzas e enxofre, que além de reduzir o poder calorífico do 
carvão, também influi nas características do aço. Entretanto essa má qualidade 
também é decorrência do fato de os alto-fornos brasileiros serem cópias dos 
estrangeiros, construídos para utilização de carvão com características 
diferentes. As grandes siderúrgicas brasileiras, como a CSN, USIMINAS E 
COSIPA utilizam carvão mineral proveniente de Santa Catarina. Este carvão 
possui um poder calorífico em torno de 500 Kcal/Kg ( 20900 KJ/Kg), enquanto 
o carvão estrangeiro é da ordem de 8000 Kcal/Kg (33440 KJ/Kg). A produção 
de ferro gusa nas siderúrgicas é acompanhada a cada corrida, através de 
boletins de produção. Nesses boletins são registrados as massas de matérias-
primas empregadas e as de produtos obtidos. A produção mundial atualmente 
de carvão metalúrgico gira em torno de 2 bilhões de toneladas, sendo a China 
o maior produtor, com um volume de 1,1 bilhão de toneladas por ano. A 
Austrália, segundo maior produtor, com 400 milhões de toneladas, é o maior 
exportador e também um dos principais fornecedores das siderúrgicas 
brasileiras. O preço do carvão hoje, está em torno de US$ 125 a tonelada, 
representando entre 40% e 50% do custo de produção de aço líquido. 
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Tabela 2.4 Boletim de produção 
Carga do alto-forno 
(T) 
Ferro gusa (T) Escória (T) 
Minério 66 
Carvão 36,4 
Calcário 3,2 
40,0 12,4 
 
 O processamento do minério de ferro pode ser representado pela 
equação global: 
2Fe2O3(s) + 6C(s) + 3O2(g) 4Fe(s) + 6CO2 (g) + energia 
 
2x160g 6x 12g 3x2x16g 4x 56g 6x 44g 
320g de 72g de 96g de 224g de ferro 264g de dióxido 
óxido carbono oxigênio de carbono 
de ferro III 
 
320 g de ferro III produzem 224 g de ferro 
 
 Pela tabela 2.4 sabe-se que a partir de 66T de minériode ferro são 
obtidas 40T de ferro gusa. A quantidade de ferro gusa prevista é bem diferente 
da real. Pela equação química anterior temos: 
 
320g de Fe2O3(s) produzem 224g de Fe 
66x106 g de Fe2O3(s) devem produzir xg de Fe 
 x = 66x106 g / 320 = 46,2 x106 g = 46,2 T de Fe 
 
 Como a quantidade real obtida foi de 40 T, o rendimento do processo 
será 
 
46,2 T ----- 100% 
40 T ------ rendimento 
 
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rendimento = 40/ 46,2 x100 = 86% 
ou seja, o rendimento de um processo é dado pela expressão 
 
rendimento = massa de produto obtida / massa de produto esperada x 100 
 
 No caso do minério de ferro brasileiro, o grau de pureza da hematita é 
cerca de 86,57%. Isso significa que em cada 100 partes da massa de qualquer 
amostra desse minério, 86,57 partes são constituídas por óxido de ferro III. As 
13,43 partes restantes correspondem à ganga. Considerando os dados do 
boletim de produção, quando se carrega o alto forno com 66 T de minério, 
apenas 57,14 vão se transformar em ferro, as 8,86 T restantes darão origem à 
escória. Isto é confirmado pelo seguinte cálculo 
 
100 T do minério correspondem 86,57 T de hematita 
66 T do minério ---------------- x ( quantidade real de hematita) 
 
Retornando-se a Eq. global da produção de ferro 
 
2Fe2O3(s) + 6C(s) + 3O2(g) 4Fe(s) + 6CO2 (g) 
 
Pode-se calcular qual a massa de ferro produzida quando se usa 66 T de 
minério cuja pureza é de 86,57% de minério de ferro. 
320x 106 T produzem 224 x106 T 
57,14 T --------------- x 
 
x = 39,99 T de ferro ( aproximadamente 40T ), exatamente como mostra o 
boletim de produção. 
 
 
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Combustíveis 
 É a partir da combustão que o homem tem obtido a maior parte da 
energia que ele necessita. Para isso, é necessário um dos elementos principais 
para obter essa energia, isto é, o combustível. Álcool, gasolina, óleo diesel, 
lenha, carvão mineral, gás liquefeito de petróleo e querosene são exemplos de 
combustíveis atualmente utilizados em diferentes setores da atividade humana. 
Considera-se combustão como sendo a transformação química que envolve a 
queima de um material combustível em presença de um comburente 
(geralmente o oxigênio), sendo frequentemente utilizados com o objetivo de 
obter energia na forma de calor. No entanto, a produção de calor, embora 
necessária, não é condição suficiente para que um material seja considerado 
um bom combustível. Além da capacidade de liberar calor, o combustível deve 
apresentar também certas características que garantam um bom desempenho 
durante a sua queima. Uma dessas características é a volatilidade ou 
facilidade de evaporação. O álcool e a gasolina, por apresentarem essa 
facilidade são utilizados em motores de explosão. É devido a maior volatilidade 
da gasolina que, nos carros movidos às custas desse combustível, a partida é 
mais rápida do que nos carros movidos a álcool. Um outro aspecto a ser 
considerado na avaliação de um combustível, refere-se a sua inflamabilidade . 
Todo combustível tem uma temperatura de inflamação determinada, 
temperatura em que a evaporação se dá em proporção suficiente para o 
combustível inflamar-se e manter a queima contínua. Essa temperatura é 
alcançada através do fornecimento de uma “energia inicial” que o aquece, 
elevando sua temperatura até a temperatura de inflamação. Desse modo, a 
combustão se inicia de modo endotérmico e prossegue desenvolvendo calor. 
Um dos aspectos a considerar na escolha de um combustível é a sua 
eficiência, avaliada em relação à quantidade de calor que é capaz de produzir. 
A quantidade de calor liberada por unidade de massa (ou de volume) do 
material combustível é indicada como seu poder calorífico, que é expresso em 
Kcal/Kg ou KJ/Kg. 
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 23 
Tabela 2.5 Poder calorífico de alguns combustíveis 
Combustível Poder calorífico em 
KJ/Kg e em 
Kcal/Kg 
GLP 49030 11730 
Gasolina isenta de álcool 46900 11220 
Gasolina com 20% de 
álcool 
40546 9700 
Querosene 45144 10800 
Óleo Diesel 44851 10730 
Carvão metalúrgico 
nacional 
28424 6800 
Gás canalizado 17974 4300 
Lenha 10550 2524 
Etanol 29636 7090 
Álcool combustível 27200 6507 
Metanol 22200 5311 
Metano 53922 12900 
Propano 49951 11950 
Butano 49324 11800 
Acetileno 40964 9800 
Hidrogênio 120802 28900 
 
Carvão mineral 
 O carvão mineral é uma mistura de compostos ricos em carbono e ocorre 
na crosta terrestre, resultante da fossilização da madeira. A madeira é formada 
por carbono, oxigênio e hidrogênio, na fossilização, o hidrogênio e o oxigênio 
são eliminados na forma de gás carbônico, metano e água. Assim, o resíduo 
carvão mineral vai se enriquecendo e se transformando em carbono ao passar 
do tempo. A hulha é uma variedade de carvão mineral que apresenta, 
aproximadamente, 80% de carbono que quando aquecida entre 1000 e 
1300ºC, na presença de corrente de ar obtém-se três tipos de frações: 
 
Fração gasosa: 
 Obtenção de combustíveis domésticos e muito utilizada antigamente na 
iluminação de ruas (lampião a gás). 
 
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 24 
Fração líquida: 
 Aqui é obtido o benzeno, tolueno, xileno, naftaleno, etc. 
Fração sólida: 
 Fase em que se obtém o carvão coque utilizado na obtenção do aço. 
 
Produtos siderúrgicos 
 
 AS LIGAS FERRO-CARBONO 
 
São as que apresentam em sua composição os elementos normais ( 
carbono, silício, manganês, enxofre, e fósforo). 
 
 AS LIGAS FERRO-CARBONO ESPECIAIS 
 
 São as que apresentam em sua composição elementos diferentes dos 
comumente apresentados nas ligas comuns. Para estudarmos a classificação 
das ligas de ferro carbono comuns devemos considerar os seguintes aspectos: 
 O aumento do teor de carbono baixa o ponto de fusão da liga ferro-
carbono. 
 As lidas de ferro-carbono que contém carbono na porcentagem 
compreendida entre 0,005 e 1,7% são maleáveis e tem o nome de 
aço. 
 As ligas especiais apresentam essa propriedade com teores de 
carbono até 2%. 
 A partir de 2% o produto perde sua maleabilidade e recebe o nome de 
não maleável. 
 O produto não maleável pode tornar-se maleável se retirarmos o 
excesso de carbono do mesmo. O material resultante é denominado 
maleabilizado. 
 
Resumidamente temos de acordo com o teor de carbono: 
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 25 
 
 
 
 O ferro gusa é um produto bruto. As suas propriedades não permitem o 
emprego industrial direto, o gusa é duro, frágil, não maleável, porém fundível, 
contendo sempre doses de substâncias estranhas como o silício, fósforo, 
enxofre, manganês, etc. Ao quebrarmos um lingote de gusa a fratura pode se 
apresentar branca (prateada) ou cinza. Quando há predominância de cementita 
(Fe3C) o gusa é chamado branco, sendo duro, frágil, ponto de fusão entre 1100 
e 1300ºC e quando há predominância de grafita a fratura é cinza escuro e o 
gusa é cinzento. É menos duro que o gusa branco, ponto de fusão entre 1200 e 
1250ºC. 
 A formação da grafita é favorecida pelo silício, isto é, o gusa cinzentocontém sempre um certo teor de silício, enquanto o manganês tem o efeito de 
favorecer a formação da cementita. A eliminação completa do fósforo e 
enxofre, substâncias nocivas, é praticamente impossível; o teor máximo 
admissível no gusa para o mesmo servir à fundição é de 0,15% de enxofre e de 
1,0% de fósforo. 
 
Ferro fundido 
 O ferro fundido é o produto da refusão do gusa, levada a efeito para 
torná-lo mais homogêneo, acertando ao mesmo tempo a sua composição para 
aplicações determinadas. É um produto muito usado na indústria por possuir: 
 Baixo custo. 
 Boa capacidade de absorver vibrações. 
 Boa capacidade de resistir à fadiga e concentrações de tensões. 
 Alta resistência á compressão e ao desgaste. 
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 26 
 Boas características no que se refere à fundição possibilitando a 
obtenção de peças. De formatos bastante complexos. 
 
 Quanto a sua constituição o ferro fundido pode ser branco, cinzento, 
nodular e maleável. A composição química de um ferro fundido é geralmente a 
seguinte: 
Carbono total: 3 a 4,5% 
Silício: 1 a 2% 
Manganês: até 0,7% 
Enxofre: até 0,1% 
Fósforo: 0,6% a 0,8% 
 O carbono total é a soma do carbono combinado na cementita e do 
carbono grafítico. O ferro fundido cinzento possui uma dureza reduzida e em 
vista da grafita pode ser usinado com facilidade. A usinagem geralmente é feita 
a seco. O ferro fundido branco é duro e não usinável. Contém 2 a 4% de 
carbono, sob a forma combinada. Ele é principalmente usado para a fabricação 
do ferro maleável e para a moldagem de um número limitado de peças em que 
se deseja como características principais uma extrema dureza e alta 
resistência ao desgaste. 
 
O ferro fundido nodular é obtido pelo acréscimo de pequenas quantidades de 
magnésio ou césio (meio quilo por tonelada aproximadamente) aqui a grafita 
aparece sob a forma de nódulos ou esferas e se distribui mais uniformemente 
por todo o material, dando uma material muito resistente e altamente dúctil. No 
caso dele possuir níquel (até 3,5%) ele se torna altamente resistente à 
corrosão(inoxidável). Características do ferro nodular: 
 Alta tenacidade 
 Alta fluidez 
 Excelente resistência ao desgaste 
 Excelente soldabilidade 
 Maior usinabilidade que o ferro fundido cinzento 
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 27 
 Temperável 
 
Sistema de classificação 
 
 O sistema de classificação dos aços varia de acordo com o tipo de ferro 
fundido em função das suas faixas de composição química, de acordo com a 
tabela 2.6 
Tabela 2.6 
Tipo C Si Mn P S 
Cinzento 2,5 – 4,0 % 1,0 – 3,0 % 0,2 – 1,0 % 0,002 – 1,0 % 0,02 – 0,25 % 
Dúctil 3,0 – 4,0 % 1,8 – 2,8 % 0,1 – 1,0 % 0,01 – 0,1 % 0,01 – 0,03 % 
Branco 1,8 – 3,6 % 0,5 – 1,9 % 0,25 – 0,8 % 0,06 – 0,2 % 0,06 – 0,2 % 
Maleável 2,2 – 2,9% 0,9 – 1,9 % 0,15 – 1,2 % 0,02 – 0,2 % 0,02 – 0,2% 
 
Aplicações 
 Ferro fundido cinzento 
 Este material é frágil e quebradiço devido a sua microestrutura, não 
servindo muito bem a aplicações que requeiram elevada resistência à tração. 
Sua resistência e ductilidade são maiores sob compressão, além de terem 
excelentes capacidades de amortecimento de vibrações e elevada resistência 
ao desgaste mecânico. São aplicados como componente estrutural de 
máquinas e equipamentos pesados sujeitos à vibração, peças fundidas de 
vários tipos que não necessitam de elevada resistência mecânica, pequenos 
blocos cilíndricos, pistões, cilindros, discos de embreagem e peças fundidas de 
motores a diesel. 
 
 
 
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 28 
 Ferro fundido dúctil 
 Sua estrutura nodular confere maiores resistência mecânica e ductilidade 
ao material, aproximando suas características das do aço. Suas aplicações 
incluem válvulas carcaça de bombas, virabrequins, engrenagens, pinhões, 
cilindros e outros componentes de máquinas e automóveis. 
Ferro fundido branco 
 Extremamente duro e frágil, chegando a ser inadequado para a usinagem 
em alguns momentos. Sua aplicação é restrita aos casos em que dureza 
elevada e resistência ao desgaste são necessárias, como nos cilindros de 
laminação. O ferro fundido branco, geralmente, é utilizado como um processo 
intermediário na produção do ferro fundido maleável. 
 
 Ferro fundido maleável 
 Produto da transformação do ferro fundido branco após tratamento 
térmico em temperatura e atmosfera adequada. Apresenta características de 
elevada resistência mecânica e consideráveis ductilidade e maleabilidade. É 
aplicável tanto em temperaturas normais quanto mais elevadas. Flanges, 
conexões para tubos, peças para válvulas ferroviárias e navais, e outras peças 
para indústria pesada são algumas das aplicações típicas do ferro fundido 
maleável 
Estrutura Cristalina 
 Os metais quando solidificam eles cristalizam, ou seja, os seus átomos 
que no estado líquido, estavam se movimentando mais livremente e sem 
nenhuma organização, agora estão localizados em posições relativamente 
definidas e ordenadas, que se repetem em três dimensões, formando uma 
figura geométrica que é o cristal. Existem sete sistemas cristalinos: triclínico, 
monoclínico, ortorômbico, hexagonal, trigonal, tetragonal e cúbico. De acordo 
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 29 
com a disposição dos átomos, originam-se desses sistemas 14 possíveis 
distribuições de acordo com o tipo de metal e suas respectivas temperaturas e 
pressão. Essas distribuições dos átomos é chamada de reticulados ou redes. 
 
Tabela 2.7 Raios atômicos e estruturas cristalinas para alguns metais 
Metal Estrutura 
cristalina 
Raio 
atômico 
(nm) 
Metal Estrutura 
critalina 
Raio 
atômico 
(nm) 
Alumínio CFC 0,1431 Molibdênio CCC 0,1363 
Cádmio HC 0,1490 Níquel CFC 0,1246 
Cromo CCC 0,1249 Platina CFC 0,1387 
Cobalto HC 0,1253 Prata CFC 0,1445 
Cobre CFC 0,1278 Titânio HC 0,1445 
Ouro CFC 0,1442 Tungstênio CCC 0,1371 
Ferro CCC 0,1241 Zinco HC 0,1332 
Chumbo CFC 0,1750 
 
 
CÉLULAS UNITÁRIAS 
 
 As células unitárias são pequenos volumes que representam a disposição 
geométrica dos átomos, como o modelo atômico é repetido indefinidamente, 
torna-se conveniente subdividir a rede cristalina em células unitárias. A 
distância repetida chamada de parâmetro cristalino, dita o tamanho de uma 
célula unitária, é também a dimensão da aresta da célula unitária. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 30 
Figura 2.7 Parâmetro cristalino (Pc) 
 
 
Exemplo 1: 
 A célula unitária do cromo é cúbica e contém dois átomos. Determine o 
parâmetro cristalino para o cromo. 
SOLUÇÃO 
Consultando a tabela periódica obtemos a massa atômica do Cr = 52 U e a 
massa molar = 52g. a densidade do cromo é: 7,20g/cm3. 
A massa por célula unitária é = 2 . 52g / 6,02 x1023 = 172,76x10-24 g 
Mas, Densidade = massa / volume 
Volume = massa / densidade = 172,76 x10-24 g / 7,20x106 g/m3 = 23,994 
x10-30 m3 
Volume do cubo = aresta3 
Então a aresta ou o parâmetro cristalino = 0,2884 x10-9 m ou 0,2884 nm 
 
Um conjunto de células unitárias forma o cristal com contornos geométricos, 
onde ao adquirir os contornos irregulares pelo seu crescimento passa a 
chamar-se grão. 
 
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 31 
 
Figura 2.8 Estrutura cristalina granular 
 
 Cada grão é constituído de milhares de células unitárias, estas por sua 
vez, consistem em grupos de átomosdispostos em posições fixas, formando 
figuras geométricas como foi indicado na figura 2.8. 
 
 
 ALOTROPIA 
 
 Alotropia ou polimorfismo é a propriedade de certos metais, apresentam 
reticulados cristalinos diferentes, conforme a variação da temperatura. Como 
exemplo temos o ferro que no estado sólido e temperatura ambiente apresenta 
uma grade cúbica centrada no espaço, essa denominação é chamada de cubo 
de corpo centrado. 
 
 
 
 
 
 
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 32 
Figura 2.9 Cubo de corpo centrado 
 
 
 
 Aquecendo-se o ferro a 910ºC os átomos mudam de posição e o conjunto se 
modifica e a grade anterior se transforma em grade cúbica de face centrada. 
 
Figura 2.10 Cubo de face centrada 
 
 
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 33 
 
 
 
 Continuando o aquecimento até 1390ºC, o cubo de face centrada 
transforma-se novamente em cubo de corpo centrado. Podemos resumir essas 
transformações de acordo com a tabela 2.8 
 
Tabela 2.8 Transformações alotrópicas do ferro 
Modificação Estrutura cristalina Faixa de estabilidade(ºC) 
Alfa CCC Até 910 
Gama CFC 910-1390 
Delta CCC 1390-1535 
 
 
 RETICULADOS CÚBICOS 
 
 Numa rede cristalina de cubos de corpo centrado, cada átomo dos 
vértices é repartido com os sete outros vértices dos cubos vizinhos, possuindo 
cada vértice somente 1/8 de átomo, ou seja, 8. 1/8 + 1(átomo do centro) = 2 
átomos por célula unitária. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 34 
Figura 2.11 2 átomos por célula unitária 
 
 Já na rede de cubos de faces centradas, cada cristal possui 1/8 de átomo 
em cada vértice e meio átomo no centro de cada face. Os átomos das faces 
são repartidos com as faces adjacentes. 8.1/8 + 6.1/2 = 4 átomos. 
 
Figura 2.12 4 átomos por célula unitária 
 
 
Exemplo 2 
Calcule o volume de uma célula unitária CFC em termos do raio atômico R 
 
 
 
 
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 35 
SOLUÇÃO 
 
De acordo com a figura 2.12 a partir do triângulo reto na face, temos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VC = a
3 = (2R 2 )
3 = 16R3
2
 
 
No caso para uma célula unitária CCC temos a seguinte relação da aresta em 
função do raio atômico: 
a = 4R/
3
 
 
 
CÁLCULO DE MASSA ESPECÍFICA 
 
 Um conhecimento da estrutura cristalina de um sólido metálico permite o 
cálculo de sua massa específica teórica através da relação 
 
ρ = 
AcNV
nA
 
onde 
n = número de átomos associados a cada célula unitária 
A = peso atômico 
22
2
4
2
)4(
2
)4(
)4(2
)4(
2
2
2
22
222
Ra
R
a
R
a
R
a
Ra
Raa






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 36 
Vc = volume da célula unitária 
NA = número de avogrado ( 6,023 x 10
23 átomos/mol) 
 
Exemplo 3 
O cobre possui um raio atômico de 0,128nm, uma estrutura cristalina CFC e 
um peso atômico de 63,5g/mol. Calcule a sua massa específica teórica e 
compare a resposta com a sua massa específica medida. 
SOLUÇÃO 
 
ρ=
AcNV
nA
=
ANR
nA
)216( 3
= = 
=
)/10023,6](/)1028,1(216[
)/5,63)(/4(
2338 molátomosxáriacélulaunitcmx
molgáriacélulaunitátomos

 
= 8,89g/cm3 
O valor encontrado na literatura para a massa específica do cobre é de 
8,94/cm3, o que está em excelente aproximação com o resultado anterior. 
 
FATOR DE EMPACOTAMENTO ATÔMICO (FEA) 
 
 O FEA é a soma dos volumes das esferas de todos os átomos no interior 
de uma célula unitária dividida pelo volume da célula unitária, ou seja: 
 
FEA = volume dos átomos em uma célula unitária / volume total da célula 
unitária 
 
Tipicamente, os metais possuem fatores de empacotamento atômico 
relativamente elevados comparados a outros materiais. 
 
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 37 
Exemplo 4 
Demonstre que o fator de empacotamento atômico para a estrutura cristalina 
CFC é de 0,74. 
 
SOLUÇÃO 
 
O volume de uma esfera é 
3
3
4
R
 , e uma vez que existem quatro átomos por 
célula unitária CFC, o volume total dos átomos (ou esferas) é 
4
3
3
4
R
= 
3
3
16
R
 e de acordo com o exemplo 2, o volume total da célula unitária 
é 16R3
2
, portanto, o fator de empacotamento atômico é 
 
FEA = 
216
)
3
16
(
3
3
R
R = 0,74 
 
 
DEFEITOS DOS CRISTAIS 
 
 Os defeitos nos cristais podem ser causados pela sua arrumação durante 
o seu crescimento, por vibração, vazios ou lacunas etc. Consideremos até 
nesse momento a rede cristalina como um empilhamento perfeitamente 
simétrico, mas, na realidade, os metais não são perfeitos. Do ponto de vista 
geométrico podemos classificar os defeitos das redes cristalinas em 
 Defeitos de ponto 
 Defeitos de linha 
 Defeitos de superfícies 
 Os defeitos pontuais podem ser 
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 38 
 Lacunas pontuais: é a mais simples, normalmente ocorre quando falta 
um átomo no reticulado normal. 
 
Figura 2.13 Lacuna 
 
 
 
 
 
 
 Átomos intersticiais: um átomo é preso numa posição intermediária 
dentro do reticulado cristalino. 
 
Figura 2.14 Átomos intersticiais 
 
 
 
 
 
 Defeito de linha é a discordância, que é o acúmulo de vários átomos numa 
mesma linha com o mesmo tipo de defeito. Já os defeitos de superfícies 
aparecem geralmente nos contornos dos grãos ou junções dos cristais. 
 
DEFEITOS DURANTE A SOLIDIFICAÇÃO DOS METAIS 
 
-Bolhas: vazios oriundos de gases dissolvidos no líquido e que ficaram 
retidos no lingote fundido. Para se evitar as bolhas utilizam-se, desoxidantes. 
Ex: Fe-Si, Fe-Mn, que evitam a formação de CO ou CO2, pois se combinam 
com o O2. 
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 39 
-Trincas: são ocasionadas pelas tensões excessivas que se desenvolvem 
durante o resfriamento ou ainda devido ao formato desigual das peças, 
impedindo o resfriamento uniforme. 
-Segregação: ao solidificar um metal, as impurezas como: fósforo e 
enxofre, não são tão solúveis no estado sólido como no líquido, portanto são 
repelidas para o líquido quando a solidificação se propaga. A solidificação 
cominha da periferia para o centro, portanto é no centro que as impurezas se 
acumulam, esse fenômeno é denominado segregação. 
-Rechupe: a solidificação de um metal se inicia pelas partes que estão em 
contato com as paredes do molde ou na parte superior, onde o metal está 
exposto ao ar. O metal ao passar do estado líquido para o sólido diminui seu 
volume, portanto aparecerá uma região central no lingote ou peça que se 
chama rechupe. 
 
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS 
 
 A deformação plástica acarreta uma mudança de lugar permanente dos 
átomos da rede cristalina. Com a interrupção das tensões, os átomos da rede 
cristalina não retornam as suas distâncias interatômicas normais, ou seja, não 
voltam as suas posições de origem. Dois mecanismos estruturais básicos 
podem estar presentes no cristal durante o processo de deformação plástica: 
escorregamento e maclação. 
 No escorregamento uma parte do cristal move-se em relação a outra 
parte, segundo determinados planos e direções. Na maclação uma parte do 
cristal inclina-se em relação a outra parte a partir de um plano limite das duas 
partes. O principal mecanismo de deformaçãoplástica, contudo, é o de 
escorregamento provocado pela movimentação de discordâncias. 
 
 
 
 
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 40 
 
 
 
 
Figura 2.15 Escorregamento e maclação 
 
 A presença de contornos de grão interfere no comportamento dos metais 
quando sujeitos a deformação. Assim sendo nos metais policristalinos, como 
ocorre geralmente, o tamanho de grão é um dos fatores importantes a 
considerar na sua deformação plástica, assim como nas suas propriedades 
mecânicas. A deformação quando aplicada nos metais policristalinos, ocorre no 
interior dos grãos. Ao passar de um grão para outro, a orientação 
cristalográfica muda bruscamente.os grãos que estão orientados em relação a 
direção do esforço aplicado, deformam-se em primeiro lugar, em seguida 
deformam-se os grãos menos favoravelmente orientados. A deformação em 
geral não se dá através dos contornos dos grãos, pode-se dizer assim que 
esses contornos constituem uma região de maior resistência mecânica. Dessa 
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 41 
forma podemos concluir que a medida que diminui o tamanho de grão, 
aumenta a resistência à deformação mecânica. 
 
DEFORMAÇÃO A FRIO E DEFORMAÇÃO A QUENTE 
 
 Costuma-se distinguir o trabalho mecânico a frio do trabalho mecânico a 
quente, por uma temperatura indicada como temperatura de recristalização, 
que é característica de cada metal e definida como “a menor temperatura na 
qual uma estrutura deformada de um metal trabalhado a frio é restaurada ou é 
substituída por uma estrutura nova, livre de tensões, após a permanência 
nessa temperatura por um tempo determinado”. O trabalho mecânico a frio ao 
causar uma deformação plástica abaixo da temperatura de recristalização 
provoca o chamado encruamento cujos efeitos são traduzidos por uma 
deformação da estrutura cristalina e modificação das propriedades mecânicas 
do material, efeitos esses tanto mais intensos, quanto maior a intensidade do 
esforço mecânico a frio. O material encruado também sofre uma diminuição da 
condutibilidade elétrica ficando num estado de elevadas tensões internas 
devido ao aumento do número de discordâncias. Um metal no estado normal ( 
recozido) contém cerca de 106 a 108 discordâncias por centímetro quadrado, 
enquanto que um metal severamente encruado contém cerca de 1012 
discordâncias por centímetro quadrado. 
 
 
 
 
 
 
 
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 42 
 
 
 
Tabela 2.8 Efeito do encruamento de alguns metais e ligas 
 
 As propriedades e a estrutura do metal alteradas pelo trabalho a frio 
podem ser recuperadas ou devolvidas ao estado anterior ao encruamento 
mediante um tratamento térmico de recristalização ou recozimento. O principal 
efeito da recuperação é o alívio das tensões internas, restaurando-se ao 
mesmo tempo certos característicos físicos alterados, como a condutibilidade 
elétrica que aumenta rapidamente. 
 
 
 
 
 
 
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 43 
Tabela 2.9 Temperatura de recristalização de alguns metais 
Metal Temperatura de recristalização (ºC) Temperatura de fusão (ºC) 
Alumínio 150 660 
Magnésio 200 650 
Prata 200 960 
Ouro 200 1063 
Cobre 200 1083 
Ferro 450 1536 
Platina 450 1769 
Níquel 600 1450 
Molibdênio 900 2610 
Tungstênio 1200 3410 
 
 
Polimorfismo 
 
 Dois cristais são polimorfos quando possuem estruturas cristalinas 
diferentes, mas a mesma composição. 
 
Materiais não cristalinos (amorfos) 
 
 São aqueles nos quais os átomos não se repetem num arranjo em largas 
distâncias. Exemplos: 
 
 
 
 Vidro Gases 
 
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 44 
QUESTÕES DO CAPÍTULO 
 
1) O que é metalurgia? 
2) O que é corrosão? 
3) Quem apresenta no estado natural, maior tendência a sofrer oxidação, 
o alumínio ou o ferro? Explique 
4) Quais são as etapas de obtenção do ferro? 
5) O que é Fe2O3 ? 
6) Qual a finalidade do carvão no alto forno? 
7) O que é fazer reduzir um elemento químico? 
8) Quais são as principais impurezas que compõem o ferro gusa? 
9) Qual a característica principal do ferro gusa? 
10) O que é aço? 
11) Quais as principais propriedades mecânicas que o aço deve possuir? 
12) O que é ferro alfa? 
13) O que é ferro gama? 
14) O que é CCC e qual a sua faixa de estabilidade para o ferro puro? 
15) A célula unitária do Fe é cúbica e contém 4 átomos. Determine o 
parâmetro cristalino do Fe em metros. 
16) Qual a diferença do ferro fundido branco para o cinzento? 
17) Quais são as reações que ocorrem no alto forno? 
18) O que é encruamento? 
19) Cite três defeitos dos cristais 
20) O que é um material maleabilizado? 
21) Quais são as vantagens do ferro fundido? 
22) Cite quatro tipos de reticulados cristalinos 
23) O que é alotropia? 
24) O que é escorregamento e maclação? 
25) Um material metálico passou por um processo de conformação a frio e 
sofreu encruamento, como podemos melhorar a sua estrutura? 
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 45 
26) É possível prever quanto minério será necessário para obter 20 
toneladas de ferro? 
27) Quanto de carvão é consumido quando 30Tde ferro são produzidas? 
28) Quanto de calcário a usina emprega quando retira 10T de escória? 
29) Utilizando a tabela periódica, procurar as massas atômicas dos 
elementos que constituem as seguintes substâncias e calcule as 
massas molares de cada uma delas: 
a) óxido de ferro II FeO 
b) dióxido de carbono; CO2 
c) carbonato de cálcio; CaCO3 
d) gás oxigênio; O2 
 
30) Quantos gramas de ferro podem ser obtidos a partir da transformação 
de 160Kg de óxido de ferro III? 
31) Quantos gramas de óxido de ferro III são necessários para interagir 
com 216Kg de carvão? 
32) Queimando-se 40g de carvão, produziu-se 131g de dióxido de 
carbono. Qual o rendimento desse processo? 
33) Qual a massa de ferro que se forma ao se carregar o alto-forno com 
hematita de pureza 89,9%? Considere o rendimento do processo como 
100%. 
34) Qual a massa de ferro contida em 32T de hematita de pureza 90%? 
35) Um litro de álcool combustível tem massa de 0,79Kg. Qual os eu poder 
calorífico em Kcal/L? 
36) Se um litro de gasolina pesa 0,745Kg, qual o seu poder calorífico em 
Kcal/L? 
37) O tanque de um carro tem 60L de capacidade. Quantos litros de álcool 
devem ser queimados para liberar a mesma quantidade de calor que 
60L de gasolina? 
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 46 
38) Se o raio atômico do chumbo vale 0,175nm, calcule o volume de sua 
célula unitária em metros cúbicos. 
39) Mostre que para uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado o 
comprimento da aresta da célula unitária a e o raio atômico R estão 
relacionados pela expressão a = 4R/
3
 
40) O molibdênio possui uma estrutura cristalina CCC, um raio atômico de 
0,1363nm e um peso atômico de 95,94g/mol. Calcule e compare a sua 
massa específica teórica com o valor experimental. 
41) O nióbio possui um raio atômico de 0,1430nm e uma massa 
específica de 8,57g/cm3. Determine se ele possui uma estrutura 
cristalina CFC ou CCC. 
42) Mostre que o fator de empacotamento atômico para a estrutura 
cristalina CCC vale 0,68. 
 
 
 
 
 
 
 
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 47 
AULA 3 
AÇO 
 
Aço: liga Fe-C contendo geralmente de 0,008 até cerca de 2% de C (carbono), 
além de certos elementos residuais do processo, sendoum material tenaz, de 
excelentes propriedades, de fácil trabalho, podendo também ser forjável. 
Principais influências do carbono nas propriedade do aço: 
 Aumento da dureza 
 Aumenta o limite de resistência e limite de escoamento 
 Redução da ductilidade 
 Diminui a tenacidade 
 Diminuição do alongamento 
 Aumenta a temperabilidade (formação da martensita) 
 Dificulta a soldagem (endurecimento e trincas na solda e na 
ZAT – zona afetada termicamentre) 
AÇOS- CARBONO 
 São os aços resultantes de uma combinação química de ferro e carbono, 
nas quais o teor de carbono varia entre 0,05 a 1,7%. Comumente tais aços 
contém além do Fe e C, outros elementos como o manganês, silício, enxofre e 
o fósforo que entram na composição em porcentagens pequenas e que são 
considerados impurezas. Porém se o teor de manganês for superior a 1,65% 
ou o do silício acima de 0,60%, 0s aços serão classificados entre os de liga. As 
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 48 
propriedades mecânicas dos aços- carbono variam quase que exclusivamente 
em função do teor de carbono existentes nas respectivas composições, pois, 
quanto maior o teor deste, o aço se torna mais duro e resistente à tração, 
enquanto que diminui em tenacidade, alongamento e maleabilidade. 
 
 EFEITOS DOS ELEMENTOS COMPONENTES 
 
 Ferro (Fe): é o elemento básico da liga. 
 Carbono ( C): elemento determinativo dos aços-carbono. 
 Manganês ( Mn): é adicionado ao aço no curso de sua 
produção siderúrgica, como elemento desoxidante e 
dessulfurizante, e a maior parte dele é removida em forma de 
escória, permanecendo na composição final um teor inferior a 
1,65%. 
 Silício (Si): todos os aços-carbono contém silício em 
proporção que varia de 0,05 a 0,30%, a qual constitui uma 
impureza normal, não exercendo grandes influências nas 
propriedades dos aços. 
 Enxofre (S): é tolerado nos aços um teor mínimo de 
0,055% nos aços denominados de “corte livre”, em que esse 
elemento é adicionado até 0,35% para melhorar a usinabilidade 
dos mesmos. 
 Fósforo (P): quando o teor ultrapassar certos limites, esse 
elemento passa a constituir um dos componentes mais nocivos 
para os aços, uma vez que os tornam frágeis e quebradiços. 
 
 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS-CARBONO 
 
 Comumente os aços–carbono são classificados, segundo o teor de 
carbono como indica a tabela 1.1 
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 49 
Tabela1.1 Classificação dos aços-carbono 
Carbono (%) Denominação 
Até 0,15 Extra doce 
0,15 a 0,30 Doce 
0,30 a 0,40 Meio doce 
0,40 a 0,60 Meio duro 
0,60 a 0,70 Duro 
0,70 a 1,20 Extra duro 
1,20 a 1,70 Emprego especial 
 Os aços-carbono com teor de carbono superior a 0,30% adquirem 
têmpera e até 0,30% podem ser endurecidos superficialmente através de um 
tratamento especial denominado cementação. Com até 0,30% de carbono eles 
são encontrados comercialmente em forma de chapas, fios, vergalhões, 
perfilados e tubos. Com mais de 0,30% de carbono os aços são fornecidos em 
forma de barras ( circulares, sextavadas, quadradas, retangulares). 
 
 
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AÇOS-LIGA 
 Os Aços-liga contém quantidades específicas de elementos de liga 
diferentes daqueles normalmente utilizados nos aços comuns. Estas 
quantidades são determinadas com o objetivo de promover mudanças nas 
propriedades físicas e mecânicas que permitam ao material desempenhar 
funções específicas. Os aços-liga costumam ser designados de acordo com 
o(s) seu(s) elemento(s) predominante(s), como por exemplo, aço-níquel, aço-
cromo e aço-cromo-vanádio. 
 
 
 
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 53 
 
 EFEITOS DOS ELEMENTOS DE LIGA 
 Níquel: Aumentam a resistência ao desgaste, o limite de elasticidade, a 
dureza e a tenacidade. Adicionado juntamente com o cromo fica 
conhecido como aços inoxidáveis. 
 Cromo: Aumentam o limite de elasticidade, dureza, a resistência ao 
desgaste e melhora a propriedade de têmpera em água ou óleo sem 
muita deformação. É classificado entre os aços inoxidáveis com teor 
superior a 10%. 
 Manganês: Só é considerado elemento de liga quando sua porcentagem 
for superior a 1,65%. Adicionado em pequenas quantidades aumenta a 
dureza, a resistência ao desgaste e a resistência a tração. 
 Molibdênio: Depois do carbono esse elemento é o que exerce maior 
influência na dureza do aço. Aumenta a profundidade de têmpera, 
aumentando também a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis. 
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 Tungstênio: Aumenta a dureza do aço e sua resistência ao calor, assim 
como a tensão de ruptura e o limite de escoamento. 
 Cobalto: Entra na composição dos aços para as ferramentas de corte e 
na fabricação de imãs permanentes. Pequenas proporções são 
adicionados aos aços especiais para as ferramentas, que lhes 
proporcionam maior dureza, no entanto, em grandes porcentagens 
tornam os aços menos resistentes ao impacto. 
 Silício: Todas as categorias de aços contém algumas porcentagens de 
silício e em sua maioria entre 0,10 a 0,35%. Ele desoxida os aços e com 
um teor de até 1,75% aumentam o limite de elasticidade e a resistência 
ao impacto. 
 Vanádio: Tem a propriedade de aumentar a resistência a tração sem 
diminuir a ductilidade. Com maiores porcentagens, emprega-se na 
fabricação de aços rápidos. 
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 56 
AULA 4 
 
TRATAMENTO TÉRMICO DOS AÇOS 
 
 
 Denomina-se de tratamento térmico a qualquer operação que envolva um 
aquecimento do material até certa temperatura, seguido de um resfriamento 
adequado, visando a mudança da estrutura do aço, bem como suas 
propriedades em geral. De acordo com o objetivo do tratamento e do resultado 
que se queira obter, os aços devem ser aquecidos até as respectivas 
temperaturas preestabelecidas e também, serem resfriados de maneira 
apropriada. 
Definições: 
Austenita: é a solução sólida do carbono em ferro gama. 
Ferrita: é a solução sólida do carbono em ferro alfa. 
Cementita: o carboneto de ferro (Fe3C). 
Grafita: a variedade alotrópica do carbono (estrutura cristalina hexagonal). 
Perlita: ferrita + cementita 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 57 
AQUECIMENTO DO AÇO 
 
O que acontece com o aço ao ser aquecido? 
No caso de aço não ligado que contém 0,4% de carbono: 
- em temperatura de 300°C a estrutura do aço ao carbono é igual a sua 
estrutura na temperatura ambiente: ferrita (cor branca) e perlita (cor preta); 
- em temperatura de 723°C inicia-se uma transformação em sua estrutura: a 
ferrita transforma-se em austenita e a cementita da perlita se decompõe; 
- em temperatura de 800°C toda a estrutura do aço transforma-se em austenita. 
 
 
O gráfico anterior ilustra uma região de mudança de fase em intervalo de 
temperatura: A ferrita e a perlita transformam-se em austenita. Essa região é 
chamada zona crítica: área em que as células unitárias do ferro CCC se 
transformam em CFC, durante o aquecimento do aço. 
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 58 
A austenita forma-se no aço a partir de 723° C. Encontra-se na região acima da 
zona crítica, na zona de austenitização, conforme se pode observar no gráfico. 
A austenitatem uma estrutura cúbica da face centrada (CFC), apresentando 
menor resistência mecânica e boa tenacidade. Não é magnética. 
 Os cristais de ferro puro observados ao microscópio formam uma 
estrutura denominada ferrita. A ferrita é ferro alfa, ou seja, ferro puro que pode 
conter em solução, pequenas quantidades de Si-P e outras impurezas. 
Cristaliza no sistema cubo de corpo centrado, tem uma resistência aproximada 
de 28 Kg/mm2, 35% de alongamento e uma dureza de 90 Brinell. 
É o mais mole de todos os constituintes, muito dúctil, maleável e magnético. O 
teor de carbono exerce significativa influência nas propriedades mecânicas do 
aço. Quanto maior, maiores a dureza e a resistência à tração. Entretanto, aços 
com elevados teores de carbono são prejudicados pela maior fragilidade devido 
à maior quantidade de cementita, uma substância bastante dura mas 
quebradiça. A cementita deposita-se em forma de finas lamelas entre os 
cristais de ferro formando outra estrutura regular denominada de perlita. A 
perlita aparece geralmente por esfriamento lento da austenita, tem uma 
resistência de 80Kg/mm e um alongamento de 15%. Ao microscópio, a perlita 
apresenta-se como um desenho parecido com uma impressão digital. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 59 
 
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 60 
TRATAMENTOS TÉRMICOS 
 
De modo geral, o tratamento térmico consiste em aquecer e resfriar uma 
peça de metal para que ela atinja ás propriedades mecânica desejadas como 
dureza, elasticidade, ductibilidade e resistência a tração, que são chamadas 
propriedades mecânicas do metal. A peça adquiri esta propriedade sem que se 
modifique o estado físico do metal. 
 
PROCESSO 
 
A peça de aço deve ser colocada em um forno com temperatura definida para o 
tipo de material, durante o tempo que foi calculado para alcançar o efeito 
desejado. Retira-se com segurança do forno com o uso de uma tenaz e 
submete-se ao resfriamento. 
 
O resultado desse processo é a mudança nas propriedades mecânicas do aço, 
e dependem de três fatores: 
 - Temperatura de aquecimento 
 - Velocidade de resfriamento 
 - Composição química do material 
 
FATORES DE INFLUÊNCIA NOS TRATAMENTOS TÉRMICOS 
 
O tratamento térmico representa um ciclo tempo temperatura, de modo que, 
basicamente, os fatores a considerar são os seguintes: aquecimento, tempo de 
permanência à temperatura e resfriamento. 
 
 
 
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 61 
AQUECIMENTO. 
 
Considerando como objetivo fundamental do tratamento térmico a modificação 
das propriedades mecânicas do material, verifica-se que isto só é conseguido 
mediante uma alteração da sua estrutura. Nestas condições, a liga considerada 
deve ser aquecida a uma temperatura que possibilite tal modificação. Esta 
temperatura corresponde geralmente valores acima da temperatura de 
recristalização do material; no caso dos aços chamamos de temperatura crítica. 
No aquecimento deve ser considerado o fator velocidade de aquecimento, que 
não pode ser muito lenta, caso contrário haverá excessivo crescimento de grão, Ou 
muito rápida, o que poderá provocar empenamento ou mesmo aparecimento 
de fissuras. 
 
TEMPO DE PERMANÊNCIA À TEMPERATURA. 
 
A influência do tempo de permanência à temperatura de aquecimento é mais 
ou menos idêntica a influência da máxima temperatura de aquecimento, ou 
seja, o tempo à temperatura deve ser suficiente para que as peças se aqueçam 
de modo uniforme através de toda sua seção. Deve-se evitar tempo além do 
estritamente necessário para que isto ocorra, pois pode haver indesejável 
crescimento de grão, além da oxidação de determinadas ligas. 
 
RESFRIAMENTO. 
 
A escolha do meio de resfriamento é fundamental no processo de tratamento 
térmico e depende essencialmente da estrutura final desejada. O aumento do 
percentual do carbono na liga é o responsável pelo aumento da dureza do aço. 
Esse aumento do carbono se traduz pelo aumento da cementita na mistura. 
Com os tratamentos térmicos podemos modificar as formas de cristalização do 
aço e a disposição do carbono na liga, modificando, assim, a dureza do 
material. A modificação da forma de cristalização é conseguida através da 
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 62 
velocidade de resfriamento podendo endurecer ou “amolecer“ o material. 
 
 
TIPOS DE TRATAMENTOS TÉRMICOS 
 
Existem duas classes de tratamentos: 
 
Os tratamentos térmicos: que por simples aquecimento e resfriamento, 
modificam as propriedades de toda a massa do aço. 
Os tratamentos termoquímicos: que modificam as propriedades somente numa 
fina camada superficial da peça. Nesses tratamentos a peça é aquecida 
juntamente com produtos químicos e posteriormente resfriada. 
 
RECOZIMENTO 
 
Esse tratamento térmico tem por objetivo redução da dureza que os aços 
possam apresentar devido a processos anteriores tais como: conformação a 
frio (encruamento), tratamentos térmicos, processos de soldagem, fundição ou 
outros processos que gerem endurecimento. 
Torna o aço mais homogêneo, melhora sua ductilidade tornando-o facilmente 
usinável. O tratamento consiste em elevar-se a temperatura da peça até a 
transformação completa em austenita e resfriar-se lentamente. de uma 
maneira geral, indica-se o resfriamento com a peça envolvida em areia para os 
aços de baixo carbono e o resfriamento controlado dentro do forno, para os 
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 63 
aços de alto carbono. Após o recozimento a perlita se apresenta mais grosa 
resultando daí uma menor dureza e resistência 
 
NORMALIZAÇÃO 
 
Pode ser também chamado de recozimento de normalização. O seu objetivo é 
dotar o aço de suas características normais (material laminado a quente e 
resfriamento ao ar). A normalização refina a granulação do aço; apaga 
vestígios de tratamentos térmicos anteriores; elimina microestruturas brutas de 
fundição; regulariza microestruturas em juntas soldadas. As peças 
Normalizadas apresentam dureza média e uma boa resistência mecânica ao 
contrário das peças recosidas que são 
bem macias; maleáveis e pouco 
resistentes. O tratamento consiste em 
aquecer o material até a temperatura 
de transformação da austenita e fazer-
se resfriamento ao ar. As 
microestruturas obtidas na 
normalização são semelhantes às do 
recozimento apenas com a diferença 
de que a perlita se apresenta mais fina resultando daí uma maior dureza e 
resistência. 
 
REVENIMENTO 
 
É um tratamento térmico subcrítico (abaixo da temperatura de transformação 
da austenita) Tem como objetivo aliviar as tensões na martensita reduzindo 
significativamente sua fragilidade reduzindo 
conseqüentemente a dureza obtida na 
têmpera. A microestrutura obtida é 
chamada martensita revenida. As 
temperaturas do revenido podem variar de 
acordo com o desejo de maior ou menor 
alívio de tensões internas e a sua 
conseqüente perda de dureza. Altas 
temperaturas de revenido podem estar 
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 64 
entre 550/650° C e baixas temperaturas estão entre 300/400° C. Resfriamento 
ao ar. 
 
 
 
 
 
 
 
TÊMPERA 
 
O tratamento de têmpera consiste em elevar-se o material à temperatura de 
transformação da austenita e resfriar-se o material rapidamente. Esse 
resfriamento deve ser mais rápido quanto menor for o teor de carbono no 
material. Podemos utilizar como meios de resfriamento desde a salmouragelada, passando por resfriamento em água gelada, água à temperatura 
normal, óleo, ar soprado ou ar normal. Os tratamentos de têmpera também 
podem apresentar diversas maneiras de serem efetuados. Temos a têmpera 
comum com pouco controle no resfriamento ou as têmperas mais elaboradas 
que por isso mesmo recebem os nomes de austêmpera ou martêmpera. A 
microestrutura que se deseja obter na têmpera comum é a martensita. Essa 
microestrutura apresenta elevada dureza, elevada resistência mecânica e 
elevada fragilidade. A têmpera comum causa um grau elevado de tensões 
internas podendo gerar trincas e empenos em peças mais delicadas. Outro 
resultado dessa têmpera é a perda de tenacidade. Para reduzir esses 
inconvenientes é indicado a seguir um tratamento de revenimento. 
 
 
 
 
 
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 65 
Para se entender os tratamentos térmicos a seguir é necessário conhecer as 
curvas TTT. As curvas, Temperatura, Tempo, Transformação (TTT) são 
características que os aços apresentam no resfriamento. Visto em um gráfico x, 
y (temperatura, tempo) elas assim se apresentam: 
 
 
 
Vejamos, então como podemos aproveitar essas características dos aços ao 
serem resfriados. Quando queremos obter uma transformação na estrutura 
interna de uma peça de aço, devemos aquecê-la a uma temperatura acima da 
linha de transformação da austenita. Ao resfriá-la podemos fazê-lo mais ou 
menos lentamente. A distância (tempo) entre o zero e o ponto “a” no gráfico 
varia para cada tipo de aço podendo ser muito grande ou menor que zero. Por 
isso devemos conhecer essas curvas do aço que queremos temperar para que 
possamos utilizar o tipo de têmpera mais adequado. 
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 66 
 
 
Quando a curva do resfriamento, devido à sua pouca velocidade corta as 
curvas “1 “ e “2 “ no seu ponto alto obtemos uma microestrutura no material 
formada por perlita grosseira (recozimento). Quando a velocidade de 
resfriamento é um pouco maior temos como microestrutura, no material, a 
perlita fina (normalização). Quando essa velocidade é muito grande e não corta 
as curvas temos a formação de martensita (têmpera comum). 
 
MARTÊMPERA 
 
A martêmpera tem por objetivo obter na peça tratada uma estrutura de 
martensita como na têmpera comum, porém devemos controlar o resfriamento 
para que quando a temperatura alcançar a linha Mi (início da formação da 
martensita) esse resfriamento é retardado de maneira que a transformação se 
complete mais lentamente. O 
meio de resfriamento é 
normalmente óleo ou sal 
fundido. O material é mantido 
maior tempo entre as duas 
linhas de transformação para 
que a formação da martensita 
se dê de maneira uniforme, 
gerando menores tensões 
internas. Em seguida a peça 
é resfriada a qualquer 
velocidade. Esse tratamento 
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 67 
normalmente necessita o tratamento de revenimento para aliviar tensões 
residuais. 
 
AUSTÊMPERA 
 
É um tratamento de endurecimento dos aços que consiste em aquecer o 
material acima da temperatura de formação de austenita manter essa 
temperatura até a completa transformação e fazer um resfriamento brusco até 
uma temperatura ligeiramente acima da linha Mi. Esse processo é obtido 
através da manutenção do material em banho de chumbo ou sal (fundidos) 
(260 a 440° C). Deixando o material a uma temperatura constante durante o 
tempo em que a linha de resfriamento ultrapassa as curvas “1” e “2” na altura 
de transformação da bainita (sempre em temperatura constante). A 
temperatura escolhida depende 
da dureza que queremos obter. 
Quanto mais baixo no gráfico 
atingimos a bainita maior 
endurecimento vamos 
conseguir. Esse tratamento 
dispensa o revenimento por 
gerar baixas tensões internas. 
É normalmente indicado para 
temperar peças delicadas onde 
os empenos e as deformações 
são críticos. A desvantagem desse tratamento é que ele não pode ser feito em 
aços de baixa temperabilidade além de ser um tratamento mais caro. 
 
TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS 
 
CEMENTAÇÃO 
 
A finalidade da cementação é fazer com que um aço de baixo teor de carbono 
(macio) fique com a superfície dura, reunindo assim as duas características 
ideais de uma peça. Que seja macia o suficiente para não partir com a 
continuidade de choques e não se desgastar por abrasão nos pontos onde se 
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 68 
atrite com outras peças, como nos mancais. Esse tratamento é feito aquecendo 
a peça em um ambiente rico em carbono, o material do ambiente em que fica 
a peça pode ser sólido, líquido ou gasoso. A peça deve permanecer nesse 
ambiente por um tempo suficiente para que o carbono migre através do 
material da peça tornando assim, a superfície rica em carbono. A espessura da 
camada dura depende do tempo de permanência da peça nesse ambiente. 
Essa permanência a alta temperatura faz com que cresça demasiadamente a 
granulação do material cementado. Para que isso não aconteça o aço deve ser 
especial para cementação, quer dizer, deve ter elementos de liga que iniba o 
aumento do grão, com a temperatura. Após o tratamento superficial 
(cementação) a peça deve ser temperada para que a camada superficial, rica 
em carbono adquira a dureza desejada. Muitas vezes esse endurecimento é 
feito através da têmpera por indução. 
 
NITRETAÇÃO 
 
É um tratamento semelhante à cementação. Apenas em vez do uso da 
atmosfera de carbono, utiliza-se uma atmosfera rica em nitrogênio. Esse 
elemento combina-se com alguns elementos de liga do aço (principalmente o 
alumínio), formando nitretos que têm elevada dureza. Esse tratamento tem 
como vantagem sobre a cementação o fator de não necessitar têmpera e ainda 
aumentar a resistência da peca à fadiga e à corrosão. Tem ainda a vantagem 
de utilizar temperaturas menores que a com menores riscos de empenos da 
peça nitretada. Tanto na nitretação como na cementação o interior da peça não 
sofre modificações consideradas. 
 
 
CARBONITRETAÇÃO 
 
O meio carbo-nitretante é uma atmosfera gasosa, contendo carbono e 
nitrogênio ao mesmo tempo. A atmosfera pode ser constituída pelos seguintes 
gases: 
Gás de gerador – 77 a 89% 
Gás natural – 9 a 15% 
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 69 
Amônia – 2 a 8% 
A temperatura vária de 700º. a 900º. C e o tempo de tratamento é 
relativamente pequeno; a espessura das camadas carbo-nitretadas vária de 
0,07 a 0,7 mm 
A carbonitretação é usada, geralmente em peças de pequeno porte, como 
componentes de relógios e aparelhos eletrodomésticos. 
 
 
 
 
Temperaturas ideais de alguns tratamento térmicos 
 
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 70 
QUESTÕES DO CAPÍTULO 
 
1)No que consiste a têmpera? 
2) Para temperar um aço com 1,40% de carbono recomenda-se aquece-lo a 
uma temperatura acima de aproximadamente 850ºC e depois resfria-lo 
rapidamente. Esse procedimento está correto? Caso não esteja explique o 
processo ideal. 
3)Qual ou quais tratamentos térmicos que consiste aquecer um aço com 0,4% 
de carbono acima do ponto crítico e em seguida resfria-lo ao ar? 
4)Quando normalmente utiliza-se o tratamento térmico de alívio de tensões? 
5)O que é ferrita? 
6)O que é cementita? 
7)O que é austenita? 
8)O que é perlita? 
9)O que é martensita? 
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 71 
10)Explique porque no tratamento de Têmpera o aço para aumentar a máxima 
dureza necessita ser resfriado rapidamente. 
11)O que é bainita?