tec11 Aços para Construção Mecânica

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Tecnologia dos Materiais 
UNIDADE
IX
AÇOS 
PARA
CONSTRUÇÃO MECÂNICA
CONTEÚDO DESTA UNIDADE
Introdução.
Classes de Aços ABNT.
Sistema de Classificação ABNT.
Composição Química.
Propriedades Mecânicas dos Aços-Carbono.
Efeitos dos Elementos de Liga.
Classificação SAE dos Aços-Carbono e Aços de Baixa Liga.
Classes dos Aços para Construção ABNT NBR 6006/80.
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Aços para Construção Mecânica
INTRODUÇÃO
A ABNT classifica os aços em 4 CLASSES, de acordo com as características predominantes: 
AÇOS PARA CONSTRUÇÃO.
AÇOS-FERRAMENTA.
AÇOS INOXIDÁVEIS.
AÇOS COM CARACTERÍSTICAS PARTICULARES.
Os AÇOS PARA CONSTRUÇÃO MECÂNICA correspondem a uma subdivisão dos aços para construção, tendo aplicação:
Construção de equipamentos para a indústria mecânica em geral.
Construção de veículos de transporte.
Fabricação de chapas, barras, tubos, fios, arames e molas.
Componentes de aparelhos elétricos, eletrônicos e máquinas em geral.
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CLASSES DE AÇOS ABNT
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Construção mecânica
SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO ABNT
EXEMPLO: Aço ABNT NBR 6006 1020.
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Aço ABNT NBR 6006 XXYY(Y)
No de registro da norma
Classe
Teor médio de carbono X 100: YY: %p C < 1,0% YYY: %p C > 1,0 %
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA
De acordo com a composição, os aços para construção podem ser:
AÇOS-CARBONO: utilizados em aplicações comuns, que não exigem elevadas resistência mecânica e dureza. Apresentam, além do carbono, teores residuais de Mn, Si, P e S, resultantes do processo de fabricação.
AÇOS DE BAIXA LIGA: apresentam MENOS DE 10%p de outros elementos ou de Mn, Si , P e S (em teores acima do normal). 
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Composição química dos aços-carbono
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Os aços-liga são classificados como DE ALTA LIGA quando apresentam de 10%p ou mais de elementos de liga.
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS-CARBONO
Dependem de dois fatores:
COMPOSIÇÃO QUÍMICA: o C é o elemento fundamental:
O teor de carbono afeta diretamente a dureza e a resistência mecânica, bem como a ductilidade. 
Quanto MAIOR o percentual de carbono, MAIOR a temperabilidade.
ESTRUTURA: é influenciada por:
COMPOSIÇÃO QUÍMICA: determina se o aço é hipoeuteóide, eutetóide ou hipereutetóide.
TRATAMENTO MECÂNICO: relacionado à deformação do material.
Trabalho a quente: produz estrutura granular mais homogênea, eliminando defeitos como bolhas e vazios.
Trabalho a frio: resulta no encruamento do material.
 TRATAMENTO TÉRMICO.
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EFEITO DA ESTRUTURA SOBRE ALGUMAS PROPRIEDADES DO AÇO
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EFEITOS DOS ELEMENTOS DE LIGA
OBJETIVOS DA ADIÇÃO DE ELEMENTOS DE LIGA:
Alterar as propriedades mecânicas.
Aumentar a usinabilidade, a temperabilidade e a resistência ao desgaste.
VANTAGENS DO AÇO-LIGA SOBRE O AÇO-CARBONO:
Maior temperabilidade.
Menor distorção e trincas após tratamento térmico de têmpera.
Maior resistência à fadiga.
Maior ductilidade com maior resistência mecânica.
DESVANTAGENS: 
Custo mais alto.
Maiores cuidados durante o tratamento térmico, entre outras.
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Efeitos dos elementos de liga
BORO:
Aumenta muito a temperabilidade dos aços hipoeutetóides e eutetóides, efeito acentuado pela granulação fina da austenita.
Diminui a temperabilidade dos aços hipereutetóides.
CHUMBO:
É muito insolúvel no ferro, não forma solução sólida nem carboneto.
Melhora a usinabilidade.
CROMO:
Aumenta a temperabilidade.
Forma carbonetos estáveis e muito duros, os quais conferem ao aço grande resistência ao desgaste e grande capacidade de corte.
Estabilizador da austenita.
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Efeitos dos elementos de liga
MANGANÊS:
Quando dissolvido na ferrita, aumenta bastante sua dureza e resistência mecânica, reduzindo pouco sua ductilidade.
Estabiliza a austenita.
Aumenta moderadamente a temperabilidade.
Principal função: DESSULFURANTE (forma MnS, impedindo assim a formação de FeS, que fragiliza o aço, principalmente em temperaturas mais altas).
MOLIBIDÊNIO:
Aumenta fortemente a temperabilidade, especialmente quando o Cr está presente.
Intensifica as propriedades melhoradas por outros elementos (Mn, Cr e Ni).
Aumenta a ductilidade e temperabilidade.
Confere maior usinabilidade com maior dureza.
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Efeitos dos elementos de liga
NIÓBIO:
Refinador de grão.
Aumenta a temperabilidade.
NÍQUEL:
Estabiliza a ferrita.
Aumenta a soldabilidade de aços com alto teor de carbono.
Sozinho quase não altera as curvas TTT, mas em combinação com Cr e Mo, retarda fortemente a transformação austenita-perlita.
VANÁDIO:
Refinador de grão.
Aumenta a temperabilidade.
Assim como o Mo, intensifica as propriedades conseguidas com outros elementos.
Melhora as propriedades de fadiga.
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AÇOS COM BAIXO TEOR DE CARBONO
%C < 0,3 %p.
Não respondem à têmpera.
MICROESTRUTURA: Ferrita primária (pró-eutetóide) + perlita.
Aumento de resistência por trabalho a frio.
Baixa resistência, baixa dureza, alta ductilidade e alta tenacidade
Usináveis.
Soldáveis.
Valores típicos de algumas propriedades mecânicas:
e = 275 MPa.
LRT = 415 a 550 MPa.
L = 25%.
 
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AÇOS COM MÉDIO E ALTO TEOR DE CARBONO
MÉDIO: %p C de 0,3 a 0,85.
ALTO: %p C de 0,85 a 1,5.
Endurecíveis por têmpera.
Utilizados normalmente após têmpera e revenimento.
Adição de elementos de liga para melhorar a endurecibilidade (Exemplos: Cr, Ni, Mo).
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CLASSIFICAÇÃO SAE* DOS AÇOS-CARBONO E AÇOS DE BAIXA LIGA
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* SAE: SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS
CLASSES DOS AÇOS PARA CONSTRUÇÃO MECÂNICA ABNT NBR 6006/80
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Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
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Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
CLASSE 10XX: compreende os aços-carbono comuns, DE BAIXO CUSTO, com teor MÁXIMO de carbono de 0,96%p. 
APLICAÇÕES: serviços de menor responsabilidade, onde não se exijam elevadas resistência mecânica e/ou resistência ao desgaste e a temperatura não é muito alta.
Aços com baixo teor de carbono:
1010: painéis de automóveis, pregos e arames.
1020: tubos, chapas.
Aços com médio teor de carbono:
1040: virabrequins, parafusos.
1080: talhadeiras, martelos.
1095: facas, lâminas de serra para metais.
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Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
CLASSE 11XX (RESSULFURADO): apresenta teor de S mais alto (de 0,08 a 0,33 %p), o que torna os aços dessa classe de FÁCIL USINAGEM:
O S forma MnS (SULFETO DE MANGANÊS), inclusão não-metálica FRÁGIL e ALONGADA.
O MnS atua como CONCENTRADOR DE TENSÃO, facilitando a QUEBRA DO CAVACO durante a operação de usinagem do material.
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Microestrutura de um aço 11XX
Inclusões frágeis de MnS
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Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
CLASSE 12XX: apresenta teores de S e P mais altos, o que torna tambémos aços dessa classe de FÁCIL USINAGEM:
Além do efeito do S, descrito anteriormente na classe 11XX, o P torna a ferrita MAIS DURA, ao formar SOLUÇÃO SÓLIDA SUBSTITUCIONAL com o Ferro.
CLASSE 14XX: os aços dessa classe apresentam Nióbio em sua composição (0,10 %p), o qual promove o refino de grão do material:
O Nb forma CARBONETOS e CARBONITRETOS quando presente no aço, os quais se precipitam no contorno de grão da austenita.
Esses carbonetos agem como uma espécie de CINTURÃO, impedindo mecanicamente o crescimento do grão.
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Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
CLASSE 13XX (AÇOS-MANGANÊS): apresenta teor mais alto de Mn (de 1 a 1,6 %p):
O Mn reduz a composição de carbono da reação eutetóide, aumentando a quantidade de PERLITA que se forma, comparada a de um aço comum COM O MESMO TEOR DE CARBONO.
A maior proporção de perlita torna o material mais resistente mecanicamente, sem que se precise aumentar o teor de carbono.
O baixo teor de carbono garante uma boa SOLDABILIDADE.
A combinação BOA RESITÊNCIA MECÂNICA + BOA SOLDABILIDADE faz com que os aços dessa classe sejam normalmente empregados como COMPONENTES ESTRUTURAIS.
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Durante a operação de soldagem, o RESFRIAMENTO RÁPIDO da junta soldada aliado a um TEOR MAIS ALTO DE C favorecem a formação de MARTENSITA, o que fragiliza a junta soldada.
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Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
CLASSES 2XXX (AÇOS-NÍQUEL): o teor de níquel mais elevado nesses aços aumenta a temperabilidade, permitindo um resfriamento mais lento nos tratamentos de têmpera.
CLASSES 3XXX (AÇOS-NÍQUEL-CROMO): o níquel aumenta a ductilidade e tenacidade, enquanto o cromo confere maior temperabilidade.
APLICAÇÕES: eixos, engrenagens, pinos para altos esforços mecânicos, peças cementadas, entre outras. 
CLASSE 41XX (CROMO-MOLIBDÊNIO): são baratos, apresentam boa temperabilidade, soldabilidade e ductilidade.
APLICAÇÕES: vasos de pressão, peças estruturais para aeronáutica, eixos.
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Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
CLASSES 43XX e 47XX (AÇOS-CROMO-NÍQUEL-MOLIBDÊNIO): de grande aplicação, devido à excelente resposta aos tratamentos de têmpera + revenido e austêmpera. Apresentam alta temperabilidade e boa resistência à fadiga (principalmente os aços 43XX).
APLICAÇÕES: peças grandes que necessitam de alta resistência com boa ductilidade e tenacidade, componentes sujeitos a altas cargas periódicas, engrenagens de avião e peças para aeronáutica.
CLASSES 8XXX e 9XXX (AÇOS-CROMO-NÍQUEL-MOLIBDÊNIO): apresentam teores mais baixos de elementos de liga. Possuem alta tenacidade e ótima resposta à tempera e revenido.
APLICAÇÕES: em peças onde o esforço mecânico não é muito intenso, brocas, engrenagens, serras e peças fundidas.
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Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
CLASSE 46XX (AÇOS-NÍQUEL-MOLIBDÊNIO): possui altas resistência mecânica, ductilidade, tenacidade, altas resistência à fadiga e à abrasão.
APLICAÇÕES: onde se necessita de alta resistência mecânica associada com alta resistência à fadiga, engrenagens de transmissão, mancais, eixos rotativos, pinos de corrente etc.
CLASSES 5XXX (AÇOS-CROMO): apresentam boa temperabilidade, resistência mecânica e ao desgaste. 
APLICAÇÕES: esferas e roletes para mancais.
CLASSE 6XXX (AÇOS-CROMO-VANÁDIO): apresenta boa temperabilidade, tenacidade e propriedades de fadiga.
APLICAÇÕES: eixos, pinhões, engrenagens de alta resistência mecânica, à fadiga e à fluência. A liga 6150 é usada em molas, devido ao seu alto limite elástico na condição tratada termicamente.
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Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
CLASSE XXBXX (AÇOS COM ADIÇÃO DE BORO): o boro é usado em aços-carbono e aços-liga contendo só Cr ou Ni-Cr-Mo para aumentar a temperabilidade. O teor de boro é de 0,0005 a 0,003%p. 
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Seção transversal de uma barra temperada e revenida a 177 ºC por 1 hora (a região mais clara é martensita): a) aço 1035; b) aço 10B35
Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
CLASSE XXLXX (AÇOS COM ADIÇÃO DE CHUMBO):o chumbo melhora a usinabilidade. É introduzido em teores de 0,15 a 0,35%p na maioria dos aços das séries 10XX e 11XX, ainda líquidos, durante o vazamento em moldes.
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