Slides: Processo de Conformação Mecânica

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Metalurgia do P�.pdf
Metalurgia do Pó 
Aula 01 Conforma��o Mec�nica 2011 1 Propriedades dos Materiais.PDF
Propriedades dos materiais 
Aula 01Aula 01
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Propriedades dos materiais 
Aula 01Aula 01
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Objetivos
Efetuar uma revisão
propriedades dos materiaispropriedades dos materiais
Reforçar o conceito
propriedades e da
realização de alguns
Apresentar as principais
existentes e os motivos
revisão das principais
materiaismateriais
conceito de cada uma das
metodologia adotada para
dos ensaios
principais classes de materiais
motivos para seleção
Propriedades dos materiais
Podemos dividir as propridades dos materiais em:
Mecânicas:Mecânicas:
- Resistência (máxima, escoamento, penetração)
- Resiliência
- Tenacidade
Aplicações: Estruturas, maq. industriais, equipamentos mecânicos, etc…
Quimicas:
- Resistência a oxidação
- Resistência a corrosão
- Resistência a radiação UV
Aplicações: plantas quimicas e de potência, estruturas marinhas, etc…
Propriedades dos materiais
Podemos dividir as propridades dos materiais em:
Resistência (máxima, escoamento, penetração)
Aplicações: Estruturas, maq. industriais, equipamentos mecânicos, etc…
Aplicações: plantas quimicas e de potência, estruturas marinhas, etc…
Propriedades dos materiais
Fisicas
- Densidade
- Condutividade térmica
- Condutividade elétrica
- Propriedades magnéticas
Aplicações: 
Linhas de transmissão de
elétricas e eletrônicos, sistemas
Propriedades dos materiais
potência, instrumentação, máquinas
sistemas de refrigeração, etc…
Propriedades mecânicas
Tensão de escoamento 
Tensão a partir da qual
plástica quando submetido
Tensão a ser considerada nos
Tensão máxima ou limite de resistência a traçãoTensão máxima ou limite de resistência a tração
Tensão máxima em tração
material sem ocorrência de
Propriedades mecânicas
Tensão de escoamento 
o material irá sofrer deformação
submetido a um esforço
nos projetos de engenharia
Tensão máxima ou limite de resistência a traçãoTensão máxima ou limite de resistência a tração
tração que pode ser suportada por um
de fratura
Ensaio de traçãoEnsaio de tração
Ensaio de traçãoEnsaio de tração
Ductilidade
Capacidade do materialCapacidade do material
deformação plástica apreciável
fratura.
Pode ser expressa em
ou em redução percentualou em redução percentual
ensaio de tração
material ser submetido a umamaterial ser submetido a uma
apreciável antes de sofrer uma
porcentagem de alongamento
percentual de área durante umpercentual de área durante um
Alongamento %
Al% = ((Lf –Al% = ((Lf –
Redução de área %
RA% = ((Ao RA% = ((Ao 
– Lo) / Lo)) x 100– Lo) / Lo)) x 100
RA% = ((Ao – Af) / Ao) x 100RA% = ((Ao – Af) / Ao) x 100
Propriedades mecânicasPropriedades mecânicas
Perguntas e problemasPerguntas e problemas
Fratura dúctil 
Fratura dúctilFratura dúctil
Tipo de fratura desejado na maioria dos projetos de engenharia 
Fratura do tipo taça e cone é a mais conhecida 
A região central da fratura possui aspecto irregular e fibroso A região central da fratura possui aspecto irregular e fibroso 
(análise a olho nú)
Tipo de fratura desejado na maioria dos projetos de engenharia 
é a mais conhecida 
A região central da fratura possui aspecto irregular e fibroso A região central da fratura possui aspecto irregular e fibroso 
Fratura frágil
Fratura frágilFratura frágil
Tipo de fratura indesejado
engenharia
Ocorre sem deformação apreciavél
propagação de uma trincapropagação de uma trinca
Superficie de fratura tende a ser
indesejado na maioria dos projetos de
apreciavél e através de rápida
ser relativamente plana
Fraturas dúctil e frágilFraturas dúctil e frágil
Fratura dúctil
Fratura frágil
Propriedades mecânicas
ResiliênciaResiliência
Capacidade de
energia quando
elasticamente. É indicada
curva tensão de escoamentocurva tensão de escoamento
em tração para o material
Propriedades mecânicas
um material absorver
ele é deformado
indicada pela área sob a
escoamento x deformaçãoescoamento x deformação
material
Tensão x deformação e resiliênciaTensão x deformação e resiliência
Propriedades mecânicas
TenacidadeTenacidade
Uma medida da quantidade
é absorvida por um
É indicada pela
tensão x deformaçãotensão x deformação
material
Propriedades mecânicas
quantidade de energia que
um material até a fratura.
área total sob a curva
deformação em tração para odeformação em tração para o
Tensão x deformação e tenacidadeTensão x deformação e tenacidade
Tenacidade
Pode variar em um mesmo
Variação significativa na temperatura
Elevada taxa de deformação 
Presença de estado de tensão triaxial
Posicionamento da retirada da amostra 
material em função de:
Variação significativa na temperatura
Elevada taxa de deformação 
Presença de estado de tensão triaxial
Posicionamento da retirada da amostra 
Influência da temperaturaInfluência da temperatura
Efeito da orientação da amostraEfeito da orientação da amostra
Ensaios de impacto
Metodologias Charpy e IzodMetodologias Charpy e Izod
Existência de entalhe em amostra (ambas)
Diferença principal está no posicionamento da amostra 
durante o ensaio
Resultados tem ótimo
Valores absolutos possuem
Ensaios de impacto
Metodologias Charpy e IzodMetodologias Charpy e Izod
Existência de entalhe em amostra (ambas)
Diferença principal está no posicionamento da amostra 
ótimo valor comparativo.
possuem pouco significado
Ensaios de tenacidadeEnsaios de tenacidade
Propriedades mecânicas
DurezaDureza
Medida da resistência
pela indentação de sua
Medida da resistência
deformação plástica localizadadeformação plástica localizada
Propriedades mecânicas
de um material a deformação
sua superfície ou por abrasão
resistência de um material a uma
localizada (impressão ou risco)localizada (impressão ou risco)
Ensaios de durezaEnsaios de dureza
Ensaios de durezaEnsaios de dureza
Propriedades quimicas
Resistência a corrosão
Corrosão: perda deteriorativa de um metal 
como resultado da dissolução no ambiente
Mecanismos de corrosãoMecanismos de corrosão
três grandes grupos
polimeros e cerâmicos)
Propriedades quimicas
Resistência a corrosão
Corrosão: perda deteriorativa de um metal 
como resultado da dissolução no ambiente
corrosão são distintos para oscorrosão são distintos para os
grupos de materiais (metais,
cerâmicos)
Propriedades quimicas
Corrosão galvânicaCorrosão galvânica
Corrosão preferencial do
metal mais quimicamente
ativo entre dois metais que
se encontram eletricamente
acomplados e expostos a umacomplados e expostos a um
eletrólito
Propriedades quimicas
do
quimicamente
que
eletricamente
umum
Propriedades fisicas
DensidadeDensidade
Expresso em unidade
volume
(g/cm³ ou kg/dm³)
Diferencial dos polímeros
metálicas como o aluminiometálicas como o aluminio
Propriedades fisicas
de massa por unidade de
kg/dm³)
polímeros e de algumas ligas
aluminio e o titânioaluminio e o titânio
Propriedades fisicas
Condutividade elétricaCondutividade elétrica
É uma medida da facilidade
é capaz de conduzir uma
Diferencial de muitas ligas metálicasDiferencial de muitas ligas metálicas
Tem como propriedade
elétrica que é caracteristica
Propriedades fisicas
Condutividade elétricaCondutividade elétrica
facilidade com que um material
uma corrente elétrica
Diferencial de muitas ligas metálicasDiferencial de muitas ligas metálicas
propriedade inversa a Resistividade
caracteristica dos cerâmicos
Propriedades fisicas
Condutividade térmicaCondutividade térmica
É um parâmetro que caracteriza
material em conduzir calor
Diferencial de muitas ligasDiferencial de muitas ligas
Tem como propriedade
que é caracteristica dos
Propriedades fisicas
Condutividade térmicaCondutividade térmica
caracteriza a habilidade de um
calor
ligas metálicasligas metálicas
propriedade inversa ser isolante térmico
dos cerâmicos
Classes de materiais
Metais
Plásticos ou polímeros
Cerâmicos
CompósitosCompósitos
Classes de materiais
Plásticos ou polímeros
Metais
Resistentes 
Rigidos
Tenazes 
Condutores térmicos 
Condutores elétricos
Possuem maior gama de aplicações nas indústrias
Exemplos: aço, aluminio, cobre, etc…
Possuem maior gama de aplicações nas indústrias
Exemplos: aço, aluminio, cobre, etc…
Ligas metálicas
Polimeros
Baixa resistência mecânica
Duráveis
Sensíveis a temperatura
Isolantes elétricos
Leves
DúcteisDúcteis
Resistentes a corrosão
Exemplos: Polietileno, Nylon, Poliamida, etc…
Baixa resistência mecânica
Sensíveis a temperatura
Resistentes a corrosão
Exemplos: Polietileno, Nylon, Poliamida, etc…
Cerâmicos
Resistentes
Fragéis
Duráveis
Resistentes a corrosão
Isolantes elétricos e térmicos
RefratáriosRefratários
Exemplos: Vidro, concreto, diamante, etc…
Resistentes a corrosão
Isolantes elétricos e térmicos
Exemplos: Vidro, concreto, diamante, etc…
Compósitos
Resistentes
Rigidos
Leves
Anisotrópicos
Exibe diferentes valores de uma propriedade em Exibe diferentes valores de uma propriedade em 
diferentes direções cristalográficas
Exibe diferentes valores de uma propriedade em Exibe diferentes valores de uma propriedade em 
diferentes direções cristalográficas
Bibliografia
Charles e Crane, Selection
Materials, Ed. Butterworth,
William Callister Jr.
Materiais: Uma Introdução,
Edição
Selection and Use of Engineering
Butterworth, 1994, 2a ed.
. Ciência e Engenharia De
Introdução, Ed. LTC Quinta
Aula 02 Conforma��o Mec�nica 2011 1 Sele��o de Materiais.pdf
Seleção de materiais 
Aula 02Aula 02
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Seleção de materiais 
Aula 02Aula 02
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Motivos para seleção
Para seleção de um material a equipe de projeto deve 
levar em conta:levar em conta:
- Aplicação (propriedades requeridas e modos de falha 
a serem evitados)
- Propriedades mecânicas,- Propriedades mecânicas,
material
- Custo (vida útil requerida e mercado existente)
Motivos para seleção
Para seleção de um material a equipe de projeto deve 
Aplicação (propriedades requeridas e modos de falha 
mecânicas, quimicas e fisicas domecânicas, quimicas e fisicas do
Custo (vida útil requerida e mercado existente)
Modos de falha em serviço
As principais causas de falha em serviço são classificadas 
conforme a origem do problema em:conforme a origem do problema em:
i) Erros de projeto
Mal dimensionamento de um componente
ii) Defeitos inerentes ao material selecionado
Defeitos de fundição em materiais fundidos
Modos de falha em serviço
As principais causas de falha em serviço são classificadas 
conforme a origem do problema em:conforme a origem do problema em:
Mal dimensionamento de um componente
ii) Defeitos inerentes ao material selecionado
Defeitos de fundição em materiais fundidos
Modos de falha em serviço
iii) Defeitos introduzidos durante a fabricação
Tratamentos térmicos mal controlados ou soldas mal 
feitas
IV) Deterioração em serviçoIV) Deterioração em serviço
Ataques químicos e desgastes
Modos de falha em serviço
iii) Defeitos introduzidos durante a fabricação
Tratamentos térmicos mal controlados ou soldas mal 
IV) Deterioração em serviçoIV) Deterioração em serviço
Ataques químicos e desgastes
Mecanismos de falha
Alguns exemplos são:
Fratura dúctil
Fratura frágil
Fadiga 
Fluência
Corrosão sob tensão, Corrosão sob fadiga, Corrosão
Fragilização por hidrogênio Fragilização por hidrogênio 
Processos de desgaste
Flambagem ou outra forma de instabilidade
Mecanismos de falha
Corrosão sob tensão, Corrosão sob fadiga, Corrosão-erosão
Flambagem ou outra forma de instabilidade
Fratura dúctil
Geralmente ocorre em função de
um erro de projeto ou influência
momento de concepção e implementaçãomomento de concepção e implementação
Em relação a forma de propagação
- Intercristalina ou intergranular:
Geralmente está associado com a
- Transcristalina ou transgranular:
Geralmente é associado a elevada
taça-cone com elevada estricção
de sobrecarga de um material em função de
influência de variáveis externas não previstas no
implementação do projetoimplementação do projeto
propagação a fratura pode ser:
a presença de partículas de segunda fase
:
elevada deformação plástica e fratura do tipo
no material.
Fratura frágil
Em relação a forma de propagaçãoEm relação a forma de propagação
- Intercristalina ou intergranular:
Não apresenta deformação macroscópica
a heterogeneidades, precipitações
- Transcristalina ou transgranular:- Transcristalina ou transgranular:
Fratura plana com aparência
associado a marcas de estrias no
como fratura por clivagem
propagação da fratura pode ser:propagação da fratura pode ser:
macroscópica visível. Geralmente está associado
precipitações e segregações nos contornos dos grãos
::
aparência granular ou cristalina freqüentemente
no local de iniciação. Também conhecido
Fadiga
Tipo de fratura que pode vir
mesmos estão sujeitos a cargasmesmos estão sujeitos a cargas
geralmente ocorre a uma carga
a ocasioná-la quando o mesmo
estática
Este tipo de fratura é considerada
indicação óbvia que a propagação
o momento do inicio da propagaçãoo momento do inicio da propagação
As principais fases até a ruptura
crescimento e propagação de uma
vir a ocorrer em materiais quando os
cargas cíclicas. A falha no materialcargas cíclicas. A falha no material
carga muito menor que a requerida para vir
mesmo material é submetido a uma carga
considerada traiçoeira pois não há nenhuma
propagação de uma trinca está ocorrendo desde
propagação até a ruptura final do materialpropagação até a ruptura final do material
ruptura do material consistem em nucleação,
uma trinca
Fadiga 
Fadiga
Fatores decisivos para se evitar este tipo de fratura
> Durante a fase de concepção do projeto deve
- Geometrias complexas ou irregulares
- Mudanças bruscas de secção
- Junções parafusadas e soldadas
> Durante a fase de fabricação busca-
- Bom acabamento superficial
- Induzir tensões compressivas na peça
- Eliminar tensões internas no material
- Endurecimento de camada superficial
- Captar defeitos e trincas que podem vir a gerar algum dano futuro
Fatores decisivos para se evitar este tipo de fratura
> Durante a fase de concepção do projeto deve-se evitar:
Geometrias complexas ou irregulares
-se:
Induzir tensões compressivas na peça
Eliminar tensões internas no material
Endurecimento de camada superficial
Captar defeitos e trincas que podem vir a gerar algum dano futuro
Fadiga
Demais pontos de importância correlacionados a fadiga
- Existência das curvas S-N 
- Importância da tenacidade
- Métodos de ensaio para determinação da energia de impacto 
- Existência da mecânica da fratura linear elástica
Demais pontos de importância correlacionados a fadiga
Métodos de ensaio para determinação da energia de impacto 
Existência da mecânica da fratura linear elástica
Curvas de fadiga
Fluência
Deformação que ocorre em um
Geralmente a deformação estáGeralmente a deformação está
em alguns caso pode ser resultante
A temperatura de trabalho
aparecimento deste fenômeno
menor o tempo necessário para
fluência
As principais fases de uma curva
ou transiente, secundaria ou estacionária
um material após um período de tempo.
está associada a alguma carga externa, masestá associada a alguma carga externa, mas
resultante do próprio peso do material.
do material tem papel decisivo no
fenômeno. Quanto maior a carga e a temperatura
para que o material venha a se romper por
curva de fluência são a fluência primaria
estacionária e terciária ou acelerada
Fluência
Mecanismos utilizados para se elevar a resistência fluência de um material
- deformação a frio
processo de laminaçãoprocesso de laminação
- endurecimento por solução sólida substitucional ou intersticial
adição de elementos de liga
- endurecimento por precipitação de uma segunda fase
uso de tratamentos térmicos e de mudanças de faseuso de tratamentos térmicos e de mudanças de fase
- endurecimento por controle do tamanho do grão
Mecanismos utilizados para se elevar a resistência fluência de um material
endurecimento por solução sólida substitucional ou intersticial
endurecimento por precipitação de uma segunda fase
uso de tratamentos térmicos e de mudanças de faseuso de tratamentos térmicos e de mudanças de fase
endurecimento por controle do tamanho do grão
Fluência
Demais pontos de importância correlacionados a fluência
- Exerce papel decisivo para temperatura
- Existência de curvas deformação x tempo,
- Existência de metodologias matemáticas
através de correlações e interpolações
- Ligas mais resistentes a fluência possuem- Ligas mais resistentes a fluência possuem
maiores Tf
super ligas e materiais refratários
- Industria siderúrgica e aeronáutica
Demais pontos de importância correlacionados a fluência
temperatura de trabalho > 0,4 Tf
tempo, para diferentes temperaturas
matemáticas para se chegar a curvas de fluência
interpolações
possuem módulo de elasticidade mais elevado epossuem módulo de elasticidade mais elevado e
são mais susceptíveis ao fenômeno
Corrosão sob tensão
Fenômeno de deterioração deFenômeno de deterioração de
de tensões estáticas internas
corrosivos. Também conhecida
Ação sinergética entre a tensão
fratura em um tempo mais curto
tensão e corrosão
Uma característica importante
praticamente não se observa perda
materiais dúcteis apresentam rupturas
Corrosão sob tensão
de um material devido a ação combinadade um material devido a ação combinada
internas (residuais) ou externas e meios
conhecida como corrosão sob tensão fraturante
tensão e o meio corrosivo ocasionando
curto do que a soma das ações isoladas de
importante da corrosão sob tensão é de que
perda de massa no material e que mesmo
rupturas frágeis
Tempo necessário para ocorrer a corrosão sob tensão depende:
- tensão aplicada
Quanto maior a tensão menor será o tempo para se atingir a fratura
- concentração ou natureza do meio corrosivo
Latão pode sofrer fratura rápida na presença de amônia 
- temperatura
Em geral tende a acelerar a corrosão (> condutividade
dos íons). Em alguns casos pode retardardos íons). Em alguns casos pode retardar
água)
- estrutura e composição do material
Grãos menores são mais resistentes 
Estrutura C.C.C são mais resistentes que estruturas C.F.C (aços ferriticos e austeniticos 
expostos ao cloreto)
Tempo necessário para ocorrer a corrosão sob tensão depende:
Quanto maior a tensão menor será o tempo para se atingir a fratura
concentração ou natureza do meio corrosivo
Latão pode sofrer fratura rápida na presença de amônia 
condutividade do eletrólito > velocidade na difusão
a corrosão pois diminui a solubilidade do O naa corrosão pois diminui a solubilidade do O2 na
Estrutura C.C.C são mais resistentes que estruturas C.F.C (aços ferriticos e austeniticos 
Corrosão sob tensão
Demais pontos de importância correlacionados a corrosão sob tensãoDemais pontos de importância correlacionados a corrosão sob tensão
- Fratura pode ser intergranular e transgranular
- Realização de ensaios visam estimar o dano em serviço
- Materiais de maior resistência estão mais sujeitos a este problema- Materiais de maior resistência estão mais sujeitos a este problema
- Industria petrolífera é mais susceptível a este tipo de falha, 
principalmente na presença do 
Corrosão sob tensão
Demais pontos de importância correlacionados a corrosão sob tensãoDemais pontos de importância correlacionados a corrosão sob tensão
Fratura pode ser intergranular e transgranular
Realização de ensaios visam estimar o dano em serviço
Materiais de maior resistência estão mais sujeitos a este problemaMateriais de maior resistência estão mais sujeitos a este problema
Industria petrolífera é mais susceptível a este tipo de falha, 
principalmente na presença do H2S
Corrosão sob fadiga
Fenômeno de deterioração de
de solicitações mecânicas cíclicas
Fratura ocorre de maneira repentina
frágil
Existência de ação sinergética
fratura em um tempo mais curtofratura em um tempo mais curto
tensão e corrosão
As fraturas mecânicas sucessivas,
fadiga, rompem continuamente
material a ação do ambiente corrosivo
Corrosão sob fadiga
de um material devido a ação combinada
cíclicas e meios corrosivos
repentina e freqüentemente possui aspecto
entre a corrosão e a fadiga ocasionando
curto do que a soma das ações isoladas decurto do que a soma das ações isoladas de
sucessivas, durante a propagação da trinca de
continuamente as camadas protetoras, expondo o
corrosivo
Métodos para se reduzir a corrosão sob fadiga:
- uso de inibidores para diminuir a corrosividade do meio
- revestimentos metálicos anódicos ou de sacrifício como o zinco e o 
cádmio eletrodepositados no aço (se formam sob compressão)
- jateamento na superfície do metal (shot peening)
- tratamentos de endurecimento superficial- tratamentos de endurecimento superficial
- alterações de projeto eliminando
Métodos para se reduzir a corrosão sob fadiga:
uso de inibidores para diminuir a corrosividade do meio
revestimentos metálicos anódicos ou de sacrifício como o zinco e o 
cádmio eletrodepositados no aço (se formam sob compressão)
jateamento na superfície do metal (shot peening)
tratamentos de endurecimento superficialtratamentos de endurecimento superficial
alterações de projeto eliminando-se areas concentradoras de tensão
Corrosão sob
fadiga
Demais pontos de importância correlacionadosDemais pontos de importância correlacionados
- Alterações nas curvas S-N onde
- Trincas em geral são transgranulares,
intergranular
- Influencia da freqüência de vibrações- Influencia da freqüência de vibrações
freqüências representam tempo distintos
- Industria petrolífera (tubulações
trocadores de calor são mais susceptíveis
da água salgada, variações de
bombas, respectivamente
Corrosão sob fadiga
correlacionados a corrosão sob fadiga:correlacionados a corrosão sob fadiga:
o limite de fadiga é de difícil obtenção
transgranulares, havendo casos de propagação
vibrações mecânicas, pois ciclos a diferentesvibrações mecânicas, pois ciclos a diferentes
distintos de exposição ao meio corrosivo
(tubulações de perfuração) e tubulações de vapores e
susceptíveis a este tipo de problema em função
de temperatura e vibrações impostas pelas
Fragilização por hidrogênio
Fenômeno de interação entre o hidrogênioFenômeno de interação entre o hidrogênio
em modificações das propriedades mecânicas
rupturas frágeis e altamente danosas
Hidrogênio penetra nos metais na sua
pequeno volume atômico é capaz
cristalina, mesmo a temperaturas baixas
A fragilização por hidrogênio podeA fragilização por hidrogênio pode
- reversível: exposição ao hidrogênio
- irreversível: exposição ao hidrogênio
Fragilização por hidrogênio
hidrogênio e a maioria dos metais, resultandohidrogênio e a maioria dos metais, resultando
mecânicas e por conseqüência acarretando
danosas
sua forma atômica (H+) e devido ao seu
capaz de se difundir rapidamente na malha
baixas
ser:ser:
hidrogênio simultânea a tensão
hidrogênio simultânea ou anterior a tensão
Processos que podem gerar o hidrogênio:
Fragilização por hidrogênio
- Processo de aciaria 
- Proteção catódica
- Processos de solda e tratamento térmico 
- Decapagem ácida- Decapagem ácida
- Processos de eletrodeposição como a cadmiação
Nos dois casos acima é necessário a desidrogenação a temperatura em torno de 
190°C durante período de 4 a 8 horas
Processos que podem gerar o hidrogênio:
Fragilização por hidrogênio
Processos de solda e tratamento térmico 
Processos de eletrodeposição como a cadmiação
Nos dois casos acima é necessário a desidrogenação a temperatura em torno de 
C durante período de 4 a 8 horas
Demais pontos de importância
hidrogênio:
- materiais de maior resistência
problema com redução acentuada
- aços martensiticos são especialmente vulneráveis a este tipo de 
falha
- problema é mais acentuado na indústria petrolífera devido a - problema é mais acentuado na indústria petrolífera devido a 
presença de compostos a base de enxofre como o H
exemplo: Campo de TUPI - Petrobras
importância correlacionados a fragilização por
resistência mecânica são mais susceptíveis a este
acentuada de tenacidade e ductilidade
aços martensiticos são especialmente vulneráveis a este tipo de 
problema é mais acentuado na indústria petrolífera devido a problema é mais acentuado na indústria petrolífera devido a 
presença de compostos a base de enxofre como o H2S
Petrobras
Corrosão-erosão
Fenômeno que provoca a aceleraçãoFenômeno que provoca a aceleração
por causa do movimento relativo entre
e sólidas, e a superfície do metal
Metal é arrancado a partir da superfície
da corrosão sólidos que são mecanicamente
Existência de ação sinergética entre
em materiais que formam filmes passivantes
maior resistência a corrosão ao material
duplex e o aço inoxidável austenitico
aceleração na taxa de deterioração ou ataque a um metalaceleração na taxa de deterioração ou ataque a um metal
entre o fluido corrosivo, contendo partículas duras
superfície como íons dissolvidos, ou se forma produto
mecanicamente arrancados da superfície do metal
entre a corrosão e a erosão é notado principalmente
passivantes em sua camada superficial, conferindo
material. Como exemplos podem ser citados o aço
austenitico
Principais fatores que influenciam a taxa de corrosão
- Natureza do metal ou liga
- Ambiente ou meio corrosivo de exposição - Ambiente ou meio corrosivo de exposição 
- Condições de escoamento
- Propriedades das partículas erosivas
- Filme na superfície
capacidade de repassivação e resistência ao dano mecânico e ao desgaste
- Efeito galvânico
É acentuado quando algum movimento está presente
Principais fatores que influenciam a taxa de corrosão-erosão:
Ambiente ou meio corrosivo de exposição Ambiente ou meio corrosivo de exposição 
Propriedades das partículas erosivas
capacidade de repassivação e resistência ao dano mecânico e ao desgaste
É acentuado quando algum movimento está presente
Indústria mineral e petrolífera
problema,
Corrosão-erosão
problema,
Abaixo são citados alguns equipamentos
fenômeno:
- válvulas
- sistemas de tubulação - sistemas de tubulação 
- bombas
- agitadores
- laminas de turbinas
- reservatórios agitados
petrolífera são mais susceptíveis a este tipo de
equipamentos onde se pode observar este
Formas de se combater a corrosão-erosão:
- Escolha de material adequado
- Alterações de projeto
Inserção de filtros, mudanças de
estrangulamentos em tubulações entre
- Alterações do ambiente
Desaeração e uso de inibidoresDesaeração e uso de inibidores
- Uso de revestimentos
- Proteção catódica
erosão:
de velocidade de escoamento, eliminação de
entre outros
Processo de desgaste
Definição de desgaste Definição de desgaste 
O desgaste ocorre quando uma superfície
(perda de material) e conseqüentemente
diminuindo a precisão ocorrendo vibrações
o desgaste
Um método de se reduzir o atrito,
lubrificação (o próprio oxigênio e o
O mesmo divide-se em:
- Desgaste por partículas duras
Desgaste abrasivo e desgaste erosivo
- Desgaste por deslizamento
Desgaste por fretting
Processo de desgaste
superfície move-se sobre a outra causando dano
conseqüentemente aumentando a liberdade de movimento e
vibrações. Quanto maior a carga, mais rápido será
atrito, e conseqüentemente o desgaste é através da
vapor d’ água funcionam como lubrificantes)
erosivo
Desgaste erosivo
É o desgaste causado por colisão
um material, sendo que as partículas
de gás ou por um liquido
O mesmo divide-se em:
- Erosão por partículas sólidas em
- Erosão por partículas sólidas em- Erosão por partículas sólidas em
- Erosão devido a ação de liquido
- Erosão por cavitação
- Erosão por ação térmica
- Corrosão-erosão
colisão de partículas duras contra a superfície de
partículas duras são carregadas por uma corrente
em meio gasoso
em meio liquidoem meio liquido
liquido
Taxa de erosão (Rt)
Pode ser medida como a perda de massa do material por unidade de área e por 
unidade de tempo (g/mm2.min)unidade de tempo (g/mm2.min)
Usado para se monitorar equipamentos
útil e programando paradas de manutenção
Taxa de erosão (Rm)
Pode ser medida como a perda de massa do material por unidade de área e por 
unidade de massa das partículas que estejam impactando contra a amostra 
(g/mm2.g)
Usado quando o dano individual provocado pelo impacto das particulas é o 
interesse primário do estudo
Pode ser medida como a perda de massa do material por unidade de área e por 
equipamentos de engenharia em serviço estimando vida
manutenção
Pode ser medida como a perda de massa do material por unidade de área e por 
unidade de massa das partículas que estejam impactando contra a amostra 
Usado quando o dano individual provocado pelo impacto das particulas
é o 
Principais variáveis que afetam a taxa de erosão R
contendo liquido e partículas sólidas sendo agitado 
- Velocidade de impacto da partícula
- Concentração da partícula
- Ângulo de impacto da partícula
- Tamanho da partícula
- Forma da partícula
- Densidade e dureza da partícula
- Natureza do liquido em suspensão- Natureza do liquido em suspensão
- Natureza do escoamento no meio
- Natureza do material base
Principais variáveis que afetam a taxa de erosão Rt em um tanque 
contendo liquido e partículas sólidas sendo agitado (slurries):
Velocidade de impacto da partícula
Ângulo de impacto da partícula
Densidade e dureza da partícula
Natureza do liquido em suspensãoNatureza do liquido em suspensão
Natureza do escoamento no meio
Flambagem e outras formas de 
instabilidade
Fenômenos naturais:
- terremotos
- maremotos
- furacões
- tempestades
A rigidez estática (E) e a tenacidade são propriedades 
extremamente importantes 
Flambagem e outras formas de 
A rigidez estática (E) e a tenacidade são propriedades 
extremamente importantes 
Custo
Alguns fatores que infuenciam no custo são:
- Abundância na natureza
- Estabilidade do composto e complexidade metalúrgica
- Oferta e procura
- Variações do mercado
- Custo da liga- Custo da liga
- Processo de fabricação
- Custos logísticos (transporte e estocagem)
Alguns fatores que infuenciam no custo são:
Estabilidade do composto e complexidade metalúrgica
Custos logísticos (transporte e estocagem)
Bibliografia
Charles e Crane, Selection
Materials, Ed. Butterworth,
William Callister Jr.
Materiais: Uma Introdução,
Edição
Vicente Gentil, Corrosão
Selection and Use of Engineering
Butterworth, 1994, 2a ed.
. Ciência e Engenharia De
Introdução, Ed. LTC Quinta
Corrosão
Aula 03 Conforma��o Mec�nica 2011 1 M Endurecimento.pdf
Mecanismos de aumento 
de resistência em metais
Aula 03Aula 03
Prof. Everaldo Bowen Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Importância
Em diversas aplicações o engenheiro deve utilizar
materiais com alta resistência mas que ainda assim
possuam boa tenacidade e ductilidade devido a
considerações de projeto e custoconsiderações de projeto e custo
Em geral há perda de ductilidade com o acréscimo
de resistência
Aumento de resistência
Principio
Dificultar a deformação plástica através da restrição ou 
impedimento do movimento das discordânciasimpedimento do movimento das discordâncias
Discordância: defeito cristalino linear ao redor do qual
existe um desalinhamento atômico. A deformação plástica
corresponde ao movimento de discordâncias em resposta a
aplicação de uma tensão cisalhante
Mecanismos existentes
Redução do tamanho do grão
Por solução sólidaPor solução sólida
Presença de múltiplas fases
Encruamento ou trabalho a frio
Redução do tamanho de grão
O contorno de grão atua como barreira ao movimento de
discordâncias devido:
- Diferença nas orientações cristalográficas
- Planos de escorregamento descontinuos
Grãos finos >>> maior área de C.G >>> maior resistência
Contornos de grão
Equação de Hall-Petch
Te = To + Ke d -1/2 
Te = Tensão de escoamentoTe = Tensão de escoamento
d = diâmetro médio do grão
To e Ke = constantes para cada material específico
Tamanho de grão: 
- Controle de resfriamento 
- Deformação plástica + T.T
Tamanho de grão x resistência
Em geral tambem favoreceEm geral tambem favorece
o acréscimo de tenacidade
Solução sólida
Consiste na formação de ligas com atómos
de impurezas que entram em solução sólida
substitucional ou intersticialsubstitucional ou intersticial
Metais puros x ligas
Ligas são mais resistentes
Impurezas provocam 
deformações na rede 
cristalinacristalina
Restrição ao movimento 
de discordâncias
Presença de múltiplas fases
Exemplo:
Aço austenitico x Aço duplex
Encruamento
Fenômeno pelo qual um metal dúctil se
torna mais duro e mais resistente quando ele
é submetido a deformação plástica
Tambem conhecido como endurecimento
por trabalho a frio
Encruamento
Grau de deformação plástica
É expresso pelo % de trabalho a frio a qual o material foi
submetido:
%TF = ((Ao – Ad) / Ao)) x 100%TF = ((Ao – Ad) / Ao)) x 100
Ao = Área do material anterior a deformação
Ad = Área do material após a deformação
Encruamento
Influência do
encruamento na
curva tensão xcurva tensão x
deformação
Encruamento
Principio
O acréscimo de resistência é obtido devido a maior interação
entre campos de deformação de discordâncias, pois há umentre campos de deformação de discordâncias, pois há um
aumento na densidade das discordâncias no metal
Na média as interações de deformação discordâncias-
discordâncias são repulsivas, ou seja uma discordância
dificulta o movimento de outra discordância
Encruamento
Usado com frequência em diversos processos de
fabricação como:
- laminação a frio- laminação a frio
- trefilação
- extrusão
- estampagem
Encruamento
Alguns exemplos de aplicação são:
Indústria petrolífera
Tubos rigidos e flexíveis
Construção civil
Cabos de aço e pregos
Ver videos de fabricação de tubos flexíveis
Recozimento
Tratamento térmico que tem como objetivo
principal restaurar as propriedades do metal após o
mesmo ter sido submetido a deformação a frio
Em que casos devemos as propriedades devem ser
restauradas ???
A restauração é obtida através da recuperação e
recristalização do metal
Recuperação
Durante esta etapa parte da energia interna de deformação
armazenada é liberada em virtude do movimento das
discordâncias, como resultado de uma melhor difusão
atômica a temperaturas mais elevadas
Difusão: transporte de massa através do movimento de
atómos
Recristalização
É o processo de um novo conjunto de grãos livres
de deformação e que são equiaxiais, com baixas
densidades de discordâncias
Os novos grãos se formam a partir de núcleos
muito pequenos
Sua extensão depende do tempo e da temperatura
Influência da temperatura
Temperatura de recristalização
Temperatura na qual a recristalização é finalizada
dentro de um tempo de 1 hora
É dependente dos seguintes fatores:É dependente dos seguintes fatores:
- % TF ( Quanto > % TF < T)
- pureza da liga (Quanto > pureza < T)
Influência do % TF
Influência da pureza da liga
Influência da pureza da liga
Crescimento de grão
Fenômento que pode ocorrer em todos os
materiais cristalinos caso o material fique exposto
a uma temperatura elevada por um determinado
tempotempo
Ocorre pela migração dos contornos de grão
(difusão dos átomos )
Influência do tempo e da temperatura
Bibliografia
William Callister Jr. Ciência e Engenharia De
Materiais: Uma Introdução, Ed. LTC Quinta
ediçãoedição
Vicente Chiaverini, Tratamento térmico de
ligas metálicas, ABM, 2008
Aula 04 - Classifica��o dos processos de conforma��o.pdf
Classificação dos 
processos de conformação 
Aula 04 
Prof. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Conformação dos metais
Definição: Modificação de um corpo metálico para outra
forma definida
Os processo de conformação podem ser divididos em dois
grupos:
Processos mecânicos: Modificações de forma através da
aplicação de tensões externas
Processos metalúrgicos: Modificações de forma
está
relacionado com altas temperaturas
Processos mecânicos
São também conhecidos como processos de conformação
mecânica e são constituídos:
Por processos de conformação plástica:
Tensões aplicadas geralmente < limite de ruptura do material
Por processos de conformação por usinagem:
Tensões aplicadas > limite de ruptura do material
Processos metalúrgicos
Se dividem em:
Conformação por solidificação 
Temperatura de trabalho > Temperatura de fusão do metal
Conformação por sinterização
Temperatura de trabalho < Temperatura de fusão do metal
Tem como principal objetivo obter produtos finais com
especificação de:
- dimensão e forma
- propriedades mecânicas
- condições superficiais
Conciliar qualidade com elevada velocidade de produção e
baixo custo de fabricação
Conformação mecânica 
Conformação plástica dos metais
Possui elevada importância (mais de 80% do produtos
metálicos produzidos são submetidos a um ou mais estágios)
Permite a obtenção de peças no estado sólido, com
caracteristicas controladas, através da aplicação de esforços
mecânicos em corpos metálicos iniciais que mantem o seu
volume constante
Conformação plástica
Podem ser classificados de acordo com vários critérios:
Em relação ao tipo de esforço predominante
Em relação a temperatura de trabalho
Em relação a forma do material trabalhado ou produto final
Em relação ao tamanho da região de deformação (localizado
ou geral)
Em relação ao tipo de fluxo do material (estacionário ou
intermitente)
Em relação ao tipo de produto obtido (semi-acabado ou
acabado)
Conformação plástica
Em relação ao tipo de esforço predominante estes
processos podem ser classificados em:
1. Processos de compressão direta (laminação / forjamento)
2.Processos de compressão indireta (trefilação / extrusão /
estampagem profunda)
3. Processos de tração (estiramento)
4. Processos de dobramento ou flexão (calandragem)
5. Processos de cisalhamento (corte)
Conformação plástica
Em relação a temperatura de trabalho, quando comparado
com a temperatura de recristalização do material, estes
processos podem ser classificados em:
- Trabalho mecânico a frio
- trabalho mecânico a quente
A maioria dos trabalhos mecânicos contribui para uma
melhora significativa nas propriedades mecânicas de peças
fundidas (rompe e refina a estrutura dendrítica)
Trabalho a frio
Maior esforço mecânico
Acréscimo de dureza e das propriedades mecânicas com 
redução da ductilidade (encruamento do material)
Deformação menos profunda
Uso de ferramental com boa resistência ao desgaste
Sem formação de oxidação
Melhores tolerâncias e acabamentos superficiais
Trabalho a quente
Menor esforço mecânico
Encruamento é eliminado pela rescristalização do material
Deformação mais profunda
Uso de ferramental com boa resistência ao calor e ao
desgaste
Há oxidação e formação de casca de óxido
Piores tolerâncias e acabamentos superficiais
Em relação ao tipo de produto obtido estes processos podem
ser classificados em:
- Trabalho mecânico primário: Quando o trabalho é realizado
em material bruto como lingotes, de forma a produzir placas,
tarugos, chapas, barras, etc...
- Trabalho mecânico secundário: Quando o trabalho realizado
resulta em formas e objetos finais como arames, fios, peças
forjadas, peças estampadas, etc...
Conformação plástica
Bibliografia
Vicente Chiaverini, Tecnologia Mecânica Volume II –
Processos de Fabricação e Tratamento
Ettore Bresciani Filho, Conformação Plástica dos Metais -
Quinta Edição
Aula 05 Conforma��o Mec�nica 2011 1 Lamina��o.pdf
Laminação 
Aula 05 
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Laminação 
Aula 05 
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Processo de conformação mecânica
Laminação
a passar entre dois cilindros,
a mesma velocidade superficial,
distância menor que o valor
deformada
Ao passar entre os cilindrosAo passar entre os cilindros
tendo sua espessura reduzida
aumentados
O processo pode realizado a
mecânica no qual o metal é forçado
girando em sentidos opostos, com
superficial, distanciados entre si a uma
valor da espessura da peça a ser
o metal sofre deformação plásticao metal sofre deformação plástica
reduzida e o comprimento e a largura
a quente e a frio
Redução total = ho – h1Redução total = ho – h1
Alargamento total = b1 – bo
Alongamento total = l1 – lo 
Em algumas situações o
alargamento pode vir a ser
desprezado
Laminação
Passagem da peça pelos cilindros
força de atrito que atua na superfícieforça de atrito que atua na superfície
e os cilindros
A força de atrito depende do
normal na superfície de contato
A pressão exercida pelos cilindros
superfície de contato) tem
deformação plástica do material
processada + condições de
Redução e Velocidade)
cilindros ocorre através da ação da
superfície de contato entre as peçassuperfície de contato entre as peças
do coeficiente de atrito e da força
contato
cilindros (força normal / área da
correlação com a resistência a
material da peça que está sendo
de processamento (Temperatura,
Laminação a quente
A peça inicial é geralmente
convencional) ou uma placaconvencional) ou uma placa
Temp. trabalho > Temp. recristalização
(evita-se o encruamento para
É mais comumente aplicadaÉ mais comumente aplicada
de desbaste), onde são necessárias
seccões tranversais
Laminação a quente
um lingote fundido (lingotamento
ou tarugo (lingotamento contínuo)ou tarugo (lingotamento contínuo)
recristalização do metal da peça
para os passes seguintes)
aplicada em operações iniciais (operaçõesaplicada em operações iniciais (operações
necessárias grandes reduções de
Laminação a frio
A peça inicial é um produto
fio-máquina, laminado a quente
Temp. trabalho < Temp. recristalização
O material apresenta maior
efeito do encruamento, impossibilitando
seccão transversal da peça em
Tratamento de recozimento,
laminação, pode vir a ser necessário
É aplicado para operações finais
onde se exige acabamento superficial
semi-acabado, geralmente chapa ou
quente
recristalização do metal da peça.
resistência a deformação devido o
impossibilitando elevadas reduções na
um só passe
entre uma sequência de passes de
necessário
finais de acabamento, para aplicações
superficial superior
Placas Blocos
Chapas Perfis
Tubos
Folhas
Tarugos
Laminação 
a quente
Trilhos Barras
Barras
Laminação 
a frio
Trefilados
Tubos
a frio
Mecânica da laminação
* Arco de contato AB
* Ângulo de contato:
Cos α = 1 – (ho – h1)/2RCos α = 1 – (ho – h1)/2R
* ho x Vo = h1 x V1
Considerando a variação
da largura b desprezivel
Vo = velocidade de entrada
V1 = Velocidade de saídaV1 = Velocidade de saída
•Ponto neutro ou ponto de 
não deslizamento
Ponto no qual a velocidade
periférica dos cilindros é
igual a velocidade da placa Processo de compressão direta
Mecânica da laminação
Processo de compressão direta
Tipos de laminadores
O laminador é a máquina
laminação. O mesmo podelaminação. O mesmo pode
laminação
Cadeira de laminação: estrutura
cilindros com os mancais
necessários
Em função da temperatura
laminado e da temperatura
são classificados como cilindros
frio
Tipos de laminadores
máquina que executa o processo de
pode ter uma ou mais cadeiras depode ter uma ou mais cadeiras de
estrutura metálica que suporta os
mancais e todos os demais acessórios
de recristalização do metal a ser
de trabalho do metal, os cilindros
cilindros de laminação a quente ou a
Cadeira de laminaçãoCadeira de laminação
Duo
Tipos de laminadores
É composto por dois cilindros
giram em sentidos opostos
periférica
- Duo com retorno por cima- Duo com retorno por cima
- Duo reversível
- Duo contínuo (laminação contínua)
Tipos de laminadores
cilindros de mesmo diâmetro e que
opostos com a mesma velocidade
cimacima
contínua)
Contínuo
Constituído por diversas gaiolas
que os cilindros das gaiolas
proporcionalmente maiores
entre uma e outra gaiola
Comumente empregado paraComumente empregado para
barras, tiras, arames e chapas
gaiolas dispostas em série, de forma
subsequentes giram a velocidades
para evitar acúmulo de material
para o trabalho com vergalhões,para o trabalho com vergalhões,
chapas
Trio
É composto por três cilindros dispostos um sobre o outro
Em modernos laminadoresEm modernos laminadores
basculantes para passar as peças
a outro
Quádruo
É composto por quatro cilindros dispostos um sobre o outroÉ composto por quatro cilindros dispostos um sobre o outro
Há dois cilindros de trabalho
de apoio
Empregado na laminação de
obter uma espessura uniforme
É composto por três cilindros dispostos um sobre o outro
laminadores há mesas elevatórias oulaminadores há mesas elevatórias ou
peças de um conjunto de cilindros
É composto por quatro cilindros dispostos um sobre o outroÉ composto por quatro cilindros dispostos um sobre o outro
trabalho e dois cilindros de suporte ou
de chapas de forma que se possa
uniforme em toda secção transversal
Laminador universal
Existe uma combinação de cilindros horizontais e verticaisExiste uma combinação de cilindros horizontais e verticais
É empregado na laminação
cilindros verticais devem garantir
Laminador Sendzimir
Cada cilindro de trabalho éCada cilindro de trabalho é
apoio
Sistema que permite grandes
uma das passagens (maior carga
Existe uma combinação de cilindros horizontais e verticaisExiste uma combinação de cilindros horizontais e verticais
laminação de perfis pesados onde os
garantir a uniformidade da secção
é suportado por dois cilindros deé suportado por dois cilindros de
grandes reduções de espessura em cada
carga compressiva)
Laminador SendzimirLaminador Sendzimir
Sistema de troca
rápida de cilindros
(1 a 2 minutos)
Cartuchos” inseridos
hidraulicamentehidraulicamente
Laminador 
Sendzimir
Laminador-mandrilador
Utilizado para fabricação de tubos sem costura de diversos Utilizado para fabricação de tubos sem costura de diversos 
tipos, com destaque para o processo 
Para fabricação de tubos
laminadas, que são
conformação em rolos e soldaconformação em rolos e solda
Utilizado para fabricação de tubos sem costura de diversos Utilizado para fabricação de tubos sem costura de diversos 
tipos, com destaque para o processo Mannesmann
tubos com costura se utiliza tiras
submetidas posteriormente a
soldasolda
Tubos sem costura
Tubos com costura
Componentes de um laminador
Gaiolas: Composta pelas
constituem a cadeira de laminaçãoconstituem a cadeira de laminação
meio de mancais
Cilindros de laminação: Peças
Fabricadas a partir de aços-
Caixa de pinhões: Tem comoCaixa de pinhões: Tem como
de rotação do motor de acionamento
Fusos ou parafusos: Controlam
superior (ajuste da espessura)
Componentes de um laminador
pelas duas estruturas metálicas que
laminação. Suportam os cilindros porlaminação. Suportam os cilindros por
Peças inteiriças fundidas ou forjadas
-ferramenta, aços-liga entre outros
como função transmitir o movimentocomo função transmitir o movimento
acionamento aos cilindros
Controlam a elevação do cilindro
espessura)
Cilindros de laminação
Corpo: executa o esforço
de deformação da peça
(pode ser liso ou(pode ser liso ou
apresentar reentrâncias*)
*Também chamado de
“groove”, canal, etc.
Pescoço: É a parte que
se apóia nos mancais das
gaiolas e que suporta o
peso do cilindro e a cargapeso do cilindro e a carga
de laminação
Trevo: É a parte que
recebe o acoplamento
para rotação
Projeto eficiente de cilindros de laminação
Redução por passe deve se adequar ao diametro do cilindro
Um diâmetro maior de cilindro
trabalho permitem uma maior
A quantidade de metal laminado
importante (desgaste deve serimportante (desgaste deve ser
Velocidades de laminação elevadas
lateral e a intensidade de redução
Projeto eficiente de cilindros de laminação
o por passe deve se adequar ao diametro do cilindro
cilindro e uma temperatura maior de
maior intensidade de redução
laminado por cilindro é um fator custo
ser minimizado)ser minimizado)
elevadas restringem o espalhamento
redução
Operações de laminação
Laminadores primários ou de
desbaste: Tem como funçãodesbaste: Tem como função
transformar os lingotes de metal
em produtos semi-acabados
(fio-máquina, tarugos, placas,
etc.)
Laminadores esboçadores:
Fase intermediária entre a fase
de acabamento e o desbaste
bruto inicialbruto inicial
Laminadores acabadores:
Fazem com que a peça adquira
o seu perfil final
Operações de laminação
Montagem de cilindros na gaiola com arranjo duoMontagem de cilindros na gaiola com arranjo duo
Laminação a quente de blocos e placas
A laminação primaria é constituida
laminadores em operação continua(trenslaminadores em operação continua(trens
como objetivos básicos:
Conversão do lingote fundido em produtos laminados
A obtenção de produtos laminados
dimensões e massa especificadasdimensões e massa especificadas
Visa tambem transformar a
lingotes em uma estrutura
deformação plastica e recristalização
a quente de blocos e placas
constituida de diversos conjuntos
continua(trens de laminação) e temcontinua(trens de laminação) e tem
Conversão do lingote fundido em produtos laminados
laminados na forma de peças, com
especificadasespecificadas
estrutura cristalina grosseira dos
de grãos finos através de alta
recristalização subsequente
Fluxo de fabricação de produtos laminadosFluxo de fabricação de produtos laminados
O projeto da instalação de uma
depende dos seguintes fatores
Laminação a quente de blocos e placas
depende dos seguintes fatores
Força de laminação 
Peso e tamanho das peças
Movimentação do material
Tempo estimado de operaçãoTempo estimado de operação
Produção por unidade de tempo (tons hora, tons dia ou tons 
ano)
uma unidade de laminação primária
fatores:
a quente de blocos e placas
fatores:
Tempo estimado de operaçãoTempo estimado de operação
Produção por unidade de tempo (tons hora, tons dia ou tons 
Laminação a quente de chapas finas
E comumente realizada em uma
A presença de oxidos superficiais
uma caracteristica do produto
óxido para processamento
superficiais, redução de vida util
da aderência de revestimentos metálicos
A decapagem quimica é o principal
consiste na imersão da peça em
de ácidos clorídricos ou sulfídricos
Laminação a quente de chapas finas
uma instalação de laminação continua
superficiais na chapa laminada a quente é
produto e há necessidade de remoção do
em etapas posteriores (defeitos
util de ferramental, comprometimento
metálicos ou tintas)
principal meio de remoção de oxidos e
em um banho contendo água e solução
sulfídricos
Aplainamento: Tem como objetivo elevar a planicidade da chapaTem como objetivo elevar a planicidade da chapa
Laminação a frio de chapas finas
As chapas finas laminadas a frio são obtidas a partir de chapas 
semi-acabadas laminadas a quentesemi-acabadas laminadas a quente
O processo de laminação a frio ocorre em dois estágios:
1. Redução da espessura na dimensão especificada
2. Operações de acabamento (baixar a rugosidade)
O material final obtido
propriedades mecânicas
Laminação a frio de chapas finas
As chapas finas laminadas a frio são obtidas a partir de chapas 
acabadas laminadas a quenteacabadas laminadas a quente
O processo de laminação a frio ocorre em dois estágios:
1. Redução da espessura na dimensão especificada
2. Operações de acabamento (baixar a rugosidade)
obtido também apresenta melhores
Não ocorre formação de cascas
Laminação a frio de chapas finas
Pressões de forças motoras são
de espessura quando comparado
A programação de redução em
ser estabelecida de modo que
uniformemente distribuidas euniformemente distribuidas e
estágio
Calor gerado durante a laminação
mistura agua-oleo, dirigido a
cascas de oxido
Laminação a frio de chapas finas
são maiores para a mesma redução
comparado com a laminação a quente
em cada estágio de laminação deve
que as cargas nos laminadores sejam
e aproveitem a capacidade de cadae aproveitem a capacidade de cada
laminação é dissipado com auxilio de
a superficie dos cilindros e chapas
As chapas laminadas são geralmente
de recozimento ou normalização,
a ductilidade e controlar as propriedades
com as especificaçõescom as especificações
Podem ser utlizados fornos
(fornadas individuais) ou continuo
A definição do tipo de instalação
térmico depende da composiçãotérmico depende da composição
das propriedades mecânicas
especificação do produto final
geralmente submetidas ao tratamento
normalização, para que se possa recuperar
propriedades mecânicas de acordo
fornos de tratamento intermitente
continuo (em linha)
instalação e do ciclo de tratamento
composição quimica, da microestrutura ecomposição quimica, da microestrutura e
mecânicas do material inicial e da
final
Produtos finais da laminação a frio
Bobinas (indústria automotiva e de eletrodomesticos)
Fios de forma (indústria petrolifera)
Fios chatos (indústria petrolifera)
Cortes tranversais e longitudinais
bobinas com uso de guilhotinas
cilindros
Produtos finais da laminação a frio
Bobinas (indústria automotiva e de eletrodomesticos)
Fios de forma (indústria petrolifera)
Fios chatos (indústria petrolifera)
longitudinais podem ser efetuados nas
guilhotinas ou facas montadas em
Controle do processo de laminação
Diversos controles existentes
material produzido de acordomaterial produzido de acordo
existentes. Alguns destes controles
Inspeção e análise do metal
convencional ou continuo
inclusionario, segregação entre
Análises pós-lingotamento (análise
temperabilidade e ensaios mecânicos)
Temperatura da peça, posicionamento
pressão e torque de laminação
Controle do processo de laminação
visam garantir a qualidade final do
acordo com as diferentes especificaçõesacordo com as diferentes especificações
controles são:
metal fundido antes do lingotamento
continuo (composição quimica, nivel
entre outros)
(análise micrográfica, tamanho de grão,
mecânicos)
posicionamento e desgaste dos cilindros,
Ensaios não destrutivos como
para monitoramento de espessura
superficiais durante fase de laminação
A qualidade final do produto
de amostras e a realização
metalográficos, mecânicos e
O produto final deve atender
garantir de uma dada especificaçãogarantir de uma dada especificação
como raios gama e corrente parasitas
espessura e detecção de defeitos
laminação
produto é verificada mediante a retirada
realização de ensaios quimicos,
dimensionais
atender todas as caracteristicas a
especificação técnica de compraespecificação técnica de compra
Classificação dos produtos laminados
A classificação é realizada em
finais obtidas de acordo comfinais obtidas de acordo com
1. Produtos semi-acabados (blocos,
2. Produtos acabados (planos
Produtos não planos: perfis
secção redonda, quadrada, hexagonal,
(fio-máquina) e os tubos sem
Classificação dos produtos laminados
em função da forma e dimensões
normas técnicas estabelecidasnormas técnicas estabelecidas
(blocos, placas e tarugos)
(planos e não planos)
estruturais I, T, L, U, barras de
hexagonal, barras para trefilação
sem costura
Sequencia de passes de laminação de barras redondasSequencia de passes de laminação de barras redondas
Defeitos típicos dos produtos laminados
Blocos losangulares (a)Blocos losangulares (a)
Blocos e tarugos com colarinhos ou ranhuras (b), (c) e (j)
Blocos e tarugos com nervuras (d), (h) e (i)
Blocos torcidos (e)
Blocos cambados (f)
Tarugos com cantos incompletos (k)Tarugos com cantos incompletos (k)
Defeitos típicos dos produtos laminados
Blocos e tarugos com colarinhos ou ranhuras (b), (c) e (j)
Blocos e tarugos com nervuras (d), (h) e (i)
Tarugos com cantos incompletos (k)Tarugos com cantos incompletos (k)
Podem também surgir os defeitos
originados dos defeitos nos
fissuras superficiais, inclusõesfissuras superficiais, inclusões
dos processos de tratamento
ou marcas e riscos causados
cilindros
Para materiais de forma de perfis
de problema como falta dede problema como falta de
metades da secção, perda de dimensional,
defeitos de superfície que podem ser
lingotes (trincas, bolhas de gás,
inclusões de escória, etc.), no descontroleinclusões de escória, etc.), no descontrole
térmico, sobreposição de material
causados por defeitos superficiais dos
perfis existem tambem outros tipos
de material, desencontro das duasde material, desencontro das duas
dimensional, etc.
Defeitos de superficie em produtos planos
Cascas
Carepas
Orificios
Marcas de cilindro
Ferrugem ou corrosão
Oxidos superficiais
Riscos longitudinaisRiscos longitudinais
Defeitos de superficie em produtos planos
Propriedades de produtos laminados
As propriedades mecânicas,
produtos laminados dependemprodutos laminados dependem
do processo de laminação a
produto
Muitos produtos tem suas propriedades finais especificadas em 
normas nacionais e internacionais (Normas API, ABNT, SAE)
A norma ABNT EB-295 é
chapas laminadas a frio e a quente
Propriedades de produtos laminados
mecânicas, metalúrgicas e geométricas dos
dependem da composição quimica da MP,dependem da composição quimica da MP,
a quente e a frio e da forma do
Muitos produtos tem suas propriedades finais especificadas em 
normas nacionais e internacionais (Normas API, ABNT, SAE)
é utilizada para especificação de
quente para posterior estampagem
Videos ilustrativos
Arcelor Mittal Tubarao (LTQ CST 
Videos ilustrativos
Arcelor Mittal Tubarao (LTQ CST – 2002) 
Bibliografia
Vicente Chiaverini, Tecnologia
Processos de FabricaçãoProcessos de Fabricação
Ettore Bresciani Filho, Conformação
Quinta edição
Tecnologia Mecânica Volume II –
e Tratamentoe Tratamento
Conformação Plastica dos Metais –
Aula 06 Conforma��o Mec�nica 2011 1 Forjamento.pdf
Forjamento
Aula 06 
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Forjamento 
Aula 06 
Prof. Everaldo B. CarvalhoProf. Everaldo B. Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Forjamento
Processo de conformação mecânica
material através do martelamentomaterial através do martelamento
uma pressão (prensagem)
Geralmente realizado a quente
função da temperatura de fusão
Os equipamentos utilizados
são os martelos de forja ou
por impacto) e as prensas
baixa velocidade)
mecânica de compressão direta do
martelamento ou aplicação gradativa demartelamento ou aplicação gradativa de
quente (T forjamento varia em
fusão do material)
utilizados para se executar este processo
ou martelos de queda (deformação
prensas (deformação por compressão a
- Mais antigo processo de conformação
origens no trabalho dos ferreiros
Forjamento
origens no trabalho dos ferreiros
- A introdução de máquinas ocorreu
Revolução Industrial
- Possibilidade de obtenção de
conciliado com excelentes propriedadesconciliado com excelentes propriedades
grão)
- Perda mínima de material,
custo de fabricação
conformação de metais, tendo suas
ferreiros antes de Cristoferreiros antes de Cristo
ocorreu nas primeiras etapas da
de peças com diferentes formas
propriedades mecânicas (refino dopropriedades mecânicas (refino do
material, oferecendo assim um menor
O processo é aplicável a diversos
como:
- Aços-carbono, aços-liga, aços para ferramenta, aços inox- Aços-carbono, aços-liga, aços para ferramenta, aços inox
- Ligas de Al, Cu, Ni e Ti
As principais formas iniciais
fundido e o metal laminado
O metal laminado é mais indicado
estrutura mais homogênea
diversos metais e ligas metálicas
liga, aços para ferramenta, aços inoxliga, aços para ferramenta, aços inox
iniciais para o forjamento são o metal
indicado que o fundido por possuir
Forjamento
Diversas operações podem ser
de forjamento. Alguns exemplos
- Furação
- Dobramento
- Corte
- Rebaixamento
- Fendilhamento
- Expansão- Expansão
- Esmagamento
- Estiramento
ser efetuadas utilizando o processo
exemplos são:
Operação de esmagamento
Conformação de um flange
Dobramento com auxilio de um
cilindro ou de uma matriz aberta
Dobramento de uma biela
Corte a quente
Estiramento de uma barra
Fedilhamento ExpansãoExpansão Corte
Resistência ideal ( r ): Reação
Forças atuantes na deformação
interna do material que se opõe
a ação de uma força de
compressão
A resistência ( r ) depende:
- Temperatura
- Velocidade de deformação- Velocidade de deformação
- Condição na qual ocorre o
escorregamento (corpo livre
com dilatação lateral ou corpo
vinculado no qual há restrição
das paredes de um molde)
Força (P)
Forças atuantes na deformação
Força (P)
Forjamento livre
Forjamento por deformação vinculadaForjamento por deformação vinculada
Trabalho necessário para
forjamento também irá depender
Forças atuantes na deformação
forjamento também irá depender
do meio de forjamento utilizado
material (Rd), onde Rd= rd / η
para se executar a operação de
depender da deformação requerida,
Forças atuantes na deformação
depender da deformação requerida,
utilizado e da resistência real do
η (rendimento)
O termo forjamento abrange
Processos de forjamento
1- Prensagem (deformação ocorre
2- Forjamento simples ou livre
3- Forjamento em matriz (deformação
emprego de matrizes fechadas)
4- Recalcagem (usado principalmente4- Recalcagem (usado principalmente
barras cilíndricas com uso de
os seguintes processos:
Processos de forjamento
ocorre de forma gradual)
livre
(deformação vinculada mediante o
fechadas)
principalmente no forjamento deprincipalmente no forjamento de
de prensas recalcadoras)
1- Prensagem
- Caracteriza-se pela aplicação
velocidadevelocidade
- Máxima compressão ocorre
- A prensagem atinge camadas
resultante é mais regular quandoresultante é mais regular quando
através do martelamento
- Uso de prensas de grande
toneladas) com acionamento hidraúlico
aplicação de força de compressão a baixa
pouco antes da retirada da prensa
camadas mais profundas e a deformação
quando comparado com a obtidaquando comparado com a obtida
grande capacidade (acima de 50.000
hidraúlico ou mecânico
Vantagens:
- Pressão pode ser regulada
(controle da deformação)
- Custo de manutenção mais
baixo (baixa incidência de
choque)
Desvantagens:
- Custo de aquisição mais alto
-Ação da deformação ocorre
de maneira mais lenta
2- Forjamento livre
O esforço de deformação é
(martelamento), com emprego(martelamento), com emprego
simples
Máxima compressão ocorre quando
deformação ocorre principalmente
Operação preliminar na qual procura
blocos, tarugos, etc. e que irãoblocos, tarugos, etc. e que irão
forjamento em matriz ou outro processo
formato final da peça
Usado para grandes peças ou
pequeno, inviabilizando a confecção
Forjamento livre
aplicado mediante golpes repetidos
de matrizes abertas ou ferramentasde matrizes abertas ou ferramentas
quando o martelo toca o metal e a
principalmente nas camadas superficiais
procura-se esboçar formas a partir de
irão ser submetidas posteriormente airão ser submetidas posteriormente a
processo de fabricação para obtenção do
quando o número a ser produzido é
confecção de matrizes caras
Principais tipos de martelos
1. Martelo de queda livre
gravitacional em energia cinéticagravitacional em energia cinética
- A elevação do martelo
pneumático, hidraúlico ou mecânico
- A massa máxima do martelo- A massa máxima do martelo
são limitações do equipamento
martelos de forjamento:
livre (transforma energia potencial
cinética para realização do trabalho)cinética para realização do trabalho)
pode ser efetuada por sistema
mecânico
martelo e a altura máxima de elevaçãomartelo e a altura máxima de elevação
equipamento
Martelo de forja com
capacidade de até
10.000 toneladas
2. Martelo de dupla-ação
- A energia de deformação
cadente + sistema de acionamentocadente + sistema de acionamento
- É possivel variar a intensidade
controle do sistema de acionamento
- A força exercida pelo pistão
da massa cadenteda massa cadente
- São preferidos aos martelos
forjamento em matriz
é fornecida pelo peso da massa
acionamento pneumático ou hidraúlicoacionamento pneumático ou hidraúlico
intensidade de cada golpe através do
acionamento
pistão pode chegar a 20 vezes o peso
martelos de queda livre quando se trata de
Martelo de duplaMartelo de dupla-ação
3. Martelo de contra-golpe
- Caracteriza-se por duas massas
percurso com a mesma velocidade,percurso com a mesma velocidade,
é acionada por um sistema pistão
- Cabos efetuam o acoplamento
inferior
Dependendo de seu tamanho
forjamento pode aplicar de 60
massas que se chocam no meio do
velocidade, sendo que a massa superiorvelocidade, sendo que a massa superior
pistão-cilindro
acoplamento entre as massas superior e
tamanho e capacidade um martelo de
60 a 150 pancadas por minuto
Martelo de contraMartelo de contra-golpe
Martelo de contra-golpe
Vantagens em relação aos tipos anteriores:
- Maior rendimento (trabalho efetuado pelas duas massas)
- Menor vibração é transmitida ao solo e a própria peça
- Maior velocidade de acionamento
Desvantagens em relação aos tipos
anteriores:
- Maior desalinhamento entre as partes da matriz- Maior desalinhamento entre as partes da matriz
- Impossibilidade de manipular a peça durante o movimento
- Maiores despesas de manutenção
- Necessidade da força de forjamento estar localizada no meio da matriz
Vantagens em relação aos tipos anteriores:
Maior rendimento (trabalho efetuado pelas duas massas)
Menor vibração é transmitida ao solo e a própria peça
Maior velocidade de acionamento
Desvantagens em relação aos tipos anteriores:
Maior desalinhamento entre as partes da matrizMaior desalinhamento entre as partes da matriz
Impossibilidade de manipular a peça durante o movimento
Maiores despesas de manutenção
Necessidade da força de forjamento estar localizada no meio da matriz
Forjamento é realizado a alta
conformam a peça de acordo
3- Forjamento em matriz fechada
conformam a peça de acordo
(tolerâncias dimensionais mais estreitas)
Geralmente o preparo grosseiro
através do forjamento livre
O preenchimento da matriz ocorreO preenchimento da matriz ocorre
submetido a temperaturas superiores
É necessário um grande volume
das matrizes de elevado custo
alta pressão em matrizes fechadas, que
com uma forma definida e precisa
Forjamento em matriz fechada
com uma forma definida e precisa
estreitas)
grosseiro da peça (esboçamento) é efetuado
ocorre através da fluência do materialocorre através da fluência do material
superiores a temperatura de recristalização
de produção para viabilizar a fabricação
Em função da forma inicial da
Forjamento a partir da barra
cada vezcada vez
Forjamento a partir de tarugos
pesadas
Forjamento de elementos estampadosForjamento de elementos estampados
peças
peça pode ser classificado em:
barra: Trabalha-se uma extremidade de
tarugos: Usado para peças grandes e
estampados: Usado para pequenasestampados: Usado para pequenas
Matrizes 
Rebarbas formadas são eliminadas posteriormenteRebarbas formadas são eliminadas posteriormente
Matrizes 
Matrizes 
A contração do metal, o projeto
forjada devem ser considerados
Projeto de matrizes 
forjada devem ser considerados
projeto da matriz
Demais considerações:
Sobremetal para usinagem deve
Ângulos de saída deve ser previstoÂngulos de saída deve ser previsto
Respeitar a concordância dos
Tolerâncias longitudinais devem
de uma meia matriz em relação
projeto e o desenho da peça a ser
considerados durante a concepção do
Projeto de matrizes 
considerados durante a concepção do
deve ser previsto
previsto (retirada da peça)previsto (retirada da peça)
dos cantos (evitar cantos vivos)
devem ser previstas (deslocamento
relação a outra)
Excentricidades podem
vir a ocorrer em função
do desgaste das
cavidades do molde ou
por incorreta instalação
do equipamento
As matrizes são submetidas
Material das matrizes 
As matrizes são submetidas
(podendo chegar a 2000 Mpa),
choques mecânicos
Características requeridas:
- Alta dureza- Alta dureza
- Elevada tenacidade
- Elevada resistência a fadiga
- Alta resist. mecânica a quente
submetidas a altas tensões compressivas
Material das matrizes 
submetidas a altas tensões compressivas
Mpa), altas solicitações térmicas e
fadiga
quente e alta resistência ao desgaste
Os materiais mais utilizados são
Material das matrizes 
-Matriz com alta tenacidade para
leves como o Al: Aços Cr–Ni e
- Matriz com elevada resistência
Aços ligados ao W
- Matriz com maior dureza e
duro com carboneto de W + Co
É possível o uso de tratamento
dureza superficial as matrizes
são aços-liga e metal duro
Material das matrizes 
para conformação de metais não ferrosos
e Cr-Ni-Mo
resistência a quente para conformação do aço:
maior resistência a compressão: Metal
Co fabricadas por metalurgia do pó
térmico com o intuito de conferir maior
4- Recalcagem
Processo de conformação aProcesso de conformação a
ou outro produto de secção
tem uma parte de sua
reconformada através da
extremidade (s) com uso de
a quente em que uma barra, tuboa quente em que uma barra, tubo
secção uniforme, geralmente circular,
secção transversal alongada ou
da aplicação de pressão na (s)
de uma ferramenta de recalcar
Alargamento da extremidade
Flange
Orifício profundo
Forjamento rotativo
Demais processos de forjamento
Forjamento rotativo
Processo de redução da área
tubos ou fios, mediante
repetidos, com o emprego de
opostasopostas
Demais processos de forjamento
área da secção transversal de barras,
a aplicação de golpes radiais
de um ou mais pares de matrizes
Matrizes cônicas
são abertas e
fechadas
Matriz
fuso
golpeadas
roletes
Usado para tubos
(bucha gira e o
tubo é introduzido)
gira no
e são
golpeadas pelos
Tratamentos térmicos de forjados
As peças forjadas são submetidas
posteriores com as seguintesposteriores com as seguintes
- Remoção de tensões internas
- Esfriamento do forjado
- Homogeneização da estrutura
- Melhoria da usinabilidade- Melhoria da usinabilidade
- Melhoria das propriedades
Os principais T.T empregados
normalização
Tratamentos térmicos de forjados
submetidas a tratamentos térmicos
seguintes finalidades:seguintes finalidades:
internas introduzidas no forjamento
estrutura (refino do grão)
mecânicas
empregados são o recozimento e a
Temperatura e velocidade de forjamento
Intervalo de temperatura de
a temperatura inicial e final dea temperatura inicial e final de
O aço é aquecido a temperaturas
seja conferido plasticidade ao
Temperaturas finais abaixo da
aço que é de 700 a 900°C,
material devido o feômeno de
O encruamento pode ser eliminado
fissuras não
Temperatura e velocidade de forjamento
de forjamento: É a diferença entre
de forjamentode forjamento
temperaturas entre 1100 a 1280°C para que
ao material
da temperatura recomendada para o
C, podem causar fissuramento no
de encruamento
eliminado pelo recozimento mas as
Perdas de temperatura
Na conformação a quente ocorre
ao esfriamento da peça emao esfriamento da peça em
ferramenta fria
Aços com maior teor de C podem
mais baixas que os de menor
O pré-aquecimento da ferramentaO pré-aquecimento da ferramenta
resfriamento da peça forjada
O tempo de contato peça-ferramenta
outros fatores que influenciam
ocorre perda de temperatura devido
em contato com o ar e com aem contato com o ar e com a
podem ser aquecidos a temperaturas
teor de C
ferramenta reduz a velocidade deferramenta reduz a velocidade de
ferramenta e a superficie da peça são
influenciam no resfriamento da peça
Ganhos de temperatura
Durante a conformação ocorre
peça devido a energia de deformaçãopeça devido a energia de deformação
O aquecimento gerado pela energia
de compensar as grandes perdas
Para conformação a frio a energiaPara conformação a frio a energia
aumento sensível na temperatura
ocorre também um aquecimento da
deformaçãodeformação
energia de deformação não é capaz
perdas de temperatura
energia de deformação provoca umenergia de deformação provoca um
temperatura da peça
Defeitos de produtos forjados
Podem ser ocasionados por falha na MP ou na técnica de operação
Falta de redução
- Ocorre geralmente quando
rápidos e leves
- Pode ocasionar diferentes propriedades
função de haver estruturas distintas
- O forjamento em prensa pode
Defeitos de produtos forjados
Podem ser ocasionados por falha na MP ou na técnica de