Resumo materiais metálicos Vânia UFRGS

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Obtenção e Processamento de Metais
Obtenção do aço - siderurgia - PRINCIPAIS ETAPAS DO PROCESSO 
SIDERÚRGICO
1) PREPARAÇÃO DA CARGA: Minério, carvão vegetal ou mineral (88% C) e
CaCO3 (fundente)
2) REDUÇÃO: Fabricação do Ferro Gusa ou Ferro Esponja
3) REFINO : Fabricação do Aço 
4) CONFORMAÇÃO MECÂNICA: Laminação, Trefilação e Forjamento
Fluxograma produção
1) ALTO FORNO
2) ACIARIA
3) LAMINAÇÃO
4) TREFILA
ALTO FORNO - produz o ferro gusa, ele trabalha em regime de contracorrente 
- a carga é carregada em camadas pelo topo e desce por gravidade, reagindo 
com o ar quente.
FEA - aciaria elétrica - o aço líquido é obtido a partir da carga sólida - sucata de 
aço. No FEA, o calor para a fusão da carga é gerado por arcos elétricos que se 
formam entre os 3 eletrodos de grafite e a carga metálica. 
Produtos siderúrgicos comuns
Ferro gusa e ferro esponja - matéria-prima para a fabricação do aço e do ferro 
fundido.
Aço comum - liga de ferro e carbono variando entre 0,008 e 2,11 %C contendo 
Mn mais impurezas como S e P e, eventualmente, Si e Al
Aço liga - liga de ferro e carbono variando entre 0,008 e 2,11%C contendo Mn 
mais impurezas como S e P mais elementos de liga como Al, Si, Ni, Cu, Cr, Nb, 
Sc, Mo, W, V, Ti e outros.
Ferro fundido comum - liga de ferro e carbono variando de 2,11 e 6,67%C 
contendo mais impurezas como S e P.
Produtos siderúrgicos comuns
Ferro fundido liga - liga de ferro e carbono variando de 2,11 e 6,67%C 
contendo mais impurezas como S e P com um ou mais elementos de liga que 
foram intencionalmente adicionados visando conferir alguma propriedade.
Ferro-Liga: produto de adição nas cargas e dos produtos siderúrgicos. São 
ligas de ferro com metais ou não-metais em que o C não é o principal 
elemento de liga. Ex. Fe-Si, Fe-Mn, Fe-W.
Ferro Eletrolítico: Fe com maior grau de pureza obtido por processo 
eletrolítico ou deposição catódica a partir do Fe Fundido. Contém 99,96% de 
Fe e 0,04% de C ou outras impurezas.
Produção do Al
Pode ser primária - obtido através da redução do minério ao estado metálico, 
processo realizado em altas temperaturas, com elevado consumo de energia.
1. Bauxita 
2. Al2O3 (alumina) é separado dos demais utilizando soda cáustica a 
quente. 
3. O Al2O3 dissolve-se sendo separado por decantação; 
4. Redução do Al2O3 com CO 
5. Redução do Al2O3 através de Eletrólise e Fusão em Sais: formação de 
gases do efeito estufa
Produção do Al
Ou pode ser secundária - Reciclagem - através da sucata. Evita extração da 
bauxita e tem menor custo pq gasta menos energia.
DUREZA
Medida da resistência de um material à deformação plástica. O ensaio de 
dureza pode utilizar diferentes métodos de medições:
1. Dureza de penetração - escala Rockwell, Brinell, Vickers e Knoop
2. Dureza de risco - escala Mohs
3. Dureza de impacto - escala Shore
Curva tensão deformação
(a) é uma curva típica para 
aços de alta resistência,
(b) para aços de baixo / 
médio carbono
(c) para ferro fundido 
cinzento,
(d) para materiais bastante 
maleáveis como cobre.
Módulo de Elasticidade ou Módulo de Young
Está relacionado com a rigidez do material ou a resistência à deformação 
elástica. E está relacionado diretamente com as forças das ligações 
interatômicas.
Ductilidade 
Deformação plástica total até a ruptura.
Resiliência 
Capacidade do material de absorver energia quando este é deformado 
elasticamente e no descarregamento, ter recuperada esta energia. Materiais 
resilientes são aqueles que têm alto limite de escoamento e baixo módulo de 
elasticidade (metais utilizados em molas)
Tenacidade
Capacidade do material de absorver energia até sua ruptura. Tenacidade por 
impacto é determinada no ensaio Charpy. A tenacidade à fratura e crescimento de trinca por fadiga 
é determinada por K1C (trincas em materiais frágeis e duros), Integral J ou CTOD (trincas em 
materiais dúcteis). A geometria do corpo de prova, a forma como a carga é aplicada e a presença ou 
não do entalhe são importantes na determinação da tenacidade à fratura.
Tratamentos Térmicos
O desenvolvimento de características mecânicas desejáveis para um material resulta, muitas vezes, 
de uma transformação de fase (alteração no número e/ou na natureza das fases que constituem a 
microestrutura de uma liga). Fatores que influenciam nos TT:
1. Composição química - % de elementos de liga,
2. Temperatura final de aquecimento – função da composição química.
3. Tempo de manutenção (encharcamento da peça) 
4. Meio de resfriamento da peça 
5. Forma e tamanho das peças – influi nos itens 3 e 4.
Recozimento Pleno e
Têmpera – ao longo de A3 e
A1
Normalização – ao longo de 
A3 e Acm
Austenita - Fase sólida não magnética constituída de ferro CFC
Ferrita - Fase sólida magnética de ferro puro CCC - é macia e se corrói mais 
facilmente que a cementita (fe3c)
Perlita - lamelas de cementita em uma matriz de ferrita
Ledeburita - estrutura eutética de austenita e cementita em equilíbrio 
metaestável. Um resfriamento continuado provoca a decomposição da 
austenita (abaixo de 723°C) em ferrita e cementita (perlita) sobre um fundo de 
cementita, como resultado da reação eutetóide. Apresenta-se na forma de 
bastonetes de perlita em uma matriz de cementita. 
Cementita (fe3c) - Duro e quebradiço, não magnético, ortorrômbico, 
composto intermediário metaestável (perde estab. fácil), a adição de Si 
acelera a decomposição da cementita para formar a grafita
Esferoidização ou Coalescimento
Para aços com teor acima de 0,6%C. Globulizar a cementita de contorno de 
grão e das lamelas de perlita para melhorar a usinabilidade dos aços. O 
tempo de aquecimento ocorre em tempos relativamente longos
para permitir que a desagregação da cementita ocorra. Após este período o 
resfriamento poderá ser ao ar. 
1. Glóbulos de cementita sobre uma matriz perlítica – ocorre uma melhoria da 
usinabilidade;
2. Glóbulos de Fe3C embutidos numa matriz contínua de fase
(ferrita) – facilita operações como de conformação e corte a
frio.
cementita esferoidizada na matriz
de ferrita.
Recozimento Pleno
1) Os aços hipoeutetóides (teor de C< 0,8%) são aquecidos numa faixa de 
temperatura cerca de 30 a 50 °C acima da linha A3 e os aços eutetóides e 
hipereutetóides serão aquecidos numa faixa de temperatura cerca de 30 a 50 
°C acima da linha A1; 
2) Manutenção ou "encharcamento" à temperatura,
3) Resfriamento lento até à temperatura ambiente (usualmente no forno 
desligado
1. Remover tensões de trabalho a frio ou a quente;
2. Produz uma microestrutura normalmente de perlita grosseira – microestrutura ideal para 
melhorar a usinabilidade de aços de baixo e médio C.
3. Diminuir a dureza;
4. Modificar propriedades como resistência à tração e ductilidade;
5. Ajustar o tamanho de grão;
6. Alterar propriedades elétricas e magnéticas;
7. Homogeneizar a estrutura bruta de fusão;
8. Eliminar ou apagar tratamentos térmicos anteriores ou mal executados.
Normalização
1) Aquecimento até aproximadamente 30 a 50°C acima da temperatura de 
austenitização (transformação total para austenita ), que é dependente da
composição (entre A3 e Acm).
2) Tempo de manutenção suficiente na temperatura escolhida para homogeneizar a 
peça em toda seção.
3) Resfriamento ao ar. 
É indicada para homogeneização da estrutura após forjamento e antes da têmpera e do 
revenimento.
Tem os mesmos objetivos do recozimento pleno com o plus de:
1. Alívio de tensões de peças fundidas ou laminadas e forjadas.
2. Refino das lamelas de perlita - aços perlíticos finamente
granulados têm melhores propriedades mecânicas do que
aqueles de granulação grosseira.
3. Refino de grãos e homogeneização da estrutura -
diminuição do tamanho de grão médio.
4. Refino de estruturas brutas de fusão.
5. Melhoria da usinabilidade para aços de baixo carbono.
Emrelação ao Recozimento Pleno o aço Normalizado apresenta:
- Maior resistência à tração;
- Maior dureza;
- Menor ductilidade;
- Menor alongamento
Têmpera
1) Aquecimento: Aços hipoeutetóides: 30 a 50°C acima de A3; Aços eutetóides 
e hipereutetóides: 30 a 50°C acima de A1;
2) Manutenção na temperatura;
3) Resfriamento rápido. Dependendo da velocidade de resfriamento e da 
espessura da peça obtém-se a estrutura martensítica (TCC) até uma 
determinada profundidade. O resfriamento das partes internas é mais lento 
que o da superfície. O resfriamento desigual provoca tensões internas pois a 
região superficial se contrai mais rapidamente que o interior.
Formação da martensita
a) Células unitárias de Fe CFC e CCC.
b) Duas células CFC adjacentes 
formam uma célula TCC. Se for 
sujeita a uma certa deformação 
ela se torna uma célula CCC.
Martensíta: TCC formada por Fe 
supersaturado de C intersticial. 
Devido a distorção para TCC, todo C 
permanece “aprisionado” em solução 
sólida dificultando o escorregamento 
dos planos com orientação cúbica
Têmpera e Revenido
A martensita resultante desse TT, apresenta:
• Alta dureza;
• Alta resistência à tração e ao desgaste;
• Boas características de resistência à corrosão;
• Baixa ductilidade e tenacidade;
• Elevada fragilidade.
Desta forma, a peça torna-se muito quebradiça não se adequando à
aplicações mecânicas e estruturais. Para torná-la adequada às
aplicações que se propõe, deve-se eliminar ou minimizar a fragilidade
de têmpera e melhorar a tenacidade e a ductilidade do componente. Isto
se consegue submetendo a peça, após têmpera, a um recozimento
subcrítico específico denominado de REVENIDO. SEMPRE após a Têmpera 
deve-se executar um TT de Revenimento
Revenimento
O Revenido é realizado nos aços abaixo de 723°C imediatamente
após a têmpera.
Usado para atenuar tensões residuais inerentes do processo de fabricação do
material. Ocorre assim, um alívio das tensões internas e
mudanças na estrutura da martensita (de TCC para CCC) 
Reduz a dureza excessiva após a têmpera e a fragilidade do aço. Ajusta da 
resistência mecânica, a resistência ao impacto (tenacidade) e o alongamento. 
Martensita revenida – é uma estrutura 
composta de partículas de cementita muito 
pequenas e uniformemente dispersas en uma 
matriz contínua de ferrita. As propriedades 
mecânicas dependem do tamanho das 
partículas de Fe3C.
Martensita não revenida tem aparência de agulha 
(estrutura acicular) ou ripa (< 0,6 %C) ou, ainda, forma 
de placa ou chapa (>0,6 %C). Pode haver austenita 
retida que não tenha se transformado no 
resfriamento.
Endurecimento Superficial
Gera superfície endurecida com alta dureza, grande resistência ao 
desgaste e à abrasão. Ex. Engrenagens - apenas a superfície deve ser dura 
o bastante para ser resistente ao desgaste 
Além do encruamento alguns dos métodos são: Têmpera superficial, 
Tratamentos Termoquímicos: Cementação, Nitretação, Deposição de 
Filmes Finos e Tratamentos químicos como a cromagem dura e a 
niquelação química
Têmpera Superficial
O endurecimento, dá-se pela formação da martensita. O arranjo físico do processo depende da 
forma geométrica da peça a tratar. Normalmente há necessidade de revenido que, em geral, é feito 
sob temperaturas mais baixas que as da têmpera convencional. Este tratamento não é indicado para 
aços com teores de C abaixo de0,4% devido a eventual falta de C para formar a estrutura 
martensítica. A superfície da peça é aquecida por chama ou por indução e, logo em seguida, exposta 
ao meio de resfriamento que pode ser água, óleo, jatos de ar e outros. Objetivos:
1. Superfícies de alta dureza e resistentes ao desgaste; 
2. Resistência à fadiga por dobramento;
3. Capacidade de resistir a cargas de contato;
4. Resistência ao empenamento satisfatória.
5. Aços utilizados na têmpera superficial
A dureza da martensita depende de sua tetragonalidade. Para que se obtenha uma superfície 
endurecida de modo satisfatório, os aços a serem tratados devem possuir teor de Carbono no 
mínimo de: 0,4%C para aços ligados e 0,5%C para aços carbono.
Cementação
É o endurecimento superficial que se dá pela difusão de C na peça imersa no meio de 
cementação aquecido sob temperatura, em geral, entre 900 e 950°C Os meios de 
cementação devem ter C na composição e podem ser sólidos (carvão vegetal, por 
exemplo), líquidos (mistura de sais fundidos como cianetos, carbonatos e outros) ou 
gasosos- cementação via gasosa (hidrocarbonetos como propano e outros).
Nitretação
O N é difundido superficialmente, formando nitretos, que são substâncias
duras. A peça é imersa no meio de nitretação, em temperaturas baixas, menor 
temperatura, menor tendência de deformação. Os meios podem ser líquidos (mistura 
de sais fundidos como cianetos), gasosos (amônia, por exemplo) ou plasma. A dureza 
superficial é próxima ao valor obtido na cementação
Nitretação Plasma ou Iônica
Trata-se de um gás de baixa densidade em que os átomos individuais estão 
carregados eletricamente, mantendo uma carga elétrica global neutra. A 
técnica se baseia na interação do plasma com a superfície da peça que se 
deseja nitretar. Um reator hermeticamente fechado, possuindo em seu 
interior dois eletrodos, é interligado a uma fonte de tensão a um sistema de 
vácuo. Entre dois eletrodos é aplicada uma diferença de potencial
necessária para gerar plasma. Devido a esta diferença de potencial, as 
moléculas neutras do gás nitretante ionizam-se, formando o plasma. O 
bombardeamento de íons provoca o aquecimento da peça, limpando a 
superfície além de fornecer N ativo para ser absorvido pelo aço. Desta forma, 
as peças a serem nitretadas (cátodo), são revestidas pelo plasma. 
Filmes Finos
A deposição física a vapor (PVD) e a deposição química a vapor (CVD) são dois 
processos utilizados para aplicar recobrimentos duros para melhorar o 
desgaste.
PVD: neste processo as espécies do filme são arrancadas fisicamente de uma 
fonte, por temperatura (evaporação) ou por impacto de íons (Sputtering), e 
como vapor se deslocam até o substrato através de uma região de baixa 
pressão condensando na forma de um filme fino. Aplicam-se revestimentos 
de TiCN, TiN, TiAlN... Espessura de camada entre 1 e 8 um.
CVD: a deposição ocorre por meio de uma reação química entre gases. Ex: 
hidrogênio, cloreto de titânio e metano, em atmosfera de N, para criar um 
recobrimento de TiCN, ou TiN. A espessura de camada pode atingir 180 um.
Cromagem Dura
O Cromo Duro Industrial é uma camada obtida por eletrodeposição ou 
imersão de Cr hexavalente (poluente e cancerígeno). Pode haver a deposição 
de uma camada intermediária de Ni ou Cu ou mesmo ambas para melhorar a 
aderência. Na superfície cromada, forma-se uma película de óxido de cromo, 
bastante estável e de alta dureza resistente ao desgaste, resistente à 
corrosão, com baixo coeficiente de atrito, permitindo a redução de 
lubrificantes. Numa superfície cromada, devido a baixa rugosidade,
praticamente não há adesão de partículas, eliminando-se assim o perigo de
incrustações e engripamentos durante o trabalho. Usado em ferramentas e 
partes de automóveis, atuadores pneumáticos e equipamentos em geral.
AÇO
É uma liga de Fe e C 
A 727ºC o valor de 0,02%C corresponde ao limite máximo de
solubilidade do C no Fe α (ferrita). E a 1147ºC o valor de 2,14%C corresponde
ao limite máximo de solubilidade do C no Fe γ (austenita).
❖ Essa quantidade de C depende da presença ou não de elementos de liga 
nos aços. Caso o aço apresente elementos de liga na sua composição o % de C 
tende a diminuir, então classifica-se os aços de acordo com a composição
- AÇO CARBONO e AÇO LIGA
AÇOS CARBONO
Os Aços-carbono possuem na sua composição apenas quantidades
limitadas dos elementos C, Mn, S e P. Outros elementos existem apenas em 
quantidades residuais. 
Baixo carbono possuem nomáximo 0,3% C;
Médio carbono possuem de 0,3 a 0,60% C;
Alto carbono possuem de 0,60 a 1,40% C.
Aços utilizados na têmpera devem possuir teor de Carbono no mínimo de 
0,3% C para aços carbono para que se obtenha uma superfície endurecida.
Aço Baixo Carbono
↓resistência mecânica e dureza e ↑ tenacidade e ductilidade. São usináveis e 
soldáveis. São vendidos na condição de normalizados. • Aplicações: chapas 
para automóveis, perfis estruturais e placas utilizadas na fabricação de tubos, 
construção civil, pontes e outros. • Processos: estampagem, dobramento, 
corte, usinagem, soldas, rebitagem. Processos de acabamento: jateamento, 
pintura, polimento.
Aço Médio Carbono
Possuem C suficiente para tratamentos térmicos de têmpera e revenimento 
além de serem normalizados. Possuem ↑ resistência e dureza e ↓ tenacidade e 
ductilidade do que os aços baixo carbono. • Aplicações: chapas, tubos, 
tarugos, produtos para construção civil.
• Processos: estampagem, dobramento, corte, usinagem, soldas, rebitagem. 
Processos de acabamento: jateamento, pintura, polimento.
Aço Alto Carbono
Ótimo comportamento em altas temperaturas e resistência ao desgaste.
Ótimos para temperar e revenir. Aplicações: talhadeiras, folhas de serrote, 
martelos, facas, etc. Processos: estampagem, dobramento, corte. Usinagem 
difícil. Soldagem difícil.
Aços Liga
Contêm quantidades específicas de elementos diferentes daqueles 
normalmente utilizados nos aços comuns. Estas quantidades são 
determinadas com o objetivo de promover mudanças nas propriedades 
físicas e mecânicas do produto. São considerados aços-liga todo o aço que 
possua quantidades mínimas de elementos de liga adicionado com o intuito 
de melhorar as propriedades mecânicas e a tenacidade, com ou sem 
tratamentos térmicos.
A designação SAE-AISI considera como aço-liga aqueles que ultrapassam os 
limites de 1,65% Mn, 0,60% Si ou 0,60% de Cu. 
Os aços-liga costumam ser designados de acordo com o(s) seu(s) elemento(s) 
predominante(s), como aço-níquel, aço cromo e aço-cromo-vanádio. Os 
aços-liga seguem as mesmas classificações do aço-carbono.
Aço baixa liga: Aço em que a soma dos teores dos elementos de liga não 
ultrapassa 5%.
Aço média liga: Aço em que a soma dos teores dos elementos de liga está 
entre 5% e 12%.
Aço alta liga: Aço em que a soma dos teores dos elementos de liga é no 
mínimo 12%.
Os aços liga podem ser encontrados em praticamente todos os segmentos 
industriais, devido ao grande número de elem. de liga
Ferros Fundidos
São ligas do sistema Fe-C nas quais o conteúdo de C excede o limite de 
solubilidade da austenita na temperatura do eutético (2,11%C) de modo a 
resultar C parcialmente livre, na forma de veios, lamelas ou nódulos de 
grafita. São produzidos a partir do ferro-gusa refundido e sucatas, mediante 
procedimentos para reduzir teores de elementos indesejáveis como P e S.
Teores crescentes de C baixam a temperatura de fusão (eutético). Isto facilita 
o processo de fundição e moldagem. Quanto maior o teor de C mais dura é a 
liga e mais difícil de ser trabalhada tanto a frio ou a quente, difícil de usinar.
Propriedades Fofos mudam em função da concentração de C e elementos de 
liga como Si, Mg, Ce... e do tratamento térmico
Vantagens do emprego dos Ferros Fundidos: 
1. Temperatura de fusão mais baixa; 
2. Menor consumo de combustível;
3. Menor consumo de refratários;
4. Boa resistência à compressão;
5. Fabricação de peças inteiras e de formato complicado.
Desvantagens do emprego dos Ferros Fundidos:
1. São frágeis e quebradiços;
2. Baixa resistência à tração e à flexão;
3. Baixa resistência ao impacto (fofo branco e cinzento
O sistema de classificação dos aços varia de acordo com o tipo de ferro 
fundido em função da morfologia da grafita e da composição química.
Ferro Fundido Cinzento 
C entre 2,5 e 4%, Si entre 1 e 3%. Grafite em forma de veios cercados por 
ferrita/perlita. O nome vem da cor típica de uma superfície de fratura. Os 
veios funcionam como pontos de concentração de tensão e iniciam fratura 
sob tração.
1. Mais resistente sob compressão do que tração. 
2. Ótimo amortecedor de vibrações. 
3. Resistente ao desgaste, baixa viscosidade quando fundidos, permitindo moldar peças 
complexas.
4. Mais barato de todos os materiais metálicos.
5. Utilizado na fabricação de panelas, pistões, cilindros, adornos, móveis...
6. Ótimo amortecedor de vibrações. Geralmente materiais mais moles absorvem mais facilmente 
as vibrações. 
7. A grafita é responsável pelo amortecimento, pois atua como falha na microestrutura
8. As normas técnicas classificam os FoFos Cinzentos com base nos limites de resistência à tração.
FERRO DÚCTIL OU NODULAR
A adição de Mg ou Ce ao FoFo Cinzento faz com que o grafita se forme em 
nódulos esféricos e não em veios.
1. Tem muito mais ductilidade, resistência e tenacidade, se comparado aos aços.
2. Tem boa fluidez.
3. Microestrutura: 1. estado bruto de fusão: perlita, ferrita e grafita; 2. estado recozido: ferrita e 
grafita; 3. normalizado: ferrita-perlita; 4. estado temperado e revenido: martensita revenida e 
grafita.
4. Usado em válvulas, corpos de bombas, engrenagens, rolamentos, virabrequins e tubos 
alimentadores
Ferro Grafítico Compacto
Intermediário entre o ferro fundido cinzento e o ferro fundido nodular.
1. A grafita apresenta-se na forma de plaquetas ou estrias – “vermicular”. A grafita se apresenta 
mais arredondada do que o FoFo cinzento e mais grosseira do que o ferro fundido nodular.
2. A microesturura da matriz pode ser inteiramente ferrítica, perlítica, matensítica ou uma 
combinação destes→ depende do tratamento térmico.
3. Melhor resistência mecânica, tenacidade, ductilidade do que o FoFo Cinzento.
4. Boa condutividade térmica e capacidade de amortecimento de vibrações.
5. Melhor usinabilidade e melhor fundibilidade que o FoFo Nodular .
6. Constituintes: C (3 a 4%), Si (1 a 3,5%) + Mg (constituinte mais comum)
7. Aplicações: base para grandes motores a diesel, alojamentos de caixas de
8. engrenagens, suportes de rolamentos, rodas dentadas para correntes articuladas, 
engrenagens excêntricas.
Ferro Fundido Branco ou Coquilhado
Para ferros fundidos com concentrações de Si abaixo de 1% a elevada taxa 
de resfriamento impede a formação de grafita e quase todo o C fica na forma 
de cementita, resultando no ferro fundido branco.
Pode receber outros elementos de liga como Cu, V, Ni, Cr, Mo.
1. A superfície de fratura tem aparência esbranquiçada.
2. Muito duro e muito frágil, sendo praticamente impossível de usinar.
3. Muito resistente a abrasão.
Empregado como cilindro de laminação, bolas de moagem, cabeças de 
britadores e placas sujeitas a desgaste
Ferro Maleável
É obtido a partir do FoFo Branco (baixo Si).
Se recozido por, pelo menos, 20 horas (em atmosfera neutra para evitar oxidação) a 
cementita se decompõe formando grafita rendilhada circundada por uma matriz 
de ferrita ou de perlita, dependendo da taxa de resfriamento. 
▪ Apresenta grafita similar a um ferro fundido nodular – o que explica várias de suas 
propriedades mecânicas.
▪ Limitações: demorado e de alto custo final - geralmente a temperatura de vazamento 
é mais alta devido a baixa fluidez do FoFo Maleável.
▪ Aplicações: hastes de conexão, engrenagens de transmissão, partes de válvulas para 
linha férrea, implementos agrícolas, tratores. 
Ferro Fundido Mesclado 
Obtido mediante ajuste da velocidade de resfriamento de forma que a 
camada superficial é tipo branco e a interior, cinzento. Isso proporciona 
elevada dureza superficial e menor fragilidade da peça. 
Ex. aplicação: sapatas de freio de locomotivas ou vagões de trem, cilindro 
(rolo) de laminador. 
RESISTENCIA A TRAÇÃO
maior: ferro nodular, depois ferro grafítico compactado e por último ferro 
fundido cinzentoTratamento Superficial dos FF
Anodização - formação de uma camada de óxido na superfície do metal que 
melhorar a resistência a corrosão. Usa o Al, emprega-se para revestir vários 
metais ferrosos, não ferrosos e outros.
Chapas galvanizadas – zincagem - recobertas por Zn. Imersão da peça em 
uma cuba com zinco fundido onde o ferro vai reagir como zinco formando um 
revestimento protetivo. Usado em ferros fundidos e aços.
Folha de flandres – recobertas com Sn 
Pintura protetiva - a base de polímeros como tintas epóxis e acrílicos. As tintas 
primer incluem zinco (cromato de zinco) ou tetróxido de chumbo (zarcão).
Aços ferramentas e matrizes
São aços ligados que se caracterizam pelas suas elevadas dureza e resistência 
ao desgaste, associadas à boa tenacidade e manutenção das propriedades de 
resistência mecânica em elevadas temperaturas. 
Boa parte dos aços-ferramenta são forjados, mas alguns também são 
fabricados por fundição de precisão ou por metalurgia do pó (sinterização). 
1. Tolerâncias de composição química
2. Homogeneidade do produto final
3. Rígido controle de qualidade - cuidado com a seleção de mat-prima
4. Custo mais elevado do que os aços comuns
Aplicações de acordo com nº AISI dos grupos de aços 
ferramentas
M1 - Brocas, serras, ferramentas de torno e plaina
A2 - Punções, matrizes p/ gravação relevo
D2 - Cutelaria, matrizes de estiramento
O1- Folhas de tesoura, ferramentas corte
S1 - Corta-tubos, brocas p/ concreto
W1 - Ferramentas de ferreiro e madeira
Aços ferramenta - aços rápidos
São desenvolvidos para aplicações de usinagem, corte em elevadas 
velocidades. Chegam a trabalhar em temperaturas entre 550 e 600°C.
1. Ainda nestas temperaturas eles retém uma dureza que permite o prosseguimento 
da usinagem. Os demais aços ferramenta perdem o fio nessas T.
2. A dureza a quente ou o endurecimento secundário, dá-se pela formação de 
precipitados de carbonetos.
3. O custo dos aços rápidos é muito mais elevado e o TT bastante complexo
4. Classificação: a) Aços rápidos ao tungstênio - W e W-Co (grupo T) 
 b) Aços rápidos ao molibdênio – Mo e Mo-Co (grupo M).
5. Aplicações: ferramentas, brocas, perfuratrizes, alargadores de furos
Aços Temperáveis em água
O carbono é o principal elemento de liga. São adicionadas pequenas 
quantidades de Cr para aumentar a temperabilidade e a resistência à 
abrasão, e de V, para manter uma granulação fina, e consequentemente 
uma maior tenacidade. Ambos os elementos de liga melhoram a dureza a 
quente. Pertencem ao grupo W, tem 4 subgrupos: 1) C 3) C – V 
 2) C – C 4) C – Cr - V
Vantagens: facilidade de tratamento térmico, melhor usinabilidade e custo 
mais baixo
Desvantagens: podem trincar na têmpera, perdem dureza com o 
aquecimento e são pouco usados em peças de formas complicadas
Aplicações aços temp em água de acordo c/ % de C
Até 0,75% C: martelos, ferramentas de ferreiro, punções para trabalho em 
madeira – boa tenacidade e dureza conveniente.
De 0,75%C a 0,9% C: formões, punções, estampagem como cunhagem de 
moedas, gravação em relevo – boa tenacidade e alta dureza.
De 0,9% C a 1% C: fresas, matrizes para corte, embutimento e estiramento, 
limas – devem ter gume cortante e boa resistência ao desgaste.
De 1% C a 1,4% C: ferramentas de torno, plainas, brocas, machos e 
alargadores, navalhas: gume cortante, máxima dureza e resistência ao 
desgaste.
Aços para moldagem 
Aço de baixo C (~ 0,3%) com a presença em % elementos de liga ( Cr, Ni, Mn, 
Si, W, Mo e V) . São grupo P. Possuem baixa resistência ao amolecimento em 
altas temperaturas pq tem pouco C, então são maleáveis. Tem boa 
soldabilidade, boa uniformidade de dureza e resistência ao desgaste razoável.
Aplicações: moldes e matrizes de polímero termoplástico não clorado e 
moldes de ligas metálicas de baixo ponto de fusão.
Características - depende da porcentagem de elem. de liga: 
AISI P1 - 0,1% C, 0,2% Mn, 0,1% Si e 0,1% V 
→Dureza: como recozido: 80 HRB - 50 a 60 HRc após cementação com TT final 
de têmpera e revenido
AISI P4 – 0,07% C, 0,25 a 0,3% Mn, 0,2% Si, 4,5 a 5% Cr, 0,25% V e 0,5% W 
→ Dureza: como recozido: ~ 90 HRB - 50 a 61 HRc após cementação com TT 
final de têmpera e revenido.
AISI P20 - 0,35 a 0,47% C, 0,5 a 0,9% Mn, 0,3 a 0,45% Si, 1,15 a 1,7% Cr, 0,4% W 
→ Dureza: 25 a 52 HRc (dependendo do TT).
Aços para trabalho a frio
Indeformáveis, porque são os menos sujeitos a alterações dimensionais 
durante o tratamento térmico. 
São temperáveis em água e óleo (meios mais brandos de têmpera) e pouco 
susceptíveis a empenamentos – devem ter boa resistência à flexão.
Os elementos de liga mais utilizados são: Mn, Cr, W, Mo e V – são os grupos A, 
D e O.
Aplicações: matrizes de corte, conformação, estampagem profunda, 
cunhagem, estiramento e trefilação.
Aços para trabalho a quente
Desenvolvidos para utilização em operações de cisalhamento e forjamento de 
metais em temperaturas acima de 200°C. São aços do grupo H. 
1. Dureza 
2. Resistência mecânica a quente;
3. Tenacidade elevada;
4. Grande resistência ao desgaste
5. Temperabilidade (para matrizes grandes) 
6. Resistência a mudança de temperatura sem trincar.
Aplicações: ferramentas e matrizes para forjamento e prensagem a quente, 
tesouras para corte a quente, moldes para fundição sob pressão de ligas de 
baixo ponto de fusão como Al, Mg, Zn, Pb e Sn
Aços Inoxidáveis
Devem ter pelo menos 11% Cr, adições de Ni e Mo melhoram a resistência à 
corrosão; 
▪ Passividade em meios oxidantes - o Cr ajuda a formar um filme fino, que 
protege o material de ataques corrosivos. Isso porque o Cr presente na liga 
oxida-se em contato com o O do ar, formando uma fina película passivante, 
aderente de óxido de cromo que se forma na superfície exposta ao meio.
Funções dos elem. de liga nos aços inoxidáveis
Cromo - tende a estabilizar a ferrita e confere resistência à corrosão
Níquel - tende a estabilizar a austenita e melhora a resistência à corrosão a 
alta temperaturas
Aço Inox Martensítico (11,5-18%Cr, C<1,2%)
▪ Temperáveis, atingem ótima resistência mecânica e alta dureza.
▪ Estrutura final de martensita revenida
▪ Trabalháveis a quente e a frio
Resistência moderada à corrosão (a medida que o %C aumenta deve-se 
aumentar o %Cr para manter a resistência à corrosão). Têmpera melhora a 
resistência à corrosão, pois evita a precipitação de carbonetos de cromo. Mo 
pode ser adicionado para melhorar as propriedades mecânicas e a resistência 
à corrosão
▪ Ferromagnéticos
▪ Tratamento térmico: Recozimento: para alívio de tensões. Têmpera: 
(resfriamento ao ar, óleo ou água) e Revenido: para alívio de tensões.
▪ Aplicações: - AISI416 (410 + S, para usinagem), - AISI420 modificado – médio 
C para cutelaria e instrumentos cirúrgicos, - AISI431 – resistente a corrosão – 
juntamente com o tipo 414 é empregado em parafusos, molas e porcas.
Inox Ferrítico
Tratamento térmico: → Recozimento para alívio de tensões (mais comum) 
após a laminação. O endurecimento dá-se por encruamento. Seguido de 
resfriamento rápido (ar) para evitar a formação de fases indesejáveis.
▪ Principais tipos: AISI 430 (fácil usinagem), 405, 442, 446 e outros. 
 Aplicações: usado em talheres, fogões, pias, recipientes de alimentos. Qto 
maior a quantidade de Cr, maior a R à corrosão e então podem ser usados em 
radiadores de carros.
Inox Austenítico - (16-26%Cr, 8-22%Ni, C<0,25%)
Maior família dos aços inoxidáveis. 
▪ Aplicado para uso geral, em baixa e alta temperatura. São dúcteis e tenazes. 
▪ Não temperáveis, dessa forma o aumento da resistência mecânica é por 
encruamento e/ou solução sólida.
1. São paramagnéticos (se magnetiza fracamente).
2. Soldáveis (C < 0,03para melhor soldabilidade).
3. Resistência à corrosão é boa contudo, apresentam corrosão em 
atmosfera que contém cloretos.
4. Normalmente possuem ótimas propriedades criogênicas (abaixo de -150°
C) e excelente resistência mecânica.
5. Tratamento térmico: Austenitização entre ~1000 e 1200°C, resfriamento 
rápido em água até a temperatura ambiente para garantir a presença de 
austenita e, como resultado, uma estrutura dúctil e tenaz. Alívio de tensões: T 
≤ 425°C.
Aplicações: AISI 304 (0,08%C) - 304L - PANELAS BOAS, utensílios domésticos, 
implantes cirúrgicos, jóias
AISI 316-316L - equipamentos para a indústria química, petroquímica e 
alimentícia.
→ Uso geral: AISI 202, 302, 303 (usinagem), 304, 316.
→ Alto encruamento: AISI 301 e 201 (
→ Alta temperatura e corrosão: AISI 316, 317, 314, 321, 347, 348 e 310 – 
equipamentos para a indústria química e petroquímica.
Aços para fins especiais
1. Aço CORTEN, Patinado ou Aclimável (Weathering Steel).
É pouco mais caro que o aço comum.
É um aço de baixo C e baixa liga que recebe em sua composição química 
pequenas quantidades de Cu, Cr, V e Ni.
Se formam óxidos complexos de Fe, Cu e Cr. Além disso, formam-se partículas 
de segunda fase resistentes à corrosão em geral. É um aço estrutural com 
melhor resistência a corrosão atmosférica do que o aço comum.
A camada protetora se forma bem em condições de umedecimento (chuva e 
umidade) e secagem (sol e vento).
Quando a camada de óxido é mais espessa, a resistência à corrosão é menor, 
pois sua estrutura não é uniforme nem compacta.
▪ O tempo de sua formação varia em função da atmosfera local, levando em 
média de 2 a 3 anos. Após esse período ela adquire uma coloração marrom 
escura.
▪ Não é indicado para praias porque não há secagem o suficiente e o mar 
corroi material. Usado como material estrutural e inusitado como para 
esculturas expostas as intempéries, fachadas de residências, elementos 
decorativos e afins.
2. Aço Damasco
É a união de dois ou mais aços de características diferentes (aços carbono e 
aços ligados), unidos e misturados por forjamento.
O teor médio de C fica entre 1 e 1,5% C em peso.
Procedimento: inicialmente as chapas de aço alto, médio, baixo carbono ou 
mesmo e aço ligado são soldadas juntas. Após são aquecidas e forjadas. 
Durante este processo as chapas se misturam; as partículas de segunda fase 
são quebradas e distribuídas na matriz formando “bandas” de agrupamento 
de Fe3C e outros carbetos paralelas à direção de conformação. Assim, 
durante o forjamento, o aço é dobrado e conformado, recebendo o 
acabamento mecânico.
Após o forjamento deve ser realizado TT de alívio de tensões. Após o aço é 
temperado e revenido. A macroestrutura única é revelada com ataque 
químico seletivo (ex. cloreto de ferro).
1. Extremamente tenaz e flexível;
2. Mantém um fio duradouro (alta dureza e resistente ao desgaste).
3. Ótimo aspecto estético da lâmina.
4. Aplicações: joias, facas, espadas, canivetes, martelos, machados, arcos e 
afins.
5. Microestrutura martensítica de compostos intermediários - pontos 
brancos 
Ligas não ferrosas
Do ponto de vista estrutural e econômico (versatilidade, processabilidade e 
custo), nenhum metal se compara aos metais ferrosos, contudo eles ainda 
apresentam limitações como alta densidade, baixa condutividade elétrica, 
susceptibilidade a corrosão.
Alumínio e suas ligas
Vantagens: material versátil, flexível, ótima processabilidade.
¤ Desvantagens: complexidade do processo e alto consumo de energia para 
obtenção.
1. Alumínio (CFC) tem baixa densidade 
2. Ótimo condutor de calor e eletricidade, não é ferromagnético.
3. Resistente à corrosão.
4. Alta ductilidade.
5. A resistência mecânica pode ser aumentada através de ligas com Mg, Cu, Si, Mn e Zn e outros.
6. Alto índice de reciclagem.
7. Custo competitivo.
8. Excelente aspecto estético.
¤ Ex. Al AA5052 F - alumínio naval -também usado para carrocerias de ônibus 
e caminhões. Ligas de Al são usadas em carros para torná-los mais leves.
Existem 3 tipos de ligas de Al
1. Ligas tratáveis termicamente
2. Ligas não tratáveis termicamente
3. Ligas de fundição
Cobre e suas ligas
Cobre puro (CFC), é extremamente macio, dúctil e altamente deformável a 
frio. 
1. Coloração vermelho claro quando puro 
2. Resistente à corrosão atmosférica, a água do mar e produtos químicos. 
Contudo, para fins de proteção, forma filmes finos de sulfatos e 
carbonatos de cobre na atmosfera e óxido cuproso e carbonato de cobre 
na água. 
3. Ligas endurecidas por solução sólida, envelhecimento ou encruamento.
4. As propriedades mecânicas podem ser melhoradas através da adição de 
elementos de liga.
5. Aplicações nos mais diversos setores: construção civil, elétrica, 
automobilística, arquitetura, eletroeletrônica, mecânica. 
As ligas de Cu mais comuns são os Latões, com Zn, com propriedades que 
dependem da concentração de Zn, mudando de acordo com as fases 
formadas e suas estruturas cristalinas. Contudo, tem boa resistência à 
corrosão, boa trabalhabilidade a frio e cores atraentes.
Os Bronzes incluem Sn, Al, Si e Ni. Mais resistentes mecanicamente do que os 
latões, mais duros porém menos dúcteis. São usadas quando é necessário 
aliar resistência a corrosão e boas propriedades em tração.
¤ Cuproníquel - ligas Cu-Ni com até 30% Ni.
¤ Novas ligas com Be possuem combinação de propriedades de resistências à 
tração, excelentes propriedades elétricas e de resistência à corrosão. 
Aplicações: elementos de aterrissagem de aviões, molas, instrumentos 
cirúrgicos e dentários.
Principais tipos de latão - liga de Cu
» Latão Amarelo (66% Cu – 34% Zn): mais usado
» Latão Vermelho – Tomback (90% Cu -10% Zn ou 85% Cu -15% Zn): boa 
ductilidade, elevada resistência à corrosão. Usado em canalização de óleo, 
vapor, etc.
» “Bronze comercial” (95 % Cu – 5% Zn): não é suscetível à dezincificação, tipo 
de corrosão mais frequente nos latões com maiores teores de zinco. Usado 
para fabricar moedas, medalhas, emblemas, placas e outros.
» Alpaca (60-65% Cu, 10-20% Ni e 15-25% Zn): proporções de Cu-Ni-Zn 
podendo receber adições de Sn. Ótima resistência à corrosão, aspecto 
semelhante ao da prata podendo ter coloração vermelho-amarelada se a
proporção de Ni for menor. Uso em bijuterias, jóias, talhares, baixelas,
componentes de instrumentos musicais.
» Latão de Alumínio (76% Cu, 22% Zn e 2% Al): formação de uma película de
proteção superficial. Usado para tubulações de fluidos em geral
Tipos de bronze
1. Bronze de estanho (Cu + 5 a 10% Sn): mais comum para processos de
2. laminação, extrusão e trefilação. Usado principalmente na condição 
encruada na fabricação de molas, buchas, pinos de segurança...
3. Bronze para cunhagem (3,5% Sn, 1,5% Zn + Cubal.): O Zn barateia o custo 
e serve como desoxidante. Ex. cunhagem de moedas, medalhas e objetos
 estampados.
4. Bronze para fundição: muito utilizado o bronze para canhão. Composição 
utilizada quando há necessidade de resistência mecânica e resistência à 
corrosão. E Bronze para sinos caracteristicamente duros e quebradiços.
Outras ligas de Cobre como Cu-Be apresentam resistência mecânica elevada
por serem obtidas por tratamentos térmicos de endurecimento por 
precipitação. Essas ligas são caras devido às adições de berílio. Ex.: mancais e 
as buchas dos trens de pouso de aeronaves a jato,instrumentos cirúrgicos e 
dentários.
Titânio e suas ligas
¤ Alto ponto de fusão (1668°C).
¤ Ligas de titânio são muito resistentes 
¤ O método de obtenção mais comum do Ti é pelo processo Kroll – o TiO2 é 
convertido em TiCl4 purificado e em seguida reduzido a Ti metálico pela 
adição de Na ou Mg. O Ti produzido tem aparência porosa. Depois o Ti ligado 
ou não ligado é fundido por fusão a arco sob vácuo.
¤ A resistência àcorrosão a temp. ambiente é alta pela formação de um filme 
homogêneo e aderente de TiO2. Acima de 535°C o filme de óxido fratura e 
átomos como C, H, O e N se difundem fragilizando o Ti. 
¤ O Ti e suas ligas são praticamente imunes aos ambientes atmosférico, 
marinho e uma variedade de ambientes industriais. Biocompatível, utilizado 
na medicina e na odontologia. Utilizadas em tecnologias de ponta como em 
estruturas de aeronaves, equipamentos esportivos, veículos espaciais, 
¤ A classificação das ligas de Ti é feita de acordo com a sua estrutura cristalina 
e com as fases presentes. A designação também leva em consideração a 
quantidade de elementos de liga. Classificações mais comuns do Ti e suas 
ligas no sistema ASTM:
- Ligas comercialmente puras
- Ligas α - estabilizadores: Al, N e O
- Ligas 𝞫 - estabilizadores: V, Mo, Cu, Mn, Fe, Ni, Cr, Nb, W e Ta
- Ligas α - 𝞫 - através da adição de elementos estabilizadores de e .
Anodização do Titânio
A resistência à corrosão das ligas de Ti ocorre através da formação de camada 
controlada e resistente, de alguns nanômetros de espessura, de óxido de 
titânio. Desenvolve uma cartela de cores obtidas para cada potencial aplicado 
– relacionado ao fenômeno de Interferência Óptica (IO) e com a espessura de 
camada obtida.
Ligas de Ti e Ni - NITINOL
Tem memória de forma térmica e memória de forma elástica.
▪ No mercado são encontradas 3 tipos de liga: Superelastica, Termoativada ou 
Ativada por Temperatura Corporal 
 A fase austenita (CCC) dura e de alta temperatura, por tratamento térmico ou
deformação, transforma-se em martensita (monoclínico) fase flexível e 
deformável de
baixa temperatura. Por aquecimento, o material recupera a forma original 
devido a
transformação reversível da martensita em austenita.
▪ Muito utilizado na forma de arames, fios, chapas finas
e tubos de paredes finas.
 Fase austenita (CCC) dura e de alta temperatura, por tratamento térmico ou 
deformação, transforma-se em martensita (monoclínico) fase flexível e 
deformável de baixa temperatura. Por aquecimento, o material recupera a 
forma original devido a transformação reversível da martensita em 
austenita. 
▪ Muito utilizado na forma de arames, fios, chapas finas e tubos de paredes 
finas.
As forças por trás da memória de forma e da superelasticidade são a 
possibilidade de uma transformação de fase reversível, no estado sólido, de 
austenita para martensita no resfriamento ou por deformação; e a 
transformação reversa de martensita para autenita no aquecimento ou por 
aliviar a deformação antes imposta. São usadas placas de Ni-Ti para substituir 
ossos fraturados
Zn e suas ligas
¤ Placas de Zn servem como ânodos de sacrifício (devido a seu baixo
potencial eletroquímico) para proteger outros materiais metálicos como
em tubulações, cascos de navios e outros.
¤ Bastante dúctil e maleável, podendo ser laminado em chapas e estirado em 
fios.
¤ Apresenta pouca resistência ao ataque de ácidos usuais e de soda cáustica.
¤ Como ZnS é utilizado como material fosforescente (brinquedos baratos).
¤ As ligas de zinco podem ser divididas em dois grupos: 
1. Ligas em que a porcentagem dos elementos de liga é inferior a 1%
(mais de 99% de Zn). São ligas usadas em pilhas e coberturas (tinta a base de zinco);
2. Ligas nas quais a porcentagem dos elementos é superior a 1% - ligas ZAMAK - muito 
utilizadas em processos de injeção.
Aplicações: fivelas, chaveiros, 
puxadores, maçanetas, fechaduras, 
troféus, botões, medalhas
ÂNODOS DE SACRIFÍCIO mais comuns 
para ferro e aço: Mg ou Zn.
Série galvânica 
Mg e suas ligas
Mg (HC) é o menos denso de todos os metais estruturais
¤ Baixo ponto de fusão (651°C).
¤ Elementos de liga: Al, Zr, Th, Ag, Ce, Li e outros.
¤ Geralmente extraído eletroliticamente do cloreto de magnésio concentrado 
presente na água do mar.
¤ Difícil soldagem e usinagem devido a sua reatividade - se combina 
facilmente com o oxigênio e queima.
¤ Quimicamente, a temperatura ambiente, o Mg e suas ligas são 
relativamente estáveis aproximando-se da resistência de algumas ligas de Al.
¤ Baixa resistência à fadiga, à fluência e baixa ductilidade a temperatura 
ambiente.
¤ Boa condutibilidade elétrica e térmica.
Encontra aplicação também em dispositivos portáteis como motosserras, 
ferramentas elétricas e tesouras de aparar, em volantes de automóveis 
Estanho e suas ligas
¤ Resultante do processo de fundição e refino da Cassiterita que é o minério 
de Estanho (SnO2).
¤ Considerado atóxico é utilizado na indústria alimentícia e conservas como 
revestimento de latas de aço - folha de flandres (Sn comercialmente puro).
¤ Em combinação com outros metais forma ligas: • Soldas Brandas, ligas de 
Sn-Pb, aplicadas na indústria eletro-eletrônica e automobilística devido a 
grande afinidade do estanho com outros metais principalmente o cobre e 
pelo seu baixo ponto de fusão.
Babbit ou white metal, principalmente para mancais e peças ornamentais;
• Ligas fusíveis e Ligas Peltre (Pewter) para peças decorativas e bijuterias
Metais Nobres
Caros, moles, dúcteis e resistentes ao calor. Ag, Au e Pt são largamente 
usados na indústria joalheira, implantes, restauração dentária, instrumentos 
cirúrgicos. 
1. Ouro e suas ligas
- É o mais maleável e o mais dúctil de todos os metais e tem altíssima 
densidade
- Pode ter sua resistência aumentada pela adição de Cu e Ag (ouro tons 
vermelho e amarelo), Zn e Ag (rosa), Ni e Pd (ouro branco) e Fe (ouro azul
- Elevada condutibilidade elétrica e resistência a agentes corrosivos, 
permite o uso no revestimento de circuitos impressos, contatos, 
terminais e sistemas semicondutores
Prata e suas ligas
É macia quando pura, reflectora, elevada ductilidade e maleabilidade.
¤ Cu, Zn, Pt e Pd podem ser adicionados a ligas de Ag.
¤ Resistência a corrosão é boa. 
¤ Estável no ar e água puros, muda de cor sob ação de O3 (oxidação), H2S (gás 
corrosivo e venenoso e ) ou atmosferas com S – forma sulfeto de prata (Ag2 
forma sulfeto de prata na superfície devido a reação com o S proveniente de 
gases, Os sais presentes no suor escurecem a prata.