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Materiais de Construção Mecânica Materiais Ferrosos 
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3 MATERIAIS FERROSOS 
3.1 Considerações iniciais 
Ligas ferrosas são aquelas onde o ferro é o constituinte principal. Essas ligas são 
produzidas em maior quantidade do que qualquer outro tipo de metal, e nelas estão incluídos 
os aços carbono comuns, os aços-ferramentas, os aços inoxidáveis e os ferros fundidos. 
O ferro não é encontrado puro na natureza. Geralmente, esse metal apresenta-se 
combinado com outros elementos formando vários compostos, como a hematita (Fe2O3), 
magnetita (Fe3O4), limonita (FeO[OH]), siderita (FeCO3), pirita (FeS2) e limenita (FeTiO3), 
sendo os mais importantes os dois primeiros. Esses compostos recebem o nome de minério de 
ferro, e são extraídos do subsolo (Figura 1-a) ou encontrados expostos formando verdadeiras 
montanhas. 
Resumidamente, o ferro é obtido dos seus minérios da seguinte forma: 
− Para retirar as impurezas, do minério, este é lavado, fragmentado em pedaços menores 
(triturado) e, em seguida, transportados para a usina siderúrgica1. 
− Na usina siderúrgica, o minério é derretido em um forno especial que recebe a denominação 
de alto forno (Figura 1-c), no qual, já bastante aquecido, o minério é depositado em 
camadas sucessivas, intercaladas com coque2 e fundente3. 
− Estando o alto forno carregado, injeta-se ar em seu interior por meio de um dispositivo 
especial (Figura 1-d). O ar injetado ajuda a queima do carvão coque, que ao atingir altas 
temperaturas derrete o minério. 
− O ferro derretido deposita-se no fundo do alto forno, e a este ferro dá-se o nome de ferro 
gusa ou simplesmente gusa ou ferro de primeira fusão (Figura 1-e); as impurezas ou 
escórias, por serem mais leves que o ferro gusa, flutua sobre este. 
− Posteriormente, através de duas aberturas especiais, localizadas em alturas diferentes, retira-
se a escória e, em seguida, o ferro-gusa que é despejado em panelas chamadas cadinhos 
(Figura 1-f). 
 
1 Siderurgia: ramo da metalurgia que se dedica à fabricação e tratamento do aço. A metalurgia é o conjunto de 
técnicas que o homem desenvolveu com o decorrer do tempo que lhe permitiu extrair e manipular metais e gerar 
ligas metálicas. 
2 Coque: tipo de combustível obtido pelo processo de “coqueificação”; esse processo consiste, em princípio, no 
aquecimento a altas temperaturas, em câmaras hermeticamente (exceto para saída de gases) fechadas, do carvão 
mineral. 
3 Fundentes: substâncias que são misturadas com o minério e o combustível, que funde e dissolve as impurezas 
ou combina-se com elas no forno, formando um composto fusível à temperatura de trabalho. 
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− O ferro-gusa derretido é transportado no cadinho e despejado em formas denominadas 
lingoteiras. Uma vez solidificado e resfriado, o ferro-gusa é retirado da lingoteira, 
recebendo o nome de lingote de ferro gusa (Figura 1-g). 
− Os lingotes são armazenados para receberem novos tratamentos, pois nesta forma o ferro é 
usado apenas na confecção de peças que não passarão por processos de usinagem. 
− A etapa seguinte do processo é o refino. O ferro gusa é levado para a aciaria, ainda em 
estado líquido, para ser transformado em aço, mediante queima de impurezas e adições. O 
refino do aço se faz em fornos a oxigênio ou elétricos. 
 
 
(a) (b) (c) 
 
(d) (e) (f) 
 
(g) 
 
Figura 1- Esquema ilustrativo da produção de ferro-gusa (Adaptada de SENAI, 1996). 
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O amplo uso das ligas à base de ferro deve-se a três fatores principais (CALLISTER, 
2002): 
− Os compostos que contém ferro ainda existem em grande quantidade no interior da crosta 
terrestre; 
− O ferro metálico e as ligas de aço podem ser produzidos usando-se técnicas de extração, 
beneficiamento, formação de ligas e fabricação relativamente econômicas; 
− As ligas ferrosas são extremamente versáteis, no sentido de que elas podem ser adaptadas 
para possuir uma ampla variedade de propriedades mecânicas e físicas. 
A grande desvantagem de muitas ligas ferrosas é o fato de apresentarem suscetibilidade 
à corrosão. 
As ligas ferrosas podem ser divididas em dois grupos principais: os aços e os ferros 
fundidos. 
A Figura 3.2 mostra um esquema classificatório para as várias ligas ferrosas. 
3.2 Aços 
Uma definição mais geral do aço é aquela que trata esse material como liga ferro-
carbono de baixo teor de carbono, contendo ainda impurezas e, em determinados casos, outros 
elementos adicionados como liga (PEDRAZA et al., 1979). 
Outra definição coloca os aços como ligas ferro-carbono que podem conter 
concentrações apreciáveis de outros elementos de liga (CALLISTER, 2002). Em função 
disso, visando uma definição melhor, podem ser considerados dois tipos fundamentais de aço: 
os aços-carbono comuns e os aços-liga. 
Os aços-carbono comuns contêm, geralmente, 0,008% até aproximadamente 2,11% em 
peso de carbono, além de pequenas concentrações de certos elementos residuais resultantes 
dos processos de fabricação. A concentração de 0,008% em peso corresponde à máxima 
solubilidade do carbono no ferro à temperatura ambiente, e a concentração de 2,11% em peso 
corresponde à máxima quantidade de carbono que se dissolve no ferro, e ocorre a 1148ºC. 
Os aços-liga contêm, além do ferro e do carbono, outros elementos de liga ou 
apresentam elementos residuais em teores acima dos que são considerados normais; ou seja, 
mais elementos de liga são adicionados intencionalmente ao aço, em concentrações 
específicas. 
O limite superior de 2,11% em peso (normalmente aproximado para 2,0%) é alterado 
pela presença de elementos de liga ou de elementos residuais em teores superiores aos 
observados nos aços-carbono comuns. 
 
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Figura 3.2 – Um esquema de classificação para ligas ferrosas (CALLISTER, 2002). 
 
3.2.1 Considerações sobre o Diagrama de equilíbrio Fe-C 
Para o conhecimento adequado das ligas ferro-carbono é imprescindível o estudo do 
diagrama de equilíbrio dessas ligas. 
A Figura 3.3 mostra o diagrama da liga binária Fe-C, para teores de carbono até 6,67%. 
Este diagrama é geralmente apresentado somente até o teor de 6,67% de carbono por 
dois motivos. O primeiro, é que este elemento forma com o ferro o composto Fe3C que 
contém 6,67% de carbono e que é um constituinte de grande importância nas ligas ferro-
carbono. O segundo motivo é o fato de pouco ou nada se conhecer dessas ligas acima desse 
teor. 
Como a extremidade direita do diagrama Fe-C corresponde a 6,67% de carbono, que é a 
composição do carboneto de ferro Fe3C, este diagrama é, de fato, um diagrama Fe-Fe3C. 
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Figura 3.3 – Diagrama Fe-Fe3C (ASKELAND & PHULÉ, 2003). 
 
Na verdade, não se trata a rigor de um diagrama de equilíbrio estável, pois se assim 
fosse não deveria ocorrer qualquer mudança de fasecom o tempo. Verificou-se, entretanto, 
que mesmo em ligas Fe-C relativamente puras (isto é, com baixos teores de elementos 
residuais), mantidas durante anos a temperaturas elevadas (da ordem de 700ºC), o Fe3C pode 
se decompor em ferro e carbono, este último na forma de grafita (CHIAVERINI, 2002). 
Rigorosamente, portanto, o diagrama mostrado na Figura 3.3 deve ser considerado de 
equilíbrio metaestável, uma vez que, sendo a grafita mais estável que o carboneto de ferro 
(Fe3C), o diagrama estável será descrito pelo diagrama ferro-grafita. 
No caso dos aços, no entanto, é o carboneto de ferro que se forma ordinariamente e, por 
essa razão, é o diagrama Fe-Fe3C que se utiliza para prever as mudanças de fase nas ligas Fe-
C submetidas a variações de temperatura. 
O diagrama Fe-Fe3C corresponde apenas à liga binária Fe-C; entretanto, os aços 
comerciais não são ligas binárias, pois também contêm elementos residuais oriundos dos 
processos de fabricação, tais como fósforo, enxofre, silício e manganês, que em teores 
normais pouco afetam o diagrama. 
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3.2.1.1 Fases presentes no diagrama Fe-Fe3C 
Observa-se no diagrama a existência de quatro fases: as soluções sólidas α, γ e δ e o 
composto intermetálico Fe3C. Essas fases serão estudadas a seguir. 
a) Fase α 
Denominada ferrita, esta fase é uma solução sólida intersticial de carbono em ferro α, 
apresentando, portanto, estrutura CCC. 
A solubilidade do carbono na ferrita é muito baixa, pois apenas alguns átomos de 
carbono poderão ocupar os sítios da estrutura CCC do ferro. 
A Figura 3.4 mostra as dimensões relativas dos átomos de carbono e dos sítios 
intersticiais tetraédricos do ferro CCC. O átomo de carbono tem um raio aparente de 0,0710 
nm, enquanto que o raio do interstício para acomodá-lo é de apenas 0,0361 nm4; a presença de 
um átomo de carbono na rede da ferrita, portanto, implica em forte deformação na estrutura. 
 
 
 
Figura 3.4 – Dimensões do sítio intersticial tetraédrico e do átomo de carbono na estrutura da 
ferrita. 
 
O resultado global é que a rede, na vizinhança do átomo intersticial, estará tão 
intensamente deformada que a introdução de outro átomo de carbono somente será possível a 
uma longa distância do primeiro. Isto resulta na solubilidade extremamente baixa do carbono 
na ferrita, a saber: 
- Solubilidade de 0,008% em peso a temperatura ambiente, ou seja, um átomo de carbono 
para 108 átomos de ferro, aproximadamente; o que é equivalente a uma separação média de 
cerca de 100 átomos de ferro entre átomos intersticiais. 
 
4 Valores calculados a partir das considerações de ASKELAND & PHULÉ, 2003 
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- Solubilidade de 0,0218% em peso (solubilidade máxima) a temperatura de 727ºC, ou seja, 
cerca de um átomo de carbono para 103 átomos de ferro; o que é equivalente a uma 
separação média de 10 átomos de ferro entre átomos intersticiais. 
Em função dessa baixa solubilidade de carbono, a ferrita é a mais macia e dúctil das 
fases mostradas no diagrama Fe-C. À temperatura ambiente apresenta limite de resistência na 
ordem de 340 MPa (35 kgf/mm2), alongamento de 70% e dureza Brinell entre 50 e 100. É 
ferromagnética a temperaturas inferiores a 760ºC. 
b) Fase γ 
Denominada austenita, esta fase é uma solução sólida intersticial de carbono em ferro γ, 
em que os átomos de carbono ocupam sítios octaédricos da rede do ferro com estrutura CFC. 
A Figura 3.5 mostra as dimensões relativas dos átomos de carbono e dos sítios 
intersticiais do ferro γ. 
 
 
 
Figura 3.5 – Dimensões do sítio intersticial tetraédrico na estrutura da austenita. 
 
Os sítios intersticiais do ferro γ são maiores que os da ferrita; em conseqüência, a 
solubilidade do carbono será muito mais elevada na austenita do que na ferrita. Mesmo assim, 
o espaço vazio em cada sítio é insuficiente para acomodar o soluto sem que haja deformação 
da rede. Isto limita a solubilidade a um máximo de apenas 2,11% em peso de carbono ou 
8,7% em átomo, na temperatura de 1146ºC. 
Como a solubilidade de carbono na austenita é bem maior do que na ferrita, as suas 
propriedades mecânicas, que dependem do teor de carbono, terão uma maior variação. Esta 
fase é geralmente macia e dúctil, embora menos que a ferrita; é tenaz, tem limite de 
resistência entre 686 e 980 MPa (70 a 100 kgf/mm2) e é não-magnética. 
 
x → Sítios tetraédricos (raio intersticial = 0,0522 nm) 
0,3571 nm 
x 
x 
x x 
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c) Fase δ 
Às vezes chamada ferrita-δ, esta fase é semelhante à fase α. 
A solubilidade do carbono na mesma é pequena, mas consideravelmente maior que na 
fase α, devido à temperatura elevada, e atinge 0,10% em peso de carbono a 1492ºC. 
d) Carboneto de ferro (Fe3C) 
Denominada cementita, essa fase é um composto intermetálico. 
A composição da cementita corresponde à fórmula Fe3C, pois o reticulado cristalino 
contém átomos de ferro e de carbono na proporção de 3 para 1. 
Apresenta uma estrutura cristalina ortorrômbica com doze átomos de ferro e quatro 
átomos de carbono por célula unitária5, o que corresponde a um teor de carbono de 6,67% em 
peso. Os parâmetros da célula unitária são: a = 0,4514 nm; b = 0,5080 nm e c = 0,6734 nm. 
A Figura 3.6 mostra o arranjo espacial dessa fase. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.6 – Estrutura ortorrômbica da cementita; as esferas vermelhas representam os átomos 
de ferro, e as esferas amarelas os átomos de carbono (PUKASIEWICZ, 2003). 
 
Cada átomo de carbono está envolvido por seis átomos de ferro posicionados nos 
vértices de um prisma triangular levemente distorcido; a distância entre os átomos de ferro e 
de carbono varia de 0,1970 a 0,2060 nm. 
A cementita é uma fase extremamente dura (aproximadamente 650 HB), frágil, e tem 
um limite de resistência superior a 1960 MPa (cerca de 200 kgf/mm2); além disso, é 
ferromagnética em temperaturas abaixo de 210ºC. 
 
 
 
 
5 Esta estrutura é equivalente a um átomo de carbono envolvido por seis átomos de ferro posicionados 
nos vértices de um prisma triangular levemente distorcido. 
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3.2.1.1 Reações invariantes no diagrama Fe-Fe3C 
Observa-se no diagrama a existência de três reações invariantes: uma reação eutetóide, 
uma peritética e uma eutética. As duas primeiras ocorrem na região do diagrama 
correspondente aos aços, e a terceira encontra-se na região dos ferros fundidos, e será melhor 
analisada somente quando do estudo dessas ligas. 
a) A reação eutetóide 
No diagrama Fe-C, o ponto que divide os aços e os ferros fundidos é o teor de 2,11%C, 
correspondente à composição máxima da austenita. Na região do diagrama correspondente 
aos aços, observam-se as seguintes linhas de transformação: 
• Linha A3 - representa as temperaturas nas quais a ferrita começa a se formar no 
resfriamento; 
• Linha Acm - corresponde às temperaturas nas quais a cementita começa a se formar no 
resfriamento; 
• Linha A1 - representa a temperatura eutetóide, na qual ocorre a formação da perlita. 
• LinhaA4 - representa as temperaturas nas quais a austenita começa a se formar no 
resfriamento. 
A temperatura eutetóide para as ligas ferro-carbono é 727ºC, e a composição eutetóide 
corresponde a 0,77% em peso de carbono (~ 0,80%C), conforme indica a Figura 3.7. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.7 – Região eutetóide do diagrama Fe3C e microestrutura esquemática do aço 
eutetóide (Adaptada de CALLISTER, 2002). 
 
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A reação eutetóide do sistema Fe-C envolve a formação simultânea de ferrita e 
cementita a partir da austenita com composição eutetóide, conforme ilustra a Figura 3.8. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.8 – Mostra a reação eutetóide, bem como o esquema de transformação da austenita 
(Adaptada de CALLISTER, 2002). 
 
Como se formam simultaneamente, a ferrita e a cementita estão intimamente 
misturadas. Essa mistura é caracteristicamente lamelar e a microestrutura resultante é 
denominada perlita, a qual é muito importante na tecnologia do ferro e do aço, pois pode ser 
formada em quase todos os aços por meio de tratamentos térmicos adequados. 
A microestrutura da perlita consiste de uma matriz de ferrita em que se encontram 
regularmente distribuídas placas de cementita, conforme pode ser visto na Figura 3.9. O 
arranjo dessas fases em condições próximas ao equilíbrio apresenta proporções definidas: 
87,5% de ferrita e 12,5% de cementita. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.9 - Perlita com aumento de 1500 x. Mistura lamelar de ferrita (matriz clara) e 
cementita (mais escura) (Adaptada de VAN VLACK, 1970). 
γ0,77%C α0,025%C + Fe3C6,67%C 
resfriamento 
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A perlita, portanto, não é uma fase, mas uma mistura específica de duas fases, formada 
pela transformação da austenita de composição eutetóide em ferrita e cementita. É, contudo, 
um constituinte, pois apresenta um aspecto característico ao microscópio e pode ser 
distinguida claramente em uma estrutura composta de vários constituintes. 
Essa distinção é importante, pois pode se obter a formação de ferrita e cementita 
também por outras reações; entretanto, a microestrutura resultante não será lamelar e, 
conseqüentemente, as propriedades do material serão diferentes. 
Como a perlita resulta da austenita de composição eutetóide, a quantidade presente da 
mesma é igual à da austenita eutetóide transformada. 
As propriedades mecânicas da perlita são intermediárias entre a ferrita (mole e dúctil) e 
a cementita (dura e frágil). 
Com relação à reação eutetóide, os aços resfriados lentamente podem ser divididos em 
três categorias: 
• Aços hipoeutetóides – contendo < 0,80%C; 
• Aços eutetóide – contendo 0,80%C; 
• Aços hipereutetóide – contendo > 0,80%C 
Aços eutetóides 
Nesses aços, após a formação da austenita, uma única reação se passará no estado 
sólido: a transformação eutetóide da austenita em perlita. Assim, quando resfriado lentamente, 
um aço contendo aproximadamente 0,80%C apresentará à temperatura ambiente uma 
estrutura inteiramente perlítica (Figura 3.7). 
A Figura 3.10 mostra a microestrutura de um aço eutetóide. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.10 – Microestruturas contendo somente perlita (PUKASIEWICZ, 2003). 
 
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Aços hipoeutetóides 
No caso dos aços hipoeutetóides, a evolução estrutural está ilustrada na Figura 3.11. 
 
 
Figura 3.11 – Representação esquemática das mudanças microestruturais durante o 
resfriamento lento de um aço hipoeutetóide (CALLISTER, 2002). 
 
No ponto c o aço apresenta uma única fase, a austenita. Durante o resfriamento lento, a 
sua transformação se inicia quanto é atingida a linha solidus OM (linha A3) em que começa a 
precipitação de ferrita. Nesse caso, quando a liga atinge a temperatura eutetóide (Te = 727ºC), 
correspondente ao ponto e, estará formada pela mistura de duas fases: a austenita e a ferrita. 
Os grãos de austenita, contendo agora cerca de 0,80%C, estarão envolvidos pelos grãos 
de ferrita produzidos ao longo do resfriamento (ferrita pró-eutetóide). A austenita sofrerá, 
então, a decomposição eutetóide, transformando-se em perlita, enquanto a ferrita já presente 
não sofrerá modificação (ponto f). 
O resfriamento subseqüente até a temperatura ambiente não produzirá mudanças 
visíveis na microestrutura (a única mudança ocorrerá na composição da ferrita). 
O aço hipoeutetóide apresentará à temperatura ambiente uma estrutura composta de dois 
constituintes: grãos de ferrita (mais clara) e nódulos de perlita (mais escura) (Figura 3.12). 
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Figura 3.12 – Microestrutura de vários aços hipoeutetóides: (a) ~ 0,20%C e (b) ~ 0,45%C 
(PUKASIEWICZ, 2003). 
 
Aços hipereutetóides 
Durante o resfriamento lento de um aço hipereutetóide ocorrerá a precipitação de 
cementita previamente à reação perlítica (cementita pró-eutetóide), conforme está ilustrado na 
Figura 3.13. 
No ponto g a liga se apresenta no estado austenítico. Quando se atinge o a temperatura 
solvus começa a precipitação de cementita, que se desenvolve até a temperatura eutetóide. 
Quando essa temperatura é atingida, a liga é composta da mistura de austenita, com 
aproximadamente 0,80%C, e cementita. Ocorre então a decomposição eutetóide da austenita 
em perlita. 
A microestrutura do aço hipereutetóide lentamente resfriado consistirá, assim, à 
temperatura ambiente, de dois constituintes: cementita e perlita. 
Devido à pequena quantidade de cementita presente nesses aços, a microestrutura 
mostra um aspecto característico, onde cada região perlítica está envolvida por uma fina rede 
de cementita. 
(a) 
(b) 
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Figura 3.13 – Representação esquemática das mudanças microestruturais durante o 
resfriamento lento de um aço hipereutetóide (CALLISTER, 2002). 
 
 
b) A reação peritética 
A transformação peritética, que concerne a solidificação dos aços contendo até 0,54%C 
e que ocorre a temperatura de 1492°C, está mostrada na Figura 3.14. 
O diagrama destaca que no resfriamento desses aços, a 1492°C, ocorre uma reação 
isotérmica onde a fase δ já solidificada, contendo 0,10%C, se combina com o líquido 
remanescente, contendo 0,54%C, para produzir austenita com 0,18%C. No aquecimento 
ocorre a reação inversa. 
A reação peritética corresponde, assim, à transformação: 
 
 γ0,18%C L0,54%C + δ0,10%C resfriamento 1492°C 
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Figura 3.14 – Região peritética do diagrama Fe-Fe3C. 
 
c) A reação eutética 
No ponto eutético, o líquido com 4,3%C transforma-se em austenita (γ) com 2,08%C e 
no composto intermetálico Fe3C (cementita), que contém 6,67%C.A reação eutética ocorre a 
1148°C e pode ser escrita sob a forma: 
 
 
 
Essa transformação ocorre na área do diagrama Fe-Fe3C correspondente aos ferros 
fundidos; portanto, mais detalhes sobre ela serão vistos quando do estudo desses materiais. 
3.2.2 Distribuição dos elementos de liga nos aços 
Os elementos de liga modificam as propriedades dos aços por meio de alterações que 
introduzem na sua estrutura. 
Para se compreender tais modificações é preciso conhecer a forma segundo a qual cada 
elemento adicionado vai se apresentar: se vai entrar em solução sólida com o ferro, ou se 
dissolver na cementita, ou formar um composto intermetálico com o ferro, ou formar óxido ou 
outra inclusão não-metálica. 
É importante observar que, embora um elemento não se localize nunca em um único 
constituinte, cada elemento manifesta, em geral, uma preferência marcada por um 
determinado constituinte. 
γ2,08%C + Fe3C6,67%C L4,3%C resfriamento 1149°C 
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Observa-se ainda, que a repartição precisa dos elementos, em um caso concreto, 
depende da concentração de outros elementos e da história do material. Como resultado, o 
problema que se coloca é o de prever as tendências gerais de repartição dos elementos. 
A Tabela 3.1 descreve essas tendências em alguns casos importantes (BAIN & 
PAXTON, 1961). 
 
Tabela 3.1 – Tendências gerais de distribuição dos elementos nos aços 
Elemento 
Em solução 
sólida na ferrita 
Combinado em 
carbonetos 
Em inclusões 
não-metálicas 
Em compostos 
intermetálicos 
Ni 
Si 
Al 
Zr 
Mn 
Cr 
W 
Mo 
V 
Ti 
Nb 
P 
S 
Ni 
Si 
Al 
Zr 
Mn 
Cr 
W 
Mo 
V 
Ti 
Nb 
P 
S (?) 
- 
- 
- 
- 
Mn 
Cr 
W 
Mo 
V 
Ti 
Nb 
- 
- 
- 
SiO2 
Al2O3 
ZrO2 
MnS, MnO 
CrxO4 
- 
- 
VxO4 
TixO4 
- 
- 
(Mn,Fe)S, ZrS 
Ni3Si, Ni3Al 
- 
AlxNy 
ZrxNy 
- 
- 
- 
- 
VxNy 
TiN4Cz, TixNy 
- 
- 
- 
Fonte: BAIN & PAXTON, 1961, apud PEDRAZA et al., 1979 
 
3.2.3 Influência dos elementos de adição nas transformações alotrópicas do ferro 
No ferro puro, como visto anteriormente, as transformações alotrópicas γ↔δ 
(denominada A4) e α↔γ (denominada A3) ocorrem a temperaturas constantes, em torno de 
1400ºC e 910ºC, respectivamente. 
Quando um segundo elemento entra em solução com o ferro, cada uma dessas 
transformações passa a ocorrer em certo intervalo de temperatura, como determina a regra das 
fases. 
Segundo a natureza do soluto introduzido, pode ser observada a ocorrência de dois tipos 
de efeito, descritos a seguir: 
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• Elevar a temperatura de transformação A4 e reduzir a A3, ampliando o domínio de 
existência da fase γ; tais solutos são denominados estabilizadores de austenita ou 
gamagêneos ou austenitizantes. 
• Abaixar a transformação A4 e elevar a transformação A3, ampliando o campo de existência 
da ferrita; tais solutos são denominados estabilizadores de ferrita ou alfagêneos ou 
ferritizantes. 
Cada um desses tipos comporta duas classes distintas, assim distribuídas e representadas 
(Figura 3.15): 
A- Elementos gamagêneos 
 Tipo A-1: Os elementos de liga ampliam o domínio de estabilidade da fase γ abaixando a 
temperatura de transformação A3 (γ↔α) e elevando a temperatura de transformação A4 ( 
δ↔γ); nesse caso, para teores elevados de soluto a fase γ pode ser estável à temperatura 
ambiente, formando-se o que é chamado “campo γ aberto”. Exemplos: Mn, Ni e Co. 
Tipo A-2: Existe também uma ampliação do campo de estabilidade da fase γ, mas esta 
ampliação é limitada, pois os compostos ricos em ferro (ou as soluções sólidas no 
elemento de liga) tornam-se estáveis, ou seja, para teores elevados de soluto ocorre o 
aparecimento de uma segunda fase. Exemplos: Cu, Zn, Au, N e C. 
B- Elementos alfagêneos 
Tipo B-1 – O elemento de adição reduz o domínio de estabilidade da fase γ e, finalmente, 
a suprime, formando-se um “campo γ fechado”; acima de um certo teor de soluto, a liga 
pode se encontrar sob a forma α em todas as temperaturas. Exemplos: Si, Cr, W, Mo, P, 
V, Ti, Be, Sn, Sb, As e Al. 
Tipo B-2 – Ocorre também uma concentração do campo γ, mas a solubilidade restrita do 
elemento de adição gera o aparecimento de compostos intermetálicos ou soluções sólidas 
que interrompem esse processo. Exemplos: Ta, Zr, B, S, Ce e Nb. 
Desses elementos de liga, o cromo tem um comportamento especial, pois com teores 
entre 7 a 8% abaixa a faixa de temperatura de transformação A3 (α↔γ) e com aumentos 
ulteriores verifica-se o contrário. Entretanto, o abaixamento da temperatura de 
transformação A4 (γ↔δ) na faixa de 8%Cr é mais rápido do que o da transformação A3 
(α↔γ), podendo-se, de fato, afirmar que o cromo estreita uniformemente a faixa de 
estabilidade da austenita. 
 
 
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Figura 3.15 – Efeito dos elementos de liga no comportamento do ferro (CHIAVERINI, 2002). 
 
3.2.4 Influência dos elementos de adição nas linhas de transformação do diagrama Fe-C 
A ação dos elementos de liga sobre as linhas de transformação do diagrama Fe-C pode 
ser encarada sob os três aspectos seguintes: efeito sobre a composição eutetóide, efeito sobre 
a temperatura eutetóide e efeito sobre o campo austenítico. 
Os dois primeiros efeitos estão sintetizados na Figura 3.16, onde se vê que todos os 
elementos de liga analisados tendem a diminuir o teor de carbono do eutetóide, ao passo que 
somente o níquel e o manganês tendem a diminuir a temperatura eutetóide; todos os outros 
elementos apresentam tendência oposta. 
 
 
 
 
 
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Figura 3.16 – Influência dos elementos de liga sobre o teor de carbono e a temperatura do 
eutetóide (CALLISTER, 2002). 
 
O terceiro efeito está sintetizado na Figura 3.17. Verifica-se que o manganês, em teores 
crescentes, reduz a temperatura eutetóide, além de diminuir o teor de carbono desse 
constituinte; um teor adequado de manganês poderá, por exemplo, produzir estrutura 
inteiramente perlítica somente com aproximadamente 0,3%C. O cromo, o molibdênio e o 
silício comportam-se de modo contrário ao manganês no que se refere à influência sobre a 
temperatura eutetóide; quanto à influência sobre o teor de carbono do eutetóide, a tendência é 
idêntica à do manganês. Todos esses elementos, portanto, com exceção do manganês, 
contraem o campo austenítico, tendendo a formar o aço quase que inteiramente ferrítico. 
Convém observar que essa propriedade de certos elementos de liga, como o manganês, 
o cromo, o molibdênio, o silício, o nitrogênio, o titânio e outros, de produzirem uma estrutura 
eutetóide apresentando um teor de carbono comparativamente baixo, é muito importante. De 
fato, a liga eutetóide possui grande resistência mecânica; como a dureza e a fragilidade 
crescem com a porcentagem de cementita, é evidente que se for possível se obter uma 
estrutura resistente, inteiramente perlítica, mediante a introdução de elementos de liga em um 
aço com menor teor de carbono, essa estrutura será também mais mole e menos frágil, ou seja, 
mais tenaz do que a estrutura semelhanteem um aço carbono comum. 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 3.17 – Influência dos elementos de liga sobre o teor de carbono e a temperatura do 
eutetóide do aço (CHIAVERINI, 2002). 
 
 
3.2.5 Propriedades mecânicas dos aços-carbono 
Em princípio, as propriedades mecânicas dos aços-carbono são afetadas pelos seguintes 
fatores: composição química e microestrutura. 
a) Composição química 
Nos aços-carbono esfriados normalmente, ou seja, em condições tais que a 
transformação da austenita se processe totalmente, o elemento predominante é o carbono, o 
qual, à medida que tem o seu teor aumentado, melhora as propriedades relativas à resistência 
mecânica (limite de escoamento, limite de resistência à tração e dureza) e piora as 
propriedades relativas à ductilidade e à tenacidade (alongamento, estricção e resistência ao 
choque). 
A Figura 3.18 ilustra a influência da concentração de carbono nas propriedades 
mecânicas dos aços-carbono tratados termicamente ou não. 
 
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Figura 3.18 – Efeito do teor de carbono nas propriedades mecânicas de aços-carbono 
(ASKELAND & PHULÉ, 2003). 
 
b) Microestrutura 
A microestrutura é inicialmente afetada pela composição química, pois se sabe que os 
constituintes presentes são ferrita e perlita (aço hipoeutetóide), ou perlita e cementita (aço 
hipereutetóide) ou somente perlita (aço eutetóide). Entretanto, a microestrutura dos aços 
depende também dos seguintes fatores: 
• Estado ou condição do aço, sob o ponto de vista de fabricação: se fundido, trabalhado a 
quente (laminado, forjado etc.) ou trabalhado a frio (encruado); 
• Tamanho de grãos austeníticos; 
• Velocidade de resfriamento. 
No estado fundido o aço apresenta granulação grosseira, do tipo dendrítica, pois a 
austenita se forma a altas temperaturas e o esfriamento do interior dos moldes é muito lento. 
No estado trabalhado a quente, em que a maioria dos aços é utilizada, como as 
operações de conformação a quente são realizadas a temperaturas em que o aço se apresenta 
no estado austenítico, verificam-se as seguintes conseqüências: 
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- Homogeneização apreciável da estrutura, pela tendência de eliminar ou reorientar as 
inclusões e segregações que ocorrem durante a solidificação do metal no interior dos 
moldes; 
- Destruição da estrutura dendrítica; 
- Recristalização, com acentuada influência sobre o tamanho de grão, que pos sua vez 
depende das temperaturas finais de deformação (geralmente, o trabalho a quente produz 
uma redução do tamanho de grão). 
Em conseqüência, as propriedades mecânicas finais do aço trabalhado a quente são 
sensivelmente melhoradas em relação às do material fundido. 
No estado encruado, característico de alguns dos mais importantes produtos 
siderúrgicos, como fios, fitas, chapas etc., os efeitos mais importantes são os seguintes: 
aumento da resistência mecânica, aumento da dureza e diminuição da ductilidade, 
representada por uma redução do alongamento e da estricção. 
A Tabela 3.2 mostra alguns valores de propriedades mecânicas de um aço com 0,14%C, 
para diversos estados de fabricação (CHIAVERINI, 2002). 
 
 Tabela 3.2 – Alguns valores de propriedades mecânicas de um aço com 14%C em função do 
 estado de fabricação 
Propriedade Recozido 
Encruado com 
30% de redução 
Encruado com 
60% de redução 
Limite de proporcionalidade (MPa) 190 110 70 
Limite de escoamento (MPa) 240 515 665 
Limite de resistência à tração (MPa) 400 555 675 
Alongamento em 100 mm (%) 41,7 22,0 10,5 
Estricção (%) 65,8 58,0 43,0 
 Fonte: CHIAVERINI, 2002. 
 
3.2.6 Efeitos dos elementos de liga nos aços 
A introdução de elementos de liga nos aços-carbono é feita com o objetivo de se 
conseguir um ou mais dos efeitos descritos a seguir: 
a. Aumentar a dureza e a resistência mecânica; 
b. Conferir resistência uniforme através de toda a seção em peças de grandes dimensões; 
c. Diminuir o peso (em conseqüência do item a), de modo a reduzir a inércia de uma parte 
em movimento ou reduzir a carga-morta em um veículo ou em uma estrutura; 
d. Conferir resistência à corrosão; 
e. Aumentar a resistência ao calor; 
f. Aumentar a resistência ao desgaste; 
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g. Aumentar a capacidade de corte; 
h. Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas. 
Os três primeiros efeitos são conseguidos porque os elementos de liga aumentam a 
resistência da ferrita e formam ainda outros carbonetos, além do Fe3C, contribuindo para a 
melhoria da resistência do aço, sobretudo em seções que, caso se tratasse de aços-carbono 
comuns, dificilmente teriam a resistência alterada. Geralmente, esse aumento de resistência é 
conseguido pela adição de um ou vários elementos de liga em teores relativamente baixos 
(não ultrapassando sua soma o valor de 5%). 
A obtenção dos outros requisitos requer a introdução dos elementos de ligas em teores 
mais elevados, produzindo-se alterações mais profundas na ferrita, além de resultarem na 
formação de carbonetos mais complexos. Esses aços são mais difíceis de fabricar e tratar 
termicamente, de modo que são muito dispendiosos, mesmo porque alguns dos elementos de 
liga utilizados são relativamente raros. 
Da quantidade total de aços-liga produzida, cerca de 60% pertence à série 86XX, com 
três elementos de liga (Ni, Cr e Mo) em baixos teores (CHIAVERINI, 2002). 
A Tabela 3.3 resume os efeitos dos elementos de liga nos aços (CHIAVERINI, 2002). 
 
Tabela 3.3 – Efeitos específicos dos elementos de liga nos aços 
Solubilidade sólida 
Influência exercida 
através dos carbonetos 
Elemento 
No ferro γ No ferro α 
Influência 
sobre a ferrita 
Influência sobre a 
austenita 
(Endurecibilidade) 
Tendência 
formadora 
de 
carbonetos 
Ação 
durante o 
revenido 
Principais funções 
Al 1,1% 
(aumentada 
pelo C) 
36% Endurece 
consideravelmen
te por solução 
sólida 
Aumenta a 
endurecibilidade 
moderadamente se 
dissolvido na 
austenita 
Negativa 
(grafitiza) 
- 1- Desoxidante 
eficiente 
2- Restringe o 
crescimento de 
grão (pela 
formação de 
óxidos ou nitretos 
dispersos) 
3- Elemento de liga 
Cr 12,8% 
 (20% com 
0,5%C) 
Sem limites Endurece 
ligeiramente; 
aumenta a 
resistência à 
corrosão 
Aumenta a 
endurecibilidade 
moderadamente 
Maior que 
o Mn 
Menor que 
o W 
Moderada 
Resiste à 
diminuição 
de dureza 
1-Aumenta a 
resistência à 
corrosão e à 
oxidação 
2-Aumenta a 
endurecibilidade 
3- Melhora a 
resistência a altas 
temperaturas 
4- Resiste ao 
desgaste (com 
alto teor de C) 
Co Sem limites 75% Endurece 
consideravelmen
te por solução 
sólida 
Diminui a 
endurecibilidade no 
estado sólido 
Semelhante 
ao Fe 
Sustenta a 
dureza pela 
solução 
sólida 
1- Contribui com a 
dureza à quente 
pelo 
endurecimento da 
ferrita 
 
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Tabela 3.6 – Efeitos específicos dos elementos de liga nos aços (continuação) 
Solubilidade sólidaInfluência exercida 
através dos carbonetos 
Elemento 
No ferro γ No ferro α 
Influência 
sobre a ferrita 
Influência sobre a 
austenita 
(Endurecibilidade) 
Tendência 
formadora 
de 
carbonetos 
Ação 
durante o 
revenido 
Principais 
funções 
Mn Sem limites 3% Endurece 
acentuadamente 
– reduz um tanto 
a plasticidade 
Aumenta a 
endurecibilidade 
moderadamente 
Maior que 
o Fe 
Menor que 
o Cr 
Muito 
pequena 
nos teores 
normais 
1- Contrabalança a 
fragilidade 
devida ao S 
2- Aumenta a 
endurecibilidade 
economicamente 
Mo 3% (8% 
com 
0,3%C) 
37,5% Produz o 
sistema 
endurecível por 
precipitação nas 
ligas Fe-Mo 
Aumenta a 
endurecibilidade 
fortemente 
(Mo < Cr) 
Forte, 
maior que o 
Cr 
Opõe-se à 
diminuição 
de dureza 
criando a 
dureza 
secundária 
1- Eleva a 
temperatura de 
crescimento de 
grão de austenita 
2- Produz maior 
profundidade de 
endurecimento 
3- Contrabalança a 
tendência à 
fragilidade de 
revenido 
4- Eleva a dureza a 
quente, a 
resistência a 
quente e a 
fluência 
5- Melhora a 
resistência à 
corrosão dos aços 
inoxidáveis 
6- Forma partículas 
resistentes à 
abrasão 
Ni Sem limites 37,5% Aumenta a 
resistência e a 
tenacidade por 
solução sólida 
Aumenta a 
endurecibilidade 
ligeiramente, mas 
tende a reter a 
austenita com teor de 
C mais elevado 
Negativa 
(grafitiza) 
Muito 
pequena 
em teores 
baixos 
1- Aumenta a 
resistência de 
aços recozidos 
2- Aumenta a 
tenacidade de 
aços ferríticos-
perlíticos 
(sobretudo a 
baixas 
temperaturas) 
3- Torna 
austeníticas as 
ligas Fe-Cr com 
alto teor de Cr 
P 0,5% 2,8% (sem 
relação 
com o teor 
de carbono) 
Endurece 
fortemente por 
solução sólida 
Aumenta a 
endurecibilidade 
Nenhuma - 1- Aumenta a 
resistência de 
aços de baixo C 
2- Aumenta a 
resistência à 
corrosão 
3- Aumenta a 
usinabilidade em 
aços de usinagem 
fácil 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 3.6 – Efeitos específicos dos elementos de liga nos aços (continuação) 
Solubilidade sólida 
Influência exercida através 
dos carbonetos 
Elemento 
No ferro γ No ferro α 
Influência 
sobre a ferrita 
Influência sobre a 
austenita 
(Endurecibilidade) 
Tendência 
formadora 
de 
carboneto
s 
Ação durante 
o revenido 
Principais 
funções 
Si 2% (9% 
com 
0,35%C) 
18,5% 
(não muito 
alterada 
pelo C) 
Endurece com 
perda de 
plasticidade 
(Mn < Si < P) 
Aumenta a 
endurecibilidade 
moderadamente 
Negativa 
(grafitiza) 
Sustenta a 
dureza por 
solução sólida 
1- Desoxidante 
2- Elemento de 
liga para chapas 
elétricas e 
magnéticas 
3- Aumenta a 
resistência à 
oxidação 
4- Aumenta a 
endurecibilidade 
de aços 
contendo 
elementos não 
grafitizantes 
5- Aumenta a 
resistência de 
aços de baixo 
teor em liga 
Ti 0,75% (1% 
com 
o,20%C) 
6% Produz sistema 
endurecível por 
precipitação em 
ligas Ti-Fe com 
alto Ti 
Provavelmente 
aumenta muito a 
endurecibilidade no 
estado dissolvido. Os 
efeitos de carbonetos 
reduzem-na 
A maior 
conhecida 
Carbonetos 
persistentes 
provavelmente 
não afetados. 
Algum 
endurecimento 
secundário 
1- Reduz a dureza 
martensítica e a 
endurecibilidade 
em aços ao Cr 
de médio Cr 
2- Impede a 
formação de 
austenita em 
aços de alto Cr 
V 1% (4% 
com 
0,20%C) 
Sem 
limites 
Endurece 
moderadamente 
por solução 
sólida 
Aumenta muito 
fortemente a 
endurecibilidade do 
estado dissolvido 
Muito forte 
(V < Ti ou 
Co) 
Máxima para 
endurecimento 
secundário 
1- Eleva a 
temperatura de 
crescimento de 
grão de 
austenita 
(promove refino 
de grão) 
2- Aumenta a 
endurecibilidade 
(quando 
dissolvido) 
3- Resiste ao 
revenido e causa 
acentuado 
endurecimento 
secundário 
Fonte: CHIAVERINI (2002). 
 
 
3.2.7 Designação e classificação dos aços 
Como mencionado anteriormente, as propriedades mecânicas dos aços são sensíveis ao 
teor de carbono, que é normalmente inferior a 1% em peso. 
A classificação francesa dos aços-carbono – hoje em desuso, mas sua citação é de 
interesse para o entendimento de algumas obras científicas mais antigas – subdivide os aços-
carbono em seis classes conforme mostradas na Tabela 3.7 (FREIRE, 1983). 
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 Tabela 3.7 – Classificação francesa dos aços-carbono. 
Classificação 
Teor de carbono 
(%) 
Aço extra-doce 
Aço doce 
Aço meio-doce 
Aço meio-duro 
Aço duro 
Aço extra-duro 
0,05 a 0,15 
0,15 a 0,30 
0,30 a 040 
0,40 a 0,60 
0,60 a 0,70 
0,70 a 1,00 
 Fonte: FREIRE (1983). 
 
Atualmente, devido a grande variedade de tipos de aços, foram criados sistemas para a 
sua classificação, os quais periodicamente são submetidos a revisões (CHIAVERINI, 2002). 
Dessa forma, os aços podem ser classificados em grupos baseados em nos seguintes itens: 
composição, como aços-carbono e aços-liga; processo de acabamento, como aços laminados a 
quente ou aços laminados a frio; e forma do produto acabado, como barras, chapas grossas, 
chapas finas, tiras, tubos ou perfis estruturais. 
Uma das classificações mais generalizadas é a que considera a composição química dos 
aços, e dentre os sistemas de designação conhecidos são muitos utilizados o da AISI 
(“American Iron and Steel Institute”) e o da SAE (“Society of Automotive Engineers”). 
Outras designações adotadas são a da ASTM (“American Society for Testing and Materials”) 
e a da UNS (“Unifield Numbering System”). Esta última deve-se à ASTM e à SAE, e foi 
criada para unificar a designação e identificação de metais e ligas metálicas em uso comercial 
nos Estados Unidos da América. 
A Tabela 3.8 mostra as designações AISI e SAE, as quais coincidem, bem como a 
designação UNS correspondente, para alguns aços. 
O sistema AISI/SAE é composto de quatro ou cinco algarismos, onde os dois primeiros 
diferenciam os vários tipos de aços entre si, pela presença somente de carbono como principal 
elemento de liga (além das impurezas normais), ou de outros elementos de liga, como o 
níquel, o cromo, o molibdênio etc., além do próprio carbono. Os dois ou três algarismos finais 
(XX ou XXX) correspondem a valores indicadores dos teores de carbono (número de 
centésimo de porcento). 
O sistema de numeração unificado (UNS) é usado para indexar de maneira uniforme 
tanto as ligas ferrosas como as ligas não ferrosas. Cada número UNS consiste em um prefixo 
contendo uma única letra, seguido por um número com cinco algarismos. A letra é um 
indicativo da família de metais à qual uma liga pertence. A designação UNS para esses aços 
começa com um G, seguido pelo número AISI/SAE; o quinto algarismo é um zero. 
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Tabela 3.8 – Sistemas SAE, AISI e UNS, de designação dos aços. 
 
Designação 
 
AISI-SAE UNS 
Tipos de aço 
10XX 
11XX 
12XX 
15XX 
13XX 
40XX 
41XX 
43XX 
46XX 
47XX 
48XX 
51XX 
E51100 
E52100 
61XX 
86XX 
87XX 
88XX 
9260 
50BXX 
51B60 
81B45 
94BXX 
G10XXX 
G11XXX 
G12XXX 
G15XXX 
G13XXX 
G40XXX 
G41XXX 
G43XXX 
G46XXX 
G47XXX 
G48XXX 
G51XXX 
GE51986 
GE52986 
G61XXX 
G86XXX 
G87XXX 
G88XXX 
G9260X 
G50XXX 
G51601 
G81451 
G94XXX 
Aços-carbono comuns 
Aços de usinagem fácil, com alto S 
Aços de usinagem fácil, com alto P e S 
Aços-Mn com manganês acima de 1% 
Aços-Mn com 1,75%Mn médio 
Aços-Mo com 0,25%Mo médio 
Aços-Cr-Mo com 0,4 a 1,1%Cr e 0,08 a 0,35%Mo 
Aços Ni-Cr-Mo com 1,65 a 2%Ni,0,4 a 0,9%Cr e 0,2 a 0,3%Mo 
Aços-Ni-Mo com 0,7 a 2%Ni e 0,15 a 0,3%Mo 
Aços-Ni-Cr-Mo com 1,05%Ni, 0,45%Cr e 0,2%Mo 
Aços-Ni-Mo com 3,25 a 3,75%Ni e 0,2 a 0,3%Mo 
Aços-Cr com 0,7 a 1,1%Cr 
Aços-Cr (forno elétrico) com 1%Cr 
Aços-Cr (forno elétrico) com 1,45%Cr 
Aços-Cr-V com 0,6 ou 0,95%Cr e 0,1 ou 0,15%V min 
Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55%Ni, 0,5%Cr e 0,2%Mo 
Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55%Ni, 0,5%Cr e 0,25%Mo 
Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55%Ni, 0,5%Cr e 0,3 a 0,4%Mo 
Aços-Si com 1,8 a 2,2%Si 
Aços-Cr com 0,2 a 0,6%Cr e 0,0005 a 0,003%B 
Aços-Cr com 0,8%Cr e 0,0005 a 0,003%B 
Aços-Ni-Cr-Mo com 0,3%Ni, 0,45%Cr, 0,12%Mo e 0,0005 a 0,003%B 
Aços-Ni-Cr-Mo com 0,45%Ni, 0,4%Cr, 0,12%Mo e 0,0005 a 0,003%B 
 
• Exemplos: 
Designação AISI/SAE 
- Classe 1045 → aço-carbono com 0,45%C em média; 
- Classe 4025 → aço-molibdênio com 0,25%C em média. 
Designação UNS 
- Classe G10450 → aço-carbono com 0,45%C em média; 
- Classe G40250 → aço-molibdênio com 0,25%C em média. 
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Muitos aços-ligas são igualmente especificados pela sua endurecibilidade quando essa 
característica é exigida, empregando-se, nesse caso, o sufixo H (“hardenability”) para 
distingui-los dos tipos correspondentes que não apresentam essa exigência. 
As letras B, C ou E colocadas antes dos números, significam tratar-se de aço produzido 
pelo processo Bessemer ácido, pelo processo Siemens-Martin básico ou produzido em forno 
elétrico básico, respectivamente. A letra B no meio dos números do código significa aço 
contendo boro. 
Os aços de alto teor de liga, como os inoxidáveis, refratários etc., são designados de 
outro modo. 
A ASTM designa os aços de forma diferente. Esta sociedade possui uma relação de 
especificações que descrevem os aços adequados para as diversas aplicações. Os aços ASTM 
A131, por exemplo, são aços estruturais de qualidade naval de alta resistência; os aços ASTM 
A36 e A283 são aços para aplicação em componentes estruturais onde as propriedades físicas 
são bem definidas para permitirem sua utilização em projetos que exigem dobramento e boa 
soldabilidade. 
Outra designação bastante utilizada é a normalizada pelo “DIN Werkstoff Number”. A 
norma DIN 17100 classifica os aços para propósitos estruturais gerais em função do seu limite 
de resistência à tração; a designação St 44, por exemplo, corresponde a um aço com limite de 
resistência à tração entre 44 e 59 kgf/mm2 (430 e 580 MPa), quando o produto possuir 
espessura menor que 3 mm. A norma DIN 17200 classifica os aços de acordo com a 
composição química; a designação C55, por exemplo, significa aço-carbono com a seguinte 
composição: 0,52-0,60%C; 0,40%Si(máx.); 0,60-0,90%Mn; 0,45%P(máx.); 0,45%S(máx.); a 
designação 34 CrMo4 corresponde ao aço com a composição: 0,30-0,37%C; 0,40%Si(máx.); 
0,60-0,90%;Mn; 0,35%P(máx.); 0,3%S(máx.); 0,90-1,20%Cr; 0,15-0,30Mo; equivalente ao 
tipo AISI 4135 ou UNS G41350. 
No Brasil, a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), por intermédio das 
normas NBR 6006, classifica os aços-carbono e os de baixo teor de liga segundo os critérios 
adotados pela AISI/SAE (CHIAVERINI, 2002). 
3.2.7.1 Classificação geral dos aços 
É muito difícil se estabelecer uma classificação precisa e completa para todos os tipos 
de aços. Mesmo para os aços-carbono comuns, os sistemas usuais de classificação (AISI, 
SAE, UNS, ABNT etc.) cobrem apenas os aços com teores médios de carbono até 1%. 
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Nos aços que contêm elementos de liga, a elaboração de sistemas de classificação é 
mais difícil, em função do constante acréscimo de novos tipos (não só com modificações nos 
teores dos elementos de liga, mas com a presença de novos elementos de liga). 
Para os tipos mais comuns de aços e para aqueles cujos teores de elementos de liga são 
relativamente baixos, as associações técnicas já elaboraram sistemas de classificação que 
atendem satisfatoriamente as necessidades do meio (como estudado anteriormente). 
Essas classificações especificam principalmente as composições químicas dos aços, 
subdivididos em inúmeros grupos, abrangendo dezenas de análises químicas diferentes. 
CALLISTER (2002) subdivide os aços, de uma maneira geral, como de baixa e de alta 
liga. No caso dos aços de baixa liga, ele ainda os subdivide de acordo com a concentração de 
carbono em três grandes grupos: aços de baixo teor de carbono, aços de médio teor de 
carbono e aços de elevado teor de carbono. 
a) Aços com baixo teor de carbono 
De todos os tipos de aço baseados no teor de carbono, estes são os produzidos em maior 
quantidade. 
Contêm um teor de carbono geralmente inferior a aproximadamente 0,25%C em peso, e 
não aceitam tratamentos térmicos para a formação de martensita. O aumento de resistência 
mecânica nesses aços é conseguido por meio de trabalho a frio. 
As microestruturas desse tipo de aço consistem nos microconstituintes ferrita e perlita. 
Consequentemente, essas ligas são relativamente moles e fracas, porém possuem ductilidade e 
tenacidade excepcionais; são usináveis, soldáveis e, dentre todos os tipos de aços, são os mais 
baratos de serem produzidos. 
Suas aplicações incluem os componentes de carcaça de automóveis, formas estruturais e 
chapas usadas em tubulações, edificações, pontes e latas estanhadas. 
Em geral, esses aços possuem limites de escoamento em torno de 275 MPa, limite de 
resistência à tração entre 415 e 550 MPa e ductilidade de 25%AL. A Tabela 3.9 mostra a 
composição química e as propriedades mecânicas para alguns aços desse grupo. 
Um outro grupo de aços com baixo teor de carbono é formado pelos aços de alta 
resistência e baixa liga (ARBL ou HSLA – “High-Strength, Low Alloy”). Esses aços contêm 
outros elementos de liga, tais como o Cu, o V, o Ni e o Mo, em concentrações combinadas 
que podem ser tão elevadas quanto 10% em peso, e possuem maior resistência que os aços-
carbono comuns com baixo teor de carbono. 
A maioria desses aços pode ter a sua resistência aumentada por tratamento térmico, 
proporcionando limites de resistência à tração superiores a 480 MPa; além disso, são dúcteis, 
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conformáveis, e podem ser usinados. Em meios atmosféricos normais, os aços HSLA são 
mais resistentes à corrosão que os aços-carbono comuns, os quais eles substituíram em muitas 
aplicações onde a resistência estrutural é um fator crítico, como por exemplo, pontes, torres, 
colunas de suporte em prédios altos, e vasos de pressão. A Tabela 3.9 também relaciona a 
composição química e as propriedades mecânicas para alguns desses aços. 
 
Tabela 3.9 – Designações, composição química, propriedades mecânicas de material laminado 
a quente, e aplicações para alguns aços-carbono e aços de alta resistência e baixa liga 
Designação Composição (% em peso) Propriedades mecânicas 
Número 
AISI/SAE ou 
ASTM 
Número 
UNS 
C Mn Outros 
Limite de 
resistência 
à tração 
(MPa) 
Limite de 
escoamento 
(MPa) 
Ductilidade 
(%AL, em 
50 mm) 
Aplicações 
típicas 
 
Aços-carbono comuns com baixo teor de carbono 
 
1010 G10100 0,10 0,45 325 180 28 Painéis de 
automóveis, 
pregos e 
arames 
1020 G10200 0,20 0,45 380 205 25 Tubos, aço 
estrutural e 
em chapas 
A36 K02600 0,29 1,00 0,20Cu (mín.) 400 220 23 Estrutural 
(pontes e 
edificações) 
A516 Classe 70 K02700 0,31 1,00 0,25Si 485 260 21 Vasosde 
pressão para 
baixas 
temperaturas 
 
Aços de alta resistência e baixa liga 
 
A440 K12810 0,28 1,35 0,30Si (máx.); 
0,20Cu(mín.) 
435 290 21 Estruturas 
aparafusadas 
ou rebitadas 
A633 Classe E K12002 0,22 1,35 0,30Si; 0,08V; 
0,02N; 0,03Nb 
520 380 23 Estruturas 
usadas para 
baixas 
temperaturas 
ambiente 
A656 Classe 1 K11804 0,18 1,60 0,60Si; 0,1V; 
0,20Al; 0,015N 
655 552 15 Chassis de 
caminhões e 
vagões de 
trens 
Fonte: CALLISTER, 2002 
 
b) Aços com médio teor de carbono 
Essas ligas possuem teores de carbono que variam entre 0,25 e 0,60% em peso. Podem 
ser tratadas termicamente por austenitização, têmpera, e posterior revenimento para melhorar 
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as suas propriedades mecânicas. São utilizadas mais freqüentemente na condição revenida, 
tendo as microestruturas da martensita revenida. 
Os aços-carbono comuns com médio teor de carbono possuem baixas endurecibilidades 
e podem ser termicamente tratados com sucesso somente em seções muito delgadas e com 
taxas de resfriamento muito rápidas. 
Adições de Cr, Ni e Mo melhoram a capacidade dessas ligas de serem termicamente 
tratadas, dando origem a uma variedade de combinações resistência-ductilidade. Essas ligas 
termicamente tratadas são mais resistentes do que os aços com baixo teor de carbono, porém 
com o sacrifício de ductilidade e tenacidade. 
As suas aplicações incluem as rodas e os trilhos de trens, engrenagens, virabrequins e 
outras peças de máquinas e componente estruturais de alta resistência que exigem uma 
combinação de elevada resistência mecânica, resistência à abrasão e tenacidade. 
A Tabela 3.10 apresenta as características mecânicas, bem como as aplicações típicas, 
de vários desses aços, os quais foram temperados e revenidos. 
c) Aços com alto teor de carbono 
Possuem normalmente teores de carbono entre 0,60 e 1,4% em peso; conseqüentemente 
são mais duros, mais resistentes e menos dúcteis dentre todos os aços carbonos. 
São quase sempre utilizados em uma condição endurecida e revenida e, como tal, são 
especialmente resistentes ao desgaste e à abrasão, e capazes de suportar um fio de corte 
afilado. 
Os aços para ferramentas e matrizes são aços com alto teor de carbono, contendo 
geralmente Cr, V, W e Mo. Esses elementos se combinam com o carbono para formar 
compostos à base de carbeto que são muito duros e resistentes ao desgaste e à abrasão (por 
exemplo, Cr23C6, V4C3 e WC). 
Esses aços são utilizados como ferramentas de corte e matrizes para a modelação e a 
conformação de materiais, como também para a fabricação de facas, lâminas de corte, lâminas 
de serras para metais, molas e arames com alta resistência. 
A Tabela 3.11 mostra a composição de alguns aços para ferramentas, bem como suas 
aplicações. 
 
 
 
 
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Tabela 3.10 – Designações, propriedades mecânicas e aplicações típicas para alguns aços-
carbono e aços-liga temperados e revenidos 
Número 
AISI/SAE 
Número 
UNS 
Limite de 
resistência à 
tração (MPa) 
Limite de 
escoamento 
(MPa) 
Ductilidade 
(%AL em 50 
mm) 
Aplicações típicas 
 
Aços-carbono com médio teor de carbono 
 
1040 G10400 605-780 430-585 33-19 Virabrequins, 
parafusos 
1080 G10800 800-1310 480-980 24-13 Talhadeiras, martelos 
1095 G10950 760-1280 510-830 26-10 Facas, lâminas de 
serra para metais 
 
Aços-liga 
 
4063 G40630 786-2380 710-1770 24-4 Molas, ferramentas 
manuais 
4340 G43400 980-1960 895-1570 21-11 Buchas, tubulações 
em aeronaves 
6150 G61500 815-2170 745-1860 22-7 eixos, pistões, 
engrenagens 
Fonte: CALLISTER, 2002. 
 
Tabela 3.11 – Designações, composições e aplicações para alguns aços-ferramenta 
Composição (% em peso) Número 
AISI/SAE 
Número 
UNS C Cr Ni Mo W V 
Aplicações típicas 
M1 T11301 0,85 3,75 
0,30 
máx. 
8,70 1,75 1,20 
Brocas; serras; 
ferramentas de torno 
e plaina 
A2 T30102 1,00 5,15 
0,30 
máx. 
1,15 - 0,35 
Punções, matrizes 
para gravação em 
relevo 
D2 T30402 1,50 12,00 
0,30 
máx. 
0,95 - 
1,10 
máx. 
Cutelaria, matrizes de 
estiramento 
O1 T31501 0,95 0,50 
0,30 
máx. 
- 0,50 
0,30 
máx. 
Folhas de tesoura, 
ferramentas de corte 
S1 T41901 0,50 1,40 
0,30 
máx. 
0,50 
máx. 
2,25 0,25 
Corta-tubos, brocas 
para concreto 
W1 T72301 1,10 
0,15 
máx. 
0,20 
máx. 
0,10 
máx. 
0,15 
máx. 
0,10 
máx. 
Ferramentas de 
ferreiro, ferramentas 
para madeira 
Fonte: CALLISTER, 2002 
 
d) Aços de alta liga 
Dentro desse subgrupo estão incluídos os aços inoxidáveis. Esses aços são altamente 
resistentes à corrosão em uma variedade de ambientes, especialmente a atmosfera ambiente. 
Seu elemento de liga predominante é o cromo, cuja concentração necessária para prover as 
propriedades de resistência à corrosão é de pelo menos 12% em peso. A resistência à corrosão 
pode também ser melhorada com adições de níquel e molibdênio 
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De acordo com a microestrutura que apresentam à temperatura ambiente, e com a 
possibilidade de endurecimento por precipitação, os aços inoxidáveis existentes podem ser 
divididos em quatro grandes grupos principais, facilitando a seleção do material e a sua 
adequação ao tipo de aplicação exigida, os quais são denominados de ferríticos, martensíticos, 
austeníticos e endurecíveis por precipitação (BRESCIANNI FILHO, 1986; BOTTREL 
COUTINHO, 1992, SMITH, 1998). Entretanto, a classificação mais simples e mais usada dos 
aços inoxidáveis leva em consideração somente a sua microestrutura e, dessa forma, apenas os 
três primeiros grupos serão aqui considerados. 
d.1) Aços inoxidáveis ferríticos 
São assim denominados porque a sua estrutura mantém-se essencialmente ferrítica 
(CCC, do tipo ferro-α) após os tratamentos térmicos normais. Esses aços estão 
compreendidos numa faixa de composição de cromo ampla correspondente à fase alfa, com 
cerca de 12 a 30% desse elemento, e possuem um teor de carbono máximo de 0,20%. O 
cromo, que também apresenta estrutura CCC, como a ferrita-α, amplia a região da fase α em 
detrimento da fase γ (austenita), tendo como conseqüência a formação de uma pequena região 
de estabilidade da austenita e um intervalo de composição ampla de existência da ferrita no 
diagrama de fases Fe-Cr (Figura 3.19). Assim, os aços ferríticos, por possuírem teores de 
cromo superiores a 12%, não sofrem a transformação CFC → CCC durante o resfriamento, 
obtendo-se, para esses aços, soluções sólidas de cromo em ferro-α desde temperaturas 
elevadas. 
 
 
 
Figura 3.19 – Diagrama de fase Fe-Cr (adaptada de METALS HANDBOOK – ASM, 1973). 
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 Como não contêm o elemento níquel, os aços ferríticos são relativamente baratos, 
sendo utilizados principalmente em aplicações que necessitem de materiais de boa resistência 
à corrosão e ao calor. De um modo geral, os aços inoxidáveis ferríticos podem ser utilizados 
em aplicações que não requeiram endurecimento, pois como o teor de carbono é baixo, a faixa 
austenítica fica totalmente eliminada e, em conseqüência, esses aços não são endurecíveis por 
têmpera. 
d.2) Aços inoxidáveis martensíticos 
São fundamentalmente ligas Fe-Cr com o teor de cromovariando entre 12 e 17% e o 
teor de carbono entre 0,15 e 1,00%. A adição de carbono nesta quantidade amplia a restrita 
região da fase gama, tornando possível a transformação martensítica a partir da estrutura 
austenítica com o tratamento de têmpera. Esses aços recebem a denominação de martensíticos 
em virtude de possuírem a capacidade de desenvolver uma estrutura martensítica quando 
submetidos ao tratamento de austenitização e têmpera. Em função da estrutura martensítica, 
tais aços apresentam elevada resistência mecânica e dureza; entretanto, a resistência à 
corrosão é relativamente baixa quando comparada aos aços do tipo ferríticos e austeníticos. 
Portanto, a seleção entre um aço ferrítico ou austenítico e um martensítico é feita em função 
do compromisso entre as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão (BRESCIANI 
FILHO, 1986). 
d.3) Aços inoxidáveis austeníticos 
São assim denominados em virtude de possuírem uma estrutura austenítica (CFC, tipo 
ferro-γ) mesmo à temperatura ambiente. São essencialmente ligas ternárias Fe-Cr-Ni, 
contendo cerca de 16 a 25% Cr e 7 a 20% Ni. A presença do elemento níquel, que tem uma 
estrutura CFC, impede a transformação CFC → CCC no resfriamento, permitindo assim que a 
estrutura CFC se mantenha à temperatura ambiente. 
Os aços inoxidáveis austeníticos normalmente têm melhor resistência à corrosão que os 
ferríticos e os martensíticos. No entanto, se essas ligas forem soldadas ou resfriadas 
lentamente a partir de temperaturas elevadas até o intervalo de 870°C a 600°C, elas podem se 
tornar suscetíveis à corrosão intergranular, devido à precipitação de carboneto de cromo nos 
contornos de grão. Isto pode ser evitado para alguns tipos de aço austenítico pela diminuição 
do teor de carbono para cerca de 0,03% (tipo 304L) ou pela adição de um elemento de liga, tal 
como o nióbio (tipo 347), para se combinar com o carbono da liga (SMITH, 1998; 
CHIAVERINI, 2002). A adição de molibdênio melhora a capacidade desses materiais de 
resistir à corrosão em soluções de cloretos (corrosão por pites). 
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Os aços inoxidáveis austeníticos apresentam elevada capacidade de deformação em 
função de sua estrutura cristalina CFC. Como estes materiais, por serem austeníticos, não são 
endurecíveis por têmpera, o aumento da dureza e resistência mecânica somente será possível 
por encruamento; entretanto, à medida que o teor de níquel aumenta, o efeito do encruamento 
é menos pronunciado, tendo em vista a atuação estabilizadora deste elemento (CHIAVERINI, 
2002). 
Atualmente, uma das designações mais utilizadas na designação dos aços inoxidáveis é 
a UNS (“Unified Numbering System”). Nesse sistema de designação, a maioria dos aços 
inoxidáveis é identificada pela letra “S” à frente dos cinco algarismos do sistema. 
CHAVERINI (2002) classifica os aços de três modos diferentes: de acordo com a 
composição química, de acordo com a estrutura e de acordo com a aplicação. 
a) Classificação de acordo com a composição química 
De acordo com essa classificação os aços poderiam ser divididos nos seguintes 
subgrupos: aços-carbono, aços-liga de baixo teor em liga, aços-liga de alto teor em liga, e aço-
liga de médio teor em liga. 
• Aços-carbono: Aqueles em que estão presentes o carbono e os elementos residuais nos 
teores considerados normais. 
• Aços-liga de baixo teor em liga: Aqueles em que os elementos residuais estão presentes em 
teores acima dos normais, ou onde ocorre a presença de novos elementos de liga com teores 
que não ultrapassem um valor determinado; nestes casos, a quantidade total de elementos de 
liga não é suficiente para alterar profundamente as estruturas dos aços resultantes, assim 
como a natureza dos tratamentos térmicos a que devam ser submetidos. 
• Aços-liga de alto teor em liga: Aqueles em que o total dos elementos de liga é, no mínimo, 
de 10 a 12%; nessas condições, não só as estruturas dos aços correspondentes podem ser 
profundamente alteradas, como igualmente os tratamentos térmicos comerciais sofrem 
modificações, exigindo ainda técnica e cuidados especiais e, frequentemente, operações 
múltiplas. 
• Aços-liga de médio teor em liga: São aqueles que poderiam ser considerados como 
constituindo um grupo intermediário entre os aços-liga de alta e de baixa liga. 
b) Classificação de acordo com a estrutura 
Tomando a estrutura como base de classificação, CHIAVERINI (2002) considera os 
aços divididos nos seguintes subgrupos: perlíticos, martensíticos, austeníticos, ferríticos e 
carbídicos. 
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• Perlíticos: São aqueles sem elementos de liga ou com elementos de liga relativamente 
baixos (máximo de 5%); suas propriedades mecânicas, em função do teor de carbono e de 
elementos de liga, podem ser consideravelmente melhoradas por tratamento térmico; 
também em função do teor de carbono, sua usinabilidade pode ser considerada boa. 
• Martensíticos: Quando o teor de elementos de liga supera 5%; apresentam dureza muito 
elevada e baixa usinabilidade. 
• Austeníticos: Caracterizam-se por reterem a estrutura austenítica à temperatura ambiente, 
em função dos elevados teores de elementos de liga austenitizantes tipo A1 (Mn, Ni ou Co); 
os aços inoxidáveis, os não magnéticos e os resistentes ao calor, por exemplo, pertencem a 
este grupo. 
• Ferríticos: Caracterizam-se por possuírem elevados teores de certos elementos de liga (Cr, 
W ou Si) que favorecem a formação da ferrita, mas com baixo teor de carbono; não reagem 
a têmpera, e no estado recozido caracterizam-se por apresentar uma estrutura 
predominantemente ferrítica, com eventuais quantidades de cementita. 
• Carbídicos: Caracterizam-se por apresentarem quantidades consideráveis de carbono e 
elementos formadores de carbonetos (Cr, W, Mn, Ti, Nb e Zr); sua estrutura compõe-se de 
carbonetos dispersos na matriz que pode ser do tipo sorbítico, martensítico ou austenítico, 
dependendo da composição química; são usados especialmente em ferramentas de corte e 
em matrizes. 
c) Classificação de acordo com a aplicação 
• Aços para fundição: São caracterizados por apresentarem boa combinação de resistência, 
ductilidade e tenacidade, bem como boa usinabilidade e adequada soldabilidade; muitos são 
susceptíveis a tratamentos térmicos de têmpera e revenido. 
• Aços estruturais: São aços-carbonos comuns ou com pequenos teores de elementos de liga, 
apresentando boas ductilidade e soldabilidade, e elevado valor de relação limite de 
resistência à tração e limite de escoamento. 
• Aços para trilhos: São tipicamente aços-carbono comuns que apresentam características de 
boa resistência mecânica e boa resistência ao desgaste. 
• Aços para produtos planos (chapas): Devem apresentar excelente deformabilidade, boa 
soldabilidade, entre outras qualidades. 
• Aços para tubos: Como os anteriores, são normalmente aços-carbono comuns, embora 
algumas aplicações possam exigir a presença de elementos de liga; em princípio, devem 
apresentar as mesmas qualidades dos aços para chapas. 
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• Aços para barras, arames e fios: Conforme as aplicações podem apresentar características de 
resistência à tração realmente notáveis. 
• Aços para molas: Possuem elevado limite elástico. 
• Aços de usinagem fácil: Caracterizados por sua elevada usinabilidade,apresentando, para 
tal, teores acima dos normais dos elementos enxofre (principalmente) e fósforo e, 
eventualmente, chumbo. 
• Aços para cementação: Normalmente de baixo carbono e baixos teores de elementos de liga, 
de modo a apresentarem as melhores características para enriquecimento superficial de 
carbono, além de um núcleo tenaz, depois da cementação e da têmpera. 
• Aços para nitretação: Simplesmente são aços-carbono comuns ou com os elementos de liga 
cromo, molibdênio e alumínio. 
• Aços para ferramentas e matrizes: Caracterizados por possuírem alta dureza à temperatura 
ambiente (os tipos mais sofisticados apresentam alta dureza à temperatura elevada), 
satisfatória tenacidade e onde as propriedades comuns de resistência mecânica e, 
principalmente, de ductilidade, pouco significado apresentam. Os tipos mais sofisticados 
apresentam elementos de liga em teores muito elevados, sendo os mais importantes e 
famosos os “aços rápidos”, com elevado teor de tungstênio, além de cromo e vanádio e, 
eventualmente, molibdênio, cobalto e outros elementos de liga. Apresentam alta capacidade 
de corte. 
• Aços resistentes ao desgaste: Os mais importantes apresentam manganês em quantidade 
muito acima do normal (entre 10 e 14%), além de alto carbono (entre 1,0 e 1,4%). 
• Aços para mancais: Empregados em mancais de esferas ou roletes. 
• Aços resistentes à corrosão: Também chamados “inoxidáveis”, apresentam elevados teores 
de cromo e níquel, elevada resistência à oxidação pelo calor, e mantém as propriedades 
mecânicas a temperaturas acima da ambiente (às vezes, relativamente elevadas). 
• Aços para fins elétricos: Empregados na fabricação de motores, transformadores e outros 
tipos de máquinas e aparelhos elétricos; caracterizam-se por apresentarem silício em teores 
acima dos normais (até 4,75%), ou altos teores de cobalto (até 50%) ou altos teores de 
níquel. 
• Aços para fins magnéticos: Com alto teor de carbono, cromo médio, eventualmente 
tungstênio relativamente elevado, eventualmente molibdênio e, para os melhores tipos, 
elevada quantidade de cobalto (até cerca de 40%); esses aços, quando temperados, 
apresentam característica de imantação permanente. 
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• Aços ultra-resistentes: Desenvolvidos principalmente pela necessidade de aplicações da 
indústria aeronáutica, mas cuja utilização está se estendendo para outros setores da 
engenharia; possuem elevada relação resistência/peso; alguns podem apresentar limites de 
escoamento superiores a 1470 MPa. As excepcionais propriedades mecânicas são 
conseguidas por meio do emprego de tratamentos térmicos em composições contendo 
diversos elementos de liga em teores geralmente baixos. Um tipo especial de aço ultra-
resistente é o aço “maraging”, em que os elementos de liga estão em teores mais elevados 
(como níquel até 18% ou mais), além de possuírem cobalto, molibdênio, titânio e baixo 
carbono. São obtidos por tratamento de endurecimento por precipitação, o que permite 
atingir-se valores de resistência à tração da ordem de 2745 MPa, além de excelente 
ductilidade. 
• Aços criogênitos: Caracterizam-se por possuírem resistência ao efeito de baixas 
temperaturas. 
• Aços sinterizados: Produtos obtidos por metalurgia do pó, incluindo ferro praticamente 
isento de carbono, aços-comuns e alguns aços especiais, de aplicação crescente na indústria 
moderna. 
 
3.3 Ferros Fundidos 
3.3.1 Generalidades 
Os ferros fundidos são ligas quaternárias de ferro, carbono, silício e manganês, que 
podem ainda ter outros elementos de liga destinados a melhorar determinadas propriedades. 
O teor de carbono desses materiais varia entre 2,11 e 6,67% (usualmente, entre 2,5 e 
3,8%) e têm um baixo ponto de fusão. 
Pelo diagrama de equilíbrio Fe-Fe3C pode-se ver que para teores crescentes de carbono 
é cada vez mais baixa a temperatura necessária para a fusão completa dessas ligas, até 4,3%. 
Além desse limite, a referida temperatura se eleva novamente, à medida que o teor de carbono 
aumenta. 
A liga com 4,3%, portanto, é a mais fusível de todas, razão pela qual recebe o nome de 
eutética. Em função disso, os ferros fundidos com menos de 4,3% são denominados 
hipoeutéticos e os com mais de 4,3% hipereutéticos. 
Pelo grau de dureza que apresentam, em função da grande quantidade de carbonetos, os 
ferros fundidos não podem ser trabalhados a frio ou a quente, não sendo possível, portanto, 
forjar, laminar, estirar ou mesmo vergar o material, qualquer que seja a sua temperatura. 
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Em virtude desses materiais se fundirem a temperaturas cerca de 300ºC mais baixas que 
as exigidas para os aços, seu custo de produção é menor, pois o consumo de combustível, bem 
como o de refratário para o forno, é menor. Por esta razão, são materiais bastante usados, 
sobretudo na obtenção de peças inteiriças, às vezes de formas complexas, onde a construção 
mecânica soldada não é possível ou não é econômica. 
As características de resistência ao desgaste, abrasão e calor, tornam esses materiais 
adequados para diversos fins onde essas propriedades são significativas. 
Ao contrário dos metais forjados, os ferros fundidos têm propriedades mecânicas que 
dependem não só da composição da liga e da microestrutura, mas também da velocidade de 
resfriamento da fundição, das dimensões e da configuração das peças. 
 
3.3.2 O carbono nos ferros fundidos 
O carbono, como elemento de liga principal, está presente nos ferros fundidos sob duas 
formas: grafita (carbono livre) e carboneto de ferro (carbono combinado - cementita). 
O teor de carbono no ferro fundido é a soma do carbono combinado com o carbono 
grafítico (Ct = Cc + Cg). 
Estas duas formas, sob as quais o carbono pode apresentar-se, classificam os ferros 
fundidos, inicialmente, em dois grandes grupos: ferros fundidos brancos e ferros fundidos 
cinzentos. 
Quando todo o carbono está sob a forma combinada, a fratura da peça é de aspecto 
claro, esbranquiçado, daí a denominação ferro fundido branco. Quando parte do carbono está 
sob a forma de grafita, o aspecto da fratura é escuro, o que deu origem à designação de ferro 
fundido cinzento. 
A formação da maior parte da grafita se dá normalmente na solidificação do eutético e 
depois do metal solidificado, enquanto estiver acima de 700ºC. A grafita, em seção polida, se 
apresenta ao microscópio sob a forma de veios ou em partículas vermiformes agrupadas. 
A grafita normalmente se separa no momento da solidificação, mas também pode 
resultar da decomposição da cementita (Fe3C → 3Fe + C). 
A precipitação do carbono na forma de grafita, durante a solidificação, atenua a 
tendência à contração do metal com o resfriamento, produzindo fundições de boa qualidade. 
A grafita também permite uma excelente usinabilidade, boa absorção de vibrações e 
atua como lubrificante nas superfícies de desgaste. 
 
 
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3.3.3 Fatores que interferem na formação dos ferros fundidos 
Dois são os fatores mais importantes que decidem se o ferro fundido, ao solidificar, 
tornar-se-á branco ou cinzento: a composição química e a velocidade de resfriamento. 
a) Composição química 
• Os ferros fundidos contêm, além do ferro e do carbono, outros elementos tais como o 
silício, o manganês, o enxofre e o fósforo, alguns dos quais