AULA 5 2 DEFINIÇÃO DE AÇO E FERRO FUNDIDO

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AÇO E FERRO FUNDIDOAÇO E FERRO FUNDIDO
 Humberto Gracher RiellaHumberto Gracher Riella
riella@enq.ufsc.brriella@enq.ufsc.br
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MATERIAIS METÁLICOS
FERROSOS NÃO FERROSOS
Ligas Fe-C
Ferros fundidos
Aços
•Sem liga
•Baixa liga
•HSLA
•Ligados
Outras Fe Fe-Ni
Fe-Cr
(-Ni)
•Ferríticos
•Austeníticos
•Martensíticos
•Duplex
•PH
Fe-C-Mn
Ligas leves
Ligas Al
Ligas Mg
Ligas Be
Ligas Ti
Ligas Cu
Bronzes
Cu-Ni
Latões
Ligas Ni
Ligas Tm
Ligas Tm
(INOX)
(HADFIELD)
(MARAGING)
(REFRACTÁRIOS)
Aços no sai a dia
Aços no sai a dia
O aço é tão presente no dia a dia das pessoas que, muitas vezes 
torna-se invisível. No almoço de domingo, no caminho para o trabalho 
ou nas atividades em casa, o aço esta sempre presente no nosso 
cotidiano. Resistente, durável e 100% reciclável, o aço é essencial na 
produção de residências, veículos, utilidades domésticas e bens de 
consumo em geral.
Mais de 50% do peso da matéria prima utilizada na produção de 
carros e geladeiras por exemplo é aço, Mas a participação no valor de 
venda desses bens é inferior a 10%
O aço participa muito, mas custa pouco
Aços no sai a dia
Aços no sai a dia
Aços no sai a dia
Aços no sai a dia
LIGAS FERRO-CARBONO
AÇOS FERROS FUNDIDOS
Sem liga ou
Aço-carbono
0<%C<2 2<%C<4
Se não contiver 
nenhum elemento de 
liga em quantidade 
superior aos mínimos 
indicados
Aço ligado
Se nenhum elemento 
de liga atingir um 
teor de 5%
Aço de 
baixa 
liga
Aço de
alta liga
Se pelo menos um el. 
de liga ultrapassar 
um teor de 5%
Teores máximos de alguns 
elementos nos aços sem liga:
• Al – 0,10%
• Bi – 0,10
• B – 0,0008
• Cr – 0,30
• Co – 0,10
• Cu – 0,05
• Mn – 1,65
• Mo – 0,08
• Ni – 0,30
• Nb – 0,06
• Pb – 0,40
• Se – 0,10
• Si – 0,50
• Ti – 0,05
• W – 0,01
• V – 0,10
Aços
Aço
É uma liga Ferro-Carbono cujo teor de C varia entre 
0,03 e 2,06%, contendo Si, Mn, P e S. Pode possuir 
elementos de liga (aços ligados)
O aço é o metal mais utilizado por 2 razões:
 baixo custo
 excelentes propriedades mecânicas
Os utilizadores de aço enfrentam em geral 2 questões fundamentais:
 escolha do aço
 tratamento do aço
Para tirar o máximo partido dum aço, é necessário conhecer as suas 
propriedades em função da sua composição e as modificações 
provocadas pelos diversos tratamentos.
CLASSIFICAÇÃO DOS 
AÇOS
 Aço-Carbono sem elemento de liga
(elementos residuais: Si, Mn, P, S)
Alto, baixo e médio teor de carbono
 Aço-Liga baixa liga (máximo 3-3,5%) 
 média liga
 alta liga (teor total mínimo de 10-12%)
200
1000
800
600
400
1200
1400
1600 Temperatura ( ºC )
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 6,7
Teor de Carbono ( % )
A B
C
D
S
G
FE
P K
Linha Líquidus
Linha Sólidus
Líquido + Austenita
Líquid
o + C
emen
tita
Líquido
Austenita
Austenita + Ferrita
Ferrita Ferrita + Cementita
Austenita + Cementita
Sólido
Aço ou ferro fundido?
Estruturas cristalinas dos aços
Ferrítica CCC
Austenítica CFC
Martensítica (CCC fase metaestável de corpo centrado formada por 
ferro saturado de carbono. A fase martensita é formada por transforamção sem 
difusão através da têmpera da austenita).
Na classificação AISI, os aços matensíticos obedecem à série 4xx, onde os 
últimos algarismos não oferecem informações significativas são aços que 
requerem têmpera, pois este tratamento favorece a resistência à corrosão.
A matensita revenida: tem uma estrutura de ferrita e cementita obtida pelo 
aquecimento da martensita.
Perlita: uma microestrutura de ferrita e cementita lamelares de composição 
eutetoide
Elementos de liga
Tratamentos térmicos
Ferro Fundido
Definição
É o termo genérico utilizado para as ligas Ferro-
Carbono nas quais o conteúdo de Carbono 
excede o seu limite de solubilidade na Austenita 
na temperatura do eutéctico.  
A maioria dos ferros-fundidos contém no mínimo 
2% de carbono, mais silício (entre 1 e 3%) e 
enxofre, podendo ou não haver outros elementos 
de liga. 
Características principais
É um metal maleável, tenaz, de coloração cinza 
prateado apresentando propriedades magnéticas; 
é ferromagnético a temperatura ambiente, assim 
como o Níquel e o Cobalto.
É encontrado na natureza fazendo parte da 
composição de diversos minerais, entre eles 
muitos óxidos 
Tipos de ferros fundidos
Tipo C Si Mn P S
Cinzento 2,5 - 4,0 % 1,0 – 3,0 % 0,2 – 1,0 % 0,002 – 1,0 % 0,02 – 0,25 %
Grafítico 2,5 - 4,0 % 1,0 – 3,0 % 0,2 – 1,0 % 0,01 – 0,1 % 0,01 – 0,03 %
Dúctil 3,0 – 4,0 % 1,8 – 2,8 % 0,1 – 1,0 % 0,01 – 0,1 % 0,01 – 0,03 %
Branco 2,2 – 3,6 % 0,5 – 1,9 % 0,25 – 0,8 % 0,06 – 0,2 % 0,06 – 0,2 %
Maleável 2,2 – 2,9% 0,9 – 1,9 % 0,15 – 1,2 % 0,02 – 0,2 % 0,02 – 0,2 %
Composição do Ferro FundidoComposição do Ferro Fundido
Ferro Fundido Cinzento
Material frágil e quebradiço 
Não serve muito bem a aplicações que requeiram elevada 
resistência à tração 
Sua resistência e ductilidade são maiores sob compressão, 
além de terem excelentes capacidades de amortecimento de 
vibrações e elevada resistência ao desgaste mecânico São 
aplicados como componente estrutural de máquinas e 
equipamentos pesados sujeitos à vibração, peças fundidas de 
vários tipos que não necessitam de elevada resistência 
mecânica 
São usados em pequenos blocos cilíndricos, 
pistões, cilindros, discos de embreagem e peças 
fundidas de motores a diesel.
Ferro Fundido Dúctil
Maior resistência mecânica e ductilidade ao material, 
aproximando suas características das do aço 
Suas aplicações incluem 
válvulas carcaça de bombas, 
virabrequins, engrenagens, 
pinhões, cilindros e outros 
componentes de máquinas e 
automóveis 
Ferro Fundido Branco
 Extremamente duro e frágil, chegando a ser 
inadequado para a usinagem em alguns 
momentos 
 Sua aplicação é restrita aos casos em que 
dureza elevada e resistência ao desgaste são 
necessárias, como nos cilindros de laminação 
 Geralmente, é utilizado como um processo 
intermediário na produção do ferro fundido 
maleável. 
Ferro Fundido Maleável
Produto da transformação do ferro fundido branco 
após tratamento térmico em temperatura e 
atmosfera adequada 
Apresenta características de elevada resistência 
mecânica e consideráveis ductilidade e 
maleabilidade 
É aplicável tanto em temperaturas normais quanto 
mais elevadas. Flanges, conexões para tubos, 
peças para válvulas ferroviárias e navais, e outras 
peças para indústria pesada são algumas das 
aplicações típicas do ferro fundido maleável 
Ferro Fundido Grafítico
Suas propriedades variam entre as do ferro fundido 
cinzento e as do dúctil 
Em comparação com os ferros fundidos cinzentos, os 
grafíticos compactos possuem maior resistência 
mecânica, maiores ductilidade e tenacidade e menor 
oxidação a temperaturas elevadas 
Já na comparação com os ferros fundidos dúcteis, 
possuem menor coeficiente de expansão térmica, 
maior condutibilidade térmica, maior resistência ao 
choque térmico, maior capacidade de amortecimento, 
melhor fundibilidade e melhor usinabilidade 
Aço inoxidável
O Aço Inox é um tipo de aço contendo pelo menos 
11% de cromo, com composição química 
balanceada para ter maior resistência à corrosão.
A Corrosão é a inimiga natural dos metais. Os 
aços comuns reagem com o meio ambiente, 
formando uma camada superficial de óxido de 
ferro. Essa camada é extremamente porosa e 
permite a contínua oxidação do aço, produzindo a 
corrosão, popularmente conhecida como 
"ferrugem".
Aço inoxidável
Camada Passiva 
É uma camada extremamente fina, contínua, estável eresistente formada sobre a superfície do aço inox. Essa 
camada protege o inox contra a corrosão.
Formação e Características da Camada Passiva: os aços 
inoxidáveis são capazes de formar e conservar filmes 
passivos em uma grande variedade de meios, o que explica a 
versatilidade do material, utilizado em grande quantidade de 
aplicações
Elementos de liga
Outros elementos como níquel, molibdênio e 
titânio por exemplo permitem que o inox seja 
dobrado, soldado, estampado e trabalhado 
de forma a poder ser utilizado nos mais 
variados produtos. 
A seleção correta do tipo de inox e de seu 
acabamento superficial é importante para 
assegurar uma longa vida útil ao material.
O ABC do Aço Inox
- Resistência à corrosão 
- Resistência mecânica superior aos aços baixo carbono 
- Facilidade de limpeza devido a sua baixa rugosidade superficial 
- Aparência higiênica 
- Material inerte: não modifica cor, sabor ou aroma dos alimentos 
- Facilidade de conformação 
- Facilidade de soldagem / união 
- Mantém suas propriedades numa faixa muito ampla de temperatura, 
inclusive muito baixas (criogênicas) 
- Acabamentos superficiais variados 
- Forte apelo visual (modernidade, leveza e prestígio) 
- Relação custo/benefício favorável 
- Baixo custo de manutenção 
- Material 100% reciclável 
Austeníticos
Ferríticos
Martensíticos
Principais famílias do aço 
inoxidável
São as ligas mais nobres e mais comuns, série 300 (AISI 301,304, 304-L, 
316 E 316 L AISI 321) tendo grande utilização nos estados recozidos e 
encruados, principalmente AISI 301 com o chamado efeito mola em função 
de sua estrutura “austenítica” que os torna interessantes tanto para 
aplicações criogênicas (por não sofrerem transição dúctil-frágil) como para 
aplicações à temperatura elevada, em função das resistências ao 
amolecimento e à deformação a quente.
Não endurecível por esfriamento rápido de alta temperatura porém, é endurecível por 
trabalho a frio. Como tem boa característica inoxidável, muito usado em peças que 
necessitem de resistência à corrosão ou em equipamentos químicos.
Usado também como resistente ao calor devido a boa resistência a oxidação e amolecimento 
em altas temperaturas. Requer atenção no que diz respeito ao aquecimento excessivo devido 
ao não refinamento de grão por tratamento térmico.
Na condição solubilizado, a maioria não são magnéticos, porém no trabalho a frio, além de 
aumentar a dureza obtém-se leve sensibilidade magnética.
No caso do AISI 304, no aquecimento acima de 600 ºC, tende a ocorrer corrosão no contorno 
de grão. Logo, para estas aplicações, sugere-se os aços com baixo teores Carbono (AISI 
304L, AISI 316L).
Aço inoxidável Austenítico
São ligas menos nobres tendo sua grande utilização no estado recozido, do 
ponto de vista de sua utilização são aços com boas características de 
resistência à corrosão e de baixa a média tenacidade e com boa resistência 
a oxidação, porém sua desvantagens estão relacionados a baixa 
resistência a impactos e dificuldades associadas à soldagem. Não são 
endurecidos por têmpera (transformações martensíticas). São mais 
inoxidáveis que os aços inoxidáveis martensítico em soluções oxidantes ou 
em meios atmosféricos.
Por não ocorrer refinamento de grão mediante tratamento térmico, deve-se 
ter cuidado no reaquecimento a altas temperaturas. Os aços inoxidáveis de 
alto Cromo expostos por longo tempo à 500ºC, tendem a fragilizar-se, por 
isso exigem atenção na escolha das peças a serem utilizadas.
Em qualquer condição, como a maioria da sua estrutura é ferrítica (macia), 
tem boa capacidade de conformação a frio.
Apresenta sensibilidade magnética (ferromagnetismo).
Aço inoxidável Ferrítico
São ligas menos nobres tendo sua grande utilização no estado recozido, do 
ponto de vista de sua utilização são aços com boas características de 
resistência à corrosão e de baixa a média tenacidade e com boa resistência 
a oxidação, porém sua desvantagens estão relacionados a baixa 
resistência a impactos e dificuldades associadas à soldagem devido ao 
rápido resfriamento (transformação martensítica). O revenimento em 
temperatura adequada possibilita a obtenção de uma faixa larga de dureza, 
resistência, deformabilidade e tenacidade. 
Boa resistência à oxidação em meio atmosférico, sem perder dureza até 500 ºC, 
podendo assim, ser utilizado como resistente ao calor.
Boa resistência à soluções como ácido nítrico em temperatura ambiente porém 
corrosivo em soluções redutoras com ácido sulfúrico e clorídrico. A resistência 
diminui com o aumento de quantidade de elementos como Carbono, Enxofre e 
Fósforo..
Tanto em condições de recozido, temperado e revenido apresentam sensibilidade 
magnética (ferromagnético).
Aço inoxidável Martensítico
Composição química
Propriedades físicas
AISI DIN TEOR DE CARBONO(%)
301 1.4310 0,15
304 1.4301 0.80
304L 1.4307 0,03
316 1.4401 0.80
316L 1.4404 0,03
321 1.4541 0.80
AISI - American Iron and Steel Institute (Instituto Americano de Ferro e Aço)
DIN - Deutsches Institut für Normung
Equivalência entre normas
Equivalência entre normas
Ácidos: Ácidos e produtos químicos para piscinas, ácidos de bateria, ácido 
muriático, removedores de tintas e similares danificam a superfície de aço 
inox e portanto devem ser evitados. Alvejantes e água sanitária podem ser 
usados ocasionalmente em pias ou tanques, desde que diluídos em água 
nas concentrações recomendadas. Use água entre fria e morna ao invés 
de água quente ou fervendo.
Produtos de Limpeza: Polidores e saponáceos abrasivos só devem ser 
utilizados em casos extremos, pois podem prejudicar a superfície do aço 
inox. 
Alimentos: Evite o contato prolongado de soluções altamente concentradas 
de sal, principalmente a altas temperaturas.
Cuidados para preservar o 
aço inox
Superaquecimento: Não superaqueça panelas de aço inox, 
deixando que seu conteúdo ferva até secar. Tal procedimento 
cria manchas difíceis de remover, além de danificar os cabos e 
fundo.
Aço Comum: Não deixe artigos de aço comum em contato com 
o aço inox, especialmente se estiverem úmidos. É o caso das 
esponjas de aço, cuja ferrugem podem manchar o aço inox. 
Quando não for possível evitar o seu uso, as peças devem ser 
enxaguadas com água em abundância.
Cuidados para preservar o aço inox
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