Materiais de Construção Mecânica 2 Aula 1

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Materiais de Construção 
Mecânica II
Aula 1 – Apresentação de Siderurgia
Prof.: Adroaldo Moura 
Materiais de Construção Mecânica II 
Materiais de Construção Mecânica II 
Materiais de Construção Mecânica II 
• Para pesquisar?
Matéria Prima
• O ferro
• Não é encontrado puro na natureza.
Encontra-se combinado com outros
elementos formando rochas, as quais se da o
nome de MINÉRIO.
• Os principais minérios são Hematita (Fe2O3) e
a Magnetita (Fe3O4).
Matéria Prima 
• Para retirar impurezas o minério é lavado;
• Partido em pedaços menores;
• E em seguida transportado para a siderúrgica.
Matéria Prima 
• Na moagem os grãos são diminuídos até
0,044 mm.
• Tipos principais de moinhos:
• Moinhos de esferas;
• Moinhos de martelo (impacto).
Matéria Prima 
Matéria Prima 
• Pátio para matéria prima
Matéria Prima 
• No ALTO FORNO o minério de ferro é depositado em camadas
intercaladas com carvão coque (combustível) e calcário
(fundente).
• No alto forno é injetado ar a alta temperatura que queima o
carvão, que fundi o minério de ferro ao atingir 1200 °C.
• Esse ferro fundido que se deposita no fundo do ALTO FORNO
nomeia-se de FERRO-GUSA.
• As impurezas e a escória são menos densas, flutuado sobre o
ferro-gusa.
Matéria Prima 
• Através de duas aberturas laterais são retirados,
primeiramente a escória e em seguida o ferro-
gusa fundido que é despejado em cadinhos.
• Em seguida são despejados em formas
(lingoteiras), que quando solidificado dará
origem aos lingotes de ferro.
• Minério de ferro.
• Calcário
(fundente)
• Carvão (coque)
Matéria Prima 
• Função de cada um desses componentes.
• Minério de ferro (hematita e magnetita);
• Calcário (fundente);
• Carvão (coque).
Ligas Metálicas 
• Ligas ferrosas
• Facilmente encontradas na crosta terrestre; 
• Utilizam técnicas de formação de liga e fabricação relativamente econômicas;
• São extremamente versáteis.
• Ligas não ferrosas
• Ligas que não são a base de Fe;
• Resistência maior a corrosão;
Fluxo da Siderurgia Moderna 
Ligas Metálicas 
• Aço (teor de carbono abaixo de 2,14%)
• Aços com baixo teor de carbono
• Teor de carbono abaixo de 0,25%;
• Não são tratáveis termicamente;
• ↓Resistencia e dureza;
• ↑Ductilidade e tenacidade.
• Aços Alta Resistencia Baixa Liga (ARBL ou HSLA)
• Combinação de elementos de liga Cu, Va, Ni, Mo até 10 %;
• Tratáveis termicamente (temperabilidade).
Ligas Metálicas 
Ligas Metálicas 
• Aços com médio teor de carbono
• Carbono de 0,25 a 0,6%p;
• São tratáveis termicamente;
• Adição de Cr, Ni e Mo melhoram a capacidade dessas ligas serem tratadas;
• Rodas, eixos virabrequim, engrenagens.
• Aços com alto teor de carbono
• Teor de carbono de 0,6 a 1,4%;
• ↑Duro e resistentes;
• ↓Dúcteis;
• Altamente resistentes ao desgaste.
Ligas Metálicas 
• Classificação ABNT para aços liga
Ligas Metálicas 
Ferros Fundidos 
• Teor de carbono superior a 2,14%
• São ligas com baixa temperatura de fusão (1150 a 1300°C) sendo 
muito frágeis. 
Ferros Fundidos 
• Ferro Cinzento
• 2,5 a 4% de C;
• 1,0 a 3,0% de Si;
• Grafita na forma de flocos envolvida
por uma matriz de ferrita e/ou perlita;
• Devido a sua superfície acinzentada dá-
se o nome;
• Pouco resistente e frágil, tendo
ductilidade desprezível.
Ferros Fundidos 
• Ferro Dúctil (ou Nodular)
• Adição de Magnésio e Cério;
• A grafita apresenta a forma de nódulos;
• Ferro fundido com propriedades mais
próximas do aço.
Ferros Fundidos 
• Ferro Branco
• Ferro fundido com teor de Si < 1%;
• Taxa de resfriamento alta;
• Superfície da fratura apresenta uma aparência
esbranquiçada;
• Devido a grande quantidade de cementita possui
uma dureza alta.
• Ferro Maleável
• Aquecendo o ferro branco a temperatura de 800 a
900 °C;
• Decomposição de cementita em grafita;
• Resistencia e ductilidade alta.
Ferros Fundidos 
• Ferro Fundido Vermicular
• Grafita possui a forma de um
verme;
• Características intermediarias
entre o cinzento e o dúctil
• Aplicado em bloco de motor
diesel, disco de freio para trens
de alta velocidade
Regiões do Alto-Forno
• Parte do ferro atinge a região de rampa na forma sólida,
recebendo o nome de ferro esponja.
• Por fim inicia-se o gotejamento do ferro na forma líquida e
temos as seguintes reações fundamentais:
Regiões do Alto-Forno
Regiões do Alto-Forno
Regiões do Alto-Forno
• Coletor de poeiras;
• Precipitador eletrostático
(lavadores) – retirar o pó da
poeira;
• Estufa e regeneradores de
calor.
Fabricação do Aço – Aciaria
• Consiste em realizar um processo de oxidação no qual sejam retiradas 
as impurezas e diminuído o teor de carbono.
• Os agentes que realizam essa redução podem ser:
• Gasosos (processos pneumáticos);
• Sólidos (processos Siemens-Martin, elétrico, duplex);
Processos Pneumáticos
• A figura ao lado representa alguns
conversores pneumáticos.
• Sopro pelo fundo – conversor de
Bessemer e Thomas.
• Chama curta e transparente – SiO2.
• Em seguida alonga-se e torna brilhante
indicando a oxidação do carbono.
• Ao fim a chama muda novamente de
aparência.
• Adição de Al e Mn para desoxidar e
dessulfurar.
Processos Pneumáticos
• Conversor de sopro lateral
• Empregado em conversores de
pequena capacidade 2,5 t.
• Processo usado principalmente em
fundições.
Processos Pneumáticos
• Processo de sopro pelo topo
• Conhecido como LD (Linz-Donawitz) ou BOP.
• O forno também apresenta um revestimento
básico;
• Capacidades acima de 100 t.
• Usinas modernas permitem interromper o
oxidação do carbono em níveis desejáveis e
pode-se adicionar elementos de liga.
Processo Elétrico 
• A oxidação do carbono se dá
pela seguinte reação:
C + FeO CO + Fe
• Onde o óxido de ferro é obtido
na sucata.
• Aquecimento devido ao arco
entre os eletrodos.
Processo Elétrico
Processo Elétrico
Carregamento Fusão Refino
Vazamento da escóriaVazamento do aço
Processos de Redução Direta
• Consiste em tratar os óxidos de ferro puro Fe2O3 e o Fe3O4 a
temperaturas redutoras de 1050 °C, na presença de uma substância
redutora.
• Produto final é o ferro esponja.
• O objetivo é a eliminação do alto forno.
• Pode ser divididos em:
• Processos que utilizam redutores sólidos;
• Processos que utilizam redutores gasosos.
Processos de Redução Direta
• Processo SL/RN
• O redutor é o coque moído.
• Temperatura de 1000 a
1076 °C.
Processos de Redução Direta
• Processo Wiberg-Soderfors
• Gases redutores – mistura de 20 a 30%
de hidrogênio e 70 a 80% de CO.
• Passam anteriormente em uma câmara
de dolamita ou calcário.