AULA_2_CLASSIFICAÇÃO_AÇOS

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ENGENHARIA MECÂNICA 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA- ESA 
 
 
AULA 2 
 
 
 
 
Profª :Christianne Garcia Rodrigues 
E-mail: christianne.rodrigues@prof.unibh.br 
 
 
Classificaçã
o dos Aços 
Classificação de Aços 
Ligas Ferrosas 
Li
ga
s 
Fe
-C
 
Ferros Fundidos 
Aços 
• Não ligados 
• Baixa liga 
• Alta resistência baixa liga 
• Ligados 
O
u
tr
as
 li
ga
s 
fe
rr
o
sa
s 
Fe-Cr-Ni 
• Austeníticos 
• Ferríticos 
• Martensíticos 
• Duplex 
• PH 
Fe-Ni (Maraging) 
Fe-C-Mn (Hadfield) 
Ligas ferro-carbono 
Aços não ligados 
 Se não contiver nenhum elemento de liga em quantidade superior aos 
mínimos indicados. 
 Possuem apenas ferro, carbono, e impurezas normais ligadas ao 
processo de fabricação (P fósforo; S enxofre; Si silício; Mn manganês; 
Al alumínio. 
Aços Ligados baixa liga 
 Se nenhum elemento de liga atingir um teor de 5%. 
Aços ligados de alta liga 
 Se pelo menos um el. de liga ultrapassar um teor de 5% 
Teores máximos de alguns elementos nos aços comuns não ligados 
Al Bi Cr Co Cu Mo Mn Ni Nb Pb Se Si Ti W V 
0,10 0,10 0,30 0,10 0,05 0,08 1,65 0,30 0,06 0,40 0,10 0,50 0,05 0,01 0,10 
Ligas ferro-carbono 
Propriedades 
 A resistência aumenta com o teor de Carbono 
 A ductilidade diminui com o teor de Carbono 
 São aços de relativa baixa dureza 
 Oxidam-se facilmente 
 Suas propriedades deterioram-se a baixas e altas temperaturas 
 São os mais usados e de mais baixo custo 
Ligas ferro-carbono 
Classificação dos Aços 
A classificação dos aços nao obedece a um único critério, existindo 
classificações quanto à composição química, processamento, 
microestrutura, propriedades ou até mesmo pelas aplicações nas quais se 
destinam. 
Existe, porém, uma relação entre os critérios já que o processamento e a 
composição química determinam a microestrutura. A qual, por sua vez, 
determina as propriedades que, por fim, determinam a aplicação. 
COMPOSIÇÃO 
QUÍMICA 
PROCESSAMENTO 
MICROESTRUTURA PROPRIEDADES APLICAÇÕES 
C
L
A
S
S
IF
IC
A
Ç
Ã
O
 D
O
S
 A
Ç
O
S
 
 CODIFICAÇÃO DOS AÇOS QUANTO A COMPOSIÇÃO QUÍMICA 
 
 Há várias entidades que estabelecem normas para codificação 
de aços de acordo com o teor de carbono e dos elementos de 
liga. 
 Aqui estão os sistemas mais usuais: 
 
 ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) 
 AISI (Instituto Americano de Aços e Ferros Fundidos) 
 ASTM (Sociedade Americana de Testes de Materiais) 
 DIN (Instituto Alemão para Normatização) 
 SAE (Sociedade dos Engenheiros Automotivos) 
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Classificação dos Aços 
C
L
A
S
S
IF
IC
A
Ç
Ã
O
 D
O
S
 A
Ç
O
S
 
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Classificação dos Aços 
SISTEMA DE CODIFICAÇÃO AISI/SAE 
Designação 
Tipo de Aço 
SAE AISI 
10XX C10XX Aços-carbono comuns 
11XX C11XX Aços de usinagem (ou corte) fácil, com alto S 
13XX 13XX Aço-manganês com 1,75% de Mn 
15XX 15XX Aço-manganês com 1% de Mn 
23XX 23XX Aço-níquel com 3,5% de Ni 
25XX 25XX Aço-níquel com 5,0% de Ni 
31XX 31XX Aço-níquel-cromo com 1,25% de Ni e 0,65% de Cr 
33XX E33XX Aço-níquel-cromo com 3,5% de Ni e 1,55% de Cr 
40XX 40XX Aços-molibdênio com 0,25% de Mo 
41XX 41XX Aços-cromo-molibdênio com 0,50% ou 0,90% de Cr e 0,12% ou 0,20% de Mo 
43XX 43XX Aços-níquel-cromo-molibdênio com 1,80% de Ni, 0,50% ou 0,80% de Cr e 0,25% de Mo 
46XX 46XX Aços-níquel-molibdênio com 1,55% ou 1,80% de Ni e 0,20% ou 0,25% de Mo 
47XX 47XX Aços-níquel-cromo-molibdênio com 1,05% de Ni, 0,45% de Cr e 0,20% de Mo 
48XX 48XX Aços-níquel-molibdênio com 3,50% de Ni e 0,25% de Mo 
50XX 50XX Aços-cromo com 0,28% ou 0,65% de Cr 
50BXX 50BXX Aços-cromo-boro com baixo teor de Cr e no mínimo 0,0005% de B 
Classificação dos Aços 
Quanto a composição 
Aços baixo carbono 
 Aço extra doce - C < 0,15%p 
 Aço meio doce - 0,15%p < C < 0,30%p 
Propriedades 
 Estrutura é usualmente ferrítica e 
perlítica 
 São fáceis de conformar e soldar 
 São aços de baixa dureza e alta 
ductilidade 
 
Classificação dos Aços 
Quanto a composição 
Aços baixo carbono: Aplicações 
 Entre as suas aplicações típicas estão as chapas 
automobilística, perfis estruturais e placas utilizadas na 
fabricação de tubos, construção civil, pontes e latas de folhas-
de-flandres. 
 
Classificação dos Aços 
Quanto a composição 
Aços médio carbono 
 Aço meio duro - 0,30%p < C < 0,60%p 
 Aço duro - 0,60%p < C < 0,70%p 
Propriedades 
 São aços de boa temperabilidade em 
água. 
 Apresentam a melhor combinação de 
tenacidade e ductilidade e resistência 
mecânica e dureza 
 
Classificação dos Aços 
Quanto a composição 
Aços médio carbono: Aplicações 
 São os aços mais comuns, tendo inúmeras aplicações em 
construção: rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens, 
virabrequins e outras peças de máquinas que necessitam de 
elevadas resistências mecânica e ao desgaste tenacidade. 
 
Classificação dos Aços 
Quanto a composição 
Aços alto carbono 
 Aço extra duro - 0,70%p < C < 2,00%p 
Propriedades 
 Apresentam baixa conformabilidade 
e tenacidade 
 Apresentam alta dureza e elevada 
resistência ao desgaste 
 Quando temperados são frágeis 
Classificação dos Aços 
Quanto a composição 
Aços de baixa liga 
 Quando o somatório dos teores dos elementos de liga é inferior à 
5%.(Ex. aços para construção mecânica, eixos engrenagens etc...) 
Aços de média liga 
 Quando o somatório dos teores dos elementos de liga está entre 
5% e 10%. (Ex. Aços estruturais para trabalho em altas 
temperaturas para resistir a fluência e a oxidação) 
Aços de alta liga 
 Quando o somatório dos teores dos elementos de liga é superior à 
10%. (Ex. Aços inoxidáveis) 
Classificação dos Aços 
Quanto a composição 
Efeito dos elementos de liga 
 Aumentam a dureza e a resistência 
 Conferem propriedades especiais 
como: 
– Resistência à corrosão 
– Estabilidade à baixas e altas temperaturas 
– Controlam o tamanho de grão 
– Melhoram a conformabilidade 
– Melhoram as propriedades elétricas e 
magnéticas 
– Diminuem o peso (relativo à resistência 
específica) 
 Deslocam as curvas TTT para a direita 
Classificação dos Aços 
Quanto a composição 
Manganês 
 Agente dessulfurante e desoxidante 
 Endurecedor por solução sólida 
 Aumenta a dureza e a resistência 
 Baixa a temperatura de transformação da martensita 
 Entre 11-14% Mn alcança-se alta dureza, alta ductilidade e 
excelente resistência ao desgaste (aplicações em ferramentas 
resistentes ao desgaste). 
Enxofre 
 Agente fragilizador 
 Se combinado com Mn forma MnS que pode ser benéfico (melhora 
a usinabilidade) 
 Está presente em altos teores em aços para usinagem fácil 
 
Classificação dos Aços 
Quanto a composição 
Níquel 
 Aumenta a resistência ao impacto (2-5% Ni) 
 Aumenta consideravelmente a resistência à corrosão em aços baixo 
carbono (12-20% Ni) 
 Com 36% de Ni (INVAR) tem-se coeficiente de expansão térmica 
próximo de zero. 
Cromo 
 Aumenta a resistência à corrosão e ao calor 
 Aumenta a resistência ao desgaste (devido à formação de carbetos 
de cromo) 
 Em aços baixa liga aumenta a resistência e a dureza 
 É normalmente adicionado com Ni (1:2) 
 
Classificação dos Aços 
Quanto a composição 
Molibdênio 
 Em teores < 0,3% aumenta a dureza e a resistência, especialmente 
sob condições dinâmica e a altas temperaturas 
 Atua como refinador de grão 
 Melhora a resistência à corrosão 
 Forma partículas resistentes à abrasão 
 Contrabalança a tendência à fragilidade de revenido 
Vanádio 
 Forma carbetos que são estáveis a altas temperaturas 
 Inibe o crescimento de grão (0,03-0,25%) e melhora todas as 
propriedades de resistência sem afetar a ductilidade 
Classificação dos Aços 
Quanto a composição 
Tungstênio 
 Mantém a dureza a altas temperaturas 
 Forma partículas duras e resistentes ao desgaste à altas 
temperaturas 
Silício 
 Melhora as propriedades de resistência com pouca perda de 
ductilidade 
 Melhora a resistência à oxidação Com 2% de Si é usado para a confecção de molas 
 Aumenta o tamanho de grão (necessário para aplicações 
magnéticas) 
 Agente desoxidante 
Classificação dos Aços 
Quanto a composição 
Boro 
 É um agente endurecedor poderoso (0,001-0,003%) 
 Aumenta a estabilidade da bainita 
 Facilita a conformação à frio 
 Tem efeito 250-750 vezes ao efeito do Ni 
 100 vezes ao Cr 
 75-125 vezes ao Mo 
Alumínio 
 Facilita a nitretação 
 Agente desoxidante 
 Controla o tamanho de grão pela formação de óxidos ou nitretos 
Classificação dos Aços 
Quanto a composição 
Cobalto 
 Melhora a dureza à quente 
 É usado em aços magnéticos 
Fósforo 
 Aumenta a resistência dos aços baixo carbono 
 Aumenta a resistência à corrosão 
 Facilita a usinagem 
 Gera fragilidade à frio (0,04-0,025% no máximo) 
Titânio 
 Reduz a dureza martensítica e a endurecibilidade de aços ao cromo 
 Impede a formação da austenita em aços ao cromo 
 
Classificação dos Aços 
Classificação normativa 
SAE/AISI 
Essa classificação normativa estabelece uma chave alfa numérica para a 
identificação dos aços, seguindo o seguinte critério: 
yyAxxB 
Em que: 
yy → tipo de aço (ao carbono, ao manganês, ao cromo) 
A → acréscimo de elementos de liga especiais 
 (acrescentar quando aplicável). 
 Aços ao Boro – xyBxx 
 Aços ao Chumbo – xxLxx 
 Aços ao vanádio – xxVxx 
xx → percentual de carbono contido no aço x100 
B → requisitos adicionais de qualidade (temperabilidade) 
 (quando aplicável) 
Classificação dos Aços 
Classificação normativa 
SAE/AISI 
AÇO CARBONO SIMPLES 
• SAE 10XX – aço-carbono simples (outros elementos em porcentagens desprezíveis, 
teor de Mn de no máximo 1,0%) 
• SAE 11XX – aço-carbono com S 
• SAE 12XX – aço-Carbono com S e P 
AÇO NÍQUEL CROMO 
• SAE 31XX – aço com Ni entre 1,10% e 1,40% e com Cr entre 0,55% e 0,90% 
• SAE 32XX – aço com Ni entre 1,50% e 2,00% e com Cr entre 0,90% e 1,25% 
AÇO MOLIBDÊNIO 
• SAE 40XX – aço com Mo entre 0,20% e 0,30% 
• SAE 41XX – aço com Mo entre 0,08% e 0,25% e com Cr entre 0,40% e 1,20% 
• SAE 43XX – aço com Mo entre 0,20% e 0,30%, com Cr entre 0,40% e 0,90% e com Ni 
entre 1,65% e 2,00% 
 
 
 
Classificação dos Aços 
Quanto a microestrutura 
Aços encruados 
 Estes aços geralmente são de microestrutura predominantemente 
ferrítica, com um pouco de perlita, sendo resultantes de processos 
de deformação a frio. 
 Normalmente são aços de baixo teor de carbono (inferior a 0,4% C) 
e com baixa quantidade de elementos de liga. 
Aços ferrítico-perlíticos 
 Obviamente os aços ferríticos-perlíticos possuem teor de carbono 
abaixo de 0,8% (hipoeutetóides) 
 São resultantes de processos em que houve resfriamento lento tais 
como material trabalhado a quente, recozido ou normalizado. 
 Aços com no máximo 5% de elementos de liga 
 As propriedades mecânicas podem ser melhoradas por tratamento 
térmico 
 
Classificação dos Aços 
Quanto a microestrutura 
Aços martesíticos 
 Os aços constituídos de martensita revenida geralmente são 
aplicados em situações em que se exige resistência elevada ao 
longo de toda a seção transversal, tais como eixos e punções. 
 Aços com mais de 5% de elementos de liga 
 Os aços martensíticos com carbonetos primários são aplicados em 
situações que exigem resistência ao desgaste elevada, tais como em 
ferramentas de corte ou de trabalho a quente. 
 A martensita propicia a elevada resistência e os carbonetos 
primários propiciam durezas elevadas. 
Aços bainíticos 
 Sob determinadas combinações a estrutura bainítica propicia maior 
tenacidade que a martensítica, tornando tais aços preferíveis em 
situações que se necessite resistência associada à tenacidade. 
Classificação dos Aços 
Quanto a microestrutura 
Aços austeníticos 
 Uma vez que a austenita não é um constituinte estável em 
temperatura ambiente, sua estabilização depende da presença de 
elementos de liga, tais como o cromo e o manganês. 
 A austenita, por ser não magnética, encontra aplicação em 
situações em que se deseja minimizar efeitos de campos 
magnéticos induzidos, tais como em suportes de bússolas. 
 Além disso, a austenita, quando estabilizada pelo manganês, pode 
se transformar em martensita mediante impacto, possuindo 
elevada resistência ao impacto e à abrasão, sendo utilizada para 
revestimentos de moinhos e outros componentes de equipamentos 
de moagem (britadores ou martelos). 
 Há ainda o caso de aços austeníticos inoxidáveis, porém neste caso 
a resistência a oxidação é predominantemente devida aos elevados 
teores de cromo e níquel presentes em tais aços. 
Classificação dos Aços 
Quanto a microestrutura 
Aços duplex ou bifásicos 
 Por aços dúplex costuma-se denominar duas categorias distintas de 
estruturas. 
 Na primeira, do tipo austenítico-ferrítica (delta), encontram-se 
certos aços inoxidáveis, cuja resistência mecânica e à corrosão é 
superior àquela obtida nos inox austeníticos. 
 A segunda categoria consiste de microestrutura ferrítico-
martensítica, resultante de têmpera a partir de temperatura de 
dentro da zona crítica (entre as linhas A1 e A3 do diagrama Fe-C). 
 Os aços de baixo carbono com esta estrutura apresentam 
combinação de resistência e ductilidade mais elevadas que os 
equivalentes ferríticos-perlíticos. 
Classificação dos Aços 
Quanto ao processamento 
 
Por processamento entende-se o tipo de operação que se executa 
sobre o aço visando mudar a forma e/ou a estrutura. 
Os processamentos que visam impor uma forma são a 
conformação mecânica (a frio ou a quente, tal como a laminação, 
extrusão, trefilação), a fundição e a consolidação por sinterização 
(metalurgia do pó). Assim, existem aços trabalhados (a quente ou 
a frio), fundidos ou sinterizados. 
Os processamentos que visam alterar a estrutura são os 
tratamentos térmicos, tais como recozimento, normalização, 
recristalização, coalescimento e a têmpera (e revenimento). 
Classificação dos Aços 
Quanto ao processamento 
PROCESSAMENTO MICROESTRUTURA PROPRIEDADES 
Trabalhado a frio Encruada (alta densidade de discordâncias) 
Grãos alongados (orientados) 
Elevada resistência 
Baixa ductilidade 
Grande anisotropia 
Trabalhado a quente Recristalizada (baixa densidade de 
discordâncias) 
Grãos refinados e equiaxiais 
Ausência de tensões residuais 
Moderada resistência 
Elevada ductilidade 
Moderada anisotropia 
Fundido Estrutura dendrítica 
Baixa densidade de discordâncias 
Presença de segregação 
Presença de tensões residuais 
Presença de porosidade (em muitos casos) 
Baixa resistência 
Moderada ductilidade 
Moderada anisotropia 
Sinterizado Recristalizada(baixa densidade de 
discordâncias) 
Heterogeneidade química 
Presença de poros 
Baixa resistência 
Baixa ductilidade 
Moderada anisotropia 
Classificação dos Aços 
Quanto a aplicação 
 Aços para construção mecânica 
 Aços para ferramentas 
 Aços inoxidáveis 
 Aços mola 
 Aços para fundição 
 Aços para ferramentas 
 Aços estruturais 
 Aços para nitretação 
 Aços resistentes ao calor 
 Aços para fins elétricos 
 Aços para fins magnéticos 
 
Classificação dos Aços 
Quanto a aplicação 
Aços para fundição 
QUANTO AOS TIPOS 
 Aços baixo, médio e alto carbono 
 Aços-liga de baixo e alto teor de liga 
PROPRIEDADES 
 Boa resistência, ductilidade e tenacidade 
 Boa usinabilidade 
 Adequada soldabilidade 
 Boa fluidez 
 A maioria é susceptível à têmpera e revenido 
 
Classificação dos Aços 
Quanto a aplicação 
Aços estruturais 
Os requisitos fundamentais esperados nos aços destinados à construção de 
estruturas metálicas (pontes, torres de linhas de transmissão, edifícios) são: 
 Resistência mecânica 
 Soldabilidade 
 Disponibilidade no mercado 
 Preço baixo 
Os aços ao carbono comuns atendem a esses requisitos principais, sendo que 
os mais utilizados são os que se encontram na faixa de 0,15%C até 0,35%C. São 
exemplos mais comuns os aços AISI 1015 e 1020 e os DIN C15 e C20.Classificação dos Aços 
Quanto a aplicação 
Aços para molas 
São aços carbono comuns, em alguns casos com adições de elementos de liga, 
principalmente o manganês, apresentando como características básicas um alto 
limite de elasticidade e resistência à fadiga. 
QUANTO AOS TIPOS 
São exemplos de aços para molas os AISI 1070, 1080, 1090; da norma DIN 
podemos citar: 50 Mn 7, 50Cr V 4 
PROPRIEDADES 
 Elevado limite de elasticidade 
 Elevada resistência à fadiga 
 Elevada resistência ao choque 
 
 
Classificação dos Aços 
Quanto a aplicação 
Aços para beneficiamento 
Por beneficiamento entendemos o tratamento térmicos de têmpera seguido de 
revenimento. Os aços utilizados para essa finalidade possuem C > 0,25%, com 
ou sem a adição de elementos de liga. 
Os requisitos para a seleção desse tipo de aço são: 
 Propriedades mecânicas da peça e do material 
 Características geométricas da peça 
 Solicitações estáticas e dinâmicas sobre a peça 
 Temperabilidade 
Aços criogênicos 
São utilizados principalmente na construção de tanques de armazenamento de 
gases em baixa temperatura ou em alta pressão, além de usos em algumas 
câmaras frigoríficas; instrumentos para laboratórios de pesquisas biológicas 
que utilizam temperaturas baixas, para laboratórios de fertilização artificial, 
armazenamento de embriões congelados. 
Classificação dos Aços 
Quanto a aplicação 
Aços para cementação ou nitretação 
São aços que caracteristicamente possuem um baixo teor de carbono (C < 
0,25%), com ou sem a presença de elementos de liga. 
PROPRIEDADES 
São empregados em elementos de máquinas que devem ter grande resistência 
ao desgaste (grande dureza superficial) e ótima ductilidade no seu núcleo, 
tendo portanto ótima capacidade de absorção de impactos. 
TIPOS 
Os aços costumeiramente utilizados para cementação ou nitretação são: AISI 
1010, 1016, 3120, 5120, 4320, 8620. 
 
Classificação dos Aços 
Quanto a aplicação 
Aços ferramenta 
Os aços ferramentas são particularmente importantes pois são empregados na 
fabricação de peças e utensílios que serão utilizados na fabricação de outras 
peças e utensílios. Exemplos de peças feitas de aços ferramentas são: 
 fieiras 
 matrizes para injeção de plásticos 
 bits de usinagem 
 martelos pneumáticos. 
Os primeiros aços ferramentas foram os aços comuns ao carbono, sem 
elementos de liga, sendo que a partir de 1868 muitos aços complexos, 
altamente ligados, foram desenvolvidos visando atender às crescentes 
exigências de severidade em serviço, estabilidade dimensional e facilidade de 
fabricação (usinabilidade e isenção de trincas durante o tratamento térmico). 
Classificação dos Aços 
Quanto a aplicação 
Aços ultra alta resistência 
AÇOS MARAGING 
 18-20%Ni, 8-10%Co, 3-5%Mo, presença de Ti, 0,05%C max 
 Obtêm a resistência pela precipitação de compostos intermetálicos após 
tratamento térmico 
 Antes do tratamento pode ser facilmente trabalhado 
 Resist. mecânica e tenacidade superiores aços temperados 
 Resist. corrosão idêntica aos aços temperados 
 Excelente soldabilidade e razoável ductilidade 
 Limite de resitência da ordem de 2100 MPa 
 Aplicação quase exclusiva na indústria aeroespacial 
Classificação dos Aços 
Quanto a aplicação 
Aços ultra alta resistência 
AÇOS HADFIELD 
 Aços de alta liga com %C entre 1 e 1,4 e %Mn entre 12 a 14 
 Apresentam grande resistência e elevada tenacidade 
 Fáceis de soldar => aplicação em peças sujeitas ao desgaste 
 Resistência à corrosão idêntica aos aços ao carbono 
 O Mn traz a austenita até à temp. ambiente. A austenita transforma-se em 
martensita por deformação plástica 
 Aplicados em ferramentas pneumáticas, dentes de escavadoras, 
mandíbulas de máquinas de britar, agulhas de caminho de ferro, etc 
Classificação dos Aços 
Propriedades mecânicas