AÇO COMPOSIÇÃO QUÍMICA, PROPRIEDADES MECÂNICAS

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MATERIAIS DE 
CONSTRUÇÃO
Hudson Goto
Aço: composição química, 
propriedades mecânicas 
e tipos comerciais
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 � Reconhecer a microestrutura, as características do aço e a diferença
entre aço-carbono e aço-liga.
 � Identificar as etapas de produção, os tratamentos e as influências do 
aço nas propriedades mecânicas.
 � Conceituar e apresentar os tipos de aço comercial: semiacabados,
planos e longos.
Introdução
Assim como outros materiais da construção civil, o aço é um material 
antigo, posterior à idade do ferro, que surgiu ainda no período anterior 
à era cristã, empregado principalmente para a fabricação de armas, facas 
e espadas (NAVARRO, 2006). Porém, é somente no século XIX que o aço 
é produzido em larga escala, após a Revolução Industrial. O domínio da 
técnica de produção, aliada à abundância de matéria-prima existente 
para a sua produção, confere ao aço fortes vantagens em relação aos 
seus materiais concorrentes, fazendo desta liga metálica um dos mais 
importantes materiais da sociedade moderna. No Brasil, a abundância 
de minério de excelente qualidade favorece a produção nacional, que 
atualmente ocupa a 10ª posição em exportação mundial de aço, movi-
mentando cerca de U$$ 5,8 bilhões e exportando para mais de 100 países 
e tendo a construção civil como consumidor principal.
Neste capítulo, você estudará sobre o aço, começando desde a sua 
microestrutura, até as suas composições e propriedades mais avaliadas 
para sua utilização. Ampliando ainda mais o conhecimento, você conhe-
cerá os processos produtivos que resultam nos diferentes tipos de aços e 
seus comportamentos, bem como os diversos produtos disponíveis no 
mercado para utilização na construção civil.
Microestrutura, características e 
diferença entre aço-carbono e aço-liga
O aço é uma liga metálica composta de ferro e pequenos teores de carbono, 
entre 0,002% a 2%, aproximadamente, sendo que os aços estruturais utilizados 
na construção civil podem apresentar teores de carbono em torno de 0,18% 
a 0,25%.
Como outros metais, o aço se solidifica por meio da formação de cristais, que 
crescem em diferentes direções, formando os eixos de cristalização. A partir de 
um eixo principal, crescem os eixos secundários, desdobrando-se em novos eixos 
e assim por diante, até que toda a massa do metal torne-se sólida. O conjunto 
formado pelos eixos principal e secundário de um cristal é denominado “dendrita”. 
Quando duas dendritas se encontram, origina-se uma superfície de contato e, ao 
término do processo de cristalização, cada uma forma os grãos que compõem 
o metal, que, após sua solidificação completa, é constituído de inúmeros grãos, 
justapostos e unidos, conforme mostrado na Figura 1 (FERRAZ, 2003).
Figura 1. Esquema estrutural de uma dendrita.
Fonte: Ferraz (2003, p. 2).
Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais2
O aço é constituído de um agregado cristalino, cujos cristais (grãos) 
encontram-se justapostos. As propriedades do aço dependem muito de sua 
estrutura cristalina, ou seja, da composição química, do tamanho dos grãos e 
da uniformidade. Os tratamentos térmicos, bem como os trabalhos mecânicos, 
modificam em maior ou menor intensidade alguns desses aspectos (arranjo, 
dimensões, formato dos grãos) e, consequentemente, podem levar a alterações 
nas propriedades de um determinado tipo de aço, conferindo-lhe características 
específicas — mole ou duro, quebradiço ou tenaz, etc. (FERRAZ, 2003).
Segundo Pfeil e Pfeil (2009), as seguintes características físicas podem 
ser consideradas em todos os tipos de aço estrutural, considerando uma faixa 
normal de temperatura atmosférica.
 � Módulo de elasticidade: E = 200.000 MPa
 � Coeficiente de Poisson: ʋ = 0,3
 � Coeficiente de dilatação térmica: β = 12 × 10-6/ºC
 � Massa específica: ρ = 7.850 kg/m³
As propriedades mecânicas constituem as características mais importantes 
dos aços para sua aplicação na engenharia, pois os trabalhos desenvolvidos 
nas fases de projeto e execução são baseados nesses conceitos. Por exemplo, 
quando uma barra de aço é submetida ao esforço de tração crescente, ela se 
deforma progressivamente, aumentando o seu comprimento e apresentando 
um comportamento conforme o gráfico da Figura 2 (DIAS, 2002).
Primeiramente, a deformação linear específica (ԑ), a tensão (σ) e o módulo 
de elasticidade (E) podem ser descritos da seguinte forma:
No início da aplicação da tensão, na fase elástica, o material segue a lei de 
Hooke, apresentando um comportamento elástico, ou seja, sua deformação 
será proporcional ao esforço aplicado, o que pode ser observado no trecho 
retilíneo do gráfico da Figura 2, a seguir. A constante de proporcionalidade 
(α) é denominada de módulo de elasticidade ou módulo de deformação lon-
gitudinal, até atingir o limite de proporcionalidade.
Após esse limite, inicia-se a fase plástica, em que as deformações conti-
nuam crescentes, porém sem variação de tensão, verificado no patamar de 
escoamento. O valor constante da tensão, nessa fase, é denominado limite de 
escoamento do aço (LE).
3Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais
Figura 2. Diagrama tensão-deformação para o aço.
Fonte: Dias (2002, p. 26).
Tensão (σ)
Deformação
linear
especí�ca (ε)
Limite de
proporcionalidade
“Fase”
elástica
OC
“Fase”
plástica
Patamar de
escoamento
Encruamento
“Fase”
de ruptura
Limite de
escoamento LE
Limite de
resistência LR
A partir do gráfico da Figura 2, pode-se descrever, passo a passo, o com-
portamento de um aço utilizado na construção civil sob ação do esforço de 
tração (DIAS, 2002).
Ultrapassando o patamar de escoamento, mas ainda na fase plástica, a 
estrutura interna do aço rearranja-se e o material atinge o encruamento, 
quando se verifica novamente a variação de tensão com a deformação, porém 
de forma não linear. O valor máximo da tensão é denominado de limite de 
resistência do aço (LR).
O limite de escoamento de um material é calculado pela divisão da carga 
máxima que ele suporta, antes de escoar, pela área da seção transversal inicial 
do corpo de prova. Essa constante física é a mais importante no cálculo de 
estruturas de aço, devendo-se impedir que essa tensão seja atingida nas seções 
transversais das barras.
O limite de resistência à tração é calculado pela divisão da carga máxima 
que ele suporta, antes da ruptura, pela área da seção transversal inicial do 
corpo de prova. Esse limite é expresso em unidade de tensão (MPa, kN/cm² 
ou kfg/cm²).
Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais4
O aço ainda apresenta algumas características que podem ser citadas, como: 
ductilidade, fragilidade, resiliência, elasticidade, plasticidade, tenacidade, 
dureza, efeitos da temperatura elevada e fadiga (PFEIL; PFEIL, 2009).
A ductilidade pode ser definida como a capacidade que o material tem 
de sofrer deformações plásticas sob a ação de cargas, sem que ocorra o rom-
pimento. Pode ser medida por meio da estricção (ou alongamento) (ε), que é 
a redução da área da seção transversal do corpo de prova ensaiado. Quanto 
mais dúctil for o aço, maior será a redução da área da seção transversal ou do 
alongamento antes do momento da ruptura. Para as estruturas metálicas, a 
ductilidade permite a redistribuição de tensões locais elevadas. Essa caracte-
rística tem grande importância, pois os mecanismos de ruptura são precedidos 
de grandes deformações, fornecendo, assim, “avisos” da atuação de cargas 
elevadas (DIAS, 2002; PFEIL; PFEIL, 2009).
Já a fragilidade é o oposto da ductilidade, pois a ruptura ocorre sem aviso 
prévio, provocando situações perigosas. Os aços podem tornar-se frágeis pela 
ação de alguns agentes, como as baixas temperaturas, os efeitos térmicos cau-
sados por soldas, etc. Como exemplo, diversos acidentes com navios e pontes 
foram provocados pela fragilidade do aço, como resultado do procedimento 
inadequado de solda.Outra característica é a resiliência, definida como a capacidade de absorver 
energia mecânica em regime elástico, ou seja, de restituir energia mecânica 
absorvida.
A elasticidade é a característica que o material tem de voltar à forma 
original após sucessivos ciclos de carregamento e descarregamento, que ocorre 
devido à natureza cristalina dos metais, com presença de planos de escorre-
gamento no interior do reticulado (DIAS, 2002).
A plasticidade, ao contrário da elasticidade, é a deformação permanente, 
resultado da tensão igual ou superior ao limite de escoamento, provocando o 
deslocamento permanente dos átomos que constituem o material (DIAS, 2002).
Já a tenacidade é a energia total, elástica e plástica, que o material pode 
absorver por unidade de volume, até a sua ruptura.
A dureza é a capacidade de resistência ao risco ou à abrasão, sendo medida 
pela resistência que a superfície do material oferece à penetração de uma peça 
de maior dureza.
5Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais
As temperaturas elevadas também modificam as propriedades físicas 
dos aços, sendo que temperaturas superiores a 100ºC tendem a eliminar o 
limite de escoamento bem-definido, reduzindo as resistências ao escoamento 
(fy) e à ruptura (fu), bem como o módulo de elasticidade (E). As temperaturas 
elevadas, acima de 250ºC, também provocam fluência nos aços.
A fadiga é um processo que ocorre quando peças metálicas trabalham 
sob efeito de esforços repetidos, podendo ocorrer a ruptura em tensões infe-
riores às obtidas nos ensaios estáticos. Essa propriedade é importante para o 
dimensionamento de peças sob ação de efeitos dinâmicos importantes, como 
peças de máquinas, pontes, etc.
Uma das formas mais comuns de classificação dos aços considera a sua 
composição química, conforme o sistema de designação SAE — AISI (Society 
of Automotive Engineers — American Iron and Steel Institute), em que se 
podem citar os aços-carbono e aços-liga (ou de baixa liga). Ambos podem 
receber tratamentos térmicos que modificam suas propriedades mecânicas 
(PFEIL; PFEIL, 2009).
Os aços-carbono são os mais usuais, tendo em sua composição a adição 
de carbono em até 2%, que proporciona o aumento de resistência em rela-
ção ao ferro puro. De acordo com a NBR 6215:2011, o aço-carbono contém 
elementos de liga apenas em teores residuais máximos admissíveis, como 
Cr = 0,20%, Ni = 0,25%, Al = 0,10%, B = 0,0030% e Cu = 0,35%), com os teores 
limites máximos de Si = 0,60% e Mn = 1,65% (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA 
DE NORMAS TÉCNICAS, 2011a; DIAS, 2002; PFEIL; PFEIL, 2009).
Os aços-carbono podem ser divididos em três classes, de acordo com o 
teor nominal de carbono (DIAS, 2002).
 � Baixo carbono: C ≤ 0,30%.
 � Médio carbono: 0,30% < C < 0,50%.
 � Alto carbono: C ≥ 0,50%.
A adição de carbono aumenta a resistência e a dureza do composto, 
reduzindo a sua ductilidade, o que acarreta em problemas nos processos 
de soldagem. Os aços-carbono com até 0,30% de carbono em sua com-
posição podem ser soldados sem maiores precauções, sendo, portanto, os 
mais adequados à construção civil. O Quadro 1 apresenta as principais 
características e aplicações dos aços-carbono (DIAS, 2002; PRAVIA; 
DREHMER, 2004).
Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais6
Fonte: Adaptado de Dias (2002, p. 31).
Classe
Limite usual 
de resistência 
(MPa)
Características
Principais 
aplicações
Baixo 
carbono
< 440 Boa tenacidade, 
conformabilidade 
e soldabilidade
Pontes, edifícios, 
navios, caldeiras, 
tubos, estruturas 
mecânicas, etc.
Médio 
carbono
440 a 590 Médias 
conformabilidade 
e soldabilidade
Estruturas 
parafusadas de 
navios e vagões, 
tubos, estruturas 
mecânicas, 
implementos 
agrícolas, etc.
Alto 
carbono
590 a 780 Má conformabilidade 
e soldabilidade, alta 
resistência ao desgaste
Peças mecânicas, 
implementos 
agrícolas, trilhos e 
rodas ferroviárias
Quadro 1. Principais características e aplicações dos aços-carbono
Entre os aços mais utilizados, pode-se destacar (DIAS, 2002; SILVA; 
FRUCHTENGARTEN; CAMPELLO, 2012) os seguintes:
 � ASTM A36: mais utilizado para a fabricação de perfis soldados e lami-
nados (chapas com espessuras (t) ≥ 4,57 mm), especificado conforme 
a American Society for Testing Materials (ASTM).
 � ASTM A570: mais utilizado na fabricação de perfis formados a frio 
(chapas com espessuras (t) ≤ 5,84 mm).
 � ASTM A572/Gr50: utilizado para a fabricação de perfis laminados.
 � NBR 6648/CG-26: especificado pela ABNT (Associação Brasileira de 
Normas Técnicas) para a fabricação de perfis soldados, assemelhando-
-se ao ASTM A36.
 � NBR 7007/MR-250: especificado pela ABNT para a fabricação de 
perfis laminados, assemelhando-se ao ASTM A36.
 � NBR 6650/CF-26: especificado pela ABNT, utilizado para a fabricação 
de perfis estruturais formados a frio, assemelhando-se ao ASTM A570.
7Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais
Os valores limites de escoamento (fy) e de resistência (fu) dos aços acima 
descritos são apresentados no Quadro 2 (DIAS, 2002).
Fonte: Adaptado de Dias (2002, p. 31).
Tipo de aço fy (MPa) fu (MPa)
ASTM A-36 250 400
ASTM A-570 275 380
NBR 6648/CG-25 (e ≤ 16 mm)
NBR 6648/CG-25 (16 ≤ e ≤ 40 mm) 
255
245
410
410
NBR 6650/CF-26 260 410
NBR 7007/MR-250 250 400
Quadro 2. Valores limites de escoamento (fy) e de resistência (fu) dos aços
Os aços de baixa liga são aços-carbono com teor de carbono inferior ou 
igual a 0,25%, com a adição de certos elementos de liga, como cromo, cobre, 
manganês, níquel, silício, fósforo, titânio e nióbio, com teor total inferior a 
2%. Esses elementos proporcionam maior resistência mecânica, com limite 
de escoamento (fy) ≥ 300 MPa ou maior resistência à corrosão atmosférica do 
aço, ou ambos. Em algumas combinações e quantidades adequadas, obtém-se 
altas resistências, mantendo-se boa ductilidade, tenacidade, soldabilidade e 
resistência à corrosão e à abrasão (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NOR-
MAS TÉCNICAS, 2011a; DIAS, 2002). Pfeil e Pfeil (2009) cita que alguns 
elementos de liga modificam a microestrutura para grãos finos, produzindo 
aumento de resistência do aço, obtendo-se resistências elevadas com teor 
de carbono da ordem de 0,20%. A adição desses elementos dependerá das 
propriedades demandadas para o aço em situações específicas de projeto.
Como exemplo, a adição de pequenas quantidades de cobre, cromo, fósforo 
e silício cria uma barreira à corrosão do aço, formando o grupo dos aços 
patináveis ou aclimáveis (expostos ao clima). Quando expostos ao ambiente, 
desenvolvem, na sua superfície, uma camada de óxido compacta e aderente, 
funcionando como uma barreira de proteção contra o avanço do processo 
corrosivo, possibilitando sua utilização sem qualquer tipo de revestimento 
(Figura 3) (DIAS, 2002).
Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais8
Figura 3. Diferenças no comportamento dos compostos do aço-carbono e aço-liga (por 
exemplo, patinável).
Fonte: Dias (2002, p. 32).
Aço-carbono
A água atravessa a camada de ferrugem
pelos poros e �ssuras, atingindo o metal.
Fino �lme aderente de ferrugem
(pátina), no qual sais insolúveis de
sulfato bloqueiam poros e �ssuras,
protengendo o metal.
Aço patinável
O uso de aços patináveis sem revestimento é recomendado para ambientes que possam 
formar inteiramente a camada de óxido protetor (pátina). De forma geral, em atmosferas 
classificadas como industriais não muito agressivas, rural, urbana e marítima (distantes 
mais de 600 m da orla marítima), esse tipo de aço pode ser utilizado (DIAS, 2002).
Os aços baixa liga de alta resistência possibilitam a redução da espessura 
das peças estruturais, quando comparadas aos aços-carbono, resultando na 
redução do consumo e no melhor aproveitamento do material, sendo, por-
tanto, recomendado para utilização na construção civil. Porém, é necessária 
a análise econômica comparativa com os aços-carbono, que apresentam me-
nor resistência, mas menor custo por unidadede peso (DIAS, 2002; SILVA; 
FRUCHTENGARTEN; CAMPELLO, 2012).
O aço ASTM A572 é um exemplo de aço com alta resistência mecânica, 
enquanto o aço ASTM A588 apresenta resistência à corrosão (PRAVIA; 
DREHMER, 2004). Em geral, podem-se citar alguns tipos (DIAS, 2002):
 � COS-AR-COR 500 e USI-SAC 350 — aços de baixa liga e alta resis-
tência mecânica;
9Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais
 � COS-AR-COR 400 e USI-SAC 250 — aços de média resistência me-
cânica e alta resistência à corrosão atmosférica.
Etapas de produção, tratamentos e influências 
do aço nas propriedades mecânicas
As principais matérias-primas necessárias para a fabricação do aço são o minério 
de ferro (principalmente a hematita — Fe2O3) e o carvão mineral, que, em geral, 
não são encontrados puros, sendo acompanhados de elementos indesejáveis 
ao processo. Para a sua utilização, há a necessidade do preparo prévio dessas 
matérias-primas, para que se obtenha uma maior eficiência dos processos e da 
redução no consumo de energia (SILVA; FRUCHTENGARTEN; CAMPELLO, 
2012). Portanto, em linhas gerais, a fabricação do aço é o aproveitamento do ferro 
contido no minério de ferro, com a eliminação progressiva das suas impurezas, 
que, na forma líquida, recebe adições que conferirão as características desejadas, 
sendo, então, solidificado e preparado na configuração demandada.
Ao processo de obtenção do aço dá-se o nome de siderurgia, a ciência 
que estuda a produção desse material, que, por sua vez, pode ser dividida em 
quatro grandes etapas (Figura 4) (DIAS, 2002; SILVA; FRUCHTENGARTEN; 
CAMPELLO, 2012):
 � preparo das matérias-primas (coqueria e sinterização);
 � redução (produção de gusa em alto-forno);
 � refino (produção de aço na aciaria);
 � conformação mecânica (laminação a quente ou a frio).
Figura 4. Etapas de fabricação do aço.
Fonte: Dias (2002, p. 17).
COQUERIA
SINTERIZAÇÃO
PÁTIO DE
MATÉRIAS-PRIMAS
ALTO-FORNO ACIARIA LINGOMENTO PLACAS
Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais10
A primeira etapa é o preparo das matérias-primas, que ocorre na co-
queria e na sinterização. Na coqueria, tem-se a eliminação das impurezas 
por meio de uma bateria de fornos ou células de coqueifação, sendo esse 
um processo de destilação do carvão em ausência do ar, à temperaturas de 
1.300ºC. O produto resultante é o coque metalúrgico, um resíduo poroso 
composto basicamente de carbono, com elevada resistência mecânica e alto 
ponto de fusão. O coque, nas especificações requeridas, é encaminhado ao 
alto-forno, enquanto seus finos são direcionados para sinterização e aciaria. 
Na sinterização, ocorre o processo de aglutinação dos finos do minério de 
ferro, pois eles são indesejáveis para o processo de obtenção do gusa no 
alto-forno. Aos finos são adicionados fundentes (como finos de calcário ou 
areia de sílica), sendo o material levado ao forno para o processo de fundição, 
seguindo posteriormente para resfriamento e britagem, para que o material 
adquira a granulometria adequada. O produto final é denominado “sínter”, 
com diâmetro superior a 5 mm, em média (DIAS, 2002).
Em seguida, ocorre a etapa de redução, que visa a transformar o minério 
de ferro em ferro gusa (redução em alto forno) ou em ferro esponja (redução 
direta). Coque, sínter e escorificantes são colocados na extremidade superior do 
alto-forno, onde uma injeção de ar quente provoca uma reação exotérmica que 
funde esses materiais, obtendo-se como produto final, na base do alto-forno, o 
gusa líquido, um material metálico ainda rico em carbono. O princípio básico 
de operação de um alto-forno é retirar o oxigênio do minério, sendo, assim, 
reduzido a ferro (Figura 5a).
Resfriado, este material se apresenta quebradiço e de baixa resistência, 
devido ao alto teor de carbono e de outros materiais, como silício, manganês, 
fósforo e enxofre. Um alto-forno pode chegar a ter altura entre 50 e 100 m, 
com temperatura variando entre 1.000ºC no topo e 1.500ºC na base. Como 
produto secundário, tem-se a escória de alto-forno, que pode ser utilizada como 
adição ao cimento Portland (DIAS, 2002; SILVA; FRUCHTENGARTEN; 
CAMPELLO, 2012).
O refino é a transformação dos produtos resultantes da redução dos minérios 
de ferro em aço, com uma composição química adequada para sua utilização. 
Esse processo ocorre na unidade industrial denominada aciaria (Figura 5b), 
onde é feita a retirada do carbono do gusa, por meio da injeção de oxigênio 
puro sob alta pressão, que o transforma em aço líquido. Em seguida, quando 
o aço está na composição correta, o metal é transferido para o lingotamento 
contínuo, onde é resfriado e transformado em placas ou tarugos (Figura 5c) 
(DIAS, 2002; SILVA; FRUCHTENGARTEN; CAMPELLO, 2012).
11Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais
Figura 5. Detalhes de a) alto-forno, b) aciaria e c) lingotamento contínuo.
Fonte: Adaptada de Dias (2002, p. 20-21).
Injeção de oxigênio
Gusa
PLACAS
200 mm (e)
Gusa
Escória
Carro-torpedo
Carregamento
a) b) c)
Coque
Minério de ferro
Escori�cante
Sopro quente
800 a 2000 mm (ℓ)
3000 a 5000 mm (c)
A última etapa é a conformação mecânica, que tem como objetivo a 
transformação mecânica dos aços em produtos que possam ser utilizados 
pela indústria, envolvendo geralmente os processos de tratamento a quente 
ou a frio, que são recursos utilizados para melhorar as propriedades dos aços, 
influenciando, também, no comportamento desses materiais sob tensão. Essa 
etapa é necessária porque o aço obtido nas aciarias apresenta granulação 
grosseira, é quebradiço e tem baixa resistência (PINHEIRO, 2007; SILVA; 
FRUCHTENGARTEN; CAMPELLO, 2012).
O tratamento a quente, ou laminação a quente, é realizado em temperaturas 
acima de 720ºC (zona crítica). Nesta temperatura, há uma modificação da 
estrutura interna do aço, ocorrendo a homogeneização e recristalização com 
redução do tamanho dos grãos, melhorando as características mecânicas do 
material. O material obtido nesse processo apresenta melhor trabalhabilidade, 
aceita solda comum, possui diagrama tensão-deformação com patamar de 
escoamento e resiste a incêndios moderados, perdendo resistência apenas 
com temperaturas acima de 1150ºC. Os aços CA-25 e CA-50 são exemplos 
do produto final (Figura 6) (PINHEIRO, 2007).
Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais12
Figura 6. Diagrama tensão-deformação de aços tratados a quente.
Fonte: Pinheiro (2007, p. 23).
σS
fst
fy
εs
b
a
cP
A
P
A0
P = carregamento aplicado no ensaio
A = área da seção tranversal da barra
de aço em cada instante
A0 = área inical da seção tranversal 
da barra de aço
Ponto a = resistência convencional
Ponto b = resistência aparente
Ponto c = resistência real
No caso do tratamento a frio ou encruamento, tem-se a deformação 
dos grãos por meio de tração, compressão ou torção do aço, resultando no 
aumento da resistência mecânica e da dureza, com diminuição da resistência 
à corrosão e da ductilidade, ou seja, decréscimo do alongamento e da estric-
ção. Essa etapa é efetuada abaixo da zona de temperatura crítica (720ºC). Os 
grãos permanecem deformados, ou seja, o aço se encontra encruado. Nesta 
situação, os diagramas de tensão-deformação dos aços apresentam patamar 
de escoamento convencional, a solda se torna mais difícil e, à temperatura 
da ordem de 600ºC, o encruamento é perdido. O aço CA-60 (Figura 7) está 
incluído nesse processo (PINHEIRO, 2007).
Figura 7. Diagrama tensão-deformação de aços tratados a frio.
Fonte: Pinheiro (2007, p. 24).
c
ba
P
A
P
A0
0,2%
fst
σs
εs
fy
P = carregamento aplicado no ensaio
A = área da seção tranversal da barra
de aço em cada instante
A0 = área inical da seção tranversal 
da barra de aço
Ponto a = resistência convencional
Ponto b = resistência aparente
Ponto c = resistência real
13Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais
Tipos de aço comercial
Uma forma de classificação dos aços comerciais é quanto à sua geometria,que depende do processamento que o produto recebe na usina siderúrgica. 
Essa classificação é normalmente dividida em três grupos:
 � aços semiacabados;
 � aços planos;
 � aços longos.
Os aços semiacabados são aqueles resultantes da etapa de lingotamento, 
em que o aço líquido proveniente do alto-forno é distribuído em moldes, 
dentro dos quais ele se solidifica. Ao final do lingotamento, são produzidos 
os produtos semiacabados, que podem, então, ser os blocos, os tarugos ou as 
placas, destinados posteriormente ao processo de laminação a frio ou a quente.
Os aços planos são aqueles resultantes do processo de laminação do ma-
terial semiacabado, em que a largura é extremamente superior à espessura. 
Os cilindros do processo de laminação aplicam ao material uma força de 
compressão, sendo que o resultado final é a placa, que pode vir a se tornar 
uma chapa ou uma bobina de aço.
Com relação às chapas, estas podem ser divididas em duas categorias, 
conforme segue (Quadro 3) (PFEIL; PFEIL, 2009):
 � chapas grossas — com espessura superior a 5,0 mm;
 � chapas finas — fabricadas a frio e a quente.
Fonte: Adaptado de Pfeil (2009, p. 20).
Chapas Fabricação Espessuras
Utilização em 
construção
Grossas A quente > 5,0 mm Estruturas metálicas 
em geral
Finas A quente 1,2 a 5,0 mm Perfis de chapas dobradas
A frio 0,3 a 2,65 mm Acessórios de construção 
como calhas, rufos, etc.
Quadro 3. Características das chapas grossas e finas
Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais14
As chapas grossas são fornecidas com diversas larguras-padrão e com-
primentos de 6,0 a 12,0 m e usadas principalmente para a formação de perfis 
soldados. 
Os aços longos também são obtidos pelo processo de laminação, porém 
sua principal característica é o comprimento muito superior às suas largura e 
altura. Normalmente, são vendidos na forma de barras quadradas e redondas, 
em fios, arames, tubos, vergalhões, perfis (U, H, T, I, L) e cantoneiras.
As barras são produtos laminados cujas duas dimensões da seção transversal 
são pequenas em relação à terceira (comprimento), podendo ser em seção cir-
cular, quadrada ou retangular alongada. Estas últimas são chamadas de barras 
chatas (PFEIL; PFEIL, 2009). As barras redondas podem ser encontradas nos 
diâmetros de 12,5 a 102,0 mm, como comprimento entre 6,0 e 12,0 m, nos aços 
ASTM A36 e SAE 1010 e 1020. São normalmente utilizadas na confecção de 
chumbadores, parafusos e tirantes (Figura 8) (PRAVIA; DREHMER, 2004). 
O valor característico da resistência de escoamento para os aços das categorias 
CA-25, CA-50 e CA-60 é indicado pelo número após o prefixo CA, expressos 
na unidade kN/cm².
Figura 8. Barras laminadas com diversas seções transversais (quadrada, redonda e chata).
Fonte: Adaptada de Pfeil (2009, p. 20)
Os perfis laminados são elementos de grande eficiência estrutural, produ-
zidos na forma de H, I, C, L. Os perfis tipo H, I e C são fabricados em grupo, 
sendo os elementos de cada grupo de altura “h” constante e largura das abas 
“b” variável. A variação da largura é obtida pelo aumento do espaçamento 
entre os rolos laminadores, de forma que a espessura da alma tenha variação 
igual à largura das abas. Os perfis C são também denominados de perfis U. Os 
perfis L (cantoneiras) também são fabricados com diversas espessuras de acordo 
com cada tamanho das abas, sendo que existem cantoneiras com abas iguais 
e abas desiguais (PFEIL; PFEIL, 2009). Esses perfis são fabricados a quente 
nas usinas siderúrgicas e os mais econômicos para utilização em estruturas 
metálicas, pois não necessitam da etapa de soldagem ou dobramento (SILVA; 
15Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais
FRUCHTENGARTEN; CAMPELLO, 2012) (Figuras 9 e 10). Outros tipos de 
perfis também podem ser citados, como o “W” e o “HP”, sendo que todos são 
fabricados com as características dimensionais e propriedades geométricas 
de acordo com a norma NBR 15980:2011 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE 
NORMAS TÉCNICAS, 2011b).
Figura 9. Perfis laminados estruturados.
Fonte: Adaptada de Pfeil (2009, p. 20).
Figura 10. Fases progressivas de laminação do perfil I, a partir do produto semiacabado 
(bloco).
Fonte: Adaptada de Pfeil (2009, p. 9).
A forma de denominação dos perfis laminados pode ser por meio da de-
signação de suas dimensões externas nominais (altura ou altura x largura), 
seguida da massa do perfil, geralmente em kg/m. Os perfis estruturais podem, 
ainda, ser fabricados por dobramento de chapas (perfis de chapa dobrada) e 
por associação de chapas através de solda (perfis soldados).
Os perfis de chapas dobradas são obtidos a partir de aços dúcteis dobrados 
a frio, em que a dobragem é feita em prensas especiais nas quais há gabaritos 
que limitam os raios internos de dobragem a certos valores mínimos, espe-
cificados para impedir a fissuração do aço no momento da dobra. Deve-se 
ter atenção especial quanto ao uso de chapas finas, com espessuras menores 
Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais16
que 3 mm, para a fabricação desses perfis, pois podem conduzir a problemas 
de instabilidade estrutural, que normalmente não são identificados em perfis 
laminados. No mercado, existe uma grande variedade de perfis, muitos com 
apenas um eixo de simetria ou nenhum, e outros mais complexos, como os 
apresentados na Figura 11 (PFEIL; PFEIL, 2009).
Figura 11. Perfis de chapa dobrada: a) perfil U; b) perfil complexo; c) perfil S; d) perfil Z.
Fonte: Pfeil (2009, p. 22).
Apesar de existirem algumas seções padronizadas, esses perfis podem ser 
produzidos de acordo com a forma e os tamanhos solicitados, respeitando-
-se as limitações de normas e de equipamentos. São usados geralmente para 
construções leves, como barras de treliças, terças, etc. As seções mais usuais 
são as do tipo “U”, “Z” e “L”. Podem ser utilizados em esquadrias, portas, 
dobradiças, batentes, calhas e rufos (PRAVIA; DREHMER, 2004).
Outros tipos de perfis comumente fabricados são os soldados e os compos-
tos, que são formados pela associação de chapas ou perfis laminados simples, 
sendo que a ligação entre eles é geralmente soldada a arco elétrico. A Figura 12a 
apresenta um perfil “I” formado pela união de três chapas, por meio dos proces-
sos industriais automatizados de solda. Esse tipo de perfil pode ser produzido 
em escala industrial, fornecendo um preço acessível (PFEIL; PFEIL, 2009).
A norma brasileira NBR 5884:2013 estabelece três séries de perfis soldados 
(ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2013):
 � perfis CS (colunas soldadas);
 � perfis VS (vigas soldadas);
 � perfis CYS (colunas e vigas soldadas).
17Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais
Na Figura 12, são mostrados perfis compostos formados pela associação 
de perfis laminados simples, que são bastante utilizados para atender às 
necessidades do cálculo estrutural, como em colunas ou estacas em que se 
deseja momento de inércia elevado nas duas direções principais (PFEIL; 
PFEIL, 2009).
Os perfis soldados são os elementos mais utilizados para a execução de vigas 
e colunas na maioria das edificações em aço executadas no Brasil, devido à 
grande versatilidade de combinações possíveis de espessuras, alturas e largu-
ras, levando à redução do peso da estrutura (SILVA; FRUCHTENGARTEN; 
CAMPELLO, 2012).
Figura 12. Perfis compostos de chapas (soldados) ou de perfis laminados: a) seção “I” 
simples; b) seção duplo “U” fechado; c) seção caixão em dupla cantoneira; d) seção duplo “I”.
Fonte: Pfeil (2009, p. 23).
Outro tipo de aço longo são os trilhos, produtos laminados com a função 
de servir de apoio para as rodas metálicas de pontes rolantes ou trens. A seção 
do trilho ferroviário apresenta uma base de apoio, uma alma vertical e um 
boleto sobre o qual a roda se apóia (PFEIL; PFEIL, 2009).
Os tubos são produtos ocos, de seção circular, retangular ou quadrada, 
que podem ser produzidos em laminadores especiais (tubos sem costura) ou 
com chapa dobrada e soldada(tubos com costura) (PFEIL; PFEIL, 2009). São 
fornecidos em comprimentos de 6,0 m e utilizados como elementos de treliças 
espaciais e como corrimãos.
Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais18
Os fios ou arames são produtos obtidos por laminação a frio (trefilados), 
puxando uma barra de aço por meio de fieiras com diâmetros decrescentes, 
podendo ser em aço doce ou em aço duro (aço de alto carbono). Como a trefi-
lação é feita a frio, são utilizados lubrificantes para evitar o superaquecimento 
dos fios e das fieiras. Os fios de aço duro são utilizados em molas, cabos 
de proteção, entre outros. As cordoalhas são formadas por três ou sete fios 
arrumados na forma de hélice. O módulo de elasticidade da cordoalha pode 
ser quase tão alto quanto o de uma barra maciça de aço, atingindo E = 195.000 
MPa. Os cabos de aço são formados por fios trefilados finos, agrupados em 
arranjos helicoidais variáveis, sendo bastante flexíveis, permitindo seu uso 
em oitões para multiplicação de forças. Porém, o módulo de elasticidade é 
baixo, apresentando cerca de 50% do módulo de uma barra maciça (PFEIL; 
PFEIL, 2009).
Para ter acesso a informações atualizadas sobre as em-
presas brasileiras produtoras de aço e demais assuntos 
relacionados, acesse o link ou o código a seguir.
https://goo.gl/xEUBqx
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5884: perfil I estrutural de aço 
soldado por arco elétrico: requisitos gerais. Rio de Janeiro, 2013. 32 p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6215: produtos siderúrgicos: 
terminologia. Rio de Janeiro, 2011a. 20 p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15980: perfis laminados de aço 
para uso estrutural: dimensões e tolerâncias. Rio de Janeiro, 2011b. 28 p.
DIAS, L. A. M. Estruturas de aço: conceitos, técnicas e linguagem. 4. ed. São Paulo: 
Zigurate, 2002. 192 p.
19Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais
FERRAZ, H. O aço na construção civil. Revista Eletrônica de Ciências, São Carlos, n. 22, 
out.-dez. 2003. Disponível em: <https://www.ft.unicamp.br/~mariaacm/ST114/O%20
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NAVARRO, R. F. A evolução dos materiais: parte 1: da pré-história ao início da era mo-
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Disponível em: <http://www2.ufcg.edu.br/revista-remap/index.php/REMAP/article/
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PFEIL, W.; PFEIL, M. Estruturas de aço: dimensionamento prático. 8. ed. Rio de Janeiro: 
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PRAVIA, Z. M. C.; DREHMER, G. A. Estruturas de aço. Passo Fundo: Grupo de Pesquisa 
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br/pluginfile.php/110863/mod_resource/content/0/apostila2012.pdf>. Acesso em: 
26 nov. 2018.
Leituras recomendadas
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8800: projeto e execução de 
estruturas de aço e de estruturas mistas aço-concreto de edifícios. Rio de Janeiro, 
2008. 237 p.
DADOS consolidados do setor referentes ao ano de 2017. Instituto Aço Brasil, [s.l.], 2018. 
Disponível em: <http://www.acobrasil.org.br/site2015/dados.asp>. Acesso em: 26 
nov. 2018.
VARGAS, M. R.; SILVA, V. P. Resistência ao fogo das estruturas de aço. Rio de Janeiro: Instituto 
Brasileiro de Siderurgia; Centro Brasileiro da Construção em Aço, 2005. 76 p.
Aço: composição química, propriedades mecânicas e tipos comerciais20
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