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Ciência e Tecnologia dos Materiais
Construção Civil
�Compreende a construção de edifícios,
viadutos, pontes, aeroportos, . . .
� Materiais de construção civil: cimento,
pedra, areia, tijolo, aço, . . .
Construção Mecânica
�Compreende a fabricação de máquinas,
equipamentos, veículos, . . . 
� Materiais de construção mecânica:
metais, cerâmicos, plásticos e compostos
CONCEITO DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA
Metálicos
Ferrosos
Aços
Ferros 
Fundidos
Não 
Ferrosos
Cerâmicos Plásticos Compostos
MATERIAIS UTILIZADOS NA 
CONSTRUÇÃO MECÂNICA
Ciência e Tecnologia dos Materiais
PARTICIPAÇÃO DO AÇO EM UM AUTOMÓVEL
Ciência e Tecnologia dos Materiais
-Os materiais metálicos são os mais empregados na
construção mecânica.
-São subdivididos em dois grupos: 
“materiais metálicos ferrosos e não ferrosos”
- Os materiais metálicos ferrosos (aços e ferros 
fundidos) são empregados em maior quantidade.
-Dentre os materiais metálicos ferrosos, o aço é o
mais utilizado.
MATERIAIS METÁLICOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
- A matéria prima básica para a produção dos materiais
ferrosos “aços e ferros fundidos” é o minério de ferro,
que existe em abundância na crosta terrestre.
- O materiais ferrosos apresentam baixo custo de extração
e processamento quando comparado a outros metais
importantes, como por exemplo o alumínio.
- Suas propriedades intrínsecas são bastante significativas.
- O Brasil possui enormes reservas de minério de ferro.
- Estamos em condições extremamente favoráveis para a
implantação de um grande parque siderúrgico.
MATERIAIS METÁLICOS FERROSOS
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MINÉRIO DE FERRO
PRINCIPAIS RESERVAS CONHECIDAS
PAIS 10 6 t % Fe
1 Brasil 37.757 54 ~ 70
2 Canadá 10.997 30 ~ 60
3 África Sul 8.600 40 ~ 60
4 França 8.017 30 ~ 40
5 Índia 7.239 40 ~ 70
6 EUA 4.925 20 ~ 60
7 Suécia 3.370 30 ~ 60
8 Inglaterra 3.162 20 ~ 50
9 Venezuela 2.000 60 ~ 70
10 Alemanha 1.500 20 ~ 30
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PRODUÇÃO MUNDIAL DE AÇO EM 2013
MAIORES PRODUTORES MUNDIAIS DE AÇO unid: 10 6 t
PAIS 2008 2010 2012 2013
2013 
(%)
Evolução 
08 ~13
1 China 512.3 638.7 731.0 779.0 48.5 52.0
2 Japão 118.7 109.6 107.2 110.6 6.9 (6.8)
3 EUA 91.9 80.5 88.7 86.9 5.4 (5.4)
4 India 57.8 69.0 77.3 81.2 5.1 40.5
5 Rússia 68.5 66.9 70.4 69.5 4.3 1.5
6 Coréia Sul 53.6 58.9 69.1 66.1 4.1 23.3
7 Alemanha 45.8 43.8 42.7 42.6 2.7 (6.9)
8 Turquia 26.8 29.1 35.9 34.7 2.2 29.5
9 Brasil 33.7 32.9 34.5 34.2 2.1 1.5
10 Ucrania 37.3 33.4 33.0 32.8 2.0 (12.0)
Fonte: IAB
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PRODUÇÃO MUNDIAL DE AÇO EM 2013
EVOLUÇÃO DA PRODUÇÃO DE AÇO
PRODUÇÃO 1970 1980 1990 2000 2010 2012 2013
Mundial (10 6 t) 595 716 770 849 1433 1559 1606
América Latina (10 6 t) 13,2 28,9 38,2 56,1 61,7 65,7 65,4
Brasil (10 6 t) 5,4 15,3 20,6 27,9 32,9 34,5 34,2
Brasil / Mundo (%) 0,9 2,1 2,7 3,3 2,3 2,2 2,1
Brasil / A. Latina (%) 40,9 52,9 53,9 49,7 53,3 52,5 52,2
Posição Brasil no mundo 18ª 10ª 9ª 8ª 9ª 9ª 9ª
Fonte: IAB
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PRODUÇÃO DE AÇO AMÉRICA LATINA - 2013
PRODUÇÃO DE AÇO AMÉRICA LATINA EM 2013 
unid. 10 3 t
CLASSIFICAÇÃO PAIS PRODUÇÃO %
1 Brasil 34.163 52.2
2 México 18.208 27.8
3 Argentina 5.186 7.9
4 Venezuela 2.139 3.3
5 Chile 1.323 2.o
6 Colômbia 1.236 1.9
7 Peru 1.069 1.6
8 Equador 574 0.9
9 Trinidad e Tobago 570 0.9
10 América Central 503 0.8
11 Cuba 322 0.5
12 Uruguai 91 0.1
13 Paraguai 45 0.1
Total 65.429 100.0
Fonte: IAB
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PRODUÇÃO DE AÇO POR REGIÃO - 2013
PRODUÇÃO DE AÇO BRUTO POR REGIÃO 
unid.: 10 6 t
REGIÃO 2013 %
Ásia 1080.6 67.3
Europa 204.6 12.7
C.E.I 108.8 6.8
América Norte 99.3 6.2
América Latina 65.4 4.1
Oriente Médio 26.4 1.6
África 16.0 1.0
Oceania 5.6 0.3
TOTAL 1606.7 100.0
Fonte: IAB
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PRODUÇÃO BRASILEIRA POR ESTADO - 2013
PRODUÇÃO BRASILEIRA AÇO BRUTO - 2013
Estado 10 3 t % % acum.
1 Minas Gerais 11.522 33.7 33.7
2 Rio de Janeiro 10.225 29.9 63.6
3 São Paulo 5.480 16.1 79.7
4 Espírito Santo 4.896 14.3 94.0
5 Rio Grande Sul 781 2.3 96.3
6 Paraná 328 1.0 97.3
7 Pará 314 0.9 98.2
8 Bahia 244 0.7 98.9
9 Pernambuco 233 0.7 99.6
10 Ceará 140 0.4 100.00
TOTAL 34.163 100.00 100.00
Região Sudeste 94.0 %
Região Sul 3.3 %
Região Nordeste 1.8 %
Região Norte 0.9 % Fonte: IAB
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PRODUÇÃO BRASILEIRA DE AÇO BRUTO - 2013
PRODUÇÃO BRASILEIRA AÇO BRUTO - 2013
Configuração Usina Produção Aço (10 3 t) Participação (%)
Integradas 27.416 80.3
Semi integradas 6.747 19.7
TOTAL 34.163 100.O
Fonte: IAB
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PRODUÇÃO BRASILEIRA DE AÇO BRUTO - 2013
PRODUÇÃO BRASILEIRA AÇO BRUTO - 2013
Processo Lingotamento Produção aço (10 3 t) Participação (%)
Convencional 711 2.1
Contínuo 33.431 97.8
Aço para Fundição 21 0.1
TOTAL 34.163 100.0
Fonte: IAB
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CONSUMO PER CAPTA DE AÇO
CONSUMO "PER CAPTA" AÇO BRUTO - 2013
Pais kg/hab
habitantes 
(milhões)
1 Coreia do Sul 1.001 48.8
2 Japão 562 126.3
3 China 537 1.359.4
4 Alemanha 503 81.8
5 Itália 370 61.1
6 EUA 337 318.5
7 México 186 117.5
8 Brasil 146 201.0
9 Argentina 139 41.5
10 India 63 1.275.1
Fonte: IAB
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DISTRIBUIÇÃO SETORIAL DO
CONSUMO DE AÇO - 2013
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Os materiais cerâmicos constituem um grupo muito extenso de 
materiais para fins de construção e industriais.
Principais características dos materiais cerâmicos
→ Elevado ponto de fusão, o que os torna refratários, ou seja, 
apresentam estabilidade a elevadas temperaturas.
→ ConduFvidade elétrica nula ou muito pequena.
→ Grande resistência ao ataque químico.
→ Elevada dureza (consequentemente frágeis).
Principais componentes
→ Elementos metálicos: alumínio, silício, magnésio, berílio, Ftânio e
boro.
→ Não metálicos: oxigênio, carbono e nitrogênio.
MATERIAIS CERÂMICOS
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Etapas de fabricação
1-Preparação: ingredientes na forma de pó ou partículas.
2-Conformação:
→Líquida: vazamento em moldes de gesso
→Semi-líquida (até 20% umidade): sob pressão em moldes
metálicos
→Sólida: (até 5% de umidade): sob pressão em moldes
metálicos
→Extrusão: Fjolos e telhas
3-Secagem:
→Peças de baixo custo: em ambiente normal, protegidas
das intempéries
→Louças brancas: temperatura entre 925ºC e 1425ºC
→Refratários e eletrônicos: temperaturas acima de 1650°C
MATERIAIS CERÂMICOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
TIPOS DE MATERIAIS CERÂMICOS
1- Porcelanas
Componentes: mistura de argila, quartzo, feldspato e outros.
Aplicações: indústria química e elétrica
Química: tanques, tubulações e filtros
Elétrica: componentes para voltagens acima 500V
2-Refratários
Componentes: sílica, alumina, magnésio,...
Aplicações: revestimentos de fornos
3-Óxidos
Podem conter um ou mais elementos metálicos
Aplicações:
Resistores: óxido de Berílio
Cadinhos para metais: óxido de zirconio
Êmbolos de bombas: óxido de alumínio
4-Vidros
Originam-se da fusão da sílica (SiO2)
Temperatura de fusão: ~ 1500 ºC
Reciclável
MATERIAIS CERÂMICOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
INTRODUÇÃO
Os plásticos são materiais artificiais cujo Carbono é o elemento
fundamental.
A palavra origina-se do grego PLASTIKOS, que significa:
“próprio para ser moldado”.
CRONOLOGIA
1839 Charles Goodyear Desenvolveu a vulcanização.
Adição “S” à borracha aumenta a 
resistência ao calor.
1846 Schonbein Criou a nitrocelulóide
Utilizada em filmes fotográficos
1909 Baekeland Criou o baquelite
Alta dureza e resistência ao calor
1935 Criação do nylon
MATERIAIS PLÁSTICOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
MONÔMEROS
São compostos orgânicos formados por apenas uma molécula
POLÍMEROS
São formados pela união de monômeros
O plástico é um polímero.
Exemplo
2NO2 → N2O4
(dióxido de mononitrogênio) (tetróxido de dinitrogênio)
(monômero) (polímero)
Principais tipos de plásticos
TERMOFIXOS (termoestáveisou termo rígidos)
São plásticos cuja rigidez não se altera com a temperatura.
(o calor excessivo leva à degradação)
TERMOPLÁSTICOS
São plásticos que podem ser moldados sob a ação da temperatura
MATERIAIS PLÁSTICOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
TERMOFIXOS
São plásticos cuja rigidez não se altera com a temperatura.
→ Fenólicos : carcaça de radio e carcaça de televisão.
→ Poliésteres : malas
→ Alquidos : isoladores e chaves elétricas
→ Epóxis : componentes de estrutura de aviões
TERMOPLÁSTICOS
São plásticos que podem ser moldados sob a ação da temperatura
→ OleoZnicos : cabos de ferramentas, e brinquedos.
→ PoliesFrenos : revestimento porta refrigerador
→ Vinílicos : estofamentos
→ Acrílicos : hélices marítimas e caixas ar condicionado.
MATERIAIS PLÁSTICOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Um material composto é formado pela união de dois 
materiais de naturezas diferentes, resultando em um 
material de performance superior àquela de seus 
componentes tomados separadamente.
Principais macro componentes
Fibras
Partículas
Lâminas
Escamas
Substâncias de enchimento
Os componentes determinam a natureza da estrutura 
interna dos compostos
MATERIAIS COMPOSTOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Principais tipos de materiais compostos
Fibrosos (Fibras)
Plásticos reforçados com fibras, resina epoxi com fibra de carbono.
Particulados (Partículas)
Materiais plásticos com partículas metálicas
Alumínio = atua como decorativo e melhora condutividade térmica
Cobre= melhora condutividade elétrica
Chumbo= melhora a capacidade de amortecimento
Lamelares (Lâminas)
Correias de tecido/borracha, vidro de segurança (vidro/resina/vidro).
Escamados (Escamas)
Escamas são mantidas juntas por um aglomerante.
Os compostos de mica são muito importantes como isolantes de 
motores elétricos.
Enchidos (Substâncias de enchimento)
Esqueleto preenchido com outro material
MATERIAIS COMPOSTOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
INTRODUÇÃO
-O que entendemos por construção mecânica
-Do que se ocupa a construção civil
-Materiais utilizados na construção mecânica
-metálicos, cerâmicos, plásticos e compostos.
METÁLICOS
-São os mais empregados na construção mecânica
-Minério de ferro: abundância, baixo custo transformação
-Informações sobre produção e consumo de aço
MATERIAIS CERÂMICOS
-Constituem grupo extenso
-Principais características
-Principais componentes metálicos e não metálicos
-Etapas de fabricação
-Tipos de cerâmicos: porcelanas, refratários, óxidos e vidros
MATERIAIS PLÁSTICOS
-Material artificial
-Principais tipos: termoplásticos e termoestáveis
MATERIAIS COMPOSTOS
-Principais macro componentes
-Principais materiais compostos
RESUMO DA INTRODUÇÃO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Os aços são divididos e dois grandes grupos: 
aços ao carbono e aços ligados.
AÇO AO CARBONO
Liga ferro – carbono contendo de 0,008 à 2,0% de carbono e 
elementos de liga (silício, manganês, cromo, níquel, enxofre, 
molibdênio, . . .) em teores residuais.
AÇO LIGADO
Liga ferro – carbono contendo de 0,008 à 2,0% de carbono e 
elementos de liga (silício, manganês, cromo, níquel, enxofre, 
molibdênio, . . .) em teores acima dos residuais.
Estes elementos são adicionados intencionalmente para conferir 
alguma propriedade ao aço
Exemplos : 
Cromo (eleva dureza), Enxofre (melhora usinabilidade), . . . 
DEFINIÇÃO DE AÇO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS AÇOS
PROPRIEDADES MECÂNICAS
ELEMENTO DE 
LIGA
D
U
R
EZ
A
R
ES
IS
T.
TR
A
Ç
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O
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M
.E
SC
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ID
A
D
E
FO
R
JA
B
IL
ID
A
D
E
U
SI
N
A
B
IL
ID
A
D
E
Silício ↑ ↑ ↑↑ ↓ ~ ↓ ↑↑↑ ↓ ↓
Cromo ↑↑ ↑↑ ↑↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↓ ~
Níquel ↑ ↑ ↑ ~ ~ ~ ~ ↓ ↓
Manganês ↑ ↑ ↑ ~ ~ ~ ↑ ↑ ↓
Alumínio ~ ~ ~ ~ ↓ ↓ ~ ↓↓ ~
Molibdênio ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↑ ~ ↓ ↓
Cobre ↑ ↑ ↑↑ ~ ~ ~ ~ ↓↓↓ ~
Enxofre ~ ~ ~ ↓ ↓ ↓ ~ ↓↓↓ ↑↑↑
Fósforo ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓↓↓ ~ ↓ ↑↑
EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS 
PROPRIEDADES DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
INTRODUÇÃO
- Produção mundial atual de aço é cerca de 1,6 bilhões de 
toneladas anuais.
- Necessidade de nomenclatura padronizada para facilitar
comercialização.
- Maioria dos países possui norma específica regulamentando a
nomenclatura.
Alemanha :DIN França :AFNOR Itália :UNI
Inglaterra :BS Japão :JIS EUA :SAE
Brasil :ABNT
- Países se juntaram em blocos tais como o Mercosul e a 
Comunidade Européia.
- Norma adotada no Brasil a partir do ano 2.000: 
“NORMA BRASILEIRA ABNT NBR NM 87:2000”
ABNT = Associação Brasileira de Normas Técnicas
NBR = Norma Brasileira
NM = Norma Mercosul
NOMENCLATURA DOS AÇOS DE
CONSTRUÇÃO MECÂNICA
Ciência e Tecnologia dos Materiais
DESIGNAÇÃO
Palavra COPANT (Comissão Panamericana de Normas Técnicas) .
Seguida de um número de 4 ou 5 dígitos, dependendo do tipo 
de aço.
Dois primeiros dígitos: indicam a família do aço.
Dois ou três dígitos seguintes: indicam 100 vezes o valor médio 
de Carbono que o aço contém.
A presença de Boro, Chumbo ou Enxofre é indicada através da 
inserção das letras B, L ou S entre os dois primeiros e os dois ou 
três algarismos finais.
COPANT 5140
Família = 51 Teor de Carbono = 0,40%
NOMENCLATURA DOS AÇOS DE
CONSTRUÇÃO MECÂNICA
Ciência e Tecnologia dos Materiais
COPANT YY XX
COPANT YY XXX
YY = família
XX = teor aproximado de carbono do aço x 100
COPANT 5140
Família = 51 Teor de Carbono = 0,40%
DETALHAMENTO DA NOMENCLATURA
Ciência e Tecnologia dos Materiais
AÇO FAMÍLIA % ~ “C”
Copant 1045 10 0,45
Copant 4340 43 0,40
Copant 8620 86 0,20
Copant 52100 52 1,00
Copant 15B36 15 0,36 (*)
Copant 12L14 12 0,14 (**)
Copant 43S40 43 0,40 (***)
(*) B= Boro (**) L= Chumbo (***) S= Enxofre
EXEMPLOS DE TIPOS DE AÇOS 
Ciência e Tecnologia dos Materiais
FAMILIAS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Não existe um valor único para o teor de cada elemento químico.
A norma ABNT NBR NM 87:2000 especifica os limites máximo e 
mínimo de cada elemento.
Exemplo - 01
Para o aço Copant 8640 os elementos químicos especificados e 
seus respectivos limites, são:
ELEMENTO MÍNIMO MÁXIMO
Carbono (C) 0,38 0,43
Manganês (Mn) 0,75 1,00
Silício (Si) 0,15 0,35
Níquel (Ni) 0,40 0,70
Cromo (Cr) 0,40 0,60
Molibdênio (Mo) 0,15 0,25
Família 86 Ni ~ 0.55 Cr ~ 0,50 Mo ~ 0,20 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS AÇOS
ABNT NBR NM 87:2000
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Exemplo – 02
Aço Copant 1010
ELEMENTO MÍNIMO MÁXIMO
Carbono (C) 0,08 0,13
Manganês (Mn) 0,30 0,60
Fósforo (P) 0,00 0,040
Enxofre (S) 0,00 0,050
Exemplo – 03
Aço Copant 52100
ELEMENTO MÍNIMO MÁXIMO
Carbono (C) 0,96 1,10
Manganês (Mn) 0,25 0,45
Silício (Si) 0,15 0,35
Cromo (Cr) 1,30 1,60
Família 52 com alto Carbono Cr ~ 1,45%
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS AÇOS
ABNT NBR NM 87:2000
Ciência e Tecnologia dos Materiais
AÇOS CARBONO
DESIGNAÇÃO
CARBONO MANGANÊS FÓSFORO ENXOFRE
C Mn P S
1010 0,08 / 0,13 0,30 / 0,60 max 0,040 max 0,050
1020 0,18 / 0,23 0,30 / 0,60 max 0,040 max 0,050
1045 0,43 / 0,50 0,60 / 0,90 max 0,040 max 0,050
1050 0,48 / 0,55 0,60 / 0,90 max 0,040 max 0,050
1070 0,65 / 0,75 0,60 / 0,90 max 0,040 max 0,050
1080 0,75 / 0,88 0,60 / 0,90 max 0,040 max 0,050
1090 0,85 / 0,98 0,60 / 0,90 max 0,040 max 0,050
AÇOS RESSULFURADOS
DESIGNAÇÃO
CARBONO MANGANÊS FÓSFORO ENXOFRE
C Mn P S
1110 0,08 / 0,13 0,30 / 0,60 max 0,040 0,08 / 0,13
1141 0,37 / 0,45 1,35 / 1,65 max 0,040 0,08 / 0,13
1146 0,42 / 0,49 0,70 / 1,00 max 0,040 0,08 / 0,13
1151 0,48 / 0,55 0,70 / 1,00 max 0,040 0,08 / 0,13
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS AÇOS
ABNT NBR NM 87:2000
Ciência e Tecnologia dos Materiais
AÇOS CARBONO DE ALTO MANGANÊS
DESIGNAÇÃO
CARBONO MANGANÊS FÓSFORO ENXOFRE
C Mn P S
1524 0,19 / 0,25 1,35 / 1,65 max 0,040 max 0,050
1536 0,30 / 0,37 1,20 / 1,50 max 0,040 max 0,050
1541 0,36 / 0,44 1,35 / 1,65 max 0,040 max 0,050
1548 0,44 / 0,52 1,10 / 1,40 max 0,040 max 0,050
AÇOSLIGADOS
DESIGNAÇÃO
CARBONO MANGANÊS SILÍCIO NIQUEL CROMO MOLIBDÊNIO
C Mn Si Ni Cr Mo
4130 0,28 / 0,33 0,40 / 0,60 0,15 / 0,35 - 0,80 / 1,10 0,15 / 0,25
5120 0,17 / 0,22 0,70 / 0,90 0,15 / 0,35 - 0,70 / 0,90 -
52100 0,98 / 1,10 0,25 / 9,45 0,15 / 0,35 - 1,30 / 1,60 -
8640 0,38 / 0,43 0,75 / 1,00 0,15 / 0,35 0,40 / 0,70 0,40 / 0,60 0,15 / 0,25
9262 0,55 / 0,65 0,75 / 1,00 1,80 / 2,20 - 0,25 / 0,40 -
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS AÇOS
ABNT NBR NM 87:2000
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SIMILARIDADES
COPANT SAE DIN BS AFNOR UNI
1010 1010 C 10 045 A 10 XC 10 C 10
1020 1020 C 22 050 A 20 XC 18 C 20
1045 1045 C 45 080 A 47 XC 48 C 45
12L14 12L14 9SMnPb28 - S 250 Pb 9SMnPb28
1541 1541 40Mn6 150 M 36 40M6 -
4142 4142 42CrMo4 708 A 42 42CD 4 40CrMo4
5135 5135 37Cr4 530 A 36 38C4 38Cr4
8620 8620 21NiCrMo2 805 A 20 20NCD2 20NiCrMo2
SIMILARIDADES
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Conceito de liga
Quando misturamos dois elementos (A e B) que se combinam, 
formamos uma liga binária composta pelos elementos A e B.
Da mesma maneira, ao misturamos três elementos (A, B e C) 
que se combinam, formamos uma liga terciária composta pelos 
elementos A, B e C.
O diagrama de equilíbrio ferro – carbono refere-se ao diagrama 
de equilíbrio de uma liga binária composta dos elementos ferro
e carbono.
Ele é obtido experimentalmente, por pontos, e apresenta as 
temperaturas em que ocorrem as diversas transformações 
dessas ligas em função do seu teor de carbono. 
DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO - CARBONO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Te
m
p
e
ra
tu
ra
 º
C
Teor de carbono
DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO - CARBONO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Detalhamento do diagrama -01
No eixo das ordenadas estão indicadas as temperaturas desde 
0ºC até 1600ºC.
No eixo das abscissas estão indicadas as ligas ferro – carbono 
com teores de carbono variando de 0 à 6,7%.
A região do diagrama que diz respeito aos aços é a região 
compreendida entre 0,008 e 2,0% de carbono; acima de 2,0 até 
6,7% de carbono estão os ferros fundidos.
Obs.:
1-Acima de 4,0 / 4,5% de carbono essas ligas apresentam 
pequena ou nenhuma importância comercial.
2-O diagrama de equilíbrio ferro-carbono é, de fato, um 
diagrama Fe – Fe₃C pois na extremidade direita, quando o
carbono atinge 6,7% forma-se o carboneto de ferro ou Fe₃C. 
DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO - CARBONO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Detalhamento do diagrama -02
Linha líquidus: acima dela todas as ligas estão totalmente 
liquidas.
Linha sólidus: abaixo dela todas as ligas estão totalmente 
sólidas
Obs.: entre as duas linhas, líquidus e sólidus, as ligas estão 
parte líquida e parte sólida.
Linhas de transformação na fase sólida (GS – SE – OS – SK):
indicam o início e o fim das transformações na fase sólida.
Zona crítica: é a região delimitada pelas linhas de 
transformação na fase sólida.
DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO - CARBONO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Detalhamento do diagrama -03
Ponto A: à temperatura de 1534º corresponde ao ponto de 
fusão do ferro puro.
Ponto S: denominado ponto eutetóide, corresponde a uma liga 
com 0,8% de carbono
-Aços eutetóides : C = 0,8%:
-Aços hipo-eutetóides : 0,008% < C < 0,8%
-Aços hiper-eutetóides : 0,8% < C < 2,0%
Ponto C: denominado ponto eutético, corresponde a uma liga 
com 4,3% de carbono (liga com menor ponto de fusão: 1147ºC)
Ponto D: corresponde ao ponto de fusão do Fe₃C. 
DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO - CARBONO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO - CARBONO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
AUSTENITA
Origem do nome: metalurgista inglês Roberts Austen
Estrutura: grãos poligonais irregulares
Propriedades: boa resistência mecânica, não magnética e estável 
acima de 723ºC
FERRITA
Origem do nome: do latim Ferrum
Estrutura: grãos poligonais irregulares
Propriedades: baixa dureza, baixa resistência a tração, alta 
resistência ao choque e elevado alongamento
CEMENTITA
Origem do nome: do latim Caementum
Composição: carboneto de ferro (Fe₃C) com 6,67% de carbono
Propriedades: elevada dureza e baixa ductilidade
PERLITA
Composição: mistura mecânica com 88% (ferrita) e 12% (cementita)
Propriedades: intermediárias entre as duas, mantida as proporções
CONSTITUINTES DOS AÇOS E SUAS INFLUÊNCIAS 
NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
�Toda empresa produtora de aço é denominada 
USINA SIDERÚRGICA
�As usinas siderúrgicas são divididas em dois grupos
USINAS SIDERÚRGICAS INTEGRADAS
USINAS SIDERÚRGICAS NÃO INTEGRADAS
�USINAS SIDERÚRGICAS INTEGRADAS
Produzem aço a partir do minério de ferro
(minério de ferro → ferro gusa → aço)
Ex.: Usiminas, CSN, Açominas 
�USINAS SIDERÚRGICAS NÃO INTEGRADAS
Produzem aço a partir de sucata de aço e ferro gusa
(sucata de aço + ferro gusa → aço)
Ex.: Gerdau Mogi, Gerdau Pinda, Gerdau Charqueadas
USINAS SIDERÚRGICAS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
PRIINCIPAIS FONTES DE SUCATA
� RETORNO (gerada na própria usina siderúrgica) 
� INDUSTRIAL (gerada na indústria)
� OBSOLECÊNCIA 
CLASSIFICAÇÃO DA SUCATA
�QUANTO A DENSIDADE
� Baixa densidade : ex.: cavacos de usinagem
� Média densidade : ex.: pedaços de barras
� Alta densidade : ex.: bases de máquinas
Obs.: sucatas de baixa ou média densidade podem, quando 
prensadas, ser transformadas em alta densidade, 
�QUANTO A COMPOSIÇÃO QUÍMICA
� Classificadas de acordo com o elemento de liga predominante em 
sua composição. Exemplos:
Sucata de aço carbono (sem elemento de liga)
Sucata de aço molibdênio
Sucata de aço níquel
ALGUMAS INFORMAÇÕES SOBRE 
SUCATA DE AÇO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
01- Conceito de Construção Mecânica
02- Materiais utilizados na Construção Mecânica
03- Materiais metálicos: introdução / estatística
04- Materiais cerâmicos
05- Materiais plásticos
06- Materiais compostos
07- Definição de aço carbono e aço ligado
08- Influências dos elem. químicos nas propriedades
09- Nomenclatura aço CM conforme NM 87:2000
10- Diagrama equilíbrio Ferro – Carbono
11- Definição de usinas integradas e não integradas
12- Rápida exposição sobre alto forno e ferro gusa
13- Sucata de aço: fontes, densidade, ...
14- Processos de obtenção dos aços
15- Processos de conformação mecânica
16- Tratamentos térmicos dos aços: RZ/NO/TP/RV
17- Testes dos materiais: dureza, impacto e tração
TEMAS ABORDADOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Introdução
A construção mecânica exige peças metálicas dentro de 
determinados requisitos de propriedades mecânicas, de modo a 
torná-las aptas a suportarem satisfatoriamente as condições de 
serviço a que estarão sujeitas.
Na grande maioria dos casos os processos de produção não 
conferem às peças as propriedades desejadas. 
Como por exemplo, uma peça fundida ou submetida a 
processamento a frio apresenta tensões que poderão ser 
prejudiciais durante o uso.
Daí a necessidade de submetê-las a determinados tratamentos 
térmicos com o objetivo de atingir as propriedades especificadas.
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
O tratamento térmico surgiu há muitos séculos atrás quando o 
homem descobriu que o aquecimento e resfriamento podiam 
modificar as propriedades mecânicas dos aços, isto é, torná-los 
mais duros, mais moles, mais maleáveis, ... 
Mais tarde, descobriu também que a rapidez com que os aços 
eram resfriados e a quantidade de carbono que possuíam influíam 
decisivamente nessas modificações.
Um tratamento térmico é feito em três fases distintas:
1 - aquecimento
2 - manutenção da temperatura
3 – resfriamento
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Definição
Por tratamento térmico (TºTº) compreendemos a operação de 
aquecer um material a uma determinada temperatura , deixá-lo 
algum tempo nesta temperatura e em seguida resfriá-lo em 
condições especificadas com a finalidade de obter propriedades 
especiais.
As propriedades mecânicas dos aços dependem, em princípio, de 
suas estruturas; os tratamentos térmicos modificam, em maior ou 
menorescala, a estrutura dos aços, resultando, como 
consequência, na alteração mais ou menos acentuada de suas 
propriedades.
Os diversos tratamentos térmicos são executados através da 
alteração da temperatura de aquecimento e velocidade de 
resfriamento dos materiais.
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Principais objetivos dos tratamentos térmicos
�Remoção de tensões residuais decorrentes de processos 
mecânicos de conformação
� Refino da microestrutura (diminuição do tamanho de grão)
�Aumento ou diminuição de dureza
�Aumento ou diminuição da resistência mecânica
�Aumento da ductilidade
�Melhoria da usinabilidade
�Aumento da resistência ao desgaste
�Melhoria da resistência ao impacto
�Modificação de propriedades magnéticas
�Remoção de gases : desidrogenação
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Observações
1-Em geral, a melhora de uma das propriedades (ou várias 
propriedades) mediante um determinado tratamento térmico é 
conseguida com prejuízo das propriedades inversamente 
proporcionais.
Ex.: aumento da dureza provoca redução da resistência ao 
impacto.
Em função disso o tratamento térmico a ser aplicado em um 
determinado material deve ser criteriosamente escolhido.
Devemos analisar todo o conjunto e não somente a peça a ser 
tratada.
2-Não se verifica, pela simples aplicação de um tratamento 
térmico, qualquer alteração na composição química no material 
da peça tratada.
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Fatores de influência nos tratamentos térmicos
Considerando que o tratamento térmico é um ciclo tempo x 
temperatura, os fatores que devem ser inicialmente considerados 
são:
�Temperatura de aquecimento
�Tempo de permanência na temperatura
�Velocidade de resfriamento
�Atmosfera do forno
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Temperatura de aquecimento
Para cada tipo de liga e tratamento térmico existe a temperatura 
indicada de aquecimento.
De maneira geral os tratamentos térmicos dos aços são realizados 
em temperaturas dentro do campo austenítico, visando a sua 
completa austenitização.
A velocidade de aquecimento depende do tamanho e da forma 
do componente; velocidade muito elevada pode causar distorções 
ou até mesmo trincas nas peças.
Normalmente, as taxas de aquecimento empregadas pela 
indústria são determinadas pelos fabricantes dos fornos, sendo 
que os valores típicos em fornos de aquecimento resistivo estão 
entre 600 e 1200°C /h. 
Obs. fornos de indução apresentam taxas mais elevadas. 
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Tempo de permanência na temperatura de tratamento
O tempo de permanência na temperatura de tratamento é a soma do 
tempo para a homogeneização da temperatura na peça e o tempo da 
transformação de fase. 
A literatura normalmente descreve a equação empírica abaixo para a 
determinação do tempo de permanência em aços para CM:
tp: tempo de permanência em “horas”
tp = 0,5. eeq
eeq:espessura equivalente em “pol”
Obs.: para fornos com duas fontes de calor a espessura equivalente é 0,5 
da maior espessura da peça em polegadas.
Ex. para uma peça com espessura de ~ 4”, a eeq é 2” (4 x 0,5) e o tempo de 
permanência (tp) será de 1h.
Períodos superiores ao descrito, provocam descarbonetação e crescimento 
do tamanho de grão.
Períodos inferiores ao descrito podem ser insuficientes para provocar a 
transformação da estrutura.
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Atmosfera do forno
A atmosfera do forno pode influenciar diretamente no resultado 
do tratamento térmico.
A presença de oxigênio na atmosfera do forno provoca oxidação 
do ferro e consequentemente a descarbonetação superficial da 
peça. 
Este fenômeno começa a se manifestar a partir de 500ºC. 
A presença de carbono na atmosfera provoca a carbonetação 
superficial .
O ideal seria que os tratamentos fossem realizados em fornos à 
vácuo ou com atmosferas inertes, à base de argônio.
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Resfriamento
É o fator mais importante pois é ele que determina efetivamente a 
estrutura final da peça e, em consequência, as suas propriedades 
mecânicas finais.
Para a escolha do meio de resfriamento adequado deve ser 
considerada a estrutura final desejada na peça.
Os principais meios de resfriamento são:
� O próprio forno
� O ar
� Meios líquidos
� Meios sólidos
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Resfriamento
1-Desligando o forno
Forno
2-Abaixando controladamente a temperatura do forno
1.a- aquecido
1-Ar tranqüilo 1.b- temperatura ambiente
Ar 1.c-frio
2-Ar forçado
1-Tipo (óleo, água, polímeros ou soluções aquosas)
Meios
Líquidos 2-Temperatura (aquecido ou não)
3-Agitação (com ou sem agitação)
Meios 
Sólidos (areia, vermiculita, cal,...)
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Severidade de um meio de resfriamento
É a capacidade do meio em retirar calor da peça; quanto maior a 
severidade maior a capacidade de retirada de calor.
Velocidades relativas de resfriamento
Padrão: cilindro de liga Fe-Ni, com 1” de diâmetro, à 550ºC, resfriado em 
água em agitação a velocidade de 38ºC/seg.
Considerando-se o meio “água em agitação” como velocidade 1.00, a 
tabela abaixo indica as velocidades relativas dos outros meios.
MEIO DE RESFRIAMENTO VELOCIDADE RELATIVA
Polímeros especiais 1.230
Água em agitação 1.000
Óleo em agitação 0.400
Ar forçado 0.032
Ar tranquilo 0.015
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Velocidades relativas de resfriamento em meios líquidos
Padrão: esfera de liga Ni-Cr, com 4mm de diâmetro, à 860ºC, resfriado 
em água à 18ºC.
Obs.: o meio “água à 18ºC” considerado como velocidade 1.00.
MEIO DE RESFRIAMENTO VELOCIDADE RELATIVA
Solução aquosa - 10% NaOH 2.060
Solução aquosa - 10% NaCl 1.960
Água à 0ºC 1.060
Água à 18ºC 1.000
Água à 25ºC 0.720
Óleo 01 0.300
Óleo 02 0.220
Água à 50ºC 0.170
Óleo 03 0.140
Tetracloreto de carbono 0.055
Água à 75ºC 0.047
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
Ciência e Tecnologia dos Materiais
RECOZIMENTO
É um tratamento térmico com o qual se procura dar ao material um 
estado muito próximo ao do equilíbrio termodinâmico (químico e 
estrutural)
Consiste em aquecer o material até a uma temperatura em torno da 
zona crítica , deixá-lo aquecido durante um certo tempo e, a seguir, 
esfriá-lo lentamente.
Objetivos:
� reduzir a dureza
� eliminar as tensões residuais
� aumentar a ductilidade
� facilitar o trabalho a frio
� regularizar a estrutura bruta de fusão
� melhorar a usinabilidade
� eliminar os efeitos de TºTº ou mecânico anterior
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
RECOZIMENTO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
O tratamento genérico recozimento abrange os seguintes tratamentos
� Recozimento total (ou pleno)
� Recozimento isotérmico (ou crítico)
� Recozimento para alívio de tensões
� Esferoidização
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
RECOZIMENTO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
RZ Total RZ Isotérmico
Alívio de 
Tensões
Esferoidização
Temperatura
de
aquecimento
Eutetóides e 
Hipoeutetóides:
50ºC acima A3 
Hipereutetóides: 
acima do limite inferior 
de A1 
Idem à do 
RZ Total
Abaixo do limite 
inferior de A1
Aquecimento e 
resfriamento 
alternado acima e 
abaixo de A1
Resfriamento
Lento, 
dentro do forno
1-Rápido até a
temperatura
de formação de perlita. 
2-Permanência nesta 
temperatura até 
transformação total. 
3-Resfriamento rápido 
até a temperatura 
ambiente
Lento, ao ar Lento
Objetivos
Eliminar efeitos de 
TºTº ou mecânico 
anterior
Idem aos do 
RZ Total
Aliviar tensões 
residuais de 
conformação 
mecânica, 
solidificação e 
soldagem
Melhorar a 
usinabilidade de 
aços alto carbono
Estrutura
obtida
Perlita e Ferrita
Idem à do 
RZ Total
Mesma anterior ao 
tratamento
Esferoidizada
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
RECOZIMENTO
Ciênciae Tecnologia dos Materiais
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
RECOZIMENTO
Teor de carbono
Te
m
p
e
ra
tu
ra
Ciência e Tecnologia dos Materiais
NORMALIZAÇÃO
A normalização consiste na austenitização completa do aço, seguida 
de resfriamento ao ar.
Tem por objetivo refinar e homogeneizar a estrutura, eliminando os 
pontos críticos resultantes de trabalhos anteriores e também prepara 
o material para outros tipos de tratamentos térmicos.
É indicada normalmente para homogeneização de estrutura após o 
forjamento, laminação ou fundição e antes da tempera.
Temperaturas de aquecimento
� Aços eutetóides e hipo eutetóides: 30ºC acima da temperatura 
de recozimento
� Aços hiper eutetóides: 50º acima do limite superior da zona 
crítica (Acm)
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
NORMALIZAÇÃO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
TEMPERATURA DE AQUECIMENTO
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
NORMALIZAÇÃO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Propriedades mecânicas do normalizado em relação ao recozido
�Mais elevadas
� Dureza
� Resistência a tração 
�Limite de escoamento
�Inferiores
�Alongamento
�Estricção (redução de área)
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
NORMALIZAÇÃO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
TÊMPERA
Introdução
O tratamento térmico de têmpera tem como objetivo a obtenção de 
uma microestrutura que proporcione propriedades de dureza, 
resistência mecânica e resistência ao desgaste, elevadas.
A peça a ser temperada é inicialmente aquecida à temperatura de 
austenitização e em seguida submetida a um resfriamento rápido em 
um meio com água, óleo, salmoura ou mesmo ar.
A microestrutura resultante é composta predominantemente de 
martensita, uma fase que apresenta elevada dureza.
A martensita é o constituinte mais duro e mais frágil dos aços; sua 
dureza varia conforme o teor de carbono do aço
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
TÊMPERA
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Cuidados a serem tomados no aquecimento
� Controlar a temperatura e tempo de aquecimento (excesso causa 
crescimento de grãos e a falta tempera imperfeita).
� Trabalhar com atmosfera controlada para evitar descarbonetação.
� Apoiar bem a peça. 
� Aquecer gradativamente a peça.
Cuidados a serem tomados no resfriamento
� Escolher o meio de menor severidade que dê as propriedades 
requeridas.
� Agitar o banho ou a peça impedindo a fixação de bolhas e 
garantindo o contato metal/meio de têmpera.
� Estudar a colocação da peça no meio de tempera a fim de esfriá-la o 
mais homogeneamente possível.
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
TÊMPERA
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Motivos que podem causar dureza insuficiente no TºTº de têmpera:
�Aço especificado incorretamente
�Descarbonetação superficial da peça
�Tempo de permanência na temperatura insuficiente
�Meio de têmpera inadequado ou aquecido
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
TÊMPERA
Ciência e Tecnologia dos Materiais
TÊMPERA SUPERFICIAL
Introdução
Em um grande número de aplicações o endurecimento superficial é mais 
conveniente que o endurecimento total, principalmente em regiões 
específicas de componentes que sofrerão solicitação de desgaste a 
abrasão.
O endurecimento é localizado e as características originais do núcleo do 
componente são preservadas.
Processos de endurecimento superficial:
� Encruamento por conformação mecânica a frio. Ex.: jato de granalhas 
ou trefilação.
� Tratamento químico da superfície. Ex.: aplicação de “cromo duro”
� Tratamentos termoquímicos. Ex.: cementação, nitretação e 
carbonitretação.
� Têmpera superficial. Ex.: por chama e por indução.
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
TÊMPERA
Ciência e Tecnologia dos Materiais
TÊMPERA SUPERFICIAL
Definição
Têmpera superficial é um processo em que a superfície da peça é 
aquecida à temperatura de austenitização, mantida durante um tempo 
nesta temperatura e, em seguida, submetida a um resfriamento 
rápido que provoca a transformação martensítica na sua superfície, 
enquanto que as propriedades mecânicas do núcleo permanecem 
inalteradas.
Os tipos de têmpera superficial são
� Têmpera por chama
� Têmpera por indução
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
TÊMPERA
Ciência e Tecnologia dos Materiais
TÊMPERA SUPERFICIAL POR CHAMA
Têmpera em que o aquecimento provém de chama direcionada à 
peça, através de maçarico ou outro instrumento. 
A chama é resultado da combustão do acetileno, propano ou outro 
gás.
Em alguns equipamentos, para se obter um aquecimento uniforme a 
peça pode girar
Esquema simplificado
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
TÊMPERA
Ciência e Tecnologia dos Materiais
TÊMPERA SUPERFICIAL POR INDUÇÃO
Têmpera em que o aquecimento da peça é produzido por uma bobina 
de indução elétrica seguida de um resfriamento brusco, normalmente 
em água.
O meio de têmpera pode ser jato de água, imersão ou outro arranjo.
Com bobinas de formato adequado, a têmpera por indução permite 
uma precisa definição da área a endurecer.
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
TÊMPERA
Ciência e Tecnologia dos Materiais
TÊMPERA SUPERFICIAL POR INDUÇÃO
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
TÊMPERA
Ciência e Tecnologia dos Materiais
REVENIMENTO
Definição
O revenimento é o tratamento térmico que objetiva reduzir a dureza e 
as tensões internas obtidas na têmpera e aumentar a ductilidade e a 
tenacidade da peça, a valores pré-determinados.
Processo
Consiste no reaquecimento de peças temperadas, a temperaturas 
situadas abaixo da linha inferior de transformação A1 do aço, seguido de 
resfriamento controlado.
O resfriamento deve ser lento, podendo ser feito em banho de sal, de 
óleo ou mesmo à temperatura do forno, esfriando juntamente com 
este.
Com raras exceções, o revenimento dos aços é normalmente realizado 
entre 175 e 700ºC e tempos que variam de 30 minutos até 4 horas.
TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS
REVENIMENTO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
ENSAIO DE DUREZA
INTRODUÇÃO
CONCEITOS DE DUREZA
Não existe um conceito único da propriedade dureza; o 
conceito depende do profissional que está utilizando a 
propriedade.
� Eng Mecânico: resistência à penetração de um material
duro em outro.
� Eng Metalúrgico: resistência à deformação plástica.
� Técnico em usinagem de metais: medida de resistência
ao corte do metal.
� Mineralogista: resistência ao risco que um material 
pode fazer em outro.
Ciência e Tecnologia dos Materiais
PRINCIPAIS TIPOS DE ENSAIOS DE DUREZA
1-Dureza por risco
2-Dureza por penetração
3-Dureza por choque
ENSAIO DE DUREZA
INTRODUÇÃO
Ciência e Tecnologia dos Materiais
ENSAIO DE DUREZA
MOHS
1 - DUREZA POR RISCO
Com este tipo de medida vários minerais estão 
relacionados quanto a possibilidade de um riscar o 
outro.
ESCALA DE MOHS (1.822)
É a mais antiga. Consiste na tabela de 10 minerais 
dispostos em ordem crescente quanto a possibilidade 
de um riscar o outro
Ciência e Tecnologia dos Materiais
ENSAIO DE DUREZA
MOHS
ESCALA
Talco 01
Gipsita 02
Calcita 03
Fluorita 04
Apatita 05
Ortoclásio 06
Quartzo 07
Topázio 08
Safira 09
Diamante 10
A maioria dos metais está entre as durezas 4 e 10 na
escala de Mohs
Ciência e Tecnologia dos Materiais
ENSAIO DE DUREZA
BRINELL
2 -DUREZA POR PENETRAÇÃO
2.A – DUREZA BRINELL
Proposta por J.A.Brinell (1.900), denominada dureza 
Brinell e simbolizada por HB.
ENSAIO
Consiste em comprimir lentamente uma esfera de 
aço de diâmetro “D”, sobre a superfície plana, polida 
e limpa de um metal através de uma carga “Q”, 
durante um tempo “t”.
Esta compressão provocará a impressão de uma 
calota esférica com diâmetro “d”.
A leitura do diâmetro “d” possibilitará, junto com “Q” 
e “D”, o cálculo da dureza Brinell do material.
Ciência e Tecnologia dos Materiais
ENSAIO DE DUREZA
BRINELL
Ciência e Tecnologia dos Materiais
ENSAIO DE DUREZA
BRINELL
Ciência e Tecnologia dos Materiais
DEFINIÇÃO
Quociente entre a carga aplicada e a área da 
superfície da calota
Q 2Q
HB = ----- = -------------------------
Sc π.D (D- √D² – d²)
unidade: kgf / mm²
ENSAIO DE DUREZA
BRINELL
Ciência e Tecnologia dos MateriaisVARIAÇÃO DA CARGA E ESFERA
Inicialmente foi proposto carga de 3.000 kgf e esfera 
de 10 mm de diâmetro.
Em função da dureza do material e tamanho da 
amostra estas variáveis podem ser alteradas
MATERIAL
DIÂMETRO DIÂMETRO CARGA DUREZA
ESFERA IMPRESSÃO (kgf) BRINELL
(mm) (mm)
AÇO “A”
10 6,3 3.000 85
7 4,4 1.470 85
5 3,13 750 87
1,19 0,748 42,5 86
AÇO “B”
10 4,75 3.000 159
7 3,33 1.470 158
5 2,35 750 163
1,19 0,567 42,5 158
AÇO “C”
10 3,48 3.000 306
7 2,43 1.470 308
5 1,75 750 302
1,19 0,411 42,5 311
ENSAIO DE DUREZA
BRINELL
Ciência e Tecnologia dos Materiais
LOCALIZAÇÃO DA IMPRESSÃO
- afastamento das bordas do corpo de prova ~ 2,5 x “d”
- distância entre duas impressões ~ 5 x “d”
- espessura do corpo de prova ~ 10 x “d”
“d” = diâmetro da calota esférica
ENSAIO DE DUREZA
BRINELL
Ciência e Tecnologia dos Materiais
RELAÇÃO EMPÍRICA : Dureza Brinell e o limite de 
resistência a tração convencional
RT = k . HB
RT = limite de resistência a tração 
k = depende do material
HB = dureza Brinell do material
RT (unidade) = kgf/mm²
ENSAIO DE DUREZA
BRINELL
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Relação entre a dureza Brinell e o 
limite de resistência a tração convencional
RT = k . HB
MATERIAL k
Aço Carbono 0.36
Aço ligado 0,33
Níquel recozido 0,49
Cobre recozido 0,52
Latão recozido 0,55
Liga de alumínio 0,40
ENSAIO DE DUREZA
BRINELL
Ciência e Tecnologia dos Materiais
2.B – DUREZA ROCKWELL
Desenvolvida por Rockwell (1.922) e simbolizada por HR 
seguida da letra que indica a escala utilizada.
O resultado é lido diretamente na máquina eliminando o 
tempo de medição e diminuindo a possibilidade de erros 
pessoais.
PENETRADORES
São pequenos e podem não prejudicar as peças 
ensaiadas.
Esféricos: confeccionados em aço temperado.
Cônicos: confeccionados em diamante com 120º de 
conicidade.
ENSAIO DE DUREZA
ROCKWELL
Ciência e Tecnologia dos Materiais
ENSAIO DE DUREZA
ROCKWELL
Ciência e Tecnologia dos Materiais
ENSAIO
Aplica-se uma pré-carga que é regulada com ajuda do 
ponteiro auxiliar existente no mostrador do 
equipamento (aplicada manualmente com a elevação 
do prato de sustentação da amostra).
Após a aplicação da pré-carga aplica-se a carga maior 
com velocidade controlada e constante.
Retirada a carga maior efetua-se a leitura 
diretamente no mostrador do equipamento 
ENSAIO DE DUREZA
ROCKWELL
Ciência e Tecnologia dos Materiais
ENSAIO DE DUREZA
ROCKWELL
Ciência e Tecnologia dos Materiais
ENSAIO DE DUREZA
ROCKWELL
Ciência e Tecnologia dos Materiais
ENSAIO DE DUREZA
ROCKWELL
Ciência e Tecnologia dos Materiais
ESCALAS
Designadas por letras A, B, C, ... que aparecem após a 
sigla HR.
Para cada escala existem penetrador e carga específica.
OBSERVAÇÕES
1-Cobrem toda gama de durezas encontradas nos 
metais.
2-Dureza em material desconhecido: iniciar pela escala 
mais alta para evitar danificação ao penetrador.
AMOSTRA
Superfície deve ser lixada para evitar irregularidades que
ocasionem erros (a pré-carga também serve para evitar 
o efeito das irregularidades)
- espessura do corpo de prova mínimo: ~ 10 x 
profundidade da impressão
- distância entre duas impressões: ~ 3 x diâmetro da 
impressão 
ENSAIO DE DUREZA
ROCKWELL
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ESCALAS DE DUREZA ROCKWELL
ESCALA PENETRADOR
CARGA 
MAIOR COR
(kgf)
B Esfera: 1,59 mm 100 Vermelha
C Diamante 150 Preta
A Diamante 60 Preta
D Diamante 100 Preta
E Esfera: 3,17 mm 100 Vermelha
F Esfera: 1,59 mm 60 Vermelha
G Esfera: 1,59 mm 150 Vermelha
H Esfera: 3,17 mm 60 Vermelha
K Esfera: 3,17 mm 150 Vermelha
L Esfera: 6,35 mm 60 Vermelha
M Esfera: 6,35 mm 100 Vermelha
P Esfera: 6,35 mm 150 Vermelha
R Esfera: 12,70 mm 60 Vermelha
S Esfera: 12,70 mm 100 Vermelha
V Esfera: 12,70 mm 150 Vermelha
ENSAIO DE DUREZA
ROCKWELL
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ENSAIO DE DUREZA
VICKERS
2.C – DUREZA VICKERS
Desenvolvida por Smith e Sandland (1.925).
O nome é função da Cia Vickers – Armstrong Ltda, 
que fabricou as máquinas mais conhecidas para este 
tipo de ensaio. Simbolizada por “HV”.
ENSAIO
A carga é aplicada levemente na superfície plana da 
amostra e mantida por cerca de 18 segundos, depois 
dos quais é retirada. A leitura da impressão 
(diagonais) é realizada com auxílio de microscópio.
CARGA
Não é especificada; tem que ser tal que provoque 
uma impressão possível de ser medida. Varia de 1 a 
100 / 120 kgf
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ENSAIO DE DUREZA
VICKERS
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CÁLCULO DA DUREZA
Carga 1,8544 x Q
HV = ------------------------------- = ----------------
Área da sup. Piramidal L²
Q = carga aplicada
L = média das 2 diagonais
unidade : kgf / mm²
ENSAIO DE DUREZA
VICKERS
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PENETRADOR
Pirâmide de diamante de base quadrada com um 
ângulo de 136º entre as faces opostas
FORMA DA IMPRESSÃO
É um losango regular, ou seja, quadrado, e, pela 
medida “L” de suas diagonais pode-se calcular a 
dureza Vickers.
ENSAIO DE DUREZA
VICKERS
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PRINCIPAIS VANTAGENS DO ENSAIO
1-Impressões extremamente pequenas que não 
inutilizam a peça
2-Grande precisão na medida (deformação nula no 
penetrador)
4-Aplicação para toda gama de durezas encontradas 
nos diversos materiais
AMOSTRA
Exige preparação cuidadosa para tornar nítida a 
impressão
APLICAÇÃO
Determinação de processos de produção, pesquisas, 
etc.
ENSAIO DE DUREZA
VICKERS
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ENSAIO DE DUREZA
MICRODUREZA
2.D – MICRODUREZA 
A microdureza refere-se a ensaios realizados com cargas 
menores que 1kgf. 
O penetrador pode ser a pirâmide de diamante Vickers
ou a pirâmide alongada de Knoop.
O procedimento de teste é semelhante ao do teste 
padrão Vickers, exceto que é feito numa escala 
microscópica, com instrumentos de precisão mais alta.
A superfície a ser testada requer um acabamento 
metalográfico. 
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PENETRADOR KNOOP
Pirâmide de diamante de base alongada, conforme 
desenho abaixo.
FORMA DA IMPRESSÃO
A impressão tem forma piramidal com uma relação 
entre diagonais de 7:1. 
ENSAIO DE DUREZA
MICRODUREZA
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CÁLCULO DA DUREZA KNOOP
Carga Q
HK = ------------------------------- = ----------------
Área da sup. Piramidal 0,07028 Lm²
Q = carga aplicada (gf)
Lm = diagonal maior (microns)
unidade : gf / mm²
ENSAIO DE DUREZA
MICRODUREZA
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APLICAÇÕES DO ENSAIO DE MICRODUREZA
� Determinação de camadas temperadas, cementadas, 
descarbonetadas, etc.
� Desenvolvimento de processos de produção
� para materiais frágeis muito duros e seções muito finas.
ENSAIO DE DUREZA
MICRODUREZA
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3 – DUREZA POR CHOQUE
3.A – DUREZA POLDI
ENSAIO
Uma esfera de aço é colocada entre o material que se 
deseja medir a dureza e um material padrão e comprimida 
com auxílio de uma “martelada”.
A compressão provocará a impressão de duas calotas 
esféricas: uma no material padrão e outra no material que 
se deseja medir a dureza.
As leituras de ambos os diâmetros das calotas esféricas 
proporcionará o cálculo da dureza Poldi do material.
ENSAIO DE DUREZA
POLDI
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ENSAIO DE DUREZA
POLDI
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ENSAIO DE DUREZA
POLDI
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3 – DUREZA POR CHOQUE
3.B – DUREZA SHORE (para metais endurecidos)
ENSAIO
Um martelo, com ponta de diamante arredondada cai de 
certa altura (~ 25 cm) dentro de um cilindro de vidro sobre 
a superfície que se deseja medir a dureza.
A altura do primeiro ressalto, medida na escala graduada, 
corresponde à dureza Shore do material.
ENSAIO DE DUREZA
SHORE
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ENSAIO DE DUREZA
SHORE
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ENSAIO DE IMPACTO
INTRODUÇÃO
OBJETIVO DO ENSAIO
É empregado no estudo de fratura frágil e consta 
como teste obrigatório para a aceitaçãode materiais 
que serão utilizados em baixa temperatura
EXEMPLOS
- peças externas de aeronaves
- indústria naval: cascos de navios, amarras e âncoras
- equipamentos industriais utilizados em baixas 
temperaturas
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CORPOS DE PROVA
São especificados pela norma ASTM E-23 e dividem-se 
em duas classes: 
Charpy: medem 55 mm de comprimento com uma 
secção quadrada de 10 mm de lado.
São divididos em três tipos (A, B e C) de acordo com o 
entalhe confeccionado no centro do corpo de prova:
- tipo “A”: entalhe em forma de “V”
- tipo “B”: entalhe em forma de “buraco de fechadura”
-tipo “C”: entalhe em forma de “U”
Izod: mede 75 mm de comprimento com uma secção 
quadrada de 10 mm de lado; o entalhe é sempre feito em 
forma de “V” à distância de 28 mm de uma das 
extremidades.
ENSAIO DE IMPACTO
INTRODUÇÃO
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CORPOS DE PROVA CHARPY
ENSAIO DE IMPACTO
INTRODUÇÃO
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CORPO DE PROVA IZOD
ENSAIO DE IMPACTO
INTRODUÇÃO
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TÉCNICA DO ENSAIO
O martelo, montado na extremidade de um pêndulo, é 
ajustado a certa altura “h” de tal maneira que sua energia 
potencial tenha valor fixo e conhecido.
O martelo solto bate no corpo de prova e, depois de 
deforma-lo e rompe-lo, sobe até uma altura “h’” que é 
inversamente proporcional à energia absorvida para 
deformar e romper o corpo de prova.
A energia absorvida é lida diretamente no mostrador do 
equipamento.
Quanto menor for a altura “h’” atingida pelo martelo, 
mais energia o corpo de prova absorveu.
ENSAIO DE IMPACTO
INTRODUÇÃO
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TÉCNICA DO ENSAIO
ENSAIO DE IMPACTO
INTRODUÇÃO
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ENSAIO DE IMPACTO CHARPY
Os corpos de prova são livremente apoiados na
máquina com uma distância entre apoios especificada
em 40 mm (posição horizontal).
ENSAIO DE IMPACTO
CHARPY
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ENSAIO DE IMPACTO IZOD
O corpo de prova é engastado à máquina de ensaio
ficando o entalhe na altura da superfície do engaste
(posição vertical)
ENSAIO DE IMPACTO
IZOD
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ENSAIO DE IMPACTO BRUGGER
Desenvolvido pela ZF-Alemanha, tem como objetivo 
determinar a resistência ao impacto de materiais 
destinados à fabricação de engrenagens.
O corpo de prova é forjado, usinado, cementado, 
temperado e revenido; as suas duas extremidades 
simulam dentes de engrenagem.
O impacto é efetuado na face de cada um dos dentes.
ENSAIO DE IMPACTO
BRUGGER
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INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA
É a temperatura onde há mudança no caráter de 
ruptura do material, passando de dúctil a frágil e vice 
versa.
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO
A temperatura tem influência decisiva no ensaio
e deve sempre ser mencionada no resultado
ENSAIO DE IMPACTO
TEMPERATURA
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RETIRADA DE CORPOS DE PROVA
RESULTADO DO ENSAIO
O resultado do ensaio deve mencionar:
- Tipo do ensaio realizado (Charpy, Izod ou Brugger)
- Corpo de prova ensaiado (ex.: Charpy tipo A, B ou C)
- Região e sentido da retirada da amostra
- Temperatura de realização do ensaio
- Unidade: energia (ex.: Joule, kgf x m)
Toda norma deve especificar a região e o sentido 
da retirada das amostras para confecção dos 
corpos de prova.
ENSAIO DE IMPACTO
RESULTADO
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ENSAIO DE TRAÇÃO
INTRODUÇÃO
É o mais importante de todos os ensaios destrutivos.
Consiste em submeter um material a um esforço que 
tende a alonga-lo ou estica-lo, objetivando 
determinar, entre outras propriedades, a sua 
resistência a tração.
Geralmente realizado em corpos de prova 
padronizados para poder comparar os resultados.
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ENSAIO DE TRAÇÃO
CORPOS DE PROVA
São padronizados por diversas associações de normas 
técnicas.
- placas e chapas : 
CP’s retangulares
- produtos acabados de seção circular : 
CP’s cilíndricos
- barras finas ou arames : 
CP’s segmentos 
do 
material
As dimensões dos CP’s dependem do tamanho da 
amostra que se dispõe e da capacidade da máquina de 
ensaio.
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ENSAIO DE TRAÇÃO
CORPOS DE PROVA
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ENSAIO DE TRAÇÃO
EXECUÇÃO DO ENSAIO
O corpo de prova é fixado na máquina de ensaio que 
aplica esforços crescentes na direção axial.
As deformações correspondentes são medidas 
através de um aparelho especial chamado 
extensômetro.
O corpo de prova é levado até a ruptura.
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ENSAIO DE TRAÇÃO
EXECUÇÃO DO ENSAIO
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ENSAIO DE TRAÇÃO
GRÁFICO: TENSÃO x DEFORMAÇÃO
Pode ser traçado por pontos ou obtido através da 
máquina de ensaio.
É o resultado da deformação obtida em função da 
tensão aplicada.
A uniformidade das deformações termina no 
momento em que começa a aparecer o fenômeno de 
estricção ou diminuição da seção do CP.
A ruptura ocorre na região estrita.
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ENSAIO DE TRAÇÃO
GRÁFICO: TENSÃO x DEFORMAÇÃO
Tensão
Deformação
LR - - - - - - - - - - - -
- - - - - -
LE - - -
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ENSAIO DE TRAÇÃO
ELASTICIDADE - PLASTICIDADE
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ENSAIO DE TRAÇÃO
EXTENSÔMETRO
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ENSAIO DE TRAÇÃO
ALONGAMENTO: Ɛ = (Lf – L0) * 100 / L0
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ENSAIO DE TRAÇÃO
REDUÇÃO DE ÁREA OU ESTRICÇÃO:
RA = (A0 – Af) * 100 / A0
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ENSAIO DE TRAÇÃO
DEFINIÇÕES
TENSÃO
Resistência de um CP a uma força externa aplicada 
sobre ele, por unidade de área.
T=F/A
DEFORMAÇÃO
Variação de uma dimensão qualquer desse corpo de 
prova quando submetido a um determinado esforço.
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ENSAIO DE TRAÇÃO
ESCOAMENTO
Fenômeno no qual o CP apresenta uma grande 
variação dimensional com tensão constante. Indica o 
início da plasticidade e é mais facilmente verificado 
nos materiais dúcteis.
LIMITE DE ESCOAMENTO
É a tensão atingida durante o escoamento
LIMITE DE RESISTÊNCIA
É a tensão máxima suportada pelo material
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ENSAIO DE TRAÇÃO
METAL DÚCIL
É aquele que apresenta região plástica muito 
extensa.
METAL FRÁGIL
É aquele que apresenta região plástica muito 
pequena ou mesmo nula
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INTRODUÇÃO
O ensaio de dobramento fornece uma indicação
qualitativa da ductilidade do material; não determina 
valor numérico.
Consiste em dobrar um corpo de prova de eixo 
retilíneo (secção circular, tubular, retangular ou 
quadrada) assentado em dois apoios afastados a uma 
distância especificada, por intermédio de um cutelo 
que aplica um esforço de flexão no centro do corpo 
de prova, até que seja atingido o ângulo de 
dobramento α especificado.
ENSAIO DE DOBRAMENTO
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TÉCNICA DO ENSAIO
ENSAIO DE DOBRAMENTO
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VARIÁVEIS DO ENSAIO
Diâmetro do cutelo = D Ângulo de dobramento = α
ENSAIO DE DOBRAMENTO
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VARIÁVEIS DO ENSAIO
� DIÂMETRO DO CUTELO
Quanto menor o diâmetro do cutelo, maior a 
severidade do ensaio.
� ÂNGULO DE DOBRAMENTO
Quanto maior o ângulo de dobramento, maior a 
severidade do ensaio.
ENSAIO DE MAIOR SEVERIDADE
Diâmetro do cutelo = 0 mm 
Ângulo de dobramento = 180º
ENSAIO DE DOBRAMENTO
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CARGA APLICADA
Não é especificada e não precisa ser medida; tem 
que ser tal que consiga dobrar o corpo de prova.
VELOCIDADE DO ENSAIO
Não é um fator importante desde que o ensaio não 
seja realizado com uma velocidade extremamente 
alta de maneira a enquadrá-lo nos ensaios 
dinâmicos.
ENSAIO DE DOBRAMENTO
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VARIANTES DO ENSAIO DE DOBRAMENTO
� DOBRAMENTO GUIADO
Aplicação de força no ponto de máximo dobramento
� DOBRAMENTO LIVRE
O dobramento é obtido pela aplicação de forçanas 
extremidades do corpo de prova, sem aplicação de força no 
ponto de máximo dobramento (zona tracionada do CP)
� DOBRAMENTO SEMIGUIADO
Uma das extremidades é engastada de algum modo e o 
dobramento é efetuado na outra extremidade
ENSAIO DE DOBRAMENTO
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DOBRAMENTO GUIADO
Os apoios devem ser bem lubrificados para eliminar ao 
máximo o atrito, que provocaria tracionamento indevido no 
corpo de prova
ENSAIO DE DOBRAMENTO
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DOBRAMENTO LIVRE
ENSAIO DE DOBRAMENTO
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DOBRAMENTO SEMIGUIADO
ENSAIO DE DOBRAMENTO
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CORPOS DE PROVA
Os corpos de prova poderão ser retirados dos 
produtos acabados ou poderão ser os próprios 
produtos acabados, se eles forem adequados para 
serem colocados na máquina de dobramento
CORPOS DE PROVA DE PRODUTOS ACABADOS
Parafusos, pinos, barras, ...
CORPOS DE PROVA RETIRADOS DE PRODUTOS ACABADOS
Chapas de aço
ENSAIO DE DOBRAMENTO
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ENSAIO DE DOBRAMENTO
ANÁLISE DO RESULTADO
Examina-se a olho nu a zona tracionada do corpo de 
prova que não deve conter trincas ou descontinuidades 
acima de um determinado valor especificado. O 
resultado do ensaio é considerado reprovado se o 
corpo de prova apresentar estes defeitos ou se romper 
antes de atingir o ângulo a especificado.
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APLICAÇÕES
O ensaio de dobramento é indicado para componentes 
que serão submetidos a operações de dobramento em 
serviço.
Entre as aplicações usuais estão:
� Barras para construção civil
� Barras soldadas (qualificação de processo de solda e 
de soldadores)
� Componentes para uso em micro-eletrônica
� Peças acabadas (parafusos e pinos)
As mais comuns são os testes para barras de 
construção civil e para barras soldadas
ENSAIO DE DOBRAMENTO
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01- Conceito de Construção Mecânica
02- Materiais utilizados na Construção Mecânica
03- Materiais metálicos: introdução / estatística
04- Materiais cerâmicos
05- Materiais plásticos
06- Materiais compostos
07- Definição de aço carbono e aço ligado
08- Influências dos elem. químicos nas propriedades
09- Nomenclatura aço CM conforme NM 87:2000
10- Diagrama equilíbrio Ferro – Carbono
11- Definição de usinas integradas e não integradas
12- Rápida exposição sobre alto forno e ferro gusa
13- Sucata de aço: fontes, densidade, ...
14- Processos de obtenção dos aços
15- Processos de conformação mecânica
16- Tratamentos térmicos dos aços: RZ/NO/TP/RV
17- Testes dos materiais: dureza, impacto e tração
TEMAS ABORDADOS
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