MODULO I_MECANICA

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Módulo 1 Mecânica 
 
CONSTRUÇÃO MECÂNICA
METROLOGIA
DESENHO TÉCNICO
SEGURANÇA,
MEIO AMBIENTE E SAÚDE 
MECÂNICA TÉCNICA
 
 
Módulo 1 Mecânica 
FICHA TÉCNICA 
 
Preparação de Conteúdo: 
Professor Arimatea Pisom 
 
Formatação e Normalização (ABNT): 
Ediane Souza 
 
Revisão Gramatical, Semântica e Estilística: 
Ediane Souza 
 
Capas: Aporte Comunicação 
 
Editoração e Revisão Técnica/Final: 
Ediane Souza 
 
Diagramação e Design Gráfico: 
Thais Arraes 
 
Impressão: 
Edição Bagaço Ltda. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rua das Ninfas, 243 
Soledade – Recife/PE – Brasil 
CEP: 50.070-050 
Telefone: (81) 4062-9222 
www.grautecnico.com.br 
 
 
Este material é exclusivo para uso do aluno Grau Técnico. 
Para dúvidas ou sugestões, envie-nos um e-mail: 
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Mecânica Módulo 1 
REGULAMENTO INTERNO – VERSÃO 20141 
Caro(a) aluno(a), 
 
Seja bem-vindo(a) ao Centro de Ensino Grau Técnico. Esperamos que você aproveite 
esta oportunidade de conhecimento e crescimento profissional. Para que possamos 
desenvolver as atividades de formação técnica com profissionalismo e excelência, se faz 
necessário o cumprimento de algumas normas, que irão proporcionar a você, aluno Grau 
Técnico, um ambiente de respeito e cooperação mútua entre todos os envolvidos neste 
trabalho de formação profissional. 
 
1 PONTUALIDADE 
1.1 Turnos de segunda à sexta-feira: manhã (08 às 12h); tarde (14 às 18h); noite 
(18h30min às 22h30min). 
1.2 Turnos aos sábados: manhã (08 às 12h); tarde (13 às 17h). 
1.3 Não será permitida a saída antes do término de cada aula, salvo sob autorização 
prévia da coordenação. 
1.4 A pontualidade e a assiduidade, bem como a postura pessoal serão pontuadas como 
indicadores do processo de avaliação. 
 
Atenção: observe no seu contrato os dias e horários das aulas. 
 
2 ATIVIDADES COMPLEMENTARES 
2.1 Trabalhos, palestras e seminários serão realizados nos mesmos horários das aulas, em 
dias alternados ou de acordo com a disponibilidade da escola. 
2.2 As visitas técnicas serão anunciadas nos murais e site da unidade, separadas por 
módulo. Cabe ao aluno interessado se inscrever na Coordenação Pedagógica e 
realizar o pagamento da taxa de transporte na secretaria. 
2.3 As visitas técnicas acontecerão de acordo com a disponibilidade da escola e das 
empresas parceiras. 
 
3 CERTIFICAÇÃO 
3.1 A frequência nas aulas deve ser igual ou superior a 75% (setenta e cinco por cento) 
em cada disciplina. 
3.2 A média em cada disciplina deve ser igual ou superior a 7,0 (sete). 
3.3 O(a) aluno(a) que for reprovado(a) em alguma das disciplinas, deverá pagar o valor de 
uma parcela para cursar novamente a disciplina, a fim de obter frequência e nota 
necessárias para a aprovação e para o recebimento do certificado. 
3.4 Estar com todas as parcelas pagas. 
3.5 Estar com toda documentação exigida pela Secretaria Estadual de Educação, 
conforme orientado no ato da matrícula. 
3.6 Solicitar, por escrito, a emissão do diploma. O prazo de entrega, após solicitação, será 
de até 30 (trinta) dias. 
 
1O regimento em vigor será sempre a última versão, informada no título deste 
documento. 
 
 
 
Módulo 1 Mecânica 
3.7 Os cursos que possuem estágio obrigatório terão os seus diplomas entregues após o 
cumprimento da carga horária total, incluindo estágio. 
 
4 REPOSIÇÃO DE AULA 
4.1 Em caso de falta justificada, o(a) aluno(a) terá o direito de realizar a aula ou atividade 
perdida em outra turma, de acordo com a disponibilidade da escola, sem custo 
adicional. 
4.2 A falta só poderá ser justificada perante atestado médico ou documento comprovando 
o motivo da ausência. 
4.3 Em caso de falta sem justificativa, o(a) aluno(a) poderá requerer na secretaria a 
reposição da aula ou atividade, efetuando o pagamento referente à taxa do serviço. 
4.4 Observa-se que a justificativa não anula a falta, apenas faz valer o direito de reposição 
da aula ou atividade. 
 
5 CONSERVAÇÃO 
5.1 No caso de danos ao espaço da escola ou a equipamentos pertencentes à mesma, o(a) 
aluno(a) ou seu representante legal será responsabilizado pelos gastos com o reparo, 
bem como, se necessário, submetido(a) às medidas disciplinares quando for cabível. 
5.2 Ao término de cada aula, teórica ou prática, a sala ou laboratório utilizado deverá ser 
deixado organizado para a próxima turma. 
5.3 O horário de entrega das carteiras de estudante será da 12h às 19h, na coordenação 
pedagógica. 
 
6 SAÚDE E BEM-ESTAR GERAL 
6.1 Não será permitida a utilização de aparelhos celulares ou fones de ouvido na sala de 
aula. 
6.2 Não será permitida a permanência de pessoas nas salas de aula e dependências 
internas da escola, a não ser alunos, professores ou funcionários em seus respectivos 
horários. 
6.3 Não será permitida a entrada de alimentos ou bebidas nas salas de aula, laboratórios 
ou biblioteca. 
6.4 Deve-se manter a limpeza, organização e conservação da escola como um todo. 
Devem-se utilizar os cestos de lixo disponibilizados em cada ambiente. 
6.5 A escola não se responsabilizará por perdas ou danos de pertences dos alunos. 
6.6 É obrigatório tratar os demais alunos, docentes e funcionários com respeito e 
urbanidade, sob pena de aplicação de medida disciplinar de advertência, suspensão ou 
expulsão, a depender da gravidade da infração. 
6.7 Temos as câmeras estão sendo utilizadas em toda escola, a fim de proporcionar maior 
segurança aos nossos alunos. 
 
7 SALA DE ESTUDO/BIBLIOTECA/ACESSO À INTERNET 
7.1 A utilização da sala de estudo será mediante agendamento com a coordenação 
pedagógica, fora do horário normal. 
7.2 O uso desta sala é exclusivo para estudo e pesquisa, portanto deverá ser mantido o 
silêncio e a disciplina para não interferir na concentração dos demais alunos. 
 
 
 
Mecânica Módulo 1 
7.3 O uso dos computadores para pesquisa tem o tempo máximo de uso de 30 minutos, 
mediante agendamento. 
7.4 Não é permitida a retirada de livros. 
7.5 A entrada do aluno na biblioteca será mediante apresentação de documento para uso 
de livros e acesso à Internet. 
7.6 Para a solicitação de declarações, deve-se respeitar o prazo de 72h. 
 
8 AVALIAÇÃO 
8.1 As provas serão realizadas durante o turno que o aluno estuda e sempre na última aula 
da disciplina, tendo a duração de até 1h30min. 
8.2 O(a) aluno(a) que faltar a prova deverá comparecer à coordenação pedagógica da 
escola, em um prazo de até 48 horas, para requerer a avaliação em segunda chamada, 
bem como efetuar o pagamento da taxa na secretaria. 
8.3 As provas de recuperação ou segunda chamada acontecem na primeira semana de 
cada mês, conforme informado pela coordenação, no site e nos quadros de avisos. 
8.4 Para o(a) aluno(a) ser aprovado(a), deverá obter a nota mínima de 7,0 (sete) em cada 
disciplina cursada. 
 
9 MATRÍCULA 
9.1 O(a) aluno(a) deverá, no ato da matrícula, fazer a leitura do regulamento do curso e do 
contrato de prestação de serviços com bastante atenção, para que possamos 
esclarecer nossos direitos e deveres no decorrer do curso, visando o compromisso com 
a qualidade do ensino e da postura profissional. 
 
10 CANCELAMENTO DO CONTRATO 
10.1 O cancelamento do contrato poderá ocorrer a qualquer momento, sob autorização 
da diretoria da escola em caso de indisciplina por parte do(a) aluno(a). Quanto a sua 
defesa, caberá aos dispositivos legais vigentes. 
10.2 O cancelamento por parte do(a) aluno(a) deverá ser feito na coordenação da escola, 
mediante requerimento e pagamento da multa de cancelamento espontâneo, 
conforme contrato de prestação de serviços. 
10.3 O(a) aluno(a) que cancelar e desejar retornar ao curso poderá reverter sua multa em 
pagamentos de parcelas, sendo o valor descontado das últimas parcelas restantes. 
10.4 Para o(a) aluno(a) retornar, deverá ser efetuado o pagamento do valor de uma 
parcela e fazer uma avaliação de nivelamento.10.5 O aluno que for cancelado por motivo de indisciplina não poderá voltar a estudar no 
Centro de Ensino Grau Técnico. 
 
11 SITE E PORTAL ACADÊMICO 
11.1 Todos os informativos, notas, oportunidades e materiais extras serão disponibilizados 
no site e no portal acadêmico. 
11.2 O acesso ao portal acadêmico é por meio do site www.grautecnico.com.br, onde o(a) 
aluno(a) colocará a sua matrícula no campo ‘usuário’ e no campo referente à ‘senha’ 
o seu CPF. 
12 TRANSFERÊNCIA DE TURMA/SALA/PROFESSOR/UNIDADES 
12.1 A transferência de turma estará sujeita à disponibilidade de vagas nas turmas em 
andamento. 
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12.2 A transferência de Unidade terá o valor de uma parcela com desconto. Para tanto, 
o(a) aluno(a) tem que estar com as parcelas em dia, bem como a transferência estará 
condicionada à confirmação da unidade destino, conforme disposição nas turmas. 
12.3 O(a) aluno(a) que requerer transferência de Unidade sem nunca ter cursado na 
unidade de origem e desejar outro curso pagará uma parcela com desconto na 
Unidade de origem e efetuará matrícula na unidade destino. 
12.4 O(a) aluno(a) que estiver cursando não poderá transferir para uma turma que não 
tenha iniciado. 
12.5 Para a otimização do espaço e aproveitamento das turmas, o Centro de Ensino Grau 
Técnico poderá mudar de sala durante o decorrer do curso, bem como unir duas ou 
mais turmas. 
12.6 Durante o decorrer do curso, pode haver mudança de professor. Tendo em vista que 
os nossos cursos seguem um plano de aula, os alunos não terão nenhum prejuízo em 
relação ao aprendizado. 
 
13 DIAS E HORÁRIOS DE RECEBIMENTO DA ESCOLA 
13.1 As parcelas do curso terão descontos de pontualidade, para os pagamentos efetuados 
até a data de cada vencimento. Para pagamentos após o vencimento, será cobrado o 
valor integral mais multa acrescida de juros. 
13.2 O desconto de pontualidade só será válido para pagamentos em espécie. Para todo 
tipo de cartão, a parcela será cobrada em valor integral. 
13.3 As tarifas para requerimentos extras e outros serviços cobrados pela escola estão 
disponibilizadas para informações na secretaria da escola. 
13.4 O pagamento do boleto poderá ser realizado em qualquer banco ou caixa de 
pagamentos diversos. 
13.5 No ato da matrícula, serão impressos os 03 (três) primeiros boletos do seu curso. Os 
demais deverão ser impressos a partir do portal acadêmico, no site 
www.grautecnico.com.br, acessando-o com o seu login e senha, no item financeiro, 
no link ‘Impressão de Boletos’, ou solicitando a sua impressão na secretaria da escola. 
 
14 PLANO DE ENCAMINHAMENTO PROFISSIONAL 
14.1 Os alunos do Grau Técnico dispõem de um setor exclusivo denominado Coordenação 
de Encaminhamento Profissional, que tem como objetivo realizar parceria com 
empresas para disponibilizar vagas de estágio e/ou emprego. Para participar, basta 
estar dentro do regulamento, conforme item abaixo. 
14.2 Apresentar nota igual ou superior a 7,0 (sete), frequência nas aulas igual ou superior 
a 75%, ter idade superior a 16 anos, ter concluído o primeiro módulo e estar em dia 
com as parcelas. 
14.3 O compromisso de encaminhamento profissional não é garantia de emprego ou de 
estágio, visto que a decisão da contratação é da empresa contratante e não do 
Centro de Ensino Grau Técnico. 
14.4 Para os cursos de estágio não obrigatório, os alunos terão acesso às vagas disponíveis 
a por meio da coordenação. O estágio deverá ser feito fora do horário no qual o aluno 
esteja estudando. 
14.5 Para os cursos de estágio obrigatório, os alunos deverão seguir o planejamento, 
conforme orientado pela coordenação pedagógica. 
 
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Mecânica Módulo 1 
15 ENFERMAGEM 
15.1 Os estágios obrigatórios ocorrerão preferencialmente em turnos no qual ele esteja 
estudando, salvo sob disponibilidade da unidade (hospitais, postos de saúde, clínicas, 
etc.). 
15.2 Materiais imprescindíveis para as aulas práticas de Enfermagem (laboratório) – 
aluno(a): 
 Luvas de Procedimento, Luvas Estéreis, Seringas, Agulhas, Gazes, Esparadrapo, 
Máscaras, Toucas, Gorros, Jaleco Calibre 22, Scalp Calibre 21 (verde), Estetoscópio, 
Tensiômetro, Garrote, Termômetro (linha de mercúrio). 
15.3 Materiais Necessários para os estágios curriculares em Enfermagem: 
 Luvas de Procedimento, Luvas Estéreis, Máscaras, Toucas, Gorros, Capote 
descartável. 
 
 
Ciente e de acordo. 
 
_____________________________________________ 
Aluno(a)/Responsável 
 
 
 
Para sugestões e informações, enviar e-mail para: contato@grautecnico.com.br 
 
SEJA BEM-VINDO(A)! 
 
Atenciosamente, 
A Direção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Módulo 1 Mecânica 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 11 
 
2 OBJETIVO DO CURSO ........................................................................................................ 11 
 
3 TÉCNICO EM MECÂNICA – MÓDULO 1 ........................................................................... 12 
 
4 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA ........................................................................ 15 
 
5 METROLOGIA ................................................................................................................... 91 
 
6 DESENHO TÉCNICO......................................................................................................... 125 
 
7 SEGURANÇA, MEIO AMBIENTE E SAÚDE ....................................................................... 173 
 
8 MECÂNICA TÉCNICA ....................................................................................................... 217 
 
Mecânica Módulo 1 
11 
1 INTRODUÇÃO 
 
O avanço tecnológico é inevitável. No mundo todo, ele vem quebrando fronteiras 
econômicas, sociais e culturais, trazendo consigo toda uma facilidade no acesso à 
informação, à liberdade de expressão e à inclusão social. Ao mesmo tempo, também se lida 
com certa desintegração dos valores humanos, com o consumo desenfreado, a 
marginalização social e a agressão ao meio ambiente. 
 
É necessário despertar o ser humano para a importância do conhecimento técnico e 
suas consequências. Também é preciso conscientizá-lo para a solidariedade, o respeito a si 
mesmo e ao outro e o trabalho em equipe. 
 
A atuação do Grau Técnico, portanto, é abrir caminho para oportunidades que 
beneficiem tanto o indivíduo, quanto o coletivo. É orientar para a realização profissional e 
inserção social, por meio de uma educação estimuladora e operadora de inovações na 
sociedade. 
 
2 OBJETIVO DO CURSO 
 
O Curso de Técnico em Mecânica do Centro de Ensino Grau Técnico tem como 
objetivo geral formar profissionais com competências técnicas, humanísticas, éticas e de 
respeito aos direitos humanos para desenvolverem atividades no setor industrial e de 
prestação de serviços, relacionados à operação e manutenção de máquinas, equipamentos e 
instalações industriais, e na fabricação de componentes mecânicos. 
 
Além disso, em seus objetivos específicos, o curso propicia ao aluno: o 
desenvolvimento de habilidades e atitudes que enriqueçam a capacidade pessoal e de 
equipe, para enfrentar situações rotineiras e complexas; o desenho de Layout, diagramas, 
componentes e sistemas mecânicos correlacionando-os com as normas técnicas do desenho; 
a identificação, classificação e caracterização dos materiais aplicados na construção de 
componentes, máquinas e instalações mecânicas mediante técnicas de ensaios mecânicos; 
proposição para a fabricação de peças e componentes mecânicos, aplicando os fundamentos 
científicos e tecnológicos da produção convencional e automatizada; aplicação dos princípios 
científicos e tecnológicos na manutenção mecânica de máquinas, equipamentos e 
instalações mecânicas; o desenvolvimento de uma educação profissional que enfatize o 
desenvolvimentodas capacidades de análise, interpretação, decisão, atitude proativa, 
investigativa e criativa; e, por fim, o incentivo à realização de atividades práticas, utilizando 
equipamentos de segurança coletiva e individual, bem como o respeito às normas de 
preservação ambiental. 
 
APROVEITE BEM O CURSO E TRANSFORME O CONHECIMENTO ADQUIRIDO NAS AULAS EM 
OPORTUNIDADES DE TRABALHO! 
 
Atenciosamente, 
 
Ruy Maurício Loureiro Porto Carreiro Filho 
Diretor Geral 
 
Módulo 1 Mecânica 
12 
3 TÉCNICO EM MECÂNICA - MÓDULO 1 
Neste primeiro módulo do curso (Técnico em Mecânica), serão desenvolvidas as 
Competências descritas a seguir. 
3.1 COMPETÊNCIAS 
 
a) Identificar, avaliar e especificar as características e propriedades dos materiais de 
construção Mecânica, no tocante às propriedades, processos de obtenção, 
especificação e aplicações industriais; 
b) Verificar as diversas características inerentes aos materiais de acordo com suas 
propriedades; 
c) Manusear e aplicar adequadamente os instrumentos de medição (paquímetros, 
micrômetros, goniômetros e relógios comparadores) na área dimensional e efetuar 
leituras de medidas nos sistemas internacionais de unidades em Inglês; 
d) Capacitar o aluno no conhecimento dos conceitos de Metrologia e Controle 
Dimensional, para que o aluno desenvolva o entendimento do processo de fabricação 
e dos fundamentos do controle de qualidade na indústria; 
e) Elaborar desenhos técnicos e lê-los; 
f) Compreender as vistas ortográficas, cortes e secções de um objeto e sua 
representação em perspectiva; 
g) Interpretar desenhos de elementos de máquinas e desenho de conjunto; 
h) Identificar e aplicar os componentes padronizados utilizados no desenho técnico 
mecânico; 
i) Aplicar conhecimentos relativos às normas técnicas e regulamentação; 
j) Utilizar instrumentos e equipamentos de segurança no trabalho referentes às 
atividades de manutenção; 
k) Desenvolver a cultura prevencionista na área de segurança, meio ambiente e saúde; 
l) Reconhecer riscos na área de SMS; 
m) Identificar e solucionar problemas de estática em projetos de sistemas mecânicos; 
n) Correlacionar técnicas de representação gráfica com seus fundamentos matemáticos 
e geométricos; e, 
o) Utilizar sistemas de unidade. 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS DE
CONSTRUÇÃO
MECÂNICA
 
 
Mecânica Módulo 1 
15 
4 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA 
Este material foi elaborado com o objetivo de nortear as aulas da Disciplina de 
Materiais de Construção Mecânica, visando transmitir de forma simples os conceitos 
fundamentais da ciência dos materiais usados na construção mecânica, englobando tanto o 
conhecimento dos materiais quanto seu processo de fabricação e seu uso comum. Com um 
maior enfoque na metalurgia, esta apostila dará ao aluno não só uma base para que 
desenvolva o entendimento do processo de construção mecânica, mas também um 
conglomerado de informações de inestimável valor ao técnico em mecânica dentro de 
qualquer indústria. 
4.1 Introdução à Ciência dos Materiais 
Para construir algo, é necessário que compreendamos como funcionam os materiais 
que vamos usar. É importante que o técnico em mecânica conheça os principais materiais 
que existem e que entendam suas nuances e suas condições de aplicação. 
Todos os materiais são classificados tecnicamente em três classes principais e 
independentes e uma composta, que é uma mistura dos materiais, como se pode observar 
na Figura 1 (4) a seguir. Elas são denominadas, respectivamente: polímeros, cerâmicas, 
metais e compósitos. 
Figura 1 (4)- Classificação técnica dos materiais 
 
 
Fonte: Elaborada pelo autor (2014) 
A ciência que estuda os Materiais Metálicos é a metalurgia, desde a revolução 
industrial, desenvolvimento tecnológico é calcado no uso expressivo e no domínio dos 
metais, mas nas últimas décadas estamos nos desvencilhando da predominante utilização de 
materiais metálicos e a cada dia estamos desenvolvendo tecnologia para substituir os metais 
em aplicações diversas. 
 
Módulo 1 Mecânica 
16 
Novos materiais, normalmente, são produzidos com elementos que a humanidade 
sempre usou. Porém, com um novo processamento, eles adquirem novas propriedades antes 
não imagináveis, nos dando poder tecnológico e econômico impossíveis de se alcançar sem 
eles. Por exemplo, as matérias-primas para a fabricação dos materiais poliméricos sintéticos 
provêm do petróleo, do carvão mineral ou de produtos vegetais, já usados há muito tempo, 
mas apenas por volta de 1900 foram descobertos os primeiros materiais plásticos. 
4.1.1 Estrutura da Matéria 
A matéria é constituída de pequenas partes chamadas átomos, conforme ilustra a 
Figura 2 (4). Hoje, o modelo adotado para a descrição do comportamento atômico é o de 
Rutherford-Bohr, que diz que o átomo constitui-se de um núcleo formado por prótons, 
carregados positivamente, e nêutrons, com carga elétrica zero, e que em sua volta giram os 
elétrons carregados negativamente. O átomo é eletricamente neutro, ou seja, a carga positiva 
concentrada no seu núcleo é igual à carga negativa da eletrosfera. 
Figura 2 (4)- Átomo 
 
Fonte: Gavenda (2014) 
Na eletrosfera, os elétrons giram ao redor do núcleo em diferentes órbitas ou 
Camadas Eletrônicas, que comporta, cada uma, certa quantidade de elétrons, da seguinte 
forma: 
 Camada K - Suporta 2 Elétrons (nível 1); 
 Camada L - Suporta 8 Elétrons (nível 2); 
 Camada M - Suporta 18 Elétrons (nível 3); 
 Camada N - Suporta 32 Elétrons (nível 4); 
 Camada O - Suporta 32 Elétrons (nível 5); 
 Camada P - Suporta 18 Elétrons (nível 6); 
 Camada Q - Suporta 8 Elétrons (nível 7); 
 
 
Mecânica Módulo 1 
17 
Esta forma que a natureza se organiza influencia muito a maneira que diferentes 
átomos se integram, pois poucos átomos têm todas as camadas completas. Ou seja, os átomos 
puros têm um inerente desequilíbrio energético, que faz com que a maior parte dos 
elementos químicos “queira” se ligar a outros para alcançar níveis de energia menores na 
última camada da eletrosfera. Para isso eles devem: 
 Receber elétrons; 
 Perder elétrons; 
 Compartilhar elétrons. 
 
A Figura 3 (4) a seguir ilustra a tabela periódica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Mecânica Módulo 1 
19 
Para que os diferentes átomos, cada qual com diferentes necessidades, se liguem 
entre si, a natureza usa basicamente quatro tipos de ligações, como se observa na Figura 4 
(4), cada qual com força e ação diferentes, entre os diferentes átomos: 
 Ligação iônica (entre um metal e um ametal); 
 Ligação covalente (entre ametais ou semimetais); 
 Ligação metálica (entre metais); 
 Ligação de Vander Waals. 
 
É importante observar que as ligações de pontes de hidrogênio é um caso especial, 
que não entra no estudo de materiais de construção mecânica. As três formas de ligações que 
serão mais bem estudadas a seguir explicam a formação de todas as substâncias que ocorrem 
entre os grupos da tabela periódica, que são: 
 Metais (alcalinos, alcalinosterrosos, de transição); 
 Semimetais; 
 Ametais; 
 Gases Nobres. 
 
Figura 4 (4)- Tipos de ligações químicas 
 
Fonte: Portal Nea Nous (2013) 
O Quadro 1 (4) ilustrado a seguir apresenta os tipos de ligações químicas e suas 
características. 
 
 
 
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20 
Quadro 1 (4)- Tipos de ligações químicas e suas características 
 
Fonte: Elaborada pelo autor (2014) 
4.1.1 Ligação Iônica 
A Ligação Iônica é um tipo de ligação química baseada na atração eletrostática entre 
dois íons carregados com cargas opostas, em cuja formação um metal doa um elétron, em 
função de sua baixa eletronegatividade, formando um íon positivo ou cátion. 
O átomo de um ametal possui uma grande tendência a ganhar elétron(s), temo 
ultimo nível quase completo, formando um íon de carga negativa, que chamamos ânion. Já 
um metal tem uma grande tendência a perder elétrons, formando os cátions. Sendo assim, 
pode-se dizer que ligações iônicas normalmente ocorrem ente metais, ametais e hidrogênio. 
Um bom exemplo de substância que se liga a partir de ligação iônica seria o cloreto de sódio. 
É possível observar a estrutura iônica do NaCl na Figura 5 (4) a seguir. 
 
Mecânica Módulo 1 
21 
Figura 5 (4)- Representação espacial da estrutura iônica do cloreto de sódio
 
Fonte: Elaborada pelo autor (2014), baseada em CPU/UFJF (2012) 
Como se observou na tabela periódica (Figura 3 (4), anteriormente exibida), o sódio 
possui onze elétrons, logo, ele possui um elétron na última camada, que é a camada M, para 
que ele fique "estável", com oito elétrons na 2ª camada (camada L), bastaria ele perder este 
último elétron. Por sua vez, o cloro possui sete elétrons na última camada (camada M). Para 
atingir a estabilidade, ele precisaria ou receber um elétron ou perder sete, é bem mais fácil 
ele receber um elétron. Sendo assim, vemos que estes dois elementos têm muita afinidade, 
pois é interessante ao sódio doar e ao cloro receber um elétron. O resultado final da força de 
atração entre cátions (elemento positivo, que perdeu o elétron) e ânions (elemento negativo, 
que ganhou o elétron) é a formação de uma substância sólida, em condições ambientes. 
Estas substâncias formadas por ligações iônicas, em fase sólida, se agrupam em forma 
de cristais. Isso porque cada cátion atrai simultaneamente vários ânions e vice-versa, 
produzindo aglomerados com formas geométricas bem definidas, denominadas retículos 
cristalinos. 
4.1.2 Ligação Covalente 
Ligação covalente, ilustrada pela Figura 6 (4), também chamada de ligação molecular, 
ocorre quando os átomos possuem uma tendência de compartilhar os elétrons que estão na 
camada mais externa, camada de valência. Para estes átomos é mais fácil compartilhar os 
elétrons do que dá-los ou perde-los. Por isso, nela não há a formação de íons, dado que as 
estruturas formadas são eletronicamente neutras. 
 
 
 
Módulo 1 Mecânica 
22 
Figura 6 (4)- Representação ligação covalente 
 
 
Fonte: Elaborada pelo autor (2014), baseada em CPU/UFJF (2012) 
Ela se dá normalmente entre ametais ou semimetais e hidrogênio, elementos com 
grande tendência a ganhar elétrons. Porém, em vez de doar os elétrons, estes elementos os 
compartilham, em busca da estabilidade. De forma simples pode-se dizer que ela se dá entre 
dois átomos que têm tendência em ganhar elétrons, ocorrendo entre eles uma associação, 
onde passam a compartilhar seus elétrons. As ligações covalentes normais são classificadas 
da seguinte maneira: 
 Ligação simples 1sigma σ; 
 Ligação dupla 1 sigma e 1pi π; 
 Ligação tripla 1 sigma e 2 pi π. 
 
4.1.3 Ligação Metálica 
É a mais forte das três ligações, e como o nome já diz, é a ligação que ocorre entre 
materiais metálicos, sendo responsável pela formação das ligas metálicas usadas na indústria 
metalmecânica. Existem dois modelos principais para explicar a ligação metálica. O modelo 
do mar de elétrons e o da teoria dos orbitais moleculares. 
No modelo do mar de elétrons, que é o mais geral, o metal é formado por uma rede 
de cátions metálicos imersa em um mar de elétrons, observado na Figura 7 (4), visto que 
aqueles da última camada do metal não se encontram presos por meio de atrações 
eletrostáticas, mas fluem de átomo a átomo livremente, por meio da estrutura cristalina. 
Assim, apesar de presos à rígida estrutura metálica, os elétrons possuem mobilidade entre 
todos os átomos, pois não estão vinculados a um cátion específico. 
 
 
Mecânica Módulo 1 
23 
Figura 7 (4) Representação do modelo de mar de elétrons 
 
 
Fonte: Fogaça (2014) 
 
Salienta-se que, no estado sólido os metais se agrupam geometricamente ordenados, 
formando as chamadas células, grades ou retículo cristalino, e é este arranjo que explica as 
propriedades mecânicas dos metais, conforme será observado mais adiante. 
 
4.2 Metalurgia e Materiais Metálicos 
 
Esta seção abordará a metalurgia e os materiais metálicos, abrangendo a siderurgia, 
as propriedades dos metais e suas ligas, o aço e o ferro fundido, bem como o tratamento 
térmico do aço e do ferro fundido e os metais não ferrosos. 
 
4.2.1 Siderurgia 
 
De acordo com Gavenda (2014) ferro é o metal mais utilizado pelo homem. Ele é 
encontrado em toda crosta terrestre sob a forma de óxidos de ferro, como é o caso do minério 
de ferro. Devido a sua abundância, o custo de produção é relativamente baixo. 
 
Diferentemente de alguns metais, como o cobre, por exemplo, que pode ser usado 
no estado quimicamente quase puro, o ferro sempre tem algum teor de outro elemento 
adicionado a ele, geralmente o carbono, o oxigênio e outros elementos. 
 
Os aços são ligas de ferro-carbono, com teores de carbono de 0,008 a 2,11%, 
contendo outros elementos residuais do processo de produção e podendo conter outros 
elementos de liga propositalmente adicionados. Se o aço não contém elementos de liga, é 
chamado de aço-carbono; do contrário, aço-liga. Ferro fundido é a designação genérica para 
ligas de ferro-carbono com teores de carbono acima de 2,11% [5]. 
 
A Siderurgia é a parte da metalurgia responsável pela fabricação e tratamento de 
aços e ferros fundidos. Neste tópico estão algumas informações resumidas sobre a produção 
siderúrgica e de alguns processos de produção dos produtos acabados. 
 
 
 
 
Módulo 1 Mecânica 
24 
Figura 7 (4) Representação do modelo de mar de elétrons 
 
 
Fonte: Fogaça (2014) 
 
Salienta-se que, no estado sólido os metais se agrupam geometricamente ordenados, 
formando as chamadas células, grades ou retículo cristalino, e é este arranjo que explica as 
propriedades mecânicas dos metais, conforme será observado mais adiante. 
 
4.2 Metalurgia e Materiais Metálicos 
 
Esta seção abordará a metalurgia e os materiais metálicos, abrangendo a siderurgia, 
as propriedades dos metais e suas ligas, o aço e o ferro fundido, bem como o tratamento 
térmico do aço e do ferro fundido e os metais não ferrosos. 
 
4.2.1 Siderurgia 
 
De acordo com Gavenda (2014) ferro é o metal mais utilizado pelo homem. Ele é 
encontrado em toda crosta terrestre sob a forma de óxidos de ferro, como é o caso do minério 
de ferro. Devido a sua abundância, o custo de produção é relativamente baixo. 
 
Diferentemente de alguns metais, como o cobre, por exemplo, que pode ser usado 
no estado quimicamente quase puro, o ferro sempre tem algum teor de outro elemento 
adicionado a ele, geralmente o carbono, o oxigênio e outros elementos. 
 
Os aços são ligas de ferro-carbono, com teores de carbono de 0,008 a 2,11%, 
contendo outros elementos residuais do processo de produção e podendo conter outros 
elementos de liga propositalmente adicionados. Se o aço não contém elementos de liga, é 
chamado de aço-carbono; do contrário, aço-liga. Ferro fundido é a designação genérica para 
ligas de ferro-carbono com teores de carbono acima de 2,11% [5]. 
 
A Siderurgia é a parte da metalurgia responsável pela fabricação e tratamento de 
aços e ferros fundidos. Neste tópico estão algumas informações resumidas sobre a produção 
siderúrgica e de alguns processos de produção dos produtos acabados. 
 
As Figuras 8 e 9 (4) a seguir ilustram o processo siderúrgico para a obtenção do aço e 
do ferro fundido. 
 
 
 
Mecânica Módulo 1 
25 
Figura 8 (4)- Esquema do siderúrgico para obtenção do aço e do ferro fundido 
 
Fonte: Gavenda (2014) 
 
Figura 9 (4)- Produção do aço 
 
 
Fonte: Mespaque (2012) 
 
O processo siderúrgico se dá de acordo com as etapas elencadas abaixo, as quais 
serão descritas em seguida. 
 
a) preparação da carga: sinterização e coqueria; 
b) redução: alto-forno; 
c) refino: aciaria convencional e aciaria elétrica; 
d) pré-lingotamento: forno de panela e/ou desgaseificação; 
e) lingotamento:direto, indireto ou contínuo; 
processos de transformação: conformação e usinagem. 
 
 
 
 
Módulo 1 Mecânica 
26 
 Preparação da carga: 
 
O minério e o carvão devem ser previamente preparados, antes de irem ao alto-
forno, o que lhes proporcionará melhoria do rendimento e economia do processo. Isso porque 
o minério de ferro, ao ser extraído da natureza, é estratificado segundo o tamanho da 
partícula. As partículas, medindo entre 6mm e 40mm, são separadas, mas grande parte do 
minério é formada de partículas menores (até o pó de minério de ferro deve ser aproveitado). 
Para aglomerar o particulado fino de minério de ferro em partículas maiores, existem os 
processos de pelotização ou sinterização. 
 
As pelotas são aglomeradas de forma esférica, formada pela pelotização de minérios 
finos, com o auxílio de aditivos, seguido por um endurecimento a frio ou a quente. Os aditivos 
geralmente utilizados são: fundentes (calcário, dolomita), aglomerantes (bentonita, cal 
hidratada) e combustível sólido (antracito). Elas variam de 5mm a 18mm de diâmetro. 
 
Os sinteres são aglomerados de forma irregular e esponjosa, conhecida como ferro 
esponja, medindo entre 5mm e 50mm. São formados por meio da sinterização, que é uma 
combustão forçada de um combustível previamente adicionado à mistura, que é formada por 
finos minérios de ferro, fundentes, como calcário e areia, finos de coque, como combustível, 
e aditivos, que é o aproveitamento de resíduos de recirculação. O ferro esponja atualmente 
visa basicamente elaborar uma carga de altíssima qualidade para o alto-forno. 
 
Concomitantemente à preparação do minério de ferro, o coque também é 
preparado. Ele é o produto sólido da coqueificação, que consiste na destilação de uma mistura 
de carvões, realizada em torno de 1100ºC, na ausência de ar, em fornos chamados coquerias. 
Esta destilação dá origem aos produtos carboquímicos (gases, vapores condensáveis, benzol, 
alcatrão, etc.) que, além de poderem ser comercializados pelas siderúrgicas, são importantes 
insumos para o próprio processo. 
 
O papel do coque (tipo de carvão de alto rendimento) no alto-forno é primeiramente 
fornecer o calor necessário para o processo, mas também é responsável por carburar o ferro 
gusa, produzir e "regenerar" os gases redutores e fornecer um meio propício à permeabilidade 
do ferro nas regiões inferiores do forno, onde o restante da carga está fundido ou em fusão. 
 
 Redução: 
 
O alto-forno é um grande forno de cuba, que é operado em regime de contracorrente 
de ar, que atinge a temperatura de 1300°C ou mais. No topo do alto-forno, o coque, o calcário, 
e o material portador de minério de ferro (sinter, pelotas e minério granulado) descem por 
gravidade. Depois de sofrerem a preparação inicial, estes produtos são carregados dentro do 
alto-forno, em camadas. Depois disso, o alto-forno pode ser alimentado com a carga que 
desce, reagindo com o gás que sobe. 
 
É necessário injetar na parte inferior do forno O2 quente (esquentado nos 
regeneradores de calor), por meio de sopradores, para manutenção da reação de redução, 
que produz calor, que funde a carga metálica, reagindo com o coque, formando monóxido de 
carbono (CO) em forma de gás, que ascende no forno, reduzindo o óxido de ferro presente na 
 
Mecânica Módulo 1 
27 
carga, que desce em contra corrente. A Figura 10 (4) a seguir ilustra o esquema dos 
equipamentos utilizados na redução de alto-forno (VENSON, 2013). 
 
Figura 10 (4)- Esquema dos equipamentos da redução de alto-forno 
 
Fonte: Venson (2013) 
 
O principal produto da redução do minério de ferro é o metal líquido (ferro-gusa ou 
ferro de primeira fusão). O ferro gusa é uma liga de ferro e carbono, com alto teor de carbono. 
Além do ferro gusa, há muitas impurezas inseridas, como o calcário e a sílica, que formam a 
escória, um subproduto valioso utilizado na fabricação de cimento. 
 
A matéria-prima demora de 6 a 8 horas para alcançar o fundo do forno na forma do 
produto final de gusa e escória líquida. Estes produtos líquidos são vazados em intervalos 
regulares de tempo. 
 
Uma pergunta que você deve ter feito a essa altura deve ter sido: o alto-forno atinge 
temperaturas muito elevadas, mais de 1500ºC, mas não derrete. Isso ocorre porque ele é 
revestido internamente por uma espessa camada refratária, cerca de 800mm de concreto ou 
tijolos a base alumina. Esse material o protege por cerca de 3 a 10 anos, quando o alto-forno 
é paralisado para que a camada seja refeita. Sua reativação é demorada (cerca de 3 meses) e 
é por esse motivo que ele é mantido ligado 24h por dia durante estes 3 a 10 anos. 
Resumidamente, os produtos do alto-forno são o metal fundido (o gusa), que segue 
para o processo de refino para se transformar em do aço, uma mistura de óxidos 
não reduzidos (a escória), matéria-prima para a indústria de cimento, gases de topo 
e material particulado. 
 
 Refino: 
 
Após sair do alto-forno, a composição do ferro gusa está longe da composição de um 
aço, pois tem muitas impurezas, devendo ser reduzidos os teores de carbono, enxofre, 
fósforo, manganês, entre outros. Para isso, se injeta controladamente O2 ou ar, com o intuito 
 
Módulo 1 Mecânica 
28 
de oxidar os elementos citados, fazendo-os sair na forma de gases ou passar para a forma de 
escória. 
 
Essa fase se chama aciaria, que pode ser a oxigênio (Conversor LD) ou elétricas (forno 
elétrico). Nela, transforma-se o gusa, líquido ou sólido, e/ou a sucata de ferro e aço em um 
novo aço líquido. Essa etapa envolve elevadas temperaturas (de 1580 a 1650°C), e a sua 
principal missão é retirar parte do carbono contido no gusa, juntamente com as outras 
impurezas. Os dois processos de refino do aço citados anteriormente normalmente são 
realizados em batelada As fases de aciaria a oxigênio e aciaria elétrica serão descritas a seguir. 
 
a) aciaria a oxigênio/Conversor LD: nesse caso, a carga é predominantemente 
líquida. Este método permite elaborar uma enorme gama de tipos de aços, desde 
o baixo carbono a média-ligas. Este método é responsável por cerca 60% (540 
milhões ton./ano) da produção de aço líquido mundial, a tecnologia continua a ser 
a mais importante rota para a produção de aço, particularmente, chapas de aço 
de alta qualidade; 
 
b) aciaria elétrica/Forno elétrico a arco (FEA): a carga é predominantemente sólida. 
Inicialmente, o forno elétrico era considerado, sobretudo, como um aparelho para 
a fabricação de aços especiais, inoxidáveis e de alta liga, mas atualmente ele tem 
sido cada vez mais utilizado na fabricação de aço carbono, principalmente no 
processo reciclador de sucata. 
 
 Pré-lingotamento: 
 
Após o refino, o aço ainda não se encontra em condições de ser lingotado. O 
tratamento a ser feito visa os acertos finais na composição química e na temperatura. 
Portanto, situa-se entre o refino e o lingotamento contínuo na cadeia de produção de aço 
carbono. Desta forma, o FEA, ou o conversor LD pode ser liberado, o que maximiza a produção 
de aço. Esta etapa pode ser realizada de duas formas, a saber: 
 
a) fornos de panela: nesta etapa serão feitas homogeneização do calor, ajuste da 
composição, ajuste da temperatura do aço, desoxidação (remoção do oxigênio 
residual do aço e são criadas as condições termodinâmicas para a adição de 
elementos de liga. Os desoxidantes mais comuns são ferro-ligas, escolhidos em 
função do aço a ser fabricado: (FeMn,FeSiMn) e Alumínio), desulfuração e 
desfoforação; 
 
b) desgaseificação: é uma operação que tem como objetivo a remoção de gases 
residuais do aço (hidrogênio, nitrogênio e oxigênio) e secundariamente auxilia na 
remoção de inclusões. 
 
 Lingotamento: 
 
Toda a etapa de refino do aço se dá no estado líquido. É necessário, pois, solidificá-lo 
de forma adequada, em função da sua utilização posterior. O lingotamento do aço pode ser 
realizado de três maneiras distintas, conforme descrito a seguir: 
 
Mecânica Módulo 1 
29 
a)direto: processo antigo onde o aço líquido é vazado e solidificado em lingoteiras 
estáticas. Os lingotes, então, são conformados a quente em laminadores 
primários, visando a produção de blocos, tarugos ou placas; 
b) indireto: processo antigo onde o aço é vazado num conduto vertical penetrando 
na lingoteira pela sua base; 
c) contínuo: processo em que o metal líquido é vazado continuamente para um 
molde e solidificado em um produto semiacabado, tarugo, perfis ou placas para 
subsequente laminação. 
 
 Conformação e usinagem: 
 
A grande importância dos metais na tecnologia moderna deve-se, em grande parte, 
à facilidade com que eles podem ser produzidos nas mais variadas formas, para atender a 
diferentes usos. Os processos de fabricação de peças a partir dos metais no estado sólido 
podem ser classificados em conformação mecânica, onde volume e massa são conservados, e 
remoção metálica ou usinagem, em que se retira material para se obter a forma desejada. 
 
a) conformação mecânica: volume e massa são conservados; 
b) remoção metálica ou usinagem: retira-se material para se obter a forma 
desejada. 
 
Os processos comuns de conformação mecânica, ilustrados pela Figura 11 (4), podem 
ser por: a) extrusão, quando da redução da seção transversal de um bloco de metal pela 
aplicação de pressões elevadas, forçando-o a escoar a partir do orifício de uma matriz; b) 
trefilação, que é um processo que consiste em puxar o metal por uma matriz, por meio de 
uma força de tração a ele aplicada na saída dessa mesma matriz; e c) forjamento, que é o 
processo de transformação de metais por prensagem ou martelamento. Esta última e 
considerada a mais antiga forma de conformação existente; d) laminação, que se trata de um 
processo de deformação plástica, na qual o metal tem sua forma alterada ao passar entre 
rolos e rotação. É considerado o mais usado, dada sua alta produtividade e precisão 
dimensional. Pode pelo método quente ou frio; e, d) dobramento, onde uma tira metálica é 
submetida a esforços aplicados em duas direções opostas para provocar a flexão e a 
deformação plástica, mudando a forma de uma superfície plana para duas superfícies em 
ângulo, com raio de concordância em sua junção. 
 
Figura 11 (4)- Processos comuns de conformação mecânica 
 
Fonte: Elaborada pelo autor (2014), baseado em Centro Paula Souza (2011) 
 
Módulo 1 Mecânica 
30 
4.2.2 Propriedades dos Metais e suas Ligas 
 
Nesta seção serão apresentados os sistemas cristalinos, a edição de impurezas na 
estrutura cristalina, a difusão, a nucleação e crescimento de grão, e segregação. 
 
 Sistemas cristalinos: 
 
Uma substância no estado sólido pode ser amorfa (ordem de curta distância), ou 
cristalina (ordem de longa distância). O material pode ser considerado de estrutura cristalina, 
quando os átomos ou moléculas que o constituem estão dispostos segundo uma rede 
tridimensional bem definida e que é repetida por um longo alcance no material. Isto ocorre 
com todos os metais e a maior parte das cerâmicas. 
 
Estes materiais são constituídos por uma microestrutura formada de grãos, onde 
estes são formados por uma estrutura cristalina ordenada. Estas redes já foram identificadas 
e estabelecidas em 7 tipos de sistemas cristalinos e 14 estruturas cristalinas básicas que são 
chamadas de redes Bravais. Todos os materiais cristalinos até agora identificados pertencem 
a um dos 14 arranjos tridimensionais correspondentes às estruturas cristalinas básicas de 
Bravais. 
 
A maioria dos metais cristaliza-se seguindo três dos quatorze tipos de redes Bravais, 
cúbica de corpos centrados (metais duros), cúbica de faces centradas (metais dúcteis) e 
hexagonal. As duas primeiras estruturas caracterizam metais como ferro, cobre, níquel, 
alumínio, ouro, e outros, enquanto que a última caracteriza o zinco e o magnésio. 
 
 Estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC): 
 
Esta estrutura apresenta um átomo em cada vértice da célula unitária e um átomo 
no centro dela, assim como indicado na Figura 12 (4) a seguir. 
 
Figura 12 (4)- Estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC) 
 
 
Fonte: Costa (2011) 
 
Alguns exemplos de materiais que se cristalizam segundo a estrutura CFC são: Ferro 
gama (Fe), Alumínio (Al), Cobre (Cu), Ouro (Au), Chumbo (Pb), Níquel (Ni), Platina (Pt), Prata 
(Ag). 
 
 
 
 
Mecânica Módulo 1 
31 
 Estrutura cristalina hexagonal compacta (HC): 
 
Esta estrutura possui dezessete átomos por célula unitária, um fator de 
empacotamento atômico de 74% e número de coordenação 12 (número de átomos que cada 
átomo tem contato). As estruturas CFC e HC (Figura 13 (4)) são chamadas de estruturas 
compactas, pois seu arranjo entre os planos cristalinos são os mais compactos possíveis. 
Alguns exemplos de materiais que se cristalizam segundo a estrutura HC são: Cádmio (Cd), 
Cobalto (Co), Titânio α (Ti), Zinco (Zn), Magnésio (Mg). 
 
Figura 13 (4)- Estrutura cristalina hexagonal compacta (HC) 
 
 
Fonte: Elaborada pelo autor (2014), baseado em Costa (2011) 
 
 Adição de impurezas na estrutura cristalina: 
 
A estrutura cristalina de um metal puro é, teoricamente, uniforme em todas as 
direções. Quando átomos de outros elementos, sejam impurezas ou elementos de liga, 
acomodam-se na estrutura cristalina de um metal, eles se locam nos interstícios do metal, ou 
seja, entre os espaços que existem entre um átomo e outro. Este caso é chamado de solução 
solida intersticial. 
 
Entretanto, se os átomos de natureza diferente (soluto) tiverem dimensões 
semelhantes ou maiores que os átomos do metal puro (solvente), estes vão deslocar os 
átomos de metal puro de seus lugares na estrutura cristalina, este caso se chama de solução 
sólida substitucional. A Figura 14 (4) a seguir ilustra, do lado esquerdo, a solução sólida 
substitucional, e, do lado direito, a solução sólida intersticial. 
 
Figura 14 (4)- Solução sólida substitucional e intersticial 
 
 
Fonte: Pavanati (2010) 
 
Com a introdução destes átomos em solução a estrutura cristalina se deforma e 
difere da posição dos átomos em equilíbrio. Este fenômeno é considerado na criação de ligas 
 
Módulo 1 Mecânica 
32 
metálicas, pois a solução altera sensivelmente o deslizamento entre os planos cristalinos e o 
empacotamento atômico do metal, modificando drasticamente as propriedades mecânicas 
do material, por isso a quantidade de solução dissolvida no metal deve ser controlada a fim 
de se alcançar melhoria das propriedades mecânicas. 
 
 Difusão: 
 
Difusão é o transporte de matéria no estado sólido, induzido por agitação térmica. 
Este é o mecanismo pelo qual a matéria é transportada, de uma a outra. Os átomos 
transportados podem ser, em gases, líquidos e sólidos, ficam em movimento constante e 
migram internamente ao longo do tempo. 
 
Nos gases e nos líquidos a difusão é um processo menos difícil de ocorrer. Todavia, 
nos sólidos, os movimentos atômicos são dificultados devido à ligação dos átomos em redes 
e posições de equilíbrio. As vibrações térmicas que ocorrem nos sólidos permitem maior ou 
menor movimento dos átomos menores, como o hidrogênio, dentro da estrutura do material. 
Ou seja, quanto maior a temperatura maior a difusão de gases ou partículas atômicas através 
da microestrutura do metal. 
 
A difusão é importante em diversos processos que ocorrem na indústria 
metalmecânica, como na difusão de átomos de carbono na superfície de uma peça que está 
sofrendo cementação, na sinterização que ocorre no processamento por metalurgia do pó, na 
galvanização, em tratamentos térmicos, na regularização do teor de hidrogênio de uma zona 
soldada, etc. A difusão que ocorre nos metais se dá em três formas: 
a) difusão intragranular ou difusão na estrutura cristalina: quando a temperatura se 
eleva o suficiente as impurezas na estrutura cristalina “pulam” pouco a pouco para 
as lacunas ou interstícios vizinhos. A este fenômeno dá-se o nome de difusão 
intersticial e difusão substitucional. Estefenômeno tem particular importância 
após tratamentos térmicos de resfriamento rápido, pois com ele pode se espalhar 
mais uniformemente o material segregado ao longo da liga, melhorando, assim, a 
qualidade do material; 
b) difusão no contorno de grão e na superfície do material: os contornos de grão e a 
superfície do metal são espaços bem mais abertos que o cristal metálico. Então, o 
contorno, além de um acumulador de átomos livres, é também um caminho para 
a difusão destas até a superfície do material. Um bom exemplo onde isso ocorre é 
no pós-aquecimento feito em juntas soldadas, onde o objetivo é aumentar a 
difusão do hidrogênio na solda, e, assim, evitando fissuração pelo hidrogênio; e, 
c) difusão nas linhas de discordância e maclas: os espaços mais abertos associados a 
uma linha de discordância facilitam a difusão. Tal tipo de difusão é mais 
importante, se a densidade de discordâncias for elevada. 
 
Estes processos ocorrem sempre ao mesmo tempo, porém algumas características 
do material afetam mais ou menos a facilidade de ocorrer a difusão. Por exemplo, a difusão 
ocorre melhor em estruturas CCCs que em CFCs ou em materiais com diâmetros atômicos 
maiores. 
 
 
Mecânica Módulo 1 
33 
 Nucleação e crescimento de grão: 
 
Sabemos que no estado liquido os átomos constituintes da matéria não estão 
ordenados. Porém, quando um metal em estado líquido sofre um processo de resfriamento, 
passando do estado líquido para o sólido, ele sofre uma etapa chamada de nucleação e em 
seguida uma chamada de crescimento de grão. 
 
Na etapa de nucleação, algumas partículas sólidas, chamadas núcleos, começam a se 
formar. Como a temperatura continua a diminuir, os núcleos formados crescem e novos 
núcleos são formados. O crescimento de cada núcleo, individualmente, gera partículas sólidas 
chamadas de grãos, conforme ilustra a Figura 15 (4) a seguir. 
 
Figura 15 (4)- Nucleação e crescimento de grão 
 
Fonte: Disponível em: http://dc110.4shared.com/doc/fftigLNp/preview_html_m4aac38d0.jpg 
Acessado em novembro de 2014 
 
Todos os grãos têm a mesma estrutura cristalina e o mesmo espaçamento atômico. 
Entretanto, como cada grão cresce de forma independente, a orientação dos planos de cada 
sistema cristalino, isto é, de cada grão, é diferente. Portanto, os contornos de grão são regiões 
onde a orientação dos átomos é abruptamente desfeita. Estes vazios permitem maior 
facilidade de movimentação atômica facilitando a difusão entre contorno de grão. 
 
Um dos efeitos do tamanho de grão é o de influenciar na resistência dos materiais. 
Em temperatura ambiente, quanto menor o tamanho de grão maior a resistência do material. 
Entretanto, em altas temperaturas, quanto menor o tamanho de grão, menor a resistência. 
Por esta razão, as estruturas dos metais e ligas são frequentemente classificadas de acordo 
com o tamanho do grão. 
 
 Segregação: 
 
De acordo com França (2008), em decorrência do crescimento de grão, as impurezas 
segregam nos contornos de grão, podendo formar fases que alterarão desfavoravelmente as 
propriedades do material, como, por exemplo, a redução de ductilidade ou aumento na 
susceptibilidade. 
 
Este tipo de defeito é apresentado quando no processo de solidificação existem 
impurezas com ponto de solidificação menor que o da liga envolvida. No caso de o elemento 
 
Módulo 1 Mecânica 
34 
ter ponto de solidificação maior do que o da liga, este material terá tendência de ser expulso 
em fase solida ou segregar entre os contornos de grão (FRANÇA, 2008). 
 
4.2.3 Aço e Ferro Fundido 
 
De acordo com Cardoso (2011), o aço é uma liga metálica formada essencialmente 
por ferro carbono, onde as percentagens deste último variam entre 0,008 e 2,11%. Ligas com 
percentagens superiores a 2,11% e inferiores a 6,67% são chamadas de ferros fundidos e 
acima disso se tem uma liga de ferro e cementita (Fe3C). Embora o carbono seja o principal 
material usado na criação de aço, o uso de percentagens de outros elementos como o 
magnésio, cromo, vanádio e o tungstênio trazem propriedades diferentes aos chamados aços 
liga. 
 
 Diagrama Fe-C: 
 
Callister Jr. (2008) afirma que a presença de carbono ou de outros elementos de liga 
alteram, entre outras coisas, as temperaturas de mudança de fase. A partir disso, para os aços-
carbono (sem ligas), se monta um diagrama de fase que relaciona o percentual de carbono 
com a temperatura e mostra as fases de equilíbrio. Este é um dos diagramas mais importantes 
no mundo da metalmecânica, conhecido como diagrama ferro carbono ou simplesmente 
Fe-C. 
 
O estudo desse diagrama permite-nos compreender porque variações do teor de 
carbono nos aços resultam na obtenção de diferentes propriedades. E embora os aços para 
construção mecânica não sejam ligas binárias Fe-C, por apresentarem quantidades de alguns 
outros elementos, o diagrama Fe-C é extensivamente empregado no estudo e fabricação de 
aços baixa-liga. 
 
Entretanto, ressalta-se que o diagrama Fe-C é um diagrama dependente somente da 
temperatura e da porcentagem de carbono, e as transformações microestruturais que 
ocorrem sob aquecimento e resfriamento lentos são ditas de equilíbrio. Em transformações 
rápidas o suficiente a ponto de evitar as transformações de equilíbrio estuda-se um diagrama 
distinto, o diagrama TTT (tempo-temperatura-transformação). 
 
De acordo com o Calliser Jr. (2008), o ferro puro em resfriamento lento solidifica-se 
a 1535ºC em um sistema CCC, chamado de ferro delta. A 1390ºC o sistema CCC transforma-
se em CFC, conhecido como ferro gama. A estrutura CFC permanece até a temperatura de 
910ºC, onde volta a ser CCC, denominada ferro alfa não-magnético. À temperatura de 766 ºC 
(ponto de Curie), a ferrita torna-se um material ferromagnético. 
 
Os aços com percentual de carbono acima de 0,83% de C, ponto eutetoide, são 
denominados aços hipereutetoides, enquanto que os aços com porcentagem de carbono 
inferior a 0,8% são denominados aços hipoeutetoides. Analogamente, os ferros fundidos com 
porcentagem de carbono acima de 4,3% (composição eutética) são denominados ferros 
fundidos hipereutéticos, e os ferros fundidos com porcentagem de carbono inferior a 4,3% 
são denominados ferros fundidos hipoeutéticos. 
 
 
Mecânica Módulo 1 
35 
Ponto eutetoide é aquele correspondente à composição de carbono de 0,8%. Ligas 
dessa composição, elevadas até o campo austenítico (fase γ) e em seguida resfriadas 
lentamente, atravessam a reação eutetoide, reação onde a austenita transforma-se em 
perlita, microestrutura constituída de lamelas de cementita (Fe3C) envoltas em uma matriz 
ferrítica (fase α) (CALLISTER, JR. 2008). 
Ainda de acordo com o autor, ponto eutético é aquele correspondente à composição 
de carbono de 4,3%. Trata-se do ponto de mais baixa temperatura de fusão ou solidificação, 
1147°C. Ligas dessa composição são denominadas ligas eutéticas. Os aços carbono podem 
ainda ser divididos em três grupos distintos, classificados em função do teor de carbono 
presente. São eles: 
 
a) aços de baixo teor de carbono (aço doce) - inferior a 0,2% C; 
b) aços de médio teor de carbono - entre 0,2% e 0,5% C; 
c) aços de alto teor de carbono - superior a 0,5%. 
 
 Constituintes estruturais de equilíbrio do aço: 
 
Os constituintes estruturais de equilíbrio do aço são a ferrita, a cementita, a perlita, 
austenita, bainita, sorbita, e a martensita, que serão descritas a seguir. 
 
a) ferrita: também chamado de ferro alfa, é o constituinte mais mole dos aços, 
embora seja o mais tenaz e mais maleável. Sua resistência à tração é de 28 N/mm2 
e o alongamento de 35%. Sua solubilidade máxima é de 0,008%. Pode também 
manter em solução de substituição a outros elementos, tais como Si, P, Ni, Cr, Cu, 
que aparecem nos aços-liga, bem como impurezas como elementos de ligação. Se 
o aço é muito pobre em carbono, sua estrutura está formada quase que 
totalmente por grãos de ferrita, cujos limites podem ser revelados facilmente como microscópio, depois de um ataque com ácido nítrico diluído. Apresenta rede 
cristalográfica cúbica de corpo centrado (CCC); 
b) cementita: é o carboneto de ferro, de fórmula Fe3C. É muito frágil e duro, 
apresentando mais de 840 Vickers, e é muito resistente ao cisalhamento. Em 
baixas temperaturas, é ferromagnético e perde esta propriedade a 212ºC (ponto 
de Curie para Fe3C). Seu ponto de fundição é acima de 1950ºC, e é 
termodinamicamente instável a temperaturas inferiores a 1200ºC; 
c) perlita: formada por uma mistura eutetoide de duas fases, ferrita e cementita, 
produzida a 723ºC quando a composição é de 0,8 % de C. Sua estrutura está 
constituída por lâminas alternadas de ferrita e cementita, sendo a espessura das 
lâminas de ferrita superior àquela de cementita. Estas últimas ficam em relevo 
depois do ataque com ácido nítrico. A perlita é mais dura e resistente que a ferrita, 
porém mais branda e maleável que a cementita. Apresenta-se em forma laminar, 
reticular e globular; 
d) austenita: também chamada de ferro gama, somente é estável às temperaturas 
superiores a 723ºC, desdobrando-se por reação eutetoide, a temperaturas 
inferiores, em ferrita e cementita. Somente pode aparecer austenita à 
temperatura ambiente nos aços austeníticos, permanecendo estável neste caso. 
É deformável como o ferro gama, pouco dura, apresenta grande resistência ao 
desgaste, é magnética, e é o constituinte mais denso dos aços, não sendo atacada 
 
Módulo 1 Mecânica 
36 
por reagentes. A resistência da austenita retida à temperatura ambiente oscila 
entre 80 e 100 daN/mm2 e alongamento entre 20 e 25%. Pode dissolver até 1,7 - 
1,8% de carbono. Apresenta rede cristalográfica cúbica de face centrada (CFC); 
e) bainita: é o constituinte que se obtém na transformação isotérmica da austenita 
quando a temperatura do banho de resfriamento é de 250 a 500°C. Apresenta 2 
tipos de estrutura: a bainita superior de aspecto arborescente, formada a 500 – 
580°C, composta por uma matriz ferrítica contendo carbonetos, e a bainita 
inferior, formada a 250 – 400°C, que tem um aspecto similar à martensita e é 
constituída por agulhas alargadas de ferrita, com placas finas de carboneto. A 
bainita tem dureza que vai de 40 a 60 HRc; 
f) sorbita: é obtida com um revenimento depois da têmpera. Ao realizar o 
aquecimento, a martensita experimenta uma série de transformações e no 
intervalo compreendido entre 400 e 650°C a antiga martensita perde tanto 
carbono, que se converte em ferrita. A estrutura então obtida é conhecida como 
sorbita; e, 
g) martensita: é uma solução sólida, intersticial, supersaturada de carbono em ferro 
alfa. É o constituinte estrutural da têmpera dos aços e sua microestrutura 
apresenta-se na forma de agulhas cruzadas. Os átomos de ferro estão como na 
ferrita, nos vértices. Os átomos de carbono estão nas faces e nas arestas, 
apresentando, por isso, uma rede distorcida. Esta distorção da rede é a 
responsável pela dureza da martensita. Ela apresenta uma rede cristalina 
tetragonal de corpo centrado (TCC). Suas características mecânicas são resistência 
à tração entre 170 – 250 kg/mm2, com dureza HRC entre 50 – 60, alongamento de 
0,5% e é magnética. 
 
 Aço – efeitos dos elementos de liga: 
 
Lembrando o que foi dito anteriormente, elementos de liga são os outros elementos, 
além do ferro e do carbono, que caracterizam um aço. A seguir, estudaremos melhor os 
efeitos que cada um destes elementos causa quando adicionados ao aço-liga, a partir da 
leitura do Quadro 2 (4). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mecânica Módulo 1 
37 
Quadro 2 (4)- Efeitos dos elementos de liga sobre o aço 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor (2014) 
 
 Aço – codificação, propriedades e aplicação: 
 
Existem várias entidades que estabelecem normas para codificação de aços de 
acordo com o teor de carbono e dos elementos de liga. Uma das mais importantes é a Society 
of Automotive Engineers (SAE), conhecido como sistema SAE/AISI, que usa, em geral, quatro 
algarismos na forma de ABXX, “onde A e B são números que identificam os principais 
elementos de liga presentes no aço e seus teores, dados em porcentagem e peso, enquanto 
 
Módulo 1 Mecânica 
38 
que os algarismos XX indicam a porcentagem em peso de carbono do aço, multiplicado por 
100”, de acordo com Tschiptschin (2010, p. 05). O Quadro 3 (4) a seguir ilustra o sistema de 
codificação SAE/AISI. 
 
Quadro 3 (4)- Sistema de codificação SAE/AISI 
 
 
Fonte: Tschiptschin (2010) 
 
Como já mencionado, os dois últimos algarismos (xx) indicam o teor de carbono em 
0,01%. Exemplo: um aço SAE 1020 tem 0,20% de carbono. É importante observar alguns tipos 
importantes de aço e suas principais características, conforme ilustra o Quadro 4 (4) a seguir. 
 
 
 
Mecânica Módulo 1 
39 
Quadro 4 (4)- Tipos importantes de aço e principais características 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor (2014) 
 
 Aços inoxidáveis: 
 
São aços com resistência à corrosão superior àquela dos aços comuns. Não são 
inertes em todos os meios, mas não são atacados por muitos deles ou são atacados de forma 
significativamente mais lenta do que os aços comuns. Cromo é o elemento mais importante 
para aumentar a resistência à corrosão do aço. Outros elementos, como níquel, o segundo 
mais importante, formam uma variedade de propriedades e características. A classificação 
 
Módulo 1 Mecânica 
40 
American Iron and Steel Institute (AISI) é uma das mais usadas para normalização destes aços. 
Os principais ácidos são ilustrados no Quadro 5 (4) a seguir. 
 
Quadro 5 (4)- Principais aços e suas características 
 
Fonte: Elaborado pelo autor (2014) 
 
Os aços tipos duplex são aplicados principalmente no ramo da indústria química, 
petroquímica, petróleo off shore (em unidades de dessalinização, dessulfuração e 
equipamentos para destilação) e também na indústria de papel e celulose (em digestores, 
plantas de sulfito e sulfato e sistemas de branqueamento). 
 
 Aços para ferramentas relacionados à temperalidade: 
 
Estes tipos de aço precisam, em geral, combinar propriedades como dureza, 
resistência à tração e à compressão, tenacidade e outras. Muitas vezes, operam sob elevadas 
temperaturas, situação em que a maioria das propriedades tende a piorar. Para atender às 
exigências, o controle da composição desses aços é mais rigoroso, bem como os processos e 
métodos de tratamento térmico. A seguir, resumimos no Quadro 6 (4) a classificação dos tipos 
mais comuns segundo padrões AISI/SAE (MSPC, 2009), e no Quadro 7 (4) as suas definições e 
características. 
 
 
 
Mecânica Módulo 1 
41 
Quadro 6 (4)- Classificação dos tipos mais comuns de aços segundo padrões AISI/SAE 
 
 
Fonte: MSPC (2009) 
 
Quadro 6 (4)- Aços para ferramentas relacionados à temperabilidade e suas principais características 
 
 
Fonte: Elaborado pelo (2014) 
 
 Aços para construção mecânica, civil, naval e outras: 
 
Neste tópico abordaremos rapidamente quanto aos principais tipos e as entidades 
normalizadoras de aços usados nas áreas estrutural, naval, Offshore, construção mecânica e 
em tubos, usando exemplos de aços disponíveis para estas áreas e indicados pelos principais 
fabricantes, conforme descreve o Quadro 7 (4) a seguir. 
 
 
 
Módulo 1 Mecânica 
42 
Quadro 7 (4)- Aços para a construção mecânica, civil, naval (e outras) e suas principais características 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor (2014) 
 
 Ferros fundidos: 
 
O ferro fundido, FOFOs, também é classificado como uma liga de ferro assim como o 
aço, porém ela é uma liga com teor de carbono que varia entre 2,11% e 6,67% e teor de silício, 
de 0,5 a 3,5%. Eles também podem conter elementos de liga como manganês, enxofre e 
fosforo. Na pratica, normalmente se trabalha com os percentuais de carbono por volta de 
2,11% a 4%. A Figura 16 (4) ilustra o percentual de carbono praticado nos FOFOs. 
 
Figura 16 (4)- Faixa de percentual de carbono praticada nos FOFOs 
 
 
Fonte:Elaborada pelo autor (2014), baseado em MSPC (2009) 
 
Este material é relativamente barato e de tecnologia acessível, embora tenham 
alguns inconvenientes no que se refere à sua especificação e controle de propriedades 
mecânicas. Ao contrário dos metais forjados, os ferros fundidos têm propriedades mecânicas 
que dependem não só da composição da liga e microestrutura, como também da velocidade 
de arrefecimento da fundição, das dimensões e configuração das peças. 
 
A especificação dos ferros fundidos pode ser feita seja a partir da correlação entre a 
dureza superficial e a resistência à tração ou pela medição do comportamento de corpos de 
 
Mecânica Módulo 1 
43 
prova, obtidos nas fundições. Não é, portanto, errado especificar ferros fundidos não ligados 
em função de sua composição. 
 
O carbono, que é o principal elemento de liga, está presente sob duas formas: grafite 
(carbono livre) e carboneto de ferro (cementita). Um elevado teor de carbono faz o ferro em 
estado líquido muito fluído e de boa moldabilidade. A precipitação do carbono na forma de 
grafite, durante a solidificação, contrária à tendência de contração do metal com o 
resfriamento, produzindo fundições de boa qualidade, também permite uma excelente 
usinabilidade, uma boa absorção de vibrações, além de atuar como lubrificante nas superfícies 
de desgaste. 
 
O silício é outro elemento de liga do ferro fundido, existindo em teores que vão de 
0.5 a 3.5%. A sua função principal é a de promover a formação do grafite, inibindo a formação 
de cementita (elemento grafitizante), e de determinadas microestruturas, controlando, assim, 
o teor de Si na dureza e na formação de grafite. 
 
Rigorosamente, os ferros fundidos deveriam ser estudados como ligas Fe-C-Si. 
Entretanto, o uso de diagramas de três elementos é um tanto complexo e, na prática, é 
adotado um conceito aproximado mais simples. Considera-se que o silício produz efeito similar 
a um teor de carbono equivalente dado pela fórmula expressa abaixo: 
 
Ce = %C + (1/3) %Si. 
 
Essa igualdade é representada pela reta (a) do gráfico ilustrado pela Figura 17 (4) a 
seguir. Em (b), há igualdade similar, com o coeficiente (1/6) em vez de (1/3). Por exemplo, um 
ferro com 3,6%C e 2,3%Si pode ser considerado equivalente àquele com 3,2%C e 3,5%Si. No 
gráfico, também são mostradas as faixas usuais de teores de C e Si para aços e os diversos 
tipos de ferros fundidos. 
 
Figura 17 (4)- Carbono equivalente do silício 
 
 
Fonte: Elaborada pelo autor (2014), baseado em MSPC (2009) 
 
Além do Si, outros elementos, como Si, AI, Ti e Cu, são inibidores da formação da 
cementita, grafitizantes. Elementos antigrafitizantes, que favorecem a formação de 
cementita, são Mo, Mn, Cr e V. 
 
O manganês (Mn) tem um efeito dessulfurante, sendo, por isso, um elemento 
necessário. No entanto, a sua presença deve ser limitada aos ferros fundidos cinzentos, por 
ser antigrafitizante (0.5<Mn<1.5%). 
 
Módulo 1 Mecânica 
44 
O fósforo (P) aumenta a fluidez a quente e baixa a temperatura de fusão; melhora a 
moldabilidade, mas aumenta a fragilidade a frio. O teor máximo de P deverá ser de 1.5%, mas 
normalmente não ultrapassa os 0.35%. 
 
O enxofre (S) tende a combinar-se com o ferro, formando um sulfureto que se deposita 
nas fronteiras do grão, diminuindo a resistência mecânica. O seu teor deve ser inferior a 
0.02%. 
 
A equivalência do efeito dos elementos de liga Si, P e Mn, relativamente ao C, pode ser 
avaliada por meio da fórmula empírica abaixo ilustrada, que nos dá o "Carbono Equivalente": 
 
Ceq = % C total + 0.312 (% Si) + 0.3 (% P) - 0.6 (% Mn) 
 
 Classificação dos ferros fundidos: 
 
Este item contém apenas alguns dados para a compreensão das variedades comuns 
do material. No Quadro 8 (4) a seguir, consideram-se as transformações do ferro fundido a 
partir da fase líquida até a fase sólida. Os desenhos das estruturas microscópicas são 
meramente ilustrativos e aproximados. 
 
Quadro 8 (4)- Transformações do ferro fundido, da fase líquida até a fase sólida 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor (2014), baseado em MSPC (2014) 
 
Mecânica Módulo 1 
45 
A partir da Figura anteriormente exibida vemos como a velocidade de resfriamento, 
além dos ajustes dos teores de carbono e silício, influi na formação da grafita. Velocidades 
menores de resfriamento permitem a grafitização na forma de veios, produzindo ferros 
fundidos cinzentos. 
 
Ferros fundidos dúcteis ou nodulares, itens 04 e 05 do Quadro 8, têm composição 
semelhante àquela dos cinzentos, mas a grafita tem forma esferoidal pela ação de agentes 
como o magnésio ou cério e baixos teores de enxofre. Já os ferros fundidos maleáveis, itens 
06 e 07, são produzidos a partir do branco. Por isso, a região (a) do quadro é vazia. Neste 
processo as peças de ferro fundido branco são submetidas a um aquecimento prolongado, 
que pode ser na presença de um meio adequado. A grafita resultante tem forma livre. 
 
Há também o ferro fundido mesclado, obtido mediante ajuste da velocidade de 
resfriamento e de outros parâmetros, de forma que a camada superficial é do tipo branco, e 
a interior, cinzento. Isso proporciona elevada dureza superficial e menor fragilidade da peça. 
O Quadro 9 (4) apresenta os tipos de ferros fundidos e suas principais características. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Módulo 1 Mecânica 
46 
Quadro 9 (4)- Tipos de ferro fundido e suas características 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor (2014) 
 
 
Mecânica Módulo 1 
47 
 Codificação dos ferros fundidos mais comuns: 
 
Há uma codificação específica para os ferros fundidos mais comuns, as quais serão 
descritas no Quadro 10 (4) a seguir. 
 
Quadro 10 (4)- Codificação dos ferros fundidos mais comuns e suas principais características 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor (2012) 
 
4.2.4 Tratamento Térmico do Aço e do Ferro Fundido 
 
Neste capítulo vamos estudar as transformações que ocorrem nos metais em fase 
sólida a partir dos tratamentos térmicos. A partir destes é possível alcançar grandes alterações 
nas propriedades mecânicas de vários materiais, sem modificar sua composição química, 
apenas sua organização microestrutural. 
 
Alguns metais e não-metais podem ter mais de uma microestrutura, dependendo da 
temperatura e pressão. Alotropia, ou transformações polimórficas, é o nome deste fenômeno, 
onde um mesmo elemento químico pode originar substâncias simples distintas, que são 
conhecidas como alótropos. Estes alótropos são diferentes modificações estruturais do 
elemento, ou seja, os átomos do elemento estão ligados entre si de uma maneira diferente. 
Estas transformações são acompanhadas de mudanças na densidade e de propriedades 
mecânicas. 
 
Módulo 1 Mecânica 
48 
Tratamento térmico é um ciclo de aquecimento e resfriamento controlado, cujo 
objetivo é alterar as propriedades mecânicas de um objeto sem mudar sua forma e 
composição química. Os tratamentos térmicos devem ser criteriosamente selecionados, a fim 
de se ponderar as características obtidas numa determinada peça, pois quando se faz a 
modificação da microestrutura com vistas a melhorar uma propriedade mecânica, é comum 
ocorrer perda de outra(s) propriedade(s). Algumas propriedades comumente modificadas 
num tratamento térmico são: 
 
a) redução de tensões internas residuais; 
b) aumento ou redução de dureza; 
c) aumento da resistência mecânica; 
d) aumento da ductilidade; 
e) aumento da tenacidade. 
 
 Polimorfismo dos aços na zona crítica: 
 
No diagrama ferro carbono, chama-se zona crítica a região de transição entre a 
austenita e a região de ferrita + cementita. As transformações que ocorrem com as ligas ferro 
carbono, na zona crítica, podem ser descritaa utilizando-se como exemplo um aço eutetoide, 
hipoeutetoide e hipereutetoide. A maneira como ocorrem estas transformações polimórficas 
é semelhante para todos os aços hipoeutetoides, assim como para os eutetoides e 
hipereutetoides e é a microestruturaformada que caracteriza os aços nestas três subclasses. 
 
 Transformações microestruturais dos aços hipoteutoides: 
 
Quando o percentual de carbono seja menor que 0,8% de C teremos os aços 
hipoeutetoides. Esta transformação é ilustrada pela Figura 18 (4) abaixo. Lembramos que um 
aço hipoeutetoide, então, possui grãos de ferrita contendo no máximo 0,008% de carbono 
dissolvido e ilhas de perlita contendo ferrita (também com 0,008% de carbono dissolvido) e 
cementita (com 6,67%C em peso). 
 
 
Mecânica Módulo 1 
49 
Figura 18 (4)- Diagrama parcial Fe-C mostrando a transformação de um aço hipereutetoide, em 
resfriamento lento (a) e microestrutura formada por este resfriamento (b) 
 
 
Fonte: Pavanati (2010) 
 
Vamos supor que tenhamos um aço com 0,3% de carbono e este material seja 
aquecido acima da linha crítica A3. Por exemplo, em torno de 900 ºC, deixando tempo 
suficiente para que todo o material se transforme em austenita. Logo, teremos uma única fase 
a austenita (Fe-γ). Se este material for resfriado lentamente até a temperatura assinalada com 
o ponto “b” na figura abaixo, ocorrerá a nucleação e crescimento da ferrita (Fe-α), 
principalmente nos contornos de grãos da austenita, dado que são regiões propícias para a 
precipitação de partículas de segunda fase. 
 
Com o progressivo resfriamento do material do ponto “b” para o ponto “c”, a 
quantidade de ferrita aumentará, até que uma significativa parte da austenita seja 
transformada em ferrita. Esta ferrita é chamada de ferrita proeutetoide, pois ocorre a uma 
temperatura maior que a eutetoide. Enquanto o aço é resfriado do ponto “b” para “c”, o teor 
de carbono da austenita restante aumenta de, aproximadamente, 0,3% para cerca de 0,8% 
(eutetoide). 
 
Se as condições de resfriamento forem mantidas, a austenita restante se 
transformará toda em perlita, assim como observado para o aço eutetoide, pois a austenita 
resultante tem agora a composição eutetoide. Logo, como microestrutura teremos, então, a 
ferrita proeutetoide, formada à temperatura acima da eutetoide, e perlita. 
 
 Transformações microestruturais dos aços eutetoides: 
 
Em relação ao aço eutetoide (0,8% C), se esta liga for aquecida acima de 727ºC e 
mantida nesta temperatura tempo suficiente para que todo o material seja transformado, 
teremos uma única fase, a austenita (Fe-γ), conforme mostrado na Figura 19 (4) a seguir 
(ponto “a”). 
 
Módulo 1 Mecânica 
50 
Figura 19 (4)- Diagrama parcial Fe-C mostrando a transformação de um aço eutetoide, em 
resfriamento lento (a) e microestrutura formada por este resfriamento (b) 
 
 
Fonte: Pavanati (2010) 
 
Se a seguir o aço com esta composição química for resfriado (muito) lentamente, a 
uma temperatura pouco acima da temperatura eutetoide (727 ºC), a sua estrutura 
permanecerá austenítica (CFC, Fe-γ). 
 
O resfriamento posterior até a transformação ligeiramente abaixo da temperatura 
eutetoide irá provocar a transformação da austenita nas fases previstas no diagrama de fase, 
ou seja, Ferrita e Cementita (Fe-α+Fe3C). Como o resfriamento é realizado lentamente, a 
microestrutura formada é a perlita, ou seja, morfologia lamelar em forma de placas alternadas 
de ferrita e cementita. No caso da composição eutetoide, toda a austenita se transforma em 
pelita. Logo, a microestrutura desta liga é formada totalmente por perlita (100% perlita). 
 
 Transformações microestruturais dos aços hipereutetoides: 
 
Em relação ao aço hipereutetoide, uma vez contendo 1,1% de carbono, conforme 
mostrado na Figura 20 (4), se o aquecermos a uma temperatura acima da linha Acm, por 
exemplo, a 900 ºC, mantendo tempo suficiente para que todo o material se transforme em 
austenita, fizermos, em seguida, o resfriamento lento deste material e começarmos a analisar 
as fases formadas, notaremos que no ponto “b” parte da austenita se transforma em 
cementita, ou seja, ocorre a nucleação e crescimento desta fase (assim como a austenita se 
transformou em ferrita no hipoeutetoide), principalmente nos contornos dos grãos 
austeníticos. Com o progressivo resfriamento, a quantidade de cementida aumenta até se 
aproximar da temperatura eutetoide. Esta cementita formada neste estágio é denominada 
cementita proeutetoide, pois se forma em temperatura acima da temperatura eutetoide. 
 
 
Mecânica Módulo 1 
51 
Figura 20 (4)- Diagrama parcial Fe-C mostrando a transformação de um aço hipereutetoide, em 
resfriamento lento (a) e microestrutura formada por este resfriamento (b) 
 
 
Fonte: Pavanati (2010) 
 
O fato de se ter cementita nos contornos de grão pode provocar uma fragilização 
intensa nos aços, principalmente se esta cementita formar uma rede contínua ligando os 
contornos de grãos. Por este motivo não são comumente observados teores de carbono acima 
de 1% nos aços. 
 
Os diagramas de fase estudados permitem a previsão de fases quando o aquecimento 
ou, principalmente, o resfriamento é muito lento. Por isso são chamados diagramas de 
equilíbrio. Já os diagramas TTT preveem microestruturas em condições fora do equilíbrio. 
 
 Curvas TTT (time, temperature, transformation): 
 
Quando os aços são resfriados com velocidades intermediárias, outras 
microestruturas se formam. Para descrever o que ocorre durante o resfriamento dos aços 
submetido a tratamentos isotérmicos, utilizam-se as curvas TTT – Temperatura, Tempo, 
Transformação. São diagramas que relacionam as temperaturas e os tempos de início e fim 
de transformação. É possível localizar nas curvas as regiões em que se formam ferrita, perlita, 
bainita e martensita. 
 
A curva mais à esquerda corresponde ao início das transformações e a mais à direita 
ao fim das transformações. Nas duas curvas existem duas retas horizontais denominadas, 
respectivamente, Mi e Mf. São as temperaturas de início e fim de transformação martensítica. 
 
Quando uma curva de resfriamento cruza a curva TTT, a transformação referente à 
zona de cruzamento ocorre na região assinalada por um serrilhado. Assim, a determinação da 
estrutura é feita analisando-se em região da curva TTT, onde ocorreu a transformação. A 
Figura 21 (4) ilustra o diagrama TTT. 
 
Módulo 1 Mecânica 
52 
Figura 21 (4)- Diagrama TTT 
 
 
Fonte: Pavanati (2010) 
 
O Quadro 11 (4) a seguir ilustra as regiões da Curva TTT e suas principais 
características. 
 
Quadro 11 (4)- Regiões da curva TTT e suas características 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
As duas linhas que indicam o início e o fim da transformação mostram que a esta não 
ocorre de uma hora para outra, mas leva algum tempo. Temos as linhas de início de 
transformação (Pi, Bi e Mi) e de fim de transformação (Pf, Bf e Mf), correspondentes ao início 
e fim da transformação da austenita em perlita, bainita e martensita, respectivamente. 
 
Mecânica Módulo 1 
53 
O ponto C é o que chamamos de ponto crítico da curva ou cotovelo da curva TTT. Assim sendo, 
esta curva nos mostra como deve ser o resfriamento do aço para que se possam obter estas 
três microestruturas. 
 
 Fatores que alteram a forma dos diagramas TTT: 
 
O teor de carbono altera sensivelmente a forma da curva TTT, principalmente a 
posição do “cotovelo”, ou seja, o tempo e a temperatura para o início e o fim das 
transformações. No entanto, outros fatores modificam a posição das curvas de transformação 
do diagrama. 
 
A composição química da liga é um dos fatores mais importantes. Os elementos de 
liga influenciam no deslocamento do “cotovelo” da curva para a direita, no sentido de 
melhorar a temperabilidade dos aços, pois facilita a obtenção de martensita a velocidades de 
resfriamento menores. Além disso, dependendo do elemento de liga, o início e o fim da 
transformação de austenita pode ser “atrasado” de modo distinto. A parte da curva 
correspondente à perlita pode ser mais atrasada que a da bainita, o que produz uma distorção 
no diagrama TTT. 
 
Em relação ao diagrama TTT do aço ABNT 4340 da Figura 22 (4), observa-se