Revisão aço e ferro

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Material( Revisão de Conceitos) 
 
 
 
Aço 
Ferro 
Ligas 
Classificações 
Solução sólida ilimitada 
Diagrama de fase binário mostrando a total miscibilidade de A em B 
Fases presentes: 
 L - líquido 
 SS - sólida 
Componentes: 
 A e B 
Linhas: 
 Líquidus 
 Sólidus 
DIAGRAMA DE FASES 
2 
Efeito da velocidade de resfriamento 
Ferros Fundidos 
3 
TIPOS 
4 
TIPO FOFOs C Si Mn S P 
Branco 1,8-3,6 0,5-1,9 0,25-0,80 0,06-0,20 0,06-0,18 
Cinzento 2,5-4,0 1,0-3,0 0,25-1,0 0,02-0,25 0,05-1,0 
Nodular/Dúctil 3,0-4,0 1,8-2,8 0,10-1,0 0,03 máx. 0,10 máx. 
Classificação dos Fofos quanto ao tipo de liga 
Ferros Fundidos 
5 
-Fofo branco: fratura cor clara, elementos de liga C e Si, estrutura de C 
combinado (Fe3C); 
 
-Fofo cinzento: fratura cor escura, principais elementos C e Si, estrutura com C 
livre (grafita lamelar) e no estado combinado (Fe3C); 
 
-Fofo dúctil ou nodular: grafita esferoidal (devido a TT no estado líquido), boa 
ductilidade; 
 
-Fofo maleável: obtido a partir do fofo branco, mediante TT de maleablização, 
transformando todo Ferro combinado em grafita em nódulos; 
Branco 
(perlita e ledeburita) 
Cinzento 
(veios grafita e perlita) 
Nodular 
(ferrita e nódulos grafita) 
Nodular 
(perlita e nódulos grafita) 
FERROS FUNDIDOS - estrutura 
6 
Ferros Fundidos 
 O processo de fundição é a técnica mais conveniente 
de fabricação; 
    Grafita Cα3Fe CFe3 
 O diagrama de equilíbrio Fe-C é um pouco diferente do Fe-Fe3C; 
 
 
 Ferro Fundido Cinzento  GRAFITA 
 Ferro Fundido Branco  CEMENTITA 
 
 A cementita é um composto metaestável e pode se dissociar na forma: 
7 
PROPOSTA DE REPOSIÇÃO 
 FALTAS 15 e dia 22 de Fevereiro ( 6 
aulas) 
 
 REPOR DAS 21 as 22:30 ; 
 15 de março até 26 de abril; 
 Manter a data da prova 12 de abril 
 
 OU REPOR EM 2 sábados em ABRIL 
 
8 
 Propriedades dos FoFos 
•Baixo custo; 
•Ponto de fusão mais baixo que o aço; 
•Boa fluidez; 
•Versatilidade de propriedades e aplicações. 
Ferros Fundidos 
9 
A inoculação 
 Consiste na adição de um material no metal 
líquido, no próprio forno ou panela de 
fundição, pouco antes do vazamento nos 
moldes, para a nucleação de grafita (facilitar a 
grafitização) e obter ferros fundidos 
cinzentos de melhores propriedades 
mecânicas. 
 
 
Ferros Fundidos 
10 
- Inoculantes grafitizantes comuns: grafita, 
silício metálico, ferro-silício 
- Inoculantes grafitizantes especiais (maior 
efeito grafitizante): Ca-Si, Ca-Si-Ti, Ca-Si-
Mn, Si-terras raras, etc; 
- Inoculantes estabilizadores (perlitizantes): 
para fofos (4,0~4,5%C): Cr-Si, Cr-Si-Mn, 
Cr-Si-Mn-Zr, etc 
A inoculação 
11 
Efeito da velocidade de resfriamento 
Ferros Fundidos 
12 
Fatores que favorecem formação da Grafita 
Ferro Fundido CINZENTO 
Alto teor de C 
Alto teor de Si 
Resfriamento lento 
Seções espessas 
Presença de : S, P, Al, Mg, Sb, Sn, Cu, Ni, 
Co 
Adição de Inoculantes 
É de boa resistência Mecânica (até 40 
Kgf/mm2) e ao desgaste 
É de fácil usinagem e difícil soldagem 
 
13 
FERRO FUNDIDO CINZENTO 
Elevado coeficiente de amortecimento (os veios de 
grafita absorvem o impacto e o som) 
Base para máquinas-ferramentas 
A grafita apresenta baixa resistência 
mecânica, ou seja, age como vazios na 
estrutura do material. 
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Classificação dos fofos cinzentos segundo ABNT 
 
 
 
 
 
 FCXX 
 XX= Limite máximo de resistência à 
tração 
 
NOMENCLATURA 
 
•Não se faz pela composição 
química, mas sim pela resistência 
•ASTM A48 Classe 20, 30, ... 
•A Classe determina a resistência à 
tração mínima, em 1000 psi 
 
FERRO FUNDIDO CINZENTO 
16 
FERRO FUNDIDO CINZENTO 
(em kpsi) 
17 
Norma ABNT (NBR 6589/1986) – Peças de ferro fundido cinzento 
classificadas conforme a resistência à tração 
 Tipo D (mm) (*) d (mm) (**)LR mínimo (MPa)
FC-100 20 20 100
FC-150 13 8 230
20 12,5 180
30 20 150
45 32 110
FC-200 13 8 280
20 12,5 230
30 20 200
45 32 160
FC-250 13 8 330
20 12,5 280
30 20 250
45 32 210
FC-300 20 12,5 330
30 20 300
45 32 260
FC-350 20 12,5 380
30 20 350
45 32 310
FC-400 30 20 400
45 32 360
D - diâmetro da barra no 
estado bruto-de-fundição 
d - diâmetro do cp 
usinado 18 
Norma ABNT (NBR 8583/1984) – Peças de ferro 
fundido cinzento classificadas conforme a dureza Brinell 
 
Classe Faixa de dureza Brinell 
FCHB 158 145-170
FCHB 175 150-200
FCHB 200 170-230
FCHB 225 190-260
FCHB 265 240-290
FCHB 295 270-320
19 
Aplicações 
 Anéis de pistão, produtos sanitários, tampas de 
poços de inspeção, tubos, conexões, carcaças de 
compressores, rotores, pistões hidráulicos, 
engrenagens, eixos de comandos de válvulas, 
virabrequins, etc 
FERRO FUNDIDO CINZENTO 
20 
http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http://conexaosaneamento.com/produtos/ferro/Img_TuboK7.gif&imgrefurl=http://conexaosaneamento.com/produto-ferro-fundido.php&usg=__3JxqhX7Re1WnIGUGd-3JiaQxvNQ=&h=60&w=100&sz=4&hl=pt-BR&start=31&itbs=1&tbnid=dgATik4HW15x0M:&tbnh=49&tbnw=82&prev=/images%3Fq%3Dtubo%2Bferro%2Bfundido%26start%3D20%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DN%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26tbs%3Disch:1
http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.reconditec.com.br/images/RotorHidropulper.jpg&imgrefurl=http://www.reconditec.com.br/catalog.html&usg=__00i2ovI5-6lltOUDbKRqwZZ7P4o=&h=360&w=360&sz=19&hl=pt-BR&start=32&itbs=1&tbnid=ovBo6KTE-AOX3M:&tbnh=121&tbnw=121&prev=/images%3Fq%3Drotor%2Bferro%2Bfundido%26start%3D20%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DN%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26tbs%3Disch:1
Baixo teor de C 
Baixo teor de Si 
Resfriamento rápido 
Seções finas 
Adição de : Ti, V, Cr, Mn, Mo 
Fatores que favorecem formação da Cementita 
 Ferro Fundido BRANCO 
Ferros Fundidos 
21 
 Cilindros de laminação, rodas de vagões, peças 
empregadas em equipamentos para britamento 
de minério e moagem de cimento. 
FERRO FUNDIDO BRANCO 
Britador de mandíbula 
22 
DUREZA BRINELL: 450 RC: 44
FERRO FUNDIDO BRANCO 
23 
CARACTERÍSTICAS 
•3,5% C a 4,0 ; 1,8 a %Si a 3,0 
Carbono livre na forma esferoidal 
 Devido 
Ao tratamento feito no estado líquido 
 
Inoculação da liga Fe-Mg-Si (+ comum) 
 
•Em vez de flocos de C formam-se nódulos 
•A matriz é ferrítica (veloc. baixa) ou perlítica (veloc. 
moderada) 
•Grafita em nódulos proporciona maior resistência, 
ductilidade e tenacidade 
FERRO FUNDIDO DUCTIL (ou nodular, ou esferoidal) 
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PROPRIEDADES 
•Alta resistência, tenacidade e ductilidade 
•Excelente usinabilidade 
•Possibilidade de deformação a quente 
•Grande resistência ao desgaste 
•Fluidez boa 
•Soldabilidade melhorada 
•Baixo custo (superior ao ff cinzento) 
FERRO FUNDIDO DUCTIL (ou nodular, ou esferoidal) 
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APLICAÇÕES 
• Válvulas, carcaça de bombas, 
virabrequins, engrenagens, pinhões, 
cilindros e outros componentes de 
máquinas e automóveis. 
FERRO FUNDIDO DUCTIL (ou nodular, ou esferoidal) 
26 
http://www.submarino.com.br/produto/15/1688684/?franq=134562
FERRO FUNDIDO DUCTIL OU NODULAR 
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MICROESTRUTURA 
•% elementos constituintes idênticas ao 
ferro fundido branco 
•Obtido do ff branco por tratamento 
térmico de maleabilização 
•A microestrutura obtida resulta da 
decomposição da cementita em rosetas 
de grafite, numa matriz de ferrita, perlita 
ou martensita 
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL 
28 
DUREZA BRINELL: 300 RC: 30
A alta taxa de resfriamento
necessária para produzir inicialmente
a estrutura do fofo branco restringe o
tamanho e a espessura das peças de
fofo maleável (menores de 4,5 Kg).
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL 
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PROPRIEDADES 
•Variando a taxa de resfriamento, pode obter-se um 
largo espectro de propriedades 
•Boa resistência à corrosão 
•Boa usinabilidade e fluidez 
•Propriedades similares ao ff dúctil 
•Alta resistência, tenacidade e ductilidade 
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
 
Tempo 
cementite grafite 
Martensite 
Perlite 
Ferrite 
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL 
30 
APLICAÇÕES•Aplicação similares ao ff dúctil 
•Peças sujeitas a alta temperatura 
•Elementos de ligação 
•Juntas universais 
•Pequenas ferramentas 
 
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL 
31 
http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http://cellopes.com/dbimg/foto-11.jpg&imgrefurl=http://cellopes.com/fotosdetalhes.asp%3Fcodfoto%3D11%26inicio%3D0%26codcategoria%3D2%26textopesquisa%3D%26ordem%3Dcodfoto&h=134&w=120&sz=4&tbnid=ZYaWXkR7zJR6NM:&tbnh=92&tbnw=82&prev=/images%3Fq%3D%2522ferro%2Bfundido%2Bmale%25C3%25A1vel%2522&hl=pt-BR&usg=__CA4pLBdn7__rKDgQrhegugDXEr8=&ei=m5vIS-fhMM6nuAfit5nVDA&sa=X&oi=image_result&resnum=6&ct=image&ved=0CBgQ9QEwBQ
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://cat.hansa-flex.com/img/category/KSKL_SK.jpg&imgrefurl=http://cat.hansa-flex.com/pt/cat/988&usg=__uNmhVlHrUyxUOibsPisnfrFjlOQ=&h=125&w=125&sz=12&hl=pt-BR&start=18&um=1&itbs=1&tbnid=ByLiqoBURzUj6M:&tbnh=90&tbnw=90&prev=/images%3Fq%3D%2522ferro%2Bfundido%2Bmale%25C3%25A1vel%2522%26um%3D1%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DN%26tbs%3Disch:1
Forma da grafita em um ferro fundido 
maleável (forma de “amebas”) 
32 
 
33 
AÇO E CLASSIFICAÇÃO 
 
34 
AÇO 
 Aço é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono , com 
percentagens deste último variando entre 0,008 e 2,11%. 
 O carbono é um material muito usado nas ligas de ferro, porém varia com 
o uso de outros elementos como: magnésio, cromo etc 
 
 Apresenta dusctibilidade e é facilmente deformável por forja , laminação e 
extrusão. 
 
 
 
35 
 
AUSTENITA 
FERRITA 
FERRITA 
36 
 
37 
Aços 
 Apresentam teor de carbono de até 1%; 
 São Classificados em Baixa Liga e Alta Liga; 
 Baixa Liga classificados pelo teor de carbono; 
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ARBL - de Alta Resistência e Baixa Liga 
A sua produção pode envolver: a) pequenas adições de elementos formadores de carbetos e nitretos 
(microligantes); 
 b) laminação controlada; 
c) resfriamento controlado; 
d) controle de forma de inclusões. 
Produção do Aço 
39 
Alto Forno 
John A. Ricketts, Ispat Inland, Inc. 
40 
Alto forno 
41 
42 
 
Conversores 
 
Oxigênio Puro  Oxidação controlada C e Si 
43 
44 
O Processo Siderúrgico 
 Carvão : duplo papel na fabricação do aço. 
 
◦ Como combustível: permite alcançar altas temperaturas 
(cerca de 1.500º Celsius) necessárias à fusão do minério. 
 
 
◦ Como redutor: associa-se ao oxigênio que se desprende do 
minério com a alta temperatura, deixando livre o ferro (alto 
forno). 
 
45 
 
46 
 
47 
Designação de Aços 
 Designação AISI / SAE / ASTM; 
 Designação possui quatro dígitos, tipo 1020; 
 Para aços comuns os dois primeiros são 10xx, outras combinações de dois dígitos designam 
aços liga, 13xx, 41xx, 43xx; 
 Dois últimos dígitos designam o teor de carbono 1040 = 0,4 % C ; 
 Designação UNS aplicado para ligas ferrosas e não ferrosas, para aços a letra G + no 
AISI/SAE + 0, G10200 = 1020; 
48 
Aços de Baixa Liga Baixo Carbono 
 Apresentam teores de carbono inferiores a 0.25%; 
 Não Respondem a tratamentos térmicos; 
 Aumento de resistência mecânica por trabalho a frio; 
 Microestrutura consiste de ferrita e perlita; 
 Ligas dúcteis e de baixa resistência; 
 Elevada trabalhabilidade: Boa soldabilidade e usinabilidade; 
 Baixos custos de produção; 
49 
Aços de Baixa Liga 
 Aplicações em carcaças de automóveis, formas estruturais, chapas 
para tubulações, pontes, latas estanhadas; 
 Limite de escoamento σe= 275 MPa e σu= 415 a 550 MPa 
 Ductilidade; 
50 
Aços de Baixa Liga e Alta 
liga Ni, Mo e V; 
 Limite de escoamento σu= 480 MPa 
 Somatória dos outros elementos de liga ~ 10%; 
 Aços ditos microligados produzidos por laminação controlada; 
 Respondem tratamento térmicos; 
 Dúcteis, conformáveis, usináveis e soldáveis; 
 Aplicação automobilística, construção civil, vasos de pressão, etc.; 
51 
Aços de Baixo Teor 
AISI/SAE ou 
ASTM 
Limite de 
Resistência à 
tração [MPa] 
Limite de 
Escoamento 
[MPA] 
Ductilidade 
[%AL em 50 
mm] 
Aplicações Típicas 
Aços Comuns ao Carbono com Baixo Teor de Carbono 
1010 325 180 28 Painéis de automóveis, pregos e 
arames 
1020 380 205 25 Tubos, aço estrutural e em chapas 
A36 400 220 23 Estrutural pontes e edificações 
A516 
Classe 70 
485 260 21 Vasos de pressão 
Aços de Alta Resistência e Baixa Liga ARBL 
A440 435 290 21 Estruturas aparafusadas e rebitadas 
A633 
Classe E 
520 380 23 Estruturas usadas para baixa 
temperatura 
A656 
Classe 1 
655 552 15 Chassis de caminhões e vagões de 
trem 
52 
Aços de Médio Teor 
 Apresentam teores de carbono entre 0.25 a 0.60%; 
 Respondem a tratamentos térmicos; 
 Utilizadas em condição de revenido; 
 Baixa endurecibilidade, adição de elementos de liga Ni, Cr, Mo aumentam a temperabilidade; 
 Mais resistentes, porém possuem menor ductilidade; 
53 
Aços de Alto Teor e Ligas Especiais 
 Apresentam teores de carbono entre 0.60 a 1.40%; 
 Mais resistentes, mais duros, porém menor ductilidade; 
 Utilizadas em condição de revenido; 
 Elevada endurecibilidade, adição de elementos de liga Ni, Cr, Mo, V e W promovem a 
formação de carbonetos, Cr23C6, V4C3, WC, resistência à abrasão; 
 Adição destes elementos promotores de carbonetos, os classificam como aços ferramentas; 
 Emprego em peças resistentes a abrasão, ferramentas de corte, matrizes para conformação; 
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Aços de Médio Teor 
Designação Composição % 
AISI/SAE ou 
ASTM 
UNS Ni Cr Mo Outros 
10xx 
ao carbono 
G10xx0 
11xx, 
Fácil usinagem 
G11xx0 0,08-0,33S 
 
12xx, 
Fácil usinagem 
G12xx0 0,10-0,35S 
0,04-0,12P 
13xx G13xx0 1,60-1,90Mn 
40xx G40xx0 0,20-0,30 
41xx G41xx0 0,80-1,10 0,15-0,25 
43xx G43xx0 1,65-2,00 0,40-0,90 0,20-0,30 
86xx G86xx0 0,40-0,70 0,40-0,60 0,15-0,25 
55 
Aços de Médio / Alto Teor 
AISI/SAE ou 
ASTM 
Limite de 
Resistência à 
tração [MPa] 
Limite de 
Escoamento 
[MPA] 
Ductilidade 
[%AL em 50 
mm] 
Aplicações Típicas 
Aços Comuns ao Carbono com Médio / Alto Teor de Carbono 
1040 605-780 430-585 33-19 Virabrequins, parafusos 
1080 800-1310 480-980 24-13 Talhadeiras, martelos, punções 
1095 760-1280 510-830 26-10 Facas, lâminas, serras para metais 
Aços-Ligas 
4043 786-2380 710-1710 24-4 Molas, ferramentas manuais 
4340 980-1960 895-1570 21-11 Buchas, material aeronáutico 
6150 815-2170 745-1860 22-7 Eixos, pistões, engrenagens 
56 
Aços Inoxidáveis 
 Aços resistentes a corrosão atmosférica e a uma 
variedades de ambientes; 
 Elemento de liga predominante Cr, acima de 11%, O Ni e o Mo elevam a resistência à 
corrosão; 
 São divididos em três classes base segundo o microconstituinte predominante; 
 - Martensítico - Alta Resistência (PH) 
 - Ferrítico - Duplex 
 - Austenítico 
 
 Essas microestruturas promovem uma grande combinação de propriedades mecânicas 
associadas à resistência a corrosão; 
57 
58 
Continuação tabela SAE e AISI 
 
59