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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC 
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA - DEM 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO 
 
POR CONFORMAÇÃO MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. André Olah Neto 
Revisão Maio/2010 
 
 
 
UDESC – CCT – DEM 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO POR CONFORMAÇÃO MECÂNICA 
ANDRÉ OLAH NETO 
 
 
1 
ÍNDICE 
 
PREFÁCIO: 6 
 
I) INTRODUÇÃO: 7 
 01) Definição do campo de atuação 
 02) Classificação geral dos materiais 
 03) Critérios de seleção e aplicação dos materiais 
 04) Opções de fabricação de produtos metálicos 
 05) Classificação dos processos de fabricação 
 06) Tipos de processos de fabricação 
 07) Classificação dos processos de conformação 
 08) Critérios de escolha do processo de conformação 
 09) Questionário 
 
II) VARIÁVEIS DO PROCESSO DE CONFORMAÇÃO: 23 
 01) Conformabilidade dos materiais 
 02) Requisitos exigidos em um material conformado 
 03) Fatores que definem a aplicação do material 
 04) Fatores que definem as características do produto final 
 05) Fatores que afetam a conformabilidade 
 06) Materiais ideais para conformação 
 07) Efeito das variáveis metalúrgicas 
 08) Fatores importantes a serem considerados 
 09) Efeito da temperatura 
 10) Efeito da velocidade de deformação 
 11) Efeito do atrito e da lubrificação 
 12) Questionário 
 
III) FENÔNEMOS ENVOLVIDOS NA CONFORMAÇÃO: 38 
 01) Deformação elástica x plástica 
 02) Encruamento 
 03) Recristalização 
 04) Efeito do carbono na conformabilidade 
 05) Conformação a quente 
 06) Questionário 
 
IV) SIDERURGIA: 53 
 01) Seqüência de fabricação do aço 
 02) Coqueria 
 03) Pelotização 
 04) Produção do ferro gusa 
 05) Produção do aço 
 06) Lingoteamento 
 07) Refusão 
 08) Influência do processo siderúrgico nas propriedades dos aços 
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2 
 09) Questionário 
 
V) PRODUTOS SIDERÚRGICOS: 74 
 01) Classificação dos produtos siderúrgicos 
 02) Nomenclatura de produtos metalúrgicos 
 03) Requisitos dos produtos siderúrgicos 
 04) Classificação dos produtos planos 
 05) Propriedades dos produtos planos 
 06) Controle de qualidade dos produtos planos 
 07) Fabricação do aço e seus produtos 
 08) Formas de se produzir produtos siderúrgicos 
 09) Questionário 
 
VI) LAMINAÇÃO: 92 
 01) Definição do processo 
 02) Objetivos da laminação 
 03) Laminadores 
 04) Classificação dos laminadores 
 05) Disposição ou arranjos dos laminadores 
 06) Seqüência de fabricação 
 07) Aquecimento de lingotes ou placas 
 08) Laminação de desbaste 
 09) Laminação contínua de chapas a quente 
 10) Laminação contínua de chapas a frio 
 11) Revestimento de chapas 
 12) Operações de acabamento de chapas 
 13) Laminação de perfis 
 14) Laminação de barras 
 15) Cilindros de laminação 
 16) Questionário 
 
VII) PROCESSOS ESPECIAIS DE LAMINAÇÃO: 112 
 01) Corte de chapas 
 02) Fabricação de tubos sem costura 
 03) Laminação de tubos com costura 
 04) Endireitamento de barras e tubos 
 05) Alisamento por relaminação 
 06) Laminação de roscas 
 07) Laminação de eixos ranhurados 
 08) Repuxamento 
 09) Laminação de anéis 
 10) Aplainamento e estiramento 
 11) Classificação dos tubos sem costura 
 12) Questionário 
 
 
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3 
VIII) TREFILAÇÃO: 122 
 01) Definição e aplicação 
 02) Ferramentas de trefilação 
 03) Trefilação de vergalhões e barras 
 04) Trefilação de arames e fios 
 05) Trefilação de tubos 
 06) Trefilação de aços ao carbono 
 07) Trefilação de fios e tubos capilares 
 08) Forças de conformação na trefilação 
 09) Lubrificação 
 10) Questionário 
 
IX) EXTRUSÃO: 140 
 01) Definição 
 02) Aplicação 
 03) Tipos de processos 
 04) Linhas e forças de escoamento 
 05) Equipamentos 
 06) Ferramenta de extrusão 
 07) Extrusão a frio 
 08) Extrusão a quente 
 09) Variáveis do processo de extrusão 
 10) Extrusão de tubos 
 11) Extrusão hidrostática 
 12) Recalque 
 13) Extrusão de peças a frio 
 14) Questionário 
 
X) FORJAMENTO: 160 
 01) Definição e aplicação 
 02) Classificação dos processos 
 03) Forjamento livre 
 04) Forjamento em matriz 
 05) Equipamentos de forja 
 06) Condições de forjamento 
 07) Martelamento rotativo 
 08) Forjamento por eletro-recalque 
 09) Questionário 
 
XI) ESTAMPAGEM: 181 
 01) Introdução 
 02) Estampagem de corte 
 03) Estampagem de conformação e repuxo 
 04) Questionário 
 
 
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XII) DOBRAMENTO: 195 
 01) Introdução 
 02) Variáveis do processo 
 03) Tipos de dobramento 
 04) Ferramentas de dobramento 
 05) Equipamentos de dobramento 
 06) Cálculo da força de dobramento 
 07) Questionário 
 
XIII) CURVAMENTO: 205 
 01) Introdução 
 02) Curvamento de chapas e placas 
 03) Curvamento de tubos 
 04) Variáveis do processo 
 05) Questionário 
 
XIV) CORTE: 212 
 01) Introdução 
 02) Corte por cisalhamento 
 03) Corte por abrasão 
 04) Corte por fusão 
 05) Questionário 
 
XV) FURAÇÃO: 221 
 01) Introdução 
 02) Furação por cisalhamento 
 03) Furação por usinagem 
 04) Furação por fusão 
 05) Questionário 
 
XVI) CONFORMAÇÃO POR ESTIRAMENTO: 227 
 01) Introdução 
 02) Tipos de processos 
 
XVII) CONFORMAÇÃO POR EXPLOSÃO E HIDRÁULICA: 229 
 01) Conformação por explosão 
 02) Conformação por pressão hidráulica 
 
XVIII) METALURGIA DO PÓ: 323 
 01) Introdução 
 02) Seqüência do processo de fabricação 
 03) Fabricação do pó 
 04) Preparação do pó 
 05) Compactação do pó 
 06) Sinterização 
 07) Calibração 
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5 
 08) Tratamento térmico 
 09) Aplicações típicas 
 10) Questionário 
 
BIBLIOGRAFIA: 250 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6 
PREFÁCIO 
 
 
O presente material consiste em um dos módulos da disciplina Processo de Fabricação, que tem 
como principal objetivo contribuir para a formação profissional do engenheiro, transmitindo ao 
aluno universitário uma visão generalista dos processos de conformação mais usuais encontrados 
no meio industrial. Não têm absolutamente o propósito de ser um material específico e abordar 
cada um dos processos de forma mais profunda ou específica, no sentido de servir de subsídio 
para resolver os problemas do dia a dia. 
 
Neste trabalho é dada uma ênfase especial não somente aos processos de conformação em si, mas 
também aos produtos que podem ser obtidos a través dos mesmos, assim como suas 
características e aplicações típicas. 
 
O material inicia-se com uma abordagem geral a respeito dos processos de fabricação, 
discutindo-se os aspectos específicos de conformabilidade, absolutamente fundamental para se 
entender os princípios e os fenômenos associados. Nesta etapa também se discute alguns 
conceitos metalúrgicos envolvidos. 
 
 Após se aborda o processo siderúrgico de fabricação do aço importante para se entender como o 
aço é fabricado e os problemas ou impactos associados quando da sua conformação. Na 
seqüência são estudados os processos de conformação, como a laminação, extrusão, trefilação, 
forjamento e estampagem. 
 
Por último aborda-se o processo de metalurgia do pó. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CAPÍTULO I 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
01) DEFINIÇÃO DO CAMPO DE ATUAÇÃO : 
 
Os processos de conformação podem ser enquadrados dentro do seguinte contexto em relação ao 
mundo dos materiais: 
 
 
 
Figura 1.1 – Classificação genérica dos processos de conformação.MUNDO DE MATERIAIS 
MATERIAIS METÁLICOS 
 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO 
PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO 
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02) CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS : 
 
Os materiais podem ser classificados conforme tabela a seguir: 
 
Tabela 1.I – Classificação geral dos materiais. 
 
Materiais 
eletrônicos 
Ferritas e semicondutores 
Cerâmicas 
construtivas 
Porcelana 
Cerâmica 
natural 
 
Vidros 
 
 
 
 
CERAMICAS 
Cerâmicas de 
engenharia 
Alumina, carbetos, nitretos. 
COMPOSITOS 
Parcialmente cristalizado 
Termoplásticos Amorfos 
Polímeros 
naturais 
 
Borrachas 
 
 
 
POLIMEROS 
 
Termofixos Epóxi 
Aços 
carbono 
Baixo, médio e alto 
carbono. 
Aços liga Baixa liga, ferramentas, 
inoxidáveis. 
 
 
 
 
 
Ligas de ferro 
Ferros 
fundidos 
Cinzento, nodular, 
maleável, branco, 
vermicular. 
Ligas leves Zinco, alumínio, 
magnésio, titânio. 
Ligas 
pesadas 
Cobre, estanho, chumbo, 
níquel. 
Metais 
refratários 
Tungstênio, tântalo, 
molibdênio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
METAIS 
 
 
 
 
Não-ferrosos 
Metais 
preciosos 
Ouro, prata, ligas de 
platina. 
 
 
 
 
 
 
 
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03) CRITÉRIOS DE SELEÇÃO E APLICAÇÃO DOS MATERIAIS : 
 
A seleção e a aplicação dos materiais pode ser feita com base nos seguintes critérios: 
 
3.1) CARACTERÍSTICAS DO PRODUTO: 
 
• Propriedades e características intrínsecas (Ex: resistência mecânica); 
• Custo de aquisição (preço); 
• Qualidade; 
• Disponibilidade; 
• Possibilidade de reaproveitamento (reciclagem). 
 
 
3.2) CARACTERÍSTICAS DE PROCESSO: 
 
• ASSOCIADO ÀS PROPRIEDADES DO MATERIAL = conformabilidade, 
fundibilidade, soldabilidade, polibilidade, etc; 
• ASSOCIADO AO CUSTO DE PROCESSAMENTO = produtividade. 
 
 
3.3) FORMAS DE APRESENTAÇÃO: 
 
• CONFORMADAS = laminadas, forjadas, extrudadas, trefiladas, etc; 
• FUNDIDAS = microfundidas, fundidas em areia, fundidas em coquilhas, etc; 
• METALURGIA DO PÓ = peças, barras, chapas, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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10 
04) OPÇÕES DE FABRICAÇÃO DE PRODUTOS METÁLICOS: 
 
 
 
Figura 1.2 – Fluxograma de obtenção dos materiais metálicos. 
 
 
 
 
 
MATÉRIA-PRIMA 
Processos de 
solidificação 
rápidos 
Não-
conven-
cional 
FUSÃO 
FUNDIÇÃO 
METALURGIA DO 
PÓ 
NÃO-CONVEN- 
CIONAL 
LINGOTE-
AMENTO 
Placas, blocos, 
tarugos. 
Contínuo Estático Conven-
cional 
Pressão, vácuo, 
centrifugação, 
reofundição. 
Vazamento 
conven-
cional 
PRODUTO SEMI-
ACABADO 
Soldagem 
 
Refusão 
superficial 
Confor-
mação 
Tratamento 
térmico 
Usinagem 
PRODUTO ACABADO 
 
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05) CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: 
 
5.1) EM FUNÇÃO DE SUA ORIGEM: 
 
a) PRIMÁRIOS = são os processos utilizados para da forma às peças, podendo ser agrupados 
em cinco famílias básicas, quais sejam: 
 
• CONFORMAÇÃO; 
• FUNDIÇÃO; 
• SOLDAGEM; 
• METALURGIA DO PÓ; 
• USINAGEM. 
 
b) SECUNDÁRIOS: são os processos utilizados para melhorar determinadas propriedades ou 
características obtidas a partir dos processos primários, tais como: 
 
• TRATAMENTO TÉRMICO; 
• TRATAMENTO SUPERFICIAL; 
• ACABAMENTO. 
 
 
5.2) EM FUNÇÃO DO TIPO DE ENERGIA ENVOLVIDA: 
 
Na conformação dos materiais sempre está envolvida uma energia. A diferença entre os 
processos é quanto a forma de aplicação desta energia, se através de força mecânica, se através de 
temperatura, ou através de ambos ao mesmo tempo, atuando de forma combinada. 
 
a) MECÂNICOS = são processos que utilizam preponderantemente as “forças” (tensões / 
esforços) para dar a forma necessária na obtenção de um determinado produto. São classificados 
em função do tipo de esforço e da magnitude do trabalho. Ex = usinagem e conformação 
mecânica a frio; 
 
b) METALÚRGICOS = são processos que utilizam preponderantemente o “calor” (temperatura 
/ energia térmica) para, através da mudança do estado físico, dar a forma a um determinado 
produto. São classificados em função da temperatura de trabalho. Ex = fundição; 
 
c) INTERMEDIÁRIOS = são processos que utilizam tanto a “força como o calor”, que através 
da transformação da estrutura cristalina, dão forma aos produtos. Ex = conformação mecânica a 
quente; 
 
 
5.3) EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA DE TRABALHO: 
 
a) TRABALHO A FRIO = ocorre em condições de temperatura e deformação tais que os 
fenômenos de recuperação (encruamento) não são efetivos. 
• Usinagem (desbaste, acabamento, etc); 
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• Conformação mecânica a frio (trefilação, extrusão, laminação, etc); 
• Estampagem (deformação e corte); 
 
TEMPERATURA TRABALHO < TEMPERATURA RECRISTALIZAÇÃO 
 
b) TRABALHO A QUENTE = ocorre em condições de temperatura e deformação tais que os 
fenômenos de recuperação (encruamento) ocorrem simultaneamente com a deformação; 
• Conformação mecânica a quente (laminação, forjamento, extrusão, etc); 
 
TEM. DE CRISTALIZAÇÃO < TEMP. TRABALHO < TEMP. FUSÃ O 
 
c) FUSÃO PARCIAL = ocorre em condições de temperatura onde existe uma fusão parcial do 
material base ou do material de adição; 
• Sinterização (metalurgia do pó); 
• Soldagem (elétrica, oxiacetilênica, laser, por atrito, ponto, etc); 
• Brasagem; 
 
TEMPERATURA TRABALHO => TEMPERATURA DE FUSÃO 
 
d) FUSÃO TOTAL = ocorre em condições de temperatura onde existe fusão total do material; 
• Fundição (areia, coquilha, sob-pressão, etc); 
• Lingoteamento; 
 
TEMPERATURA TRABALHO >>> TTEMPERATURA. FUSÃO. 
 
 
5.4) EM FUNÇÃO DAS TENSÕES APLICADAS: 
 
a) DEFORMAÇÃO PLÁSTICA = onde as tensões de conformação aplicadas são menores que 
a tensão de ruptura do material e seus volumes e massas são mantidos constantes (Ex: laminação, 
extrusão, forjamento, etc); 
 
TENSÃO APLICADA < TENSÃO RUPTURA 
 
b) REMOÇÃO METÁLICA = onde as tensões de conformação aplicadas são maiores que a 
tensão de ruptura do material e os volumes e massas variam durante o processo, pois ocorre 
remoção de material (Ex: usinagem, estampagem de corte, etc). 
 
TENSÃO APLICADA > TENSÃO DE RUPTURA 
 
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Figura 1.3 - Diagrama de equilíbrio Fe-C parcial (até 2% de carbono), 
 mostrando os campos de trabalho. 
 
 
Figura 1.4 - Diagrama tensão-deformação típico de um aço dúctil, de baixo 
teor de carbono, mostrando as regiões de trabalho 
 
Trabalho a 
frio 
Trabalho a 
quente 
Fusão 
parcial 
Fusão 
total 
Temperatura de 
recrista- 
lização 
Temperatura de 
final da fusão 
(linha liquidus). 
Campo 
elástico 
Campo 
plástico 
Ruptura 
Tensão de 
escoamento 
Tensão de 
ruptura 
Tensão 
máxima 
Temperatura de 
início de fusão 
(linha sólidus). 
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06) TIPOS DE PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: 
 
Os processos de fabricação de materiais metálicos podem ser classificados da seguinte maneira: 
 
6.1) USINAGEM: 
 
Tabela 1.II – Classificação dos processos de usinagem. 
 
ESTADO 
TIPO 
 
PROCESSO A 
FRIO 
A 
 QUENTE 
FUSÃO 
PARCIAL 
FUSÃO 
TOTAL 
Torneamento X 
Fresamento X 
Furação X 
Aplainamento X 
Descascamento X 
Mandrilhamento X 
Serração X 
DESBASTE 
GROSSO 
Limagem X 
Eletroerosão X 
Corte a laser X 
DESBASTE 
FINO 
Corte por água X 
Retífica X 
Brunimento X 
Brochamento X 
ACABA- 
MENTO 
Rolagem X 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6.2) CONFORMAÇÃO: 
 
Tabela 1.III – Classificação dos processos de conformação. 
 
ESTADO 
TIPO 
 
PROCESSO A 
FRIO 
A 
 QUENTE 
FUSÃOPARCIAL 
FUSÃO 
TOTAL 
Chapas X X 
Tarugos X X 
Perfis X X 
Tubos sem costura X X 
Fio máquina X X 
LAMINAÇÃO 
Roscas X X 
Perfis X X EXTRUSÃO 
Tubos X X 
Barras e perfis X 
Tubos X 
TREFILAÇÃO 
Arames e fios X 
Livre X X FORJAMENTO 
Matriz X X 
Bruta X ESTAMPAGEM 
Fina X 
Puncionamento X X CORTE 
Tesura X X 
Dobragem X 
Calandragem X 
Repuxamento X 
Estiramento X 
Por explosão X 
 
 
 
OUTROS 
Tubos com costura X 
 
 
6.3) METALURGIA DO PÓ: 
 
Tabela 1.IV – Classificação dos processos de metalurgia do pó. 
 
ESTADO 
PROCESSO A 
FRIO 
A 
 QUENTE 
FUSÃO 
PARCIAL 
FUSÃO 
TOTAL 
Peças X 
Barras X 
Chapas X 
 
 
 
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6.4) SOLDAGEM: 
 
Tabela 1.V – Classificação dos processos de soldagem. 
 
ESTADO 
TIPO 
 
PROCESSO A 
FRIO 
A 
 QUENTE 
FUSÃO 
PARCIAL 
FUSÃO 
TOTAL 
Fraca X 
Forte X 
HETE- 
RÔGENA 
Brasagem X 
Caldeamento X 
Solda topo X 
Solda ponto X 
Por atrito X 
Aluminiotermia X 
Maçarico ar/comb X 
Oxídrico X 
Oxiacetilenica X 
A arco - MIG X 
A arco – MAG X 
A arco – TIG X 
AUTÔGENA 
POR 
PRESSÃO 
 
AUTÔGENA 
POR FUSÃO 
 
 
 
 
Eletrodo 
revestido 
 X 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6.5) FUNDIÇÃO: 
 
Tabela 1.VI – Classificação dos processos fundição. 
 
ESTADO 
TIPO 
 
PROCESSO A 
FRIO 
A 
 QUENTE 
FUSÃO 
PARCIAL 
FUSÃO 
TOTAL 
Por sopro X 
Por tiro X 
AREIA A 
VERDE 
Por compressão X 
Em casca X 
Cura a frio X 
Cura a quente X 
AREIA 
SINTÉTICA 
Gás carbônico X 
Por gravidade X 
Centrífuga X 
Baixa pressão X 
Sob pressão X 
EM 
COQUILHA 
Contínua X 
Cera perdida X MODELO 
PERDIDO Isopor X 
 
 
07) CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO: 
 
7.1) EM FUNÇÃO DO TIPO DE ESFORÇO APLICADO: 
 
Como mostrado na tabela a seguir, em função do tipo de esforço aplicado, os processos de 
fabricação podem ser classificados em: 
 
• TIPO COMPRESSÃO DIRETA: neste caso a força é aplicada à superfície do material, 
o qual escoa perpendicularmente a direção de compressão (Ex: forjamento e laminação); 
• TIPO COMPRESSÃO INDIRETA: neste caso as forças primárias aplicadas sobre o 
material são trativas, mas as forças realmente atuantes, que promovem a deformação são 
do tipo compressivo indireta, resultante da reação do material com a matriz (ferramenta). 
Desta forma o material escoa sob um estado de tensões combinadas (Ex: trefilação, 
extrusão e embutimento); 
• TIPO TRATIVO: neste caso são envolvidos unicamente esforços de tração sobre o 
material (Ex: estiramento de chapas finas sob o contorno de uma matriz); 
• DE DOBRAMENTO: envolve a aplicação de momentos fletores sobre o material (Ex: 
dobramento); 
• DE CIZALHAMENTO: envolve a aplicação de forças cisalhantes que provoca o 
rompimento controlado do material junto ao plano de cisalhamento (Ex: estampagem de 
corte). 
 
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7.2) EM FUNÇÃO DO TIPO DE PRODUTO OBTIDO: 
 
Como mostrado na tabela a seguir, em função do tipo de produto obtido, os processos de 
fabricação podem ser classificados em: 
 
• PRIMÁRIOS = são denominadas operações de “processamento” onde os produtos 
obtidos têm formas simples e nem sempre tem aplicações finais, devendo ainda sofrer 
outros etapas de processamento (Ex: redução de lingotes, chapas grossas, barras, etc); 
• SECUNDÁRIOS = são denominadas operações de “fabricação” e envolvem métodos 
para produzir materiais já na formas acabada, final (Ex: conformação de chapas finas, 
trefilação de arames e tubos, etc). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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19 
Tabela 1.VII – Processos e produtos típicos obtidos a partir de conformação. 
 
 
 
 
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20 
 
Figura 1.5 – Classificação dos processos de conformação. 
 
 
08) CRITÉRIOS DE ESCOLHA DO PROCESSO DE CONFORMAÇÃO: 
 
O conjunto de critérios que devem ser considerados quando da escolha, utilização ou implantação 
de um determinado processo de conformação são: 
 
8.1) CARACTERÍSTICA DO MATERIAL: 
 
• Conformabilidade; 
• Disponibilidade de tipo, tamanho e forma; 
• Qualidade. 
 
8.2) REQUISITOS TÉCNICOS EXIGIDOS NO PRODUTO: 
 
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21 
• Forma ou geometria da peça; 
• Acabamento superficial exigido; 
• Tamanho ou peso da peça; 
• Tipo de aplicação; 
• Precisão dimensional (tolerância de forma e dimensão); 
• Propriedades mecânicas; 
• Resistência ao desgaste; 
• Resistência ao impacto; 
• Nível de qualidade (rigidez das especificações). 
 
8.3) CARACTERÍSTICA DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO: 
 
• Produtividade; 
• Nível de qualidade exigida – repetibilidade, reprodutividade; 
• Capacidade produtiva; 
• Volume de produção exigida (seriação, escala, quantidade); 
 
8.4) FINANCEIRO: 
 
• Custo final desejado (matéria prima + fabricação); 
• Volume necessário de investimento; 
 
8.5) OUTROS ASPECTOS: 
 
• Efeito sobre o meio-ambiente; 
• Tempo ou prazo disponível. 
 
09) QUESTIONÁRIO: 
 
• Faça uma classificação dos “processos de fabricação” em função da temperatura de 
trabalho. 
• Faça uma classificação dos “processos de conformação mecânica”, mais usuais quanto a: 
tipo de solicitação, tipo de esforço aplicado, temperatura de trabalho e produto. 
• Quais os critérios que podem ser levados em consideração na escolha de um processo de 
fabricação? 
• Quais as vantagens e eventuais implicações de se realizar conformação de metais a 
quente? 
• Quais as implicações quando não se obedece aos limites do trabalho mecânico a quente? 
• Qual o efeito da temperatura de recristalização sobre a resistência mecânica, ductilidade, 
nível de tensões interno e tamanho do grão do material? 
• Quais as vantagens e implicações de se realizar a conformação a frio? 
• Quais os componentes ou os fatores envolvidos em um processo de conformação e qual 
seu efeito sobre o resultado? 
• O que é mais caro, realizar conformação a frio ou a quente? Porque? 
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22 
• Faça uma analogia entre um produto conformado a frio e a quente quanto as suas 
características e propriedades finais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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23 
CAPÍTULO II 
 
VARIÁVEIS DO PROCESSO 
DE CONFORMAÇÃO 
 
 
01) CONFORMABILIDADE : 
 
1.1) DEFINIÇÃO: 
 
No processo de conformação de metais a conformabilidade é a principal característica a ser 
levada em consideração e pode ser definida como a capacidade ou a facilidade que um 
determinado material tem de ser deformado, atingindo a forma desejada, sem romper. 
 
1.2) COMO MEDIR A CONFORMABILIDADE: 
 
a) DE FORMA DIRETA: 
 
• ENSAIO DE TRAÇÃO = de uma forma direta, onde se analisa a ductilidade do material 
através de: 
� A forma da curva tensão X deformação; 
� O alongamento sofrido pelo corpo de prova; 
� A estricção sofrida pelo corpo de prova; 
� Valor da tensão de escoamento; 
� Valor da tensão de ruptura; 
� Campo plástico = relação entre a tensão de ruptura e escoamento. 
 
• OUTROS ENSAIOS MECÂNICOS = através do ensaio de compressão ou flexão, onde 
se mede a ductilidade, ou seja, a capacidade do material ser conformado; 
• ENSAIO DE EMBUTIMENTO = através da intensidade de deformação de uma chapa 
até a sua ruptura; 
 
b) DE FORMA INDIRETA: 
 
• ENSAIO DE DUREZA = através da capacidadeou da resistência à penetração do 
material por um penetrador. A princípio quanto mais mole o material maior a ductilidade; 
• ANÁLISE METALOGRÁFICA = quantidade de ferrita, tamanho dos grãos e presença 
de inclusões afetam a ductilidade; 
• ANÁLISE QUÍMICA = teor de C, Si, Mn, P e S e eventual presença de outros 
elementos de liga. 
 
O que e como avaliar uma estrutura cristalina, através do método de metalografia: 
 
MATRIZ METÁLICA = avaliar a quantidade e o tipo de fases presente na estrutura, como a 
ferrita, perlita, bainita, martensita, austenita retida. Com isto é possível estimar: 
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24 
• A composição química, como o teor aproximado de carbono, bem como a presença 
eventual de elementos de liga; 
• O tratamento térmico realizado (recozimento, normalização, austempera, tempera, etc), 
bem como se este tratamento teve algum tipo de problema; 
• As propriedades como a dureza, resistência mecânica, resistência ao desgaste, etc. 
 
INCLUSÕES = avaliar o tipo e a quantidade ou nível de inclusões, como os sulfetos, óxidos, 
silicatos e aluminatos, feito de forma comparativa utilizando-se tabela, ou a presença de alguma 
outra fase precipitada na forma de metal puro. Com isto é possível estimar: 
• Características de fabricação, como a conformabilidade, usinabilidade, etc; 
• As propriedades como a resistência mecânica, etc; 
 
COMPOSTOS OU FASES INTERMETÁLICAS = avaliar a presença de carbonetos, nitretos. 
Com isto é possível estimar: 
• A composição química como o teor aproximado de carbono, bem como a presença 
eventual de elementos de liga; 
• As propriedades mecânicas, como a dureza e a resistência ao desgaste, etc. 
 
GRÃO = avaliar o tamanho e a forma de grão. Com isto é possível estimar: 
• Se o material sofreu algum tipo de conformação mecânica a frio; 
• Se o material sofreu algum problema no tratamento térmico; 
• As propriedades mecânicas, associada principalmente a tenacidade do material. 
 
1.3) PORQUE ESTUDAR A CONFORMAÇÃO MECÂNICA? 
 
É importante estudar a conformação mecânica para determinar ou avaliar: 
 
• Os esforços necessários para promover a conformação do material até a forma desejada; 
• O porte, o tipo e a potência do o equipamento a ser utilizado; 
• A deformação sofrida pelo metal; 
• Os efeitos da conformação. 
 
1.4) QUAIS OS TIPOS DE DEFORMAÇÃO? 
 
• ELÁSTICA = deformação não permanente. Importante para avaliar o comportamento do 
“produto” durante o seu uso ou aplicação; 
• PLÁSTICA = deformação permanente. Importante para avaliar o comportamento em 
“processo” quando da conformação. 
 
 
02) REQUISITOS EXIGIDOS EM UM MATERIAL CONFORMADO : 
 
Os requisitos exigidos tanto na peça conformado, no produto final, como no processo de 
fabricação, os quais são afetados diretamente pela conformabilidade do material, são: 
 
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25 
 
a) ASSOCIADO AO PRODUTO: 
• Precisão dimensional (de forma e dimensão); 
• Acabamento superficial; 
• Tipo de estrutura cristalina; 
• Propriedades mecânicas (dureza, resistência, tenacidade); 
• Resistência ao desgaste; 
• Isenção de defeitos, tanto superficiais como internos; 
• Custo competitivo; 
 
b) ASSOCIADO AO PROCESSO: 
• Produtividade; 
• Repetibilidade (qualidade); 
 
 
03) FATORES QUE DEFINEM A APLICAÇÃO DO MATERIAL : 
 
 
Figura 2.1 – Fatores que definem a aplicação de um material. 
 
 
 
 
 
TRABALHO 
MECÂNICO 
COMPOSIÇÃO 
QUÍMICA 
TRATAMENTO 
TÉRMICO 
ESTRUTURA 
CRISTALINA 
PROPRIEDADES E 
CARACTERÍSTICAS 
DESEMPENHO CUSTO 
CUSTO BENEFÍCIO 
APLICAÇÃO 
PROCESSO 
PRODUTO MAT-PRIMA 
PROCESSO 
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26 
04) FATORES QUE DEFINEM AS CARACTERÍSTICAS DO PRODUTO FINAL : 
 
 
Figura 2.2 – Relacionamento entre matéria-prima, processo de fabricação e produto final. 
 
DEFINIÇÕES: 
 
• PROPRIEDADES = é todo requisito de uma peça, produto, ser ou material que pode ser 
medida de forma direta e repetitiva, bem como possui uma unidade e um método de 
medição definido, aceito e normalizado. Exemplos = resistência a tração, dureza, 
temperabilidade, peso, altura, tamanho, etc. 
• CARACTERÍSTICA = é todo requisito que pode ser avaliado, mas não necessariamente 
medido de forma direta, mas somente de forma comparativa, e não tem uma unidade 
específica, embora possa ser igualmente importante. Exemplos = usinabilidade, 
conformabilidade, beleza, etc. 
 
 
05) FATORES QUE AFETAM A CONFORMABILIDADE : 
 
5.1) ASSOCIADO AO PROCESSO: 
 
• TIPO DE SOLICITAÇÃO = compressão, tração, flexão ou esforços combinados; 
• TIPO DE PROCESSO = laminação, extrusão, trefilação, forjamento, estampagem; 
• TIPO DE OPERAÇÃO = desbaste, acabamento; 
• TIPO DE EQUIPAMENTO = tamanho, robustez, potência; 
PROPRIEDADES E 
CARACTERÍSTICAS 
 DA 
 MATÉRIA-PRIMA 
PROPRIEDADES E 
CARACTERÍSTICAS 
 DO PROCESSO DE 
FABRICAÇÃO 
PROPRIEDADES E 
CARACTERÍSTICAS 
 DO 
PRODUTO FINAL 
CONFORMABILIDADE, 
PROPRIEDADES 
MECÂNICAS, 
ALONGAMENTO. 
PRODUTIVIDADE, 
DESEMPENHO, 
REPETIBILIDADE, 
RENDIMENTO 
QUALIDADE, CUSTO, 
PRECISÃO, 
ACABAMENTO, 
DESEMPENHO, ETC. 
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27 
• TEMPERATURA DE CONFORMAÇÃO = a frio ou a quente; 
• VELOCIDADE DE CONFORMAÇÃO ; 
• COEFICIENTE DE ATRITO = entre o material e a ferramenta; 
 
5.2) ASSOCIADO AO MATERIAL: 
 
• TIPO DE MATERIAL = cada material apresenta uma resistência à deformação 
característica, determinada pela sua resistência mecânica (aço, cobre, alumínio, etc); 
• MICROESTRUTURA = tipo de estrutura cristalina (ferrita, perlita, martensita) e fases 
secundárias presentes (carbonetos, nitretos). Podem ser mais duras e mais frágeis, 
portanto mais difíceis de conformar; 
• NÍVEL DE INCLUSÕES = definido pelo teor de impurezas presente (óxidos, silicatos, 
sulfetos, nitretos, etc), que, dependendo de sua forma e quantidade, prejudicam 
consideravelmente a conformação; 
• COMPOSIÇÃO QUÍMICA = teor de elementos de liga e teor de elementos residuais; 
• TEMPERATURA DE FUSÃO = define a temperatura de conformação. Ligas eutéticas 
apresentam menor temperatura de fusão; 
• GRAU DE ENCRUAMENTO = define o nível de tensões internas e a resistência a 
deformação; 
• TAMANHO DO GRÃO = influência na resistência do material; 
• TRATAMENTO TÉRMICO = o tipo de tratamento prévio realizado define o nível de 
inclusões e o tipo de estrutura cristalina presente; 
 
 
06) MATERIAS IDEAIS PARA CONFORMAÇÃO : 
 
A princípio, com algumas poucas exceções, todos os materiais metálicos, ferrosos ou não 
ferrosos, podem ser conformáveis, com maior ou menor dificuldade, envolvendo limitações, 
dependendo do processo utilizado. No entanto, existem algumas ligas que, para facilitar o 
trabalho de conformação e reduzir os custos envolvidos, são preferencialmente utilizadas, como: 
 
6.1) AÇOS DE BAIXO TEOR DE CARBONO, SEM LIGA: 
 
• A princípio, com maior ou menor dificuldade, é possível conformar todos os metais ou as 
ligas de aço, desde que sejam adequadas às condições necessárias (equipamento, 
velocidade e temperatura); 
• As melhores ligas Fe-C para conformar são as de baixo teor de carbono (ideal menor que 
0,08% - aço SAE 1008 - em alguns casos chegam até a 0,03% - SAE 1003) e sem 
elementos de liga; 
• Estas ligas possuem estruturas 100 % ferríticas, que são as ideais por serem mais moles e 
dúcteis e não conterem fases secundárias duras e frágeis, como os carbonetos de ferro 
(cementita) que são mais difíceis de conformar; 
• Quanto maior o teor de carbono, maior a quantidade de perlita (constituído de ferrita + 
cementita) até atingir 0,8% C (100 % perlita); 
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28 
• Quanto maior os elementos de liga, dependendo o tipo, maiora quantidade de cementita 
ou outras fases duras e quebradiças presentes no aço; 
• Quanto maior o teor de carbono e dos elementos de liga, mais difícil conformar, maiores 
os esforços envolvidos, menor a velocidade de conformação, menor a produtividade, 
menor a produção e, conseqüentemente, maior o custo de conformação; 
• Existem ligas de aço com até 2% de C e com teores elevados de elementos de liga (até 
30%) que, a princípio, só podem ser conformadas a elevadas temperaturas a custos 
bastante elevados, associados à baixa produtividade; 
• Os ferros fundidos também são ligas Fe-C, mas, absolutamente, não podem ser 
conformadas, devido aos elevados teores de carbono (> 3,0%) que promovem a presença 
de grafita ou excesso de cementita na estrutura, que são muito frágeis e quebradiços, 
promovendo a ruptura do material durante a conformação; 
 
6.2) LIGAS DE COBRE: 
 
• Cobre comercialmente puro (Ex: fios de cobre para fins elétricos); 
• Latões são os preferidos (ligas Cu-Zn); 
 
6.3) LIGAS DE ALUMÍNIO: 
 
• O alumínio comercialmente puro é preferencialmente o mais utilizado para a 
conformação; 
 
6.4) LIGAS MOLES: 
 
• Chumbo; 
• Estanho; 
 
 
07) EFEITO DAS VARIÁVEIS METALÚRGICAS : 
 
Quando a adição certos elementos químicos presentes tipicamente nas ligas ultrapassa certos 
limites, existe perda de solubilidade e pode ocorrer a formação ou precipitação de uma segunda 
fase. Neste caso o metal passa a ser constituído de uma mistura de duas ou mais fases como os 
carbonetos, nitretos, sulfetos e aluminatos. Muitas destas fases são mais duras e mais frágeis, 
portanto mais difíceis de serem conformadas; 
 
As propriedades destas misturas dependem fundamentalmente da natureza das fases presentes. 
Consideramos como matriz o material que está presente em maior quantidade e, como segunda 
fase, o material restante. Quando a segunda fase é mais dura que a matriz, a mistura será mais 
resistente que a matriz. Quando for mais macia, poderá haver um amaciamento da mistura em 
relação à matriz. Importante é também considerar as propriedades, a quantidade, a forma e a 
distribuição desta segunda fase sobre a conformabilidade do metal. 
 
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29 
Raciocínio vale também para a influência do tamanho do grão, tanto em metais puros como em 
ligas. Quanto menor o tamanho do grão, maior a área da superfície dos contornos do grão e mais 
resistência terá o metal. 
 
Durante a conformação as partículas de segunda fase tendem a se alinhar na direção da 
conformação, bem como os grãos tendem a se alongar no mesmo sentido, ou seja, na direção 
longitudinal do produto. 
 
 
08) FATORES IMPORTANTES A SEREM CONSIDERADOS: 
 
a) As forças aplicadas durante o processo de conformação, em condições normais, devem ser 
maiores que a tensão de escoamento, mas inferiores a tensão de ruptura, levando o material a 
deformação sem provocar sua fratura ou a geração de trincas localizadas, que seriam suficientes 
para sucatear a peça e se perder todo o trabalho realizado; 
 
b) A tensão de escoamento é fortemente dependente da taxa de deformação sofrida pelo material 
durante o processo (devido ao encruamento sofrido) e da temperatura. Isto dificulta 
sensivelmente a simulação da deformação em laboratório e conseqüentemente a previsão do 
comportamento do material antecipadamente em função do tipo de peça (complexidade 
geométrica) que está sendo conformada; 
 
c) O fato do material, durante a conformação, estar em contacto com a ferramenta faz com que o 
atrito ao longo da interface de contato material-ferramenta e a temperatura gerada em função 
disto interfiram no processo; 
 
d) O tipo e a intensidade de contacto, entre a superfície material-ferramenta, determina o 
comportamento do processo durante a deformação, associado a: 
• Distribuição das tensões envolvidas; 
• Tipo e intensidade da deformação; 
• Velocidade de deformação; 
 
e) As variáveis do processo de fabricação que podem afetar as condições da superfície de 
contacto são: 
• Tipo de metal conformado; 
• Tipo e dureza do metal da ferramenta; 
• Coeficiente de atrito entre o material e a ferramenta; 
• Resistência ao desgaste da matriz (rugosidade superficial); 
• Acabamento superficial da ferramenta; 
 
f) O comportamento da superfície da ferramenta no decorrer do processo de conformação 
determina: 
• Acabamento superficial do produto; 
• Precisão dimensional do produto; 
• Esforços de conformação envolvidos; 
• Tendência de ruptura durante conformação. 
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30 
09) EFEITO DA TEMPERATURA: 
 
9.1) DEFORMAÇÃO A QUENTE: 
A resistência mecânica dos metais cai quando aumenta-se a temperatura do metal. 
 
 
 
 Th = T / Tf 
 
 Tf = Temperatura de fusão 
 
 
 
 
 
Figura 2.3 – Efeito da temperatura de trabalho sobre o valor do limite de escoamento. 
 
A deformação a quente ocorre quando Th => 0,6 Tf. Neste caso se dá o amaciamento simultâneo 
do material com o aumento da temperatura. Isto faz com que a tensão de escoamento diminua. 
 
Para alguns metais a temperatura ambiente pode ser suficiente para o processamento a quente 
(Ex: Chumbo – Tf 327 oC). Para outros metais é necessário elevar consideravelmente a 
temperatura (Ex: Nb – Tf 2417 oC). 
 
9.2) CONSEQÜÊNCIAS DA CONFORMAÇÃO A QUENTE: 
 
Quanto maior a temperatura homóloga....... 
• Mais fácil de conformar; 
• Menor o esforço e a energia necessária para promover a conformação; 
• Maior o volume de material conformado por unidade de tempo; 
• Maior produtividade; 
• Menor potência necessária para executar a operação; 
• Menor capacidade e tamanho do equipamento (menos investimento) 
• Menor custo (mais barato). 
 
9.3) EFEITOS COLATERAIS DA CONFORMAÇÃO A QUENTE: 
 
Os efeitos colaterais quando é realizado a conformação a quente são: 
• Maiores taxas de oxidação do metal com o ar (formação de carepas); 
• Pior o acabamento superficial do produto; 
• Necessidade se limitar temperatura; 
• Alguns metais (Zr e Ti) oxidam-se violentamente e o oxigênio absorvido torna o metal 
completamente frágil. 
 
 
Limite de 
escoamento 
Temperatura 
homóloga - Th 
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31 
9.4) DEFORMAÇÃO A FRIO: 
 
A capacidade de um metal sofrer deformação a frio é limitada pela ocorrência de fratura. Para 
evitar este efeito utilizam-se ciclos de “deformação / cristalização estática” quando se deseja 
conferir aos metais grande deformação a frio. Neste ciclo o material endurecido é aquecido em 
temperaturas acima de 0,5 Tf, ocorrendo um amaciamento. O ciclo pode ser aplicado inúmeras 
vezes. 
 
Quando realizado a deformação a quente o amaciamento ocorre logo após a deformação. Neste 
caso considera-se um ciclo de recristalização dinâmica, pois ocorre concomitantemente com a 
deformação. 
 
Do ponto de vista do produto é importante conhecer-se o histórico termodinâmico que ele foi 
submetido durante o seu processamento, pois define a sua microestrutura (tamanho do grão, 
distribuição e tamanho de microestruturas, orientação dos grãos), que por sua vez define suas 
propriedades. 
 
9.5) LIMITES DE TRABALHO A QUENTE: 
 
• LIMITE INFERIOR = é a menor temperatura para a qual a taxa de recristalização é 
rápida o bastante para eliminar o encruamento sofrido durante a conformação. Para um 
determinado metal ou liga a menor temperatura de trabalho dependerá de fatores tais 
como a quantidade de deformação anteriormente sofrida (residual) e o tempo que o 
material permanecerá submetido a temperatura em questão; 
• LIMITE SUPERIOR = é determinado pela temperatura em que ocorre o início da fusão 
(linha solidus no diagrama de equilíbrio) ou onde ocorre excesso de oxidação. Estatemperatura é limitada a cerca de 38 oC abaixo do ponto de fusão, no sentido que não 
existam segregações de baixo ponto de fusão que gerem fragilidade a quente do material, 
levando à sua ruptura prematura quando da conformação. 
 
9.6) VANTAGENS DA CONFORMAÇÃO A QUENTE: 
 
• Menor resistência mecânica do material, menor os esforço e energia envolvida, maior 
facilidade para conformar; 
• Maior a velocidade de conformação, maior a produtividade, menor custo de fabricação; 
• Propicia o escoamento plástico sem surgimento de trincas; 
• Ajuda a eliminar heterogeneidades da estrutura dos lingotes, como as segregações 
ocorridas durante a solidificação; 
• Elimina as bolhas de gases formadas durante a solidificação do lingote, através do 
caldeamento; 
• Elimina estruturas colunares com grãos grosseiros, típico do produto bruto de fusão, que 
são “quebradas” e refinados, obtendo-se grãos equiaxiais de menor tamanho; 
• Obtenção de uma estrutura recristalizada, homogênea, sem encruamento ou tensões 
internas, sem necessidade de recristalizações posteriores, como ocorre na conformação a 
frio; 
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32 
• Aumento da ductilidade e da tenacidade em relação aos fundidos, em decorrência das 
alterações estruturais causadas pelo trabalho a quente; 
 
9.7) VANTAGENS DA CONFORMAÇÃO A FRIO: 
 
• Possibilidade de obter materiais com menores dimensões, não possível de ser obtido pelo 
processo a quente, pois neste caso o material romperia durante a conformação; 
• Melhor acabamento superficial, pois não ocorre oxidação superficial provocada entre o 
material e a atmosfera do forno; 
• Menores perdas de material associada à oxidação excessiva que ocorre na conformação a 
quente, com formação de carepas; 
• Ausência de descarbonetação superficial, também associado a oxidação superficial típico 
no processo de conformação a quente; 
• Melhor resistência mecânica do material, associado ao encruamento sofrido durante o 
processo de conformação. 
 
 
10) EFEITO DA VELOCIDADE DE DEFORMAÇÃO : 
 
Quando se deforma um metal a maior parte da energia cedida a este metal se transforma em 
calor. Quanto maior for a velocidade de deformação, menor será a dissipação de calor e 
conseqüentemente, maior será a temperatura do produto fabricado. Esse problema é de particular 
importância na deformação a quente, onde o aumento da temperatura considerado pode causar a 
fusão do metal, caso a temperatura inicial for alta demais. 
 
A velocidade de deformação também influi sobre a tensão necessária para deformar um metal, 
particularmente para altos valores de Th. 
 
 
11) EFEITO DO ATRITO E DA LUBRIFICAÇÃO : 
 
11.1) ATRITO: 
 
Mecanismo pelo qual se desenvolvem forças na superfície de dois corpos em contato, que se 
traduzem numa resistência ao deslizamento de um corpo sobre o outro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.4 – Efeito do atrito. 
 
F H 
W R 
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33 
U = F / R 
Onde: 
U = Coeficiente de atrito; 
F = Força necessária para vencer o atrito e movimentar o corpo; 
R= Resistência do corpo contra a superfície de apoio; 
 
O atrito está presente em todos os processos de conformação e é necessário levá-lo em 
consideração, pois: 
• Geralmente é desfavorável ao estado de tensão necessária para promover a deformação; 
• Necessário aplicar mais esforço para vencê-lo; 
• Produz fluxos irregulares de metal durante o processo de conformação, influenciando no 
nível de tensões residuais do produto e na heterogeneidade da microestrutura 
(encruamento e deformação do grão); 
• Influência a qualidade superficial do produto; 
• Eleva a temperatura do metal durante a conformação, a ponto de comprometer as 
propriedades mecânicas; 
• Aumenta o desgaste das ferramentas; 
• Aumento o consumo de energia necessária à deformação; 
• Apesar dos seus inconvenientes, sem o atrito alguns processos de conformação são 
absolutamente imprescindíveis (Ex: laminação); 
 
11.2) CONSIDERAÇÕES: 
 
• A força de atrito desenvolvida na superfície de contacto entre dois corpos é proporcional à 
força normal atuante sobre ela, e é independente da área desta força; 
• Uma vez iniciado o deslizamento, a força H necessária para manter o corpo em 
movimento é menor que a força necessária para iniciar este movimento. Em conseqüência 
a força de atrito F’ será: 
F’ = u’ R < F 
 
• Observa-se que se cria uma “força de atrito dinâmico”, associado a um “coeficiente de 
atrito dinâmico”; 
• Para velocidades baixas admite-se que o coeficiente de atrito é independente da 
velocidade, mas para velocidades elevadas observa-se uma nítida diminuição do 
coeficiente de atrito, ou seja: 
u’ << u 
 
11.3) LUBRIFICAÇÃO: 
 
A lubrificação entre as superfícies tem a função de diminuir e controlar o coeficiente de atrito. O 
lubrificante pode ser sólido, líquido ou gasoso e sua eficiência é determinada pelas características 
mecânicas da película formada. 
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34 
 
A lubrificação pode ser do seguinte tipo: 
 
• LUBRIFICAÇÃO SECA = nos processos de forjamento de aço pode-se empregar finas 
chapas de cobre ou chumbo como lubrificante. Mais freqüente é o uso de lubrificantes 
sólidos, como polímeros, sabão, etc; 
• LUBRIFICAÇÃO LÍQUIDA = neste caso a película entre os corpos é líquida (Ex: 
óleos) e o parâmetro característico mais importante a ser considerado é a sua viscosidade; 
• LUBRIFICAÇÃO LIMITE = estes lubrificantes reagem quimicamente com o metal, 
formando compostos que se mantém aderentes a este, evitando, dessa forma, o contato 
metálico direto entre dois corpos. 
 
Um fator que afeta fortemente a lubrificação é a temperatura de interface. A viscosidade dos 
lubrificantes decresce rapidamente com a elevação da temperatura e os compostos da lubrificação 
limite (normalmente orgânicos) se decompõe a temperaturas da ordem de 200 a 250 oC. O 
trabalho das forças de atrito que se desenvolve na interface eleva rapidamente a temperatura, 
dependendo das condições da superfície (coeficiente de atrito) e da condutibilidade térmica do 
material. O trabalho de conformação plástica também deve ser considerado, pois grande parte da 
energia se transforma em calor. 
 
11.4) CARACTERÍSTICAS DE UM LUBRIFICANTE IDEAL: 
 
As principais características encontradas em um lubrificante são: 
• Manter inalteradas as condições de lubrificação hidrodinâmicas ou lubrificação limite a 
altas pressões e temperaturas; 
• Diminuir o atrito superficial até valores compatíveis a necessidade do processo; 
• Dissipar eficazmente o calor gerado durante o processo de deformação; 
• Impedir a adesão metálica entre a matriz e o metal processado; 
• Reduzir a transferência do metal entre a superfície do metal e a ferramenta; 
• Eliminar as partículas abrasivas (pós-metálicos, escamas de óxidos, partículas formadas 
durante a conformação, etc), da superfície de trabalho; 
• Manter as condições aceitáveis de acabamento superficial e características metalúrgicas 
dos produtos acabados; 
• Não deixar resíduos quando o material for termicamente tratado; 
• Ser de fácil remoção da superfície do produto nas operações de acabamento; 
• Não apresentar características tóxicas; 
• Possuir condutividade elétrica aceitável para assegurar o desaparecimento de cargas 
elétricas estáticas produzidas pelo atrito. 
 
11.5) TIPOS DE LUBRIFICANTES: 
 
Os lubrificantes mais comuns utilizados nos processos de conformação são: 
 
• ÁGUA = utilizada quando se deseja refrigerar e remover contaminadores 
simultaneamente 
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35 
• ÓLEOS MINERAIS PUROS = geralmente pouco usados. Mais utilizado quando 
agregados a óleos e ácidos graxos. Aplicado em estampagem profunda ou extrusão; 
• ÓLEOS E ÁCIDOS GRAXOS = são os mais utilizados, formandosabões metálicos. 
São saponificados e combinados com óleos minerais. Utilizado na trefilação de arame; 
• CERAS = são razoavelmente boas e conseguem suportar altas pressões. Ex: ceras 
parafínicas, ceras amaciadoras, ceras naturais, etc). Empregados na estampagem 
profunda, na extrusão e na laminação; 
• SABÕES = sabão metálico em pó. (Ex: oleato de cálcio, estearato de cálcio, etc). 
Empregados na estampagem profunda e trefilação de arames; 
• SÓLIDOS MINERAIS = são constituídos de elementos passivos e ativos. Os ativos 
melhoram propriedades sob alta pressão e temperatura (Ex: grafita e bissulfato de 
molibdênio). Os passivos melhoram a adesão ao metal (Ex: cal, talco, caulim, carbonatos, 
mica, etc); 
• SÓLIDOS METÁLICOS = metais duros podem ser cobertos por metais macios (Ex: 
chumbo, cádmio, cobre, índio, etc). Aplicado na trefilação de barras e tubos; 
• VIDROS = usados em operações que alcançam temperaturas suficientes altas para 
plastificar o vidro. Aplicado na extrusão a quente de aços, trefilação de tubos; 
• MATERIAIS SINTÉTICOS = queimam sem deixar resíduo (Ex: polietilenoglicol, 
silicone, etc). 
• PLÁSTICOS = aplicado na forma de lâminas (Ex: polietileno, náilon, teflon, etc). 
Aplicado no embutimento profundo e estampagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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36 
11.6) VALORES DE COEFICIENTE DE ATRITO: 
 
Tabela 2.I – Valores de coeficiente de atrito. 
 
PROCESSO COEF. ATRITO 
LAMINAÇÃO A FRIO: 
 Aço ao carbono – cilindro de aço polido - lubrificado 0,04 a 0,05 
 Aço ao carbono - cilindro de aço polido – imersão – boa 
lubrificação 
0,05 a 0.10 
 Aço ao carbono – cilindro rugoso 0,30 
 Al, Cu, Pb - cilindro de aço polido 0,10 
 Al, Cu, Pb - cilindro rugoso 0,40 
LAMINAÇÃO A QUENTE: 
 Aço ao carbono – cilindro de aço – 400 a 1000 oC polido - 
lubrificado 
0,40 
 Aço ao carbono – cilindro de aço – 1000 oC 0,30 
 Aço ao carbono – cilindro de aço – 1100 oC 0,20 
 Aço ao carbono – cilindro fundido 50 % maior 
 Alumínio - cilindro de aço – 375 oC 0,54 
 Cobre - cilindro de aço – 750 oC 0,35 
 Níquel e chumbo - cilindro de aço – 900 a 180 oC 0,32 
 Bismuto e cádmio - cilindro de aço – 150 a 180 oC 0,25 
 Estanho e zinco - cilindro de aço – 100 a 110 0 oC 0,17 
TREFILAÇÃO: 
 Aço ao carbono – matriz WC – diferentes lubrificantes 0,03 a 0,06 
 Cobre - matriz WC – lubrificação forçada de óleo 0,03 
 Latão - matriz de aço – lubrificação forçada de óleo 0,10 
 Cobre e inox - matriz WC – cera 0,07 
 Cobre e inox - matriz WC – óleos minerais 0,30 
ESTAMPAGEM PROFUNDA: 
 Alumínio – lubrificado com sebo 0,10 
 Cobre – lubrificado com óleo sob pressão 0,15 
 Latão - lubrificado com óleo sob pressão 0,08 a 0,12 
 Bronze - lubrificado com óleo sob pressão 0,14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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37 
12) QUESTIONÁRIO: 
 
• Quais os fenômenos envolvidos na deformação “elástica” dos metais e qual sua 
importância? 
Quais os fenômenos envolvidos na deformação “plástica” de metais e qual sua 
importância na engenharia? 
• Explique o fenômeno de encruamento sob o ponto de vista da estrutura cristalina. 
• Qual as diferenças nas propriedades entre um material recozido e um encruado? 
• Porque os materiais rompem quando deformados excessivamente? 
• O que é “tenacidade” e “ductilidade” e através de que ensaios podem ser medidas? 
• O que é conformabilidade e qual sua importância? 
• Como é que pode ser medida a conformabilidade? 
• Quais os fatores que podem afetar a conformabilidade dos aços? 
• Explique de que forma o carbono pode afetar a ductilidade dos aços. 
• O que é recristalização e como ela pode afetar a conformabilidade dos materiais? 
• Quais a diferença de propriedades entre um material conformado a quente e a frio? 
• Qual a temperatura normal de conformação a quente de um aço baixo carbono, e qual o 
critério para escolha desta temperatura? 
• Quais os defeitos cristalinos típicos nos aços 
• O que são discordâncias e qual sua influência sobre a conformação dos aços? 
• Qual a relação entre tensão e deformação quando da deformação de um aço 
• Como se justifica o comportamento frágil e dúctil de uma material e como pode ser 
avaliado 
• O que é “anisotropia” plástica e qual a sua importância quando da deformação de um 
material? 
• O que são inclusões, quais os principais tipos, como podem ser classificadas e qual sua 
importância quando da conformação dos aços? 
• Como pode ser avaliado o tamanho de grão dos aços e qual sua importância no processo 
de conformação? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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38 
CAPÍTULO III 
 
FENÔMENOS ENVOLVIDOS NA 
CONFORMAÇÃO 
 
 
01) DEFORMAÇÃO ELÁSTICA X PLÁSTICA : 
 
Os defeitos presentes nas estruturas cristalinas pontuais (lacunas, interstícios), em forma de linha 
(discordâncias) como os espaciais (contornos de grão), a princípio favorecem a conformação, 
pois provocam a ausência de algumas ligações interatômicas. Como o número de defeitos 
presentes na estrutura cristalina é muito grande, menor a quantidade de ligações a serem 
rompidas quando o material está sujeito à aplicação de uma carga. Isto gera a redução da 
resistência mecânica natural do material, bem como um menor esforço para deformar. 
 
O efeito das cargas aplicadas sobre um material pode ser avaliado através do diagrama tensão X 
deformação, através da medição das deformações sofridas, como mostrado a seguir. 
 
Figura 3.1 - Curva tensão deformação típica. 
 
As deformações sofridas pelo material quando da aplicação de uma carga sobre o mesmo, podem 
ser do tipo: 
 
 
 
Campo 
plástico 
Campo 
Elástico 
Tensão 
Ruptura 
Tensão 
Escoamento 
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39 
1.1) DEFORMAÇÃO ELÁSTICA: 
 
Ocorre quando os átomos se movem uns em relação aos outros, no entanto, não existe qualquer 
ruptura da ligação entre os átomos. Ocorre deslocamento dos átomos entre si, que voltam a 
posição inicial após a retirada da carga. 
 
Figura 3.2 - Esquema mostrando a deformação elástica da estrutura cristalina, quando submetida 
a compressão. 
 
Figura 3.3 - Esquema da deformação da estrutura quando submetida à flexão ou cisalhamento. 
 
Tensão deformação no regime elástico: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.4 – Relação entre tensão e deformação no regime elástico. 
 
A deformação plástica se inicia quando a máxima tensão de cisalhamento, associada ao estado 
máximo de tensões causado pelo carregamento externo (Tmax), atingir um valor crítico (To), 
característico de cada material. 
 
A tensão a deformação de um material (Te) é determinada de forma genérica pela seguinte 
equação: 
 
Tensão 
Deformação 
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40 
Te = A en 
Onde: 
A = coeficiente de resistência à deformação (Kg/mm2) - tabelado 
n = coeficiente de encruamento - tabelado 
e = deformação 
 
Tabela 3.I – Constantes “A” e “n” para diferentes tipos de materiais. 
 
MATERIAL A (Kg/mm2) n 
Aço (0,05 % C) 54 0,26 
Aço 1010 recozido 70 0,20 
Aço 4135 recozido 103 0,17 
A1 6061 recozido 21 0,20 
A1 6061 envelhecido 42 0,05 
Cobre recozido 32 0,54 
Latão 70/30 recozido 91 0,49 
 
1.1) DEFORMAÇÃO PLÁSTICA: 
 
Ocorre quando as forças de conformação envolvidas são de tal intensidade que as ligações entre 
os átomos se rompem, mas voltam a se ligar em seguida, quase que instantaneamente, com outros 
átomos ao seu redor que também tiverem a sua ligação rompida; 
 
Neste caso, quando se aplica certa carga as discordâncias tendem a se movimentar dentro da 
estrutura cristalina, facilitando o processo de deformação, pois menor o número de ligações a 
serem rompidas, associado ao grande número de discordâncias presentes. A facilidade de ocorrer 
deformaçãoplástica dos metais é, portanto, explicado pela capacidade das discordâncias se 
movimentarem dentro da estrutura cristalina, dentro do grão, através dos “planos de 
escorregamento” (Figura 4, 5 e 6). 
 
Figura 3.5 - Planos de átomos escorregando entre si, através dos planos de escorregamento, 
devido a aplicação de forças de conformação. 
. 
 
 
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41 
 
 
 
Figura 3.6 - Esquema mostrando o plano de escorregamento entre conjuntos de átomos. 
 
 
Figura 3.7 – Deformação plástica através do movimento da discordância na estrutura cristalina. 
 
Quanto maior a quantidade de planos de escorregamento existentes na estrutura cristalina, 
maiores as possibilidades ou alternativas das discordâncias se movimentarem e, 
conseqüentemente, maior a facilidade de se promover a deformação, maior a ductilidade e a 
plasticidade do material. 
 
Existem estruturas cristalinas com um maior ou menor quantidade de planos de escorregamento 
disponíveis, o que explica sua maior ou menor propensão a aceitarem deformação, como por 
exemplo: 
 
• FERRITA = apresenta uma estrutura cristalina do tipo CCC com grande número de 
planos de escorregamento, apresentando, portanto, uma boa conformabilidade; 
• AUSTENITA = apresenta uma estrutura CFC, com planos de escorregamento em 
quantidade até maior que a ferrita, portanto o material apresenta um potencial de 
conformação excepcional, preferível quando o trabalho de conformação é muito intenso; 
Plano de escorregamento 
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42 
• PERLITA = devido à presença de fases precipitadas de cementita (Fe3C) entre as lamelas 
de ferrita, esta estrutura apresenta uma conformabilidade muito restrita devido à limitada 
capacidade de movimentação das discordâncias neste meio; 
• MARTENSITA = apresenta uma estrutura cristalina ortorrômbica, com muitos poucos 
planos de escorregamento. Por isto é praticamente impossível de ser conformada, no 
entanto, é muito dura e resistente, tanto mecanicamente como ao desgaste; 
 
Quando as forças aplicadas sobre o material são muito elevadas, ou seja, maiores do que a 
própria resistência do material ocorre a ruptura definitiva das ligações atômicas, gerando 
deformações tão intensas que não existe mais a religação. Isto provoca uma ruptura permanente 
na estrutura cristalina do material, gerando as trincas, fissuras, fraturas ou mesmo colapso; 
 
 
02) ENCRUAMENTO: 
 
Apesar de, num primeiro momento, os defeitos (principalmente na forma de discordâncias) 
favorecerem a deformação, na continuidade do processo eles prejudicam, pois as discordâncias, 
quando de movimentam dentro da estrutura cristalina, ou mais propriamente dentro do grão, 
associada à aplicação de uma carga, interagem das seguintes formas: 
 
• Discordância com os defeitos pontuais (lacunas, interstícios); 
• Discordância com discordância (cunha com cunha, cunha com hélice e cunha com cunha); 
• Discordância com precipitados presentes na estrutura; 
• Discordância com contorno de grão. 
 
Quando se dá a interação das discordâncias ocorre o ancoramento das mesmas, impedindo a 
continuação de seu movimento e, conseqüentemente, restringindo a deformação elástica. A este 
fenômeno se dá o nome de “encruamento” (Figura 3.8). 
 
 
Figura 3.8 - Esquema mostrando o ancoramento da discordância em contorno de grão. 
 
Quando ocorre o encruamento, a continuidade da aplicação da força de conformação levará 
certamente a ruptura do material, o que não é desejável na maioria dos processos de 
conformação, exceto quando se deseja o corte da peça. 
 
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43 
Quando a discordância se move dentro da estrutura cristalina também pode ocorrer um processo 
de multiplicação, quando ela se interage com outras discordâncias. Este fenômeno faz com que 
exista o aumento do número de discordâncias acompanhado da possibilidade de um maior 
número de interações, como mostrado na figura a seguir. 
 
 
Figura 3.9 – Esquema mostrando o processo de multiplicação de discordância quando de sua 
movimentação e interação com outras discordâncias. 
Com o aumento da taxa de conformação, maior o encruamento, gerando modificação das 
propriedades do material, principalmente associado à resistência mecânica e ao alongamento 
(Figura 9). Com o encruamento o material modifica seu caráter de dúctil para frágil. 
 
 
Figura 3.10 - Aumento da resistência mecânica e diminuição do alongamento com o aumento da 
taxa de conformação. 
Na figura a seguir é mostrado o efeito da taxa de conformação a frio sobre as características 
mecânicas do material, especificamente sobre a resistência e ductilidade. 
 
 
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44 
 
Figura 3.11 - Efeito da taxa de conformação sobre a resistência mecânica e ductilidade. 
 
A taxa de conformação sofrida pelo material pode ser avaliada através da análise metalográfica, 
por intermédio da deformação do grão, como mostrado na figura a seguir. 
 
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45 
 
Figura 3.12 - Tabela mostrando micrografias com diferentes taxas de conformação. 
 
 
03) RECRISTALIZAÇÃO : 
 
Quando o material é conformado a quente, acima da temperatura de recristalização, também 
existe o encruamento, no entanto, como a vibração dos átomos é muito intensa nesta condição, 
ocorre uma rápida recuperação da estrutura cristalina, não se sentindo efeito sobre a dificuldade 
de conformação. 
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46 
 
Figura 3.13 - Deformação a quente e a frio, mostrando o efeito da recristalização a elevada 
temperatura e encruamento a baixa. 
 
Quando da deformação a frio verifica-se que o fenômeno de encruamento é permanente, 
provocando dois efeitos distintos sobre o material, quais sejam: 
 
• FAVORÁVEL = aumenta a resistência mecânica e a dureza, bem como a resistência ao 
desgaste e a fadiga, em alguns casos; 
• DESFAVORÁVEL = reduz a conformabilidade do material, diminuindo o alongamento 
e a ductilidade, restringindo conseqüentemente a capacidade de conformação. 
 
 
Figura 3.14 - Efeito da recristalização sobre curva tensão-deformação de um material duro 
(encruado) e mole (recozido). 
 
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47 
O encruamento, portanto limita o processo de conformação, pois a partir de um certo ponto a 
tentativa de continuação do processo de conformação pode levar ao colapso ou a ruptura da 
estrutura cristalina, gerando trincas ou fraturas na peça. 
 
No caso de grandes volumes de conformação existe a necessidade que a deformação seja feita em 
etapas, intercaladas por um processo de recuperação da estrutura. Isto é feito através da 
recristalização, que consiste no rearranjo da estrutura cristalina por intermédio do tratamento 
térmico de recozimento, onde a peça permanece durante um certo tempo dentro de um forno, a 
temperatura acima da crítica, seguido de um resfriamento muito lento (dentro do próprio forno). 
 
Com a recristalização as ancoragens das discordâncias são eliminadas ou dissolvidas e a estrutura 
cristalina é completamente recuperada, permitindo a continuação do processo de conformação, 
pois são restabelecidas as propriedades originais do material. 
 
O efeito do processo de recristalização é bastante dependente da temperatura. A baixas 
temperaturas verifica-se somente o alívio das tensões geradas durante o processo de 
conformação. Quando se atinge temperaturas próximas da crítica verifica-se a queda acentuada 
da resistência mecânica e o aumento do alongamento, que se intensificam quando a temperatura 
entre na zona crítica. Nesta condição verifica-seuma recristalização do grão, que atinge tamanhos 
muito reduzidos, mas que tendem a aumentar consideravelmente quando se atinge temperaturas 
mais elevadas. 
 
Constata-se, portanto, que a recristalização após a conformação, além de permitir a recuperação 
do material, é uma efetiva forma de se controlar e refinar o tamanho do grão da estrutura, 
permitindo se desenvolver algumas propriedades principalmente associados a tenacidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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48 
 
Figura 3.15 - Efeito da temperatura de recristalização sobre o nível de tensões internas, 
resistência mecânica, alongamento e tamanho do grão. 
 
Apesar disto verifica-se que quando do recozimento aumentando-se a temperatura para valores 
muito elevados ou aumentando-se demasiadamente o tempo pode-se aumentar o tamanho de 
grão, como visto na figura a seguir. 
 
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49 
 
Figura 3.16 – Mecanismo de aumento do tamanho do grão com o aumento do tempo e ou 
temperatura de recristalização. 
 
 
04) EFEITO DO CARBONO NA CONFORMABILIDADE : 
 
Os aços de baixo teor de carbono (Ex: ABNT 1004, com 0,04%C) são preferencialmente os 
melhores aços para serem conformados, pois apresentam uma estrutura totalmente ferrítica, que é 
mole, com elevada ductilidade e reduzida resistência mecânica. 
 
Os aços com médio teor de carbono (Ex: ABNT 1040, com 0,40%C) apresentam uma estrutura 
ferrítica perlítica. A perlita por sua vez é constituída de lamelas intercaladas de ferrita e 
cementita, que é muito dura, frágil, quebradiça e apresenta elevada resistência mecânica, portanto 
mostra uma maior resistência à conformação. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.17 – Formação da perlita, composto por lamelas intercaladas de ferrita e cementita. 
Lamelas de ferrita 
Lamelas de cementita 
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Os aços de elevado teor de carbono (EX: ABNT 1080, com 0,80%C) apresentam uma estrutura 
totalmente perlítica, portanto são muito mais difíceis de conformar. Por último, os aços de 
maiores teores de carbono (Ex: aços com mais que 0,80% C) apresentam além de uma estrutura 
quase que totalmente perlítica, carbonetos de cementita precipitados junto aos contornos de grão, 
o que o tornam praticamente indeformáveis, pelo menos a temperatura ambiente. 
 
 
 
Figura 3.18 – Diagrama ferro-carbono, mostrando as diferentes estruturas em função do teor de 
carbono. 
 
A solubilidade do carbono nos aços, pelo menos a temperatura ambiente, é muito pequena, 
portanto, em aços com maiores teores de carbono, ele se precipita na estrutura atômica na forma 
de cementita (Fe3C). Esta, por ser muito dura, quando precipita nos planos de escorregamento, 
age como um ancoramento ou travamento dos mesmos, dificultando ou mesmo impedindo sua 
movimentação, aumentando por conseqüência a resistência mecânica do material e diminuindo a 
conformabilidade. 
 
 
05) CONFORMAÇÃO A QUENTE: 
 
Porque conformar os aços a elevada temperatura? 
 
A conformabilidade dos aços pode ser substancialmente melhorada quando se aumenta a 
temperatura de conformação, onde se promovendo uma total recristalização da estrutura do 
Temperatura de 
recristalização 
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51 
material, o que só de dá de forma plena acima das temperaturas de equilíbrio “Ac3” e “Acm” do 
diagrama Fe-C. Nesta condição a cementita presente a baixas temperaturas, juntamente com a 
ferrita, se transforma em austenita, através da reação eutetóide, como pode ser observado a 
seguir: 
 
Perlita + Ferrita Austenita 
 
A austenita apresenta uma conformabilidade muito maior do que as outras fases, associado aos 
seguintes fatores: 
 
• O carbono presente, qualquer que seja a quantidade, está totalmente em solução sólida, 
pois a solubilidade de carbono na austenita nesta condição de temperatura é muito elevada 
de até 2,11% (a 1123 oC), quanto a 0,02% na ferrita a 723 oC. Nesta condição não existem 
fases precipitadas na estrutura e os planos de escorregamento se deslizam livremente entre 
si; 
• A resistência mecânica da austenita é muito menor que a da cementita, da perlita ou até 
mesmo da ferrita que já é mole por si só. Com isto a resistência que se impõe a 
deformação é muito menor; 
• A estrutura austenítica (CFC) apresenta um maior número de planos de escorregamento 
que a própria estrutura ferrítica (CCC), portanto têm mais alternativas de escorregamento, 
aumentando a conformabilidade; 
• O encruamento formado durante a deformação, através do ancoramento de discordâncias, 
é simultaneamente removido, pois o grau de recristalização, associado maior mobilidade 
atômica a elevada temperatura (maior vibração) é muito elevado. 
 
Por esta razão os aços de elevado teor de carbono são somente conformados à elevada 
temperatura, ou mesmo os aços de baixo teor de carbono quando se deseja atingir elevada 
produtividade. 
 
 
Figura 3.19 - Variação típica do valor de tensão de escoamento de um material com a 
temperatura. 
 
 
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06) QUESTIONÁRIO: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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53 
CAPÍTULO IV 
 
SIDERURGIA 
 
 
01) SEQUENCIA DE FABRICAÇÃO DO AÇO: 
 
O aço é obtido a partir da seguinte seqüência de fabricação: 
 
 
Figura 4.1 – Seqüência esquemática de fabricação do aço – processo siderúrgico. 
 
 
 
MINÉRIO DE FERRO 
(Fe2O3 – ferro) 
CARVÃO MINERAL 
 (Carbono- redutor) 
CALCÁREO 
(CaO – fluxante) 
PELOTIZAÇÃO 
(homogeneização) 
COQUERIA 
 (produção Coque) 
ALTO FORNO 
 (redução do minério de 
ferro e fusão do metal) 
FERRO GUSA 
DESSULFURAÇÃO 
DESCARBONETAÇÃO 
(Conversor) 
DESGASEIFICAÇÃO 
OU DESOXIDAÇÃO 
AÇO LÍQUIDO 
Ar (O2) Escória 
LINGOTEAMENTO 
LINGOTEAMENTO 
LAMINAÇÃO 
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54 
02) COQUERIA: 
 
2.1) OBJETIVO: 
 
O carvão tem objetivo de fornecer carbono ao sistema que age como elemento redutor e como 
gerador de calor. 
 
2.2) TIPOS DE CARVÕES: 
 
Existem alto-fornos que operam com coque metalúrgico e outros a carvão vegetal: 
 
• CARVÃO MINERAL - COQUE = obtido a partir do carvão mineral, que é extraído de 
minas profundas, que após lavado, para extração das cinzas e outras impurezas, é 
coqueificado para extração dos materiais voláteis. O coque, principalmente o nacional de 
má qualidade, tem um teor de enxofre relativamente elevado, o que é ruim, pois parte 
deste enxofre é transferida para o ferro gusa e conseqüentemente para o aço, afetando sua 
qualidade, necessitando ser dessulfurado; 
• CARVÃO VEGETAL = é obtido a partir da madeira, e o teor de enxofre é bastante 
reduzido. 
 
2.3) CARACTERÍSTICAS DO COQUE 
 
O coque metalúrgico para apresentar um bom desempenho deve possuir as seguintes 
características: 
 
• PODER CALORÍFICO = deve gerar a maior quantidade possível de calor durante a 
combustão, o que depende principalmente do teor de carbono; 
• TEOR DE CARBONO = garante um bom poder de redução; 
• TEOR DE CINZAS = deve ser o menor possível para não prejudicar o poder calorífico e 
não gerar excesso de escória; 
• MATERIAIS VOLÁTEIS = deve ser o menor possível; 
• TEOR DE ENXOFRE = deve ser o menor possível, pois este acaba se incorporando ao 
metal, prejudicando suas características finais. 
 
2.4) COQUEIFICAÇÃO: 
 
A coqueificação consiste em aquecer o carvão mineral no sentido de remover os materiais 
voláteis (alcatrão, etc), tornando-o mais puro, aumentando a concentração de carbono e, por 
conseqüência aumentando tanto o seu poder caloríficocomo sua capacidade de redução do 
minério de ferro; 
 
A coqueificação é realizada em grandes fornos chamados de coqueria, dotados de inúmeras 
colméias independentes. O processo gera grande quantidade de diferentes tipos de gases, que são 
utilizados para o aquecimento como a geração de inúmeros sub-produtos (plásticos, benzeno, 
xilol, toluol, ácidos, fertilizantes, sulfatos, nylon, etc). 
 
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55 
 
Figura 4.2 – Processo de fabricação do coque - Coqueria. 
 
 
03) PELOTIZAÇÃO : 
 
3.1) TIPOS DE MINÉRIOS: 
 
O minério de ferro pode se encontrar na natureza sob dos seguintes tipos de minérios: 
 
• HEMATITA = (Fe2O3) - apresenta 50 a 70 % de ferro; 
• MAGNETITA = (Fe3O4) - apresenta 45 a 68% de ferro; 
• LIMONITA = (Fe2O3.H20) - apresenta 20 a 50% de ferro; 
• SIDERITA = (FeCO3) - pouco freqüente - apresenta 10 a 40 % de ferro; 
• PIRITA = (FeS2) - não apresenta interesse siderúrgico 
 
3.2) OBTENÇÃO: 
 
O minério de ferro é extraído da natureza a partir de minas a céu aberto; 
 
3.3) PELOTIZAÇÃO DO MINÉRIO DE FERRO 
 
A pelotização tem o objetivo de melhorar a forma operacional do alto-forno, melhorar a 
produtividade, reduzir consumo de coque e reduzir desperdícios de minério de ferro 
(principalmente aquele na forma de pó) por arraste de partículas. A pelotização ocorre através das 
seguintes etapas: 
 
a) MOAGEM = consiste em transformar o minério de ferro extraído das minas em um pó, 
através de britagem, moagem e pulverização, seguida de classificação por peneiramento e 
concentração; 
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b) PELOTIZAÇÃO = consiste em agregar o pó através da adição de cimento e água ao minério 
de ferro e pelotizá-lo, através de um processo especial, obtendo-se pelotas de tamanho 
controlado; 
 
c) SECAGEM = consiste em eliminar a umidade fazendo com que exista a aglomeração das 
partículas e as pelotas adquiram certa rigidez para que possam ser manipuladas. 
 
 
Figura 4.3 – Processo de fabricação das pelotas de minério de ferro - Pelotização 
 
 
04) PRODUÇÃO DO FERRO GUSA: 
 
4.1) ALTO-FORNO: 
 
O alto-forno é o equipamento utilizado para a obtenção de ferro-gusa, a partir do minério de 
ferro. É um equipamento de grande capacidade produtiva, com um diâmetro interno entre 5 a 
10m e altura entre 30 a 40m, que normalmente opera de forma contínua, com uma capacidade de 
produção de 2.000 a 3.000 t/dia de ferro gusa. 
 
O objetivo do alto-forno é transformar o minério de ferro (óxido) em ferro (metal), através de um 
processo de redução, onde ocorre uma reação química do carbono (presente do coque) com o 
óxido (presente no minério), a elevada temperatura. 
 
A carga do alto-forno é composta por minério de ferro, coque e calcário (carregado pela porta de 
carga no topo do alto-forno) e ar (injetado através das ventaneiras do forno); 
 
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Figura 4.4 - Processo de fabricação do ferro-gusa – Alto-forno. 
 
4.2) OBJETIVO DO COQUE: 
 
O coque adicionado no alto-forno, juntamente com o minério de ferro, tem a seguintes funções: 
 
a) PROMOVER GERAÇÃO DE CALOR = próxima da zona das ventaneiras do alto-forno 
ocorre uma reação extremamente exotérmica, liberando grande quantidade de calor, necessário ao 
processo, a partir da seguinte reação: 
 
C (coque) + O2 (ar) = CO2 
 
b) GERAR GÁS REDUTOR = o gás CO2 ascende (sobe) para a parte superior do forno e entra 
em contato com o coque incandescente e gera o gás CO, que é o principal elemento redutor, a 
partir da seguinte reação: 
 
CO2 + C (coque) = 2 CO 
 
c) PROMOVER A REDUÇÃO DO MINÉRIO DE FERRO = o gás redutor (CO) reage com o 
minério de ferro (óxido), promovendo a sua redução, através das seguintes reações: 
 
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3 Fe2O3 (minério) + CO = 2 Fe3O4 + CO2 
Fe3O4 + CO = 3 FeO + 4 CO2 
FeO + CO = Fe + CO2 
OU 
Fe2O3 + 3C = 2 Fe + 3 CO 
 
4.3) ETAPAS DO PROCESSO DE REDUÇÃO: 
 
O processo de redução no alto-forno passa por três etapas sucessivas, quais sejam: 
 
a) NA PARTE SUPERIOR = a carga sólida é carregada pelo topo do forno e desce e no sentido 
ascendente recebe os gases quentes que provocam o aquecimento e a secagem da carga; 
 
b) NA PARTE INTERMEDIÁRIA = na parte intermediária do forno ocorre a combustão do 
coque e a redução do minério de ferro; 
 
c) NA PARTE INFERIOR = zona de fusão e escorificação. 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 4.5 – Partes de um alto-forno. 
 
4.4) OBJETIVO DO CALCÁRIO: 
 
O calcário age como forte escorificante, através do seguinte processo: 
 
• O minério de ferro possui impurezas (40 a 60%) que se volatilizam ou geram escória 
durante o processo de redução e fusão dentro do alto-forno; 
• O coque possui na sua constituição impurezas como os materiais voláteis e as cinzas, que 
também geram escória; 
• Parte do refratário do forno se derrete em função da elevada temperatura e do atrito com a 
carga e também gera escória; 
• Estas escórias formadas necessitam ser removida para possibilitar uma operação contínua 
do forno; 
• O calcário é um fundente, rico em cálcio e magnésio, que é adicionado com o objetivo de 
reduzir o ponto de fusão da escória, tornando-a fluída (líquida); 
• A escória, por ser mais leve, se separa e flutua sobre o ferro líquido, permitindo ser 
removida dentro do alto-forno por um orifício separado. 
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• A decomposição dos carbonatos contidos no calcário dá-se a aproximadamente 800 oC, 
onde ocorre uma calcinação, a partir da seguinte reação: 
 
CaCO3 = CaO (cal) + CO2 
CaCO3 + C = CaO + 2 CO 
MgCO3 = MgO + CO2 
 
4.5) CARACTERÍSTICAS DO FERRO LÍQUIDO: 
 
No estado em que sai do alto-forno, o ferro líquido é chamado de “ferro-gusa” e possui elevados 
teores de carbono além de outras impurezas, como o enxofre e o fósforo em teores relativamente 
elevados. Neste estado apresenta características tecnológicas muito pobres, com grandes 
restrições quanto a sua aplicação. Nesta condição a composição química aproximada é a 
seguinte: 
 
• Carbono = 3,0 a 4,5% 
• Silício = 0,5 a 4,0% 
• Manganês = 0,5 a 2,5% 
• Fósforo = 0,05 a 0,20%) 
• Enxofre = 0,01 a 0,20%. 
 
O carbono elevado é absorvido do coque, o silício vem do refratário do forno e/ou do minério e o 
enxofre também é absorvido do coque. 
 
O ferro gusa é utilizado para: 
 
• PRODUÇÃO DE AÇO = na aciaria, ainda no estado líquido, onde é feira a redução do 
carbono e das outras impurezas, principalmente o enxofre, bem como adicionado outros 
elementos de liga, quando for o caso, transformando-o em aço. 
 
• FUNDIÇÃO = após lingotado o gusa é utilizado na fundição como matéria-prima, tanto 
para a produção de peças fundidas de ferro fundido como de aço. Neste caso o gusa 
líquido necessita ser lingotado, como mostrado a parti da figura a seguir. 
 
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Figura 4.6 – Lingoteamento contínuo de ferro gusa. 
 
4.6) ESCÓRIA DO ALTO FORNO: 
 
A escória gerada pelo alto-forno é retirada do seu interior no estado líquido, sendo 
posteriormente solidificada. Apresenta a seguinte composição aproximada: 
 
• SiO2 = 28 a 38%; 
• Al 2O3 = 10 a 22%; 
• CaO + MgO = 44 a 48%; 
• FeO + MnO = 1 a 3%; 
• CaS = 3 a 4%. 
 
A escória é posteriormente utilizada como sub produto para correção da acidez de solo, indústria 
cementeira, fabricação de tijolos, etc. 
 
4.7) GASES LIBERADOS PELO ALTO-FORNO: 
 
Os gases gerados pelo alto-forno, a partir das inúmeras reações que ocorrem no seu interior 
durante o processo de redução,