Engenharia de Materiais (aços e tratamento térmico)

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ENGENHARIA DE MATERIAIS
AÇOS 
E 
TRATAMENTOS TÉRMICOS
Wilson Sckudlarek
Compostos(compósitos)- fibras de vidro, carbono, banana, etc
Ligas metálicas 
Ligas metálicas são materiais que contêm dois ou mais elementos químicos sendo que pelo 
menos um deles é metal.
Ligas ferro -carbono
Outros elementos: Si, Mn, S, P, Mo,Cr, V, Ti , Ni ,W etc
Ligas ferrosas : aços ou ferros fundidos, de acordo com o teor de carbono.
Aços  são consideradas as ligas com teor de carbono inferior a 2,11%;
Ferros fundidos  ligas com teor de carbono entre 2,11 % até 4,5%
Ferros FundidosAços 
Aço ao carbono
Contém ferro + pequenas porcentagens de carbono + manganês, silício, enxofre e fósforo.
-manganês e silício melhoram a qualidade do aço
-enxofre e o fósforo são elementos prejudiciais.
Ferro - É o elemento básico da liga.
Carbono - Depois do ferro é o elemento mais importante 
do aço.
Ex: Um aço com 0,50% é mais resistente que um aço com 
0,20% de carbono.
Aços com porcentagem acima de 0,35% de carbono 
podem ser endurecidos por um processo de aquecimento 
e resfriamento rápido denominado têmpera.
São a mais importante categoria de materiais metálicos utilizada na construção de
máquinas, equipamentos, estruturas, veículos e componentes diversos de sistemas
mecânicos.
Aços – carbono:
A classificação pode se dar segundo diversos critérios:
Tipo de semi - produto: aços laminados planos (placas, chapas, etc.), laminados não planos 
(perfis, barras, arames), trefilados (arames, tubos), forjados e fundidos; e, ainda, 
trabalhados a quente e trabalhados a frio;
Teor de carbono: aço de baixo carbono (%C < 0,25), de médio - carbono (0, 25 <%C < 0, 70) 
e de alto carbono (%C > 0, 70);
Tipo de aplicação: nesse caso a classificação se torna mais complexa em face da variedade 
da aplicação que poderia ser agrupada de diversas formas como aços para componentes 
específicos (molas, engrenagens, etc.), aços para tratamento térmico e aços para facilidade 
de fabricação do componente (de fácil usinagem, de fácil conformação, etc.).
Dicas:
A porcentagem aproximada de carbono de um aço pode ser reconhecida na prática
pelas fagulhas que desprendem ao ser esmerilhado.
No aço com até 0,35% de carbono, desprendem-se fagulhas em forma de riscos 
(Aços de baixa porcentagem de carbono). 
Nos aços com 0,4% até 0,7% de carbono as fagulhas saem em forma de estrelinhas. 
(Aço de média porcentagem de carbono).
Acima de 0,7% de carbono as estrelinhas saem em forma de um feixe. 
(Aço de alto teor de carbono).
Classificação segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas)
A fim de facilitar as interpretações técnicas e comerciais, a ABNT estabeleceu números
para a designação dos aços de acordo com a porcentagem de carbono.
Designação Porcentagem de carbono
Aço 1006 0,08% C
Aço 1010 0,08% a 0,13% C
Aço 1020 0,18% a 0,23% C
Aço 1030 0,28% a 0,34% C
Aço 1040 0,37% a 0,44% C
Aço 1050 0,48% a 0,55% C
Aço 1060 0,55% a 0,65% C
Os dois primeiros algarismos designam a classe do aço. 
Os dois últimos algarismos designam a média do teor de carbono
Exemplo:
Aço 1020
10 - significa que é
aço ao carbono 20 - significa que a porcentagem média de 
carbono é 0,20%.
O aço 1020 é um aço ao carbono cuja porcentagem de carbono varia entre:
0,18% a 0,23%.
Comparativo de propriedades de alguns aços carbono
• Aço 1006 a 1010 - (Extra-macio)
Resistência à ruptura - 35 a 45 kg/mm2
Teor de carbono - 0,05% a 0,15%
Não adquire têmpera
Grande maleabilidade, fácil de soldar-se
Usos: chapas, fios, parafusos, tubos, produtos de 
caldeiraria, etc.
• Aço 1020 a 1030 - (Macio)
Resistência à ruptura - 45 a 55 kg/mm2
Teor de carbono - 0,15% a 0,30%
Não adquire têmpera
Maleável e soldável
Usos: barras laminadas e perfiladas, peças comuns de 
mecânica, etc.
• Aço 1030 a 1040 - (Meio macio)
Resistência à ruptura - 55 a 65 kg/mm2
Teor de carbono - 0,30% a 0,40%
Apresenta início de têmpera
Difícil para soldar
Usos: peças especiais de máquinas e motores, 
ferramentas para a agricultura, etc.
• Aço 1040 a 1060 - (Meio duro)
Resistência à ruptura - 65 a 75 kg/mm2
Teor de carbono - 0,40% a 0,60%
Adquire boa têmpera
Muito difícil para soldar-se
Usos: peças de grande dureza, ferramentas de corte, 
molas, trilhos, etc.
• Aço acima de 1060 - (Duro a extra-duro)
Resistência à ruptura - 75 a 100 kg/mm2
Teor de carbono - 0,60% a 1,50%
Tempera-se facilmente
Não solda
Usos: peças de grande dureza e resistência, molas, cabos, cutelaria, etc.
Aços especiais ou aços-ligas
São aços com adição de outros elementos de liga com a finalidade de melhorar as
características e propriedades mecânicas.
(resistência à tração , à corrosão, dureza, elasticidade, etc )
Adiciona-se ao aço-carbono um ou mais dos seguintes elementos:
níquel, cromo, manganês, tungstênio, cobalto, vanádio, silício, molibdênio e alumínio.
Aço cromo (inoxidável) Aço silício manganês Aço rápido
Aplicações 
Aço cromo-vanádio Aço cobalto Aço cromo-níquel
EFEITOS
Tipos de aços especiais características e usos.
1-Aços Níquel
1 a 10% de Níquel - Resistem bem à ruptura e ao choque, quando temperados e revenidos.
Usos - peças de automóveis, máquinas, ferramentas, etc.
10 a 20% de Níquel - Resistem bem à tração, muito duros - temperáveis ao ar.
20 a 50% de Níquel - Resistentes aos choques, boa resistência elétrica, etc.
Usos - válvulas de motores térmicos, resistências elétricas, cutelaria, instrumentos de 
medida, etc.
2) Aços Cromo
Até 6% Cromo - Resistem bem à ruptura, são duros, não resistem aos choques.
Usos - esferas e rolos de rolamentos, ferramentas, projéteis, blindagens, etc.
11 a 17% de Cromo - Inoxidáveis.
Usos - aparelhos e instrumentos de medida, cutelaria, etc.
20 a 30% de Cromo - Resistem à oxidação, mesmo a altas temperaturas..
Usos - válvulas de motores a explosão, fieiras, matrizes, etc.
3) Aços Cromo-Níquel
8 a 25% Cromo, 18 a 15% de Níquel - Inoxidáveis, resistentes à ação do calor, resistentes à
corrosão de elementos químicos.
Usos - portas de fornos, retortas, tubulações de águas salinas e gases, eixos de bombas, 
válvulas e turbinas, etc.
4) Aços Manganês
7 a 20% de Manganês - Extrema dureza, grande resistência aos choques e ao desgaste.
Usos - mandíbulas de britadores, eixos de carros e vagões, agulhas, cruzamentos e 
curvas de trilhos, peças de dragas, etc.
5) Aços Silício
1 á 3% de Silício - Resistências à ruptura, elevado limite de elasticidade e propriedades de
anular o magnetismo.
Usos - molas, chapas de induzidos de máquinas elétricas, núcleos de bobinas, etc.
6) Aços Silício-Manganês
1% de silício, 1% de Manganês - Grande resistências à ruptura e elevado limite de
elasticidade.
Usos - molas diversas, molas de automóveis, de carros e vagões, etc.
7) Aços Tungstênio
1 a 9% de tungstênio - Dureza, resistência à ruptura, resistência ao calor da abrasão
(fricção) e propriedades magnéticas.
Usos - ferramentas de corte para altas velocidades, matrizes, fabricação de ímãs, etc.
8) Aços Cobalto
Propriedades magnéticas, dureza, resistência à ruptura e alta resistência à abrasão, (fricção).
Usos - ímãs permanentes, chapas de induzidos, etc. 
9) Aços Rápidos
8 a 20% de tungstênio, 1 a 5% de vanádio, até 8% de molibdênio, 3 a 4% de cromo -
Excepcional dureza em virtude da formação de carboneto, resistência de corte, mesmo com
a ferramenta aquecida ao rubro pela alta velocidade. A ferramenta de aço rápido que inclui
cobalto, consegue usinar até o aço-manganês de grande dureza.
Usos - ferramentas de corte de todos os tipos para altas velocidades, cilindros de 
laminadores, matrizes, fieiras, punções, etc.
10) Aços Alumínio-Cromo
0,85 a 1,20% de alumínio, 0,9 a 1,80% de cromo – Possibilita grande dureza superficial
por tratamento de nitretação - (termo-químico).
Usos - camisas de cilindro removíveis de motores a explosão e de combustão interna, 
virabrequins, eixos, calibres demedidas de dimensões fixas, etc.
Designação TIPO DE AÇO 
SAE AISI tabela de aços.pdf
10XX C10XX Aços carbono comuns 
11XX C11XX Aços de usinagem (ou corte) fácil, com alto S 
13XX 13XX Aço manganês com 1,75% de Mn 
23XX 23XX Aços Níquel com 3,5% de Ni
25XX 25XX Aços Níquel com 5,0% de Ni
31XX 31XX Aços Níquel Cromo com 1,25% de Ni e 0,65% de Cr 
33XX E33XX Aços Níquel Cromo com 3,5 % de Ni e 1,55 Cr 
40XX 40XX Aços Molibdênio com 0,25% de Mo 
41XX 41XX Aços Cromo Molibdênio com 0,50% ou 0,90% de Cr e 0,12% ou 0,20% de Mo 
43XX 43XX Aços Níquel cromo com molibdênio com 1,80% de Ni e 0,20% ou 0,25% de Mo 
46XX 46XX Aços Níquel Molibdênio com 1,55% ou 1,80% de Ni e 0,20% ou 0,25% de Mo 
47XX 47XX Aços Níquel Cromo Molibdênio com 1,05%de Ni, 0,45% de Cr e 0,20 de Mo 
48XX 48XX Aços Níquel Molibdênio com 3,5 % de Ni e 0,25% de Mo 
50XX 50XX Aços cromo com 0,28% ou 0,65% de Cr 
50BXX 50BXX Aços cromo boro com baixo teor de Cr e no mínimo 0,0005% de B 
51XX 51XX Aços cromo com 0,80 a 1,05% de Cr 
61XX 61XX Aço cromo vanádio com 0,8 ou 0,95% de Cr a 0,1% ou 0,15% de v 
86XX 86XX Aços níquel molibdênio com baixos teores de Ni, Cr e Mo 
87XX 87XX Idem 
92XX 92XX Aço silício manganês com 0,85% de Mn e 2,0% de Si 
93XX 93XX Aços silício manganês com 3,25% de Ni, 1,20% de Cr e 0,12% de Mo 
94BXX 94BXX Aço níquel cromo molibdênio com baixos teores de Ni, Mo e no mínimo 0,0005% de B 
98XX 98XX Aço níquel cromo molibdênio com 1,0% de Ni,0,80 de Cr e 0,25% de Mo 
Sistema de codificação SAE/AISI -AISI American Iron and Steel Institute (Instituto Americano de Ferro e Aço) ; SAE: Society of Automotive Engineers
(Associação dos Engenheiros Automotivos)
EXEMPLOS-Aços para Construção Mecânica 
AÇO 4340
AÇO 8620
AÇO 5160
tabela de aços.pdf
Aços Ferramentas
tabela de aços.pdf
Aços-Ferramenta para trabalho a frio: 
Utilizados no processamento de outros aços, ferros fundidos, metais não-ferrosos e de materiais não-
metálicos, em operações diversificadas como corte, dobramento, estampagem, cunhagens, extrusão,
trabalhos em madeira, perfurações de rocha, corte de papel, etc.
Fazem parte desse grupo os aços VC131, VD2, VF800AT, VND e VW3. 
Aços para trabalho a quente: 
destinam-se à fabricação de ferramentas utilizadas no processamento de aços, ferros fundidos, ligas
não-ferrosas. Esses aços são usados em matrizes de forjamento de peças em aços, bronze, latão, injeção
e extrusão de alumínio, latão, bronze e outras ligas, injeção de plásticos, forjamento de válvulas
automotivas, etc.
Fazem parte desse grupo de aços o VMO, VCO, VH13ISO, VPCW, VCM, Tenax 300, DIEVAR e VHSuper. 
Aços rápidos: 
de alta-liga, assim designados pela sua grande capacidade de usinar metais com velocidade de corte
maiores do que aquelas possíveis com aços-ferramenta ao carbono ou de baixa e média-liga. Uma de suas
mais importantes propriedades é que sua dureza não se altera com o aumento da temperatura pelo atrito
durante o trabalho, ou seja, pode aquecer até 550ºC por longos tempos sem perder dureza e sem
alterações dos ângulos de corte. Os aços que fazem parte desse grupo são: VK5E, VWM2, VKM42 e os
sinterizados Sinter 23 e Sinter 30.
tabela de aços.pdf
Aços para moldes e matrizes: 
destinados a moldes e matrizes cujas características mais importantes são uma boa usinabilidade em
função de gravuras profundas que são típicas desses moldes; resistência uniforme, para que a
deformação durante o processo de injeção e fechamentos dos moldes resista uniformemente a essas
forças; polibilidade, exigência para se obter superfícies transparentes durante o processo de injeção,
principalmente na confecção de faróis e lanternas para a indústria automotiva e também para a de
eletrodomésticos; e soldabilidade, que permite a modificação das gravuras dos moldes sem prejudicar o
produto final.
Destacamos os aços VP20ISO, VP20IM, VP20ISOF, VP20ISOFS, VP50IM, VP420IM, VH13ISO,
VH13IM e VP80. 
tabela de aços.pdf
Aços Inox – Classificação
A classificação mais usual e prática dos aços inoxidáveis é a baseada na microestrutura
que eles apresentam em temperatura ambiente, a saber:
Aços inoxidáveis ferríticos (não temperáveis)
Aços inoxidáveis martensíticos (temperáveis)
Aços inoxidáveis austeníticos
Os aços dos dois primeiros grupos são ligados com cromo e eventualmente com até 2,5%
de níquel podendo conter ainda molibdênio até cerca de 1,5%.
Os aços do terceiro grupo são ligados com cromo e níquel podendo contar ainda
molibdênio e em alguns casos titânio ou nióbio e tântalo.
TABELA DE CORES TENAX
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