ESTRUTURAS EM AÇO ASTM 50W EM PONTES_formatação1

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RESUMO 
 
Neste artigo, tem-se por objetivo apresentar as especificações dos 
diversos aços estruturais, com enfoque no aço ASTM HPS 50W, utilizado nas 
estruturas de pontes, no qual os resultados obtidos pelas pesquisas realizadas são 
destacados, levando em consideração a metodologia dos graus existentes, 
propriedades mecânicas e de corrosão, composição química, custo benefício, 
segurança, normas e a necessidade que cada projeto exige para seu 
desenvolvimento. Com tais dados é possível verificar que o aço em destaque neste 
artigo, atende muitos requisitos que envolvem a construção de pontes sem 
apresentar grandes problemáticas para os projetistas e engenheiros responsáveis, 
facilitando e otimizando o processo de composição da obra. 
 
 
PALAVAS-CHAVE: Aço. Propriedades. Estrutura. Pontes. Custo benefício. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Comentado [1]: Não precisamos colocar resumo no 
trabalho. Sigam aquela estrutura mais simples que 
disponibilizamos no Classroom 
 
 
ABSTRACT 
 
In this article, the objective is to present the specifications of the various 
structural steels, focusing on ASTM HPS 50W steel, used in bridge structures, in 
which the results obtained by the researches are highlighted, taking into account the 
methodology of the existing grades, mechanical and corrosion properties, chemical 
composition, cost benefit, safety, standards and the need that each project requires 
for its development. With such data it is possible to verify that the steel highlighted 
in this article, meets many requirements that involve the construction of bridges 
without presenting major problems for the responsible designers and engineers, 
facilitating and optimizing the construction composition process. 
 
 
KEY WORDS: Steel. Properties. Structure. Bridges. Cost benefit.
Comentado [2]: Ídem ao comentário anterior. 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
Introdução .................................................................................................... 1 
Aços e estruturas para pontes .................................................................... 1 
Comportamento das estruturas em aço aplicadas a pontes..................... 2 
Vantagens na utilização de estruturas em aço aplicadas a pontes ......... 6 
Aços estruturais ........................................................................................... 6 
Grau 36 ........................................................................................................ 8 
Grau 50 ........................................................................................................ 8 
Grau 50W ..................................................................................................... 8 
Grau 50S ...................................................................................................... 9 
Grau HPS ..................................................................................................... 9 
Diagrama de fases ................................................................................... 11 
Diagrama TTT ........................................................................................... 13 
Tratamentos térmicos ............................................................................... 15 
Considerações Finais ............................................................................... 16 
Referências ............................................................................................... 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
 
Introdução 
Aços estruturais para uso em pontes geralmente têm requisitos de 
desempenho mais rigorosos comparado aos aços usados em edifícios e em muitas 
outras aplicações estruturais. Os aços-ponte são usados em um ambiente externo 
com mudanças de temperatura relativamente grandes, estão sujeitos a milhões de 
ciclos de carregamento ativo e são frequentemente expostos a ambientes corrosivos 
que contêm cloretos [1]. 
Os aços em geral são necessários para atender aos requisitos de 
resistência e ductilidade de todas as aplicações estruturais. No entanto, os aços-ponte 
precisam fornecer serviços adequados com relação à estado limite adicional de fadiga 
e fratura. Eles também precisam fornecer uma melhor atmosfera de resistência à 
corrosão em muitas aplicações em que são usados sem revestimentos de proteção. 
Por esses motivos, é necessário que os aços estruturais para pontes tenham 
tenacidade à fratura e muitas vezes resistência à corrosão que exceda os requisitos 
estruturais gerais [2]. 
 
Aços e estruturas para pontes 
 A especificação padrão ASTM A 709 para aço estrutural para pontes foi 
estabelecida em 1974 como uma especificação separada, cobrindo todas as classes 
estruturais aprovadas para uso em membros principais de estruturas de ponte. Muitas 
das disposições da A 709 são idênticas às das especificações individuais de aço 
estrutural aplicáveis para uso mais geral [3]. A Tabela 1 fornece uma visão geral dos 
vários tipos de aço inclusos na especificação. O número na designação de nota indica 
a tensão nominal de escoamento em ksi. 
 
Tabela 1. Características de diversos tipos de aços estruturais para pontes. Fonte: [1] 
Grau A 709 Descrição 
Res. a 
Corrosão 
Atmosférica 
Categorias do Produto 
Chapas Lâminas 
36 Aço Carbono Não X X 
50 Aço Baixa Liga de Alta Resistência Não X X 
50S Aço Estrutural Não X X 
50W Aço Baixa Liga de Alta Resistência Sim X X 
HPS 50W Aço Baixa Liga de Alta Resistência Sim X 
Comentado [3]: Precisamos adequar a introdução à 
estrutura que está descrita em nosso material sobre 
escrita científica. Por favor, leiam sobre isso no slide 
16. 
2 
 
HPS 70W 
Aço Baixa Liga de Alta Resistência, 
tratado termicamente 
Sim X 
HPS 100W Aço Cu-Ni temperado e resfriado Sim X 
 
Comportamento das estruturas em aço aplicadas a pontes 
Pontes de aço, por serem estruturas de comportamento dinâmico, estão 
sujeitas a falhar por processo de fadiga. Estas estruturas podem fraturar de maneira 
catastrófica sob tensões abaixo das tensões mais elevadas para as quais foram 
projetadas causando, assim, grande prejuízo econômico e risco às vidas humanas. 
As principais causas que ocasionam o problema de fadiga em pontes de aço são: 
- Idade da estrutura; 
- Carregamentos alternados; 
- Tipos de detalhes estruturais concentradores de tensão; 
- Frequência de tráfego com amplitude variável; 
- Defeitos do material; 
- Baixa tenacidade à fratura do material; 
- Defeitos de soldagem; 
- Defeitos de projeto. 
Pontes de aço são estruturas muito comuns em todos os países e são 
vulneráveis a problemas relacionados à fratura e à fadiga por estarem sujeitas a 
flutuações de carregamentos. O problema fica mais complicado se as condições de 
deterioração e falta de manutenção das pontes forem consideradas. “A cada ano, 
cerca de 1.200 pontes alcançam o fim do seu projeto de vida. A maioria delas deve 
ser reformada, consertada ou reconstruída para assegurar um nível aceitável de 
segurança considerando as condições de tráfego presente e futura” (YAZDANI & 
ALBRECHT (1990) 2 apud ZHAO & HALDAR (1996)). 
A ponte St. Mary’s Bridge, de projeto similar à ponte Pleasant Bridge, e a 
ponte Pleasant Bridge sobre o rio Ohio em West Virginia nos Estados Unidos depois 
de uma ruptura por fadiga, a mesma ocorreu uma ruptura causada pequena trinca que 
levou aproximadamente 50 anos para ficar instável e causou a morte de 46 pessoas. 
3 
 
 
Figura 1. Fotografia da Ponte St. Mary 
 
Figura 2. Fotografia da ponte Pleasant após colapso 
 
Para se fazer uma boa avaliação da segurança e vida remanescente de 
uma estrutura, faz-se necessário realizar inspeções periódicas. Através de técnicas 
não destrutivas, é possível detectar em pontes de aço pequenas trincas devido à 
fadiga. As técnicas mais utilizada é a inspeção visual é o mais elementar método 
utilizado e embora seja muito utilizada
na prática, fornece dados subjetivos ou às 
vezes impossíveis de serem determinados, podendo existir outros métodos, como: 
- Líquido penetrante; 
- Raios-X; 
- Partículas magnéticas; 
- Ultra-som. 
Desde a 2 a Guerra Mundial a utilização de materiais de alta resistência 
Comentado [4]: Não esqueçam de legendar e 
referenciar as figuras de acordo com as normas da 
ABNT. 
4 
 
para aplicações estruturais aumentou muito. Estes materiais são freqüentemente 
selecionados para que se obtenha redução de peso, como em estruturas de 
aeronaves. Uma economia adicional de peso veio através de um refinamento na 
análise de tensões, que pôde habilitar projetos como sendo admissíveis. Entretanto, 
não era reconhecido até o fim da década de 1950 que, embora estes materiais não 
fossem intrinsecamente frágeis, a energia requerida para a falha era relativamente 
baixa. 
O objetivo da mecânica da fratura é de fornecer respostas quantitativas 
para o problema específico de trincas em estruturas. Uma trinca pré-existente contida 
numa estrutura pode crescer devido a vários motivos e deverá crescer 
progressivamente cada vez mais rápida . A resistência residual da estrutura, que é a 
resistência como função do comprimento da trinca, diminui com o aumento do 
tamanho da trinca (Figura 3). Após um certo tempo a resistência residual torna-se tão 
baixa que a estrutura deve falhar em serviço. 
 
Figura 3. Problema de engenharia em uma trinca em uma estrutura 
 
Com base na Figura 3, a mecânica da fratura tenta fornecer respostas 
quantitativas às seguintes questões: 
- Qual a resistência residual em função do tamanho da trinca; 
- Qual o máximo tamanho de trinca permissível (ac); 
- Quanto tempo leva para uma trinca crescer de um certo tamanho inicial ao até um 
máximo tamanho permissível (ac); 
- Qual a vida da estrutura quando um certo tamanho de trinca pré existente é assumida 
5 
 
existir; 
 
- Qual freqüência deve uma estrutura ser inspecionada durante o período útil de 
detecção das trincas. 
A fratura consiste na separação ou fragmentação de um corpo sólido em 
duas ou mais partes sob a ação de tensões. A fratura por arrancamento pode ser 
introduzida de várias maneiras diferentes, mais notadamente pela aplicação de cargas 
externas bem lentas, pelo impacto, pelo carregamento repetido (fadiga), pela 
deformação dependente do tempo (especialmente a altas temperaturas). O processo 
de fratura em todos os casos pode ser considerado em termos dos seguintes estágios: 
- Acúmulo de dano; 
- Iniciação de uma ou mais trincas no material; 
- Propagação de trinca levando à fratura do material. 
As primeiras investigações registradas sobre o fenômeno da fratura em 
metais foram feitas por Leonardo da Vinci que estudou a variação da resistência à 
falha de lâminas de ferro para diferentes comprimentos e observou que esta variava 
inversamente proporcional ao comprimento da lâmina. Este efeito do comprimento 
também foi estudado em barras de ferro por Lloyd e Hodkinson. Weibull demonstrou, 
usando técnicas estatísticas, que este efeito do tamanho era devido à falhas internas 
no material. As primeiras aproximações matemáticas no campo da Teoria da 
Mecânica da Fratura foram apresentadas pelo inglês Inglis em 1913. Ele mostrou 
através da Teoria Clássica da Elasticidade, que se fosse aplicada uma tensão σn 
numa placa com orifício elíptico, este orifício causaria uma mudança no campo de 
tensões locais que poderiam ser superiores à tensão uniforme aplicada (Figura 4). 
 
Figura 4. Placa infinita com orifício elíptico 
6 
 
 
Vantagens na utilização de estruturas em aço aplicadas a pontes 
 As vantagens consideradas na utilização de estruturas em aço aplicada 
a projetos de construção de pontes consiste em: durabilidade; agilidade na execução; 
padronização; resistência e estética. 
A durabilidade está diretamente relacionada aos devidos cuidados tomados 
ao longo da vida útil da estutura, onde estas podem ter sua eficiência no decorrer de 
séculos. Várias das primeiras pontes metálicas construídas a partir do ano 1779 
podem ser visitadas até hoje, além disso, as pontes de aço possuem uma maior 
durabilidade em relação às pontes de madeira e concreto. Existem pontes metálicas 
em uso com mais de 130 anos de construídas. 
Quando leva-se em conta a agilidade e organização na execução da obra 
com uso de estrutura metálica é insuperável, bem como os elementos da estrutura 
metálica são industrializados o que agrega maior confiabilidade aos elementos e a 
estrutura como um todo. 
O aço detém a melhor relação resistência/peso na construção civil aliviando 
os esforços sobre a fundação, pode-se levar em consideração que a partir da 
utilização de estruturas metálicas na construção de pontes se torna viável o emprego 
de desenhos arquitetônicos mais arrojados. 
No Brasil entretanto predominam as estruturas de concreto armado, neste 
tipo de concreto há uma alta resistência à tração e boa aderência, pois o aço é inserido 
dentro do concreto, garantindo essa boa propriedade e conferindo deformações 
compatíveis como o material, desta forma atende-se os padrões da indústria para 
tolerâncias dimensionais e composição. 
 
Aços estruturais 
Nos Estados Unidos da América (USA), os aços são especificados e 
regulamentados pela ASTM International e esta norma podem ser utilizada 
internacionalmente e as regulamentações mais populares são ASTM A572 ou ASTM 
A36, porém existem outras classes de aços estruturais são utilizadas principalmente 
para construção de estruturas, tais como pontos, edifícios, vagões de carga, máquinas 
e torres de transmissão. É a partir da norma ASTM A709 que o aço estrutural utilizado 
no discorrer deste trabalho está regulamentado. 
7 
 
 
A fabricação de um aço pode ocorrer de duas maneiras distindas, por um 
processo mais longo onde o ferro é obtido através do minério de ferro contendo 
bastante óxidos de ferro, após sua purificação o carbono é adicionado até chegar as 
propriedades ideias do aço estrutural a ser utilizado; ou pela reciclagem de um aço 
antigo, onde este é fundido e refinado, afim de atender as especificações, formando 
uma liga de ferro-carbono. 
Uma liga de ferro-carbono pode ser produzida pela combinação de um 
coque com minério de ferro e adicionando calor até que o mesmo acenda, o coque é 
uma forma de carvão rica em carbono e seu aquecimento libera carbonos e ocorre a 
aderência dos oxigênios dos óxidos de ferro, ocorrendo assim o processo de redução, 
a porcelana de carbono é de 4% no processo de aquecimento e com seu resfriamento 
a quantidade é reduzida, tornando o material mais resistente. 
O aço estrutural possui teor de carbono em faixas entre 0,05% a 0,25%, 
tornando este material com excelente custo benefício e excelente relação entre sua 
resistência e peso, existem diversos tipos de aços estruturais ao quais suas 
composições variam de acordo com as especificações solicitadas pelo projeto. Em 
alguns casos também podem ser processados adicionalmente, sendo aquecidos e 
resfriados e/ou com adição de outras ligas. 
Um exemplo a ser citado pode ser de titânio e cromo que aumentam a 
dureza, afetam a fragilidade geral tornando inadequado para aplicações estruturais, a 
presença destas ligas adicionais proporcionam aumento da dureza e a fragilidade é a 
principal diferença na composição entre o aço não estrutural e o aço estrutural, as 
diferenças entre eles podem ser entre níveis de qualidade, em outros casos muito 
frágeis em capacidades estruturais tanto quanto ao rendimento e resistência a tração. 
A composição química de um aço, as forças de tração e escoamento 
ajudam a estabelecer o tipo de aço e sua aplicabilidade em geral nos projetos. O ponto 
mais alto de tensão é a resistência ao escoamento, onde ocorre a mudança de forma 
permanente, já o rendimento é o valor para absorver o peso de uma estrutura em 
projetos de estruturas em pontes,
onde este depende da espessura, sendo o valor 
mais comum é de 50 Ksi. 
Quanto a resistência ao escoamento em pontes é o peso máximo que pode 
ser tolerado pela ponte antes de ocorrer o dano permanente, a resistência à tração é 
o ponto em que o material dobrado pode-se romper, essas são métricas de extrema 
Comentado [5]: Para a versão final vale a pena 
revisarmos direitinho a ortografia. 
8 
 
importância para o planejamento do material necessário para um projeto específico. 
Grau 36 
 A especificação ASTM A 36 foi adotada originalmente em 1960 como a 
evolução final do aço estrutural carbono-manganês soldável. De todos os aços na 
especificação A 709, este é o mais fácil e mais barato de produzir em siderúrgicas 
que produzem aço fundindo minério de ferro em um alto-forno. Grande parte da 
prática de fabricação de aço nos EUA agora mudou para a produção de fornos 
elétricos, onde uma grande porcentagem de sucata é usada para produzir aço 
estrutural. Como a sucata normalmente possui mais elementos de liga do que o 
exigido pela especificação A 36, a resistência do aço resultante é tipicamente muito 
maior. Os aços que estão sendo entregues hoje como Grau 36 normalmente têm 
resistências próximas a 50 ksi [1]. 
 
Grau 50 
 O grau 50 é o tipo mais comum de aço estrutural disponível atualmente. 
A especificação A 572 foi originalmente adotada em 1966 para introduzir esse grau 
de maior resistência em aços estruturais. A resistência foi obtida adicionando 
pequenas quantidades de nióbio, vanádio e às vezes titânio à composição química 
básica do aço carbono-manganês do grau A 36. Isso resultou em aumento de 39% na 
resistência ao escoamento comparado ao aço A 36. O aumento resultante na 
eficiência proporcionada pela maior resistência mais do que compensou o aumento 
do custo da adição de componentes de liga ao aço. O grau 50 rapidamente se tornou 
o material de escolha para os componentes primários das pontes que são pintados ou 
galvanizados em serviço [1]. 
Grau 50W 
 A classe 50W é uma versão especial de aço de 50 ksi que foi 
desenvolvida para melhorar a atmosfera resistente à corrosão. Ele é comumente 
chamado de aço "intemperismo" e é capaz de executar bem sem tinta ou outros 
revestimentos em muitas aplicações de pontes. Diferentes empresas siderúrgicas 
desenvolveram classes proprietárias concorrentes que foram incluídas na 
especificação A 588 em 1968. A resistência à corrosão adicionada foi alcançada 
adicionando diferentes combinações de cobre, cromo e níquel à composição química 
da classe 50 para fornecer maior resistência à corrosão. Há um custo adicional para 
9 
 
a classe 50W em comparação com a classe 50, mas esse custo é geralmente 
compensado pela economia eliminando a necessidade de pintar estruturas de pontes 
[1]. 
 
Grau 50S 
 A especificação A 992 foi introduzida em 1998 para acompanhar as 
mudanças nas práticas de produção da forma laminada nos EUA. Como discutido 
anteriormente para o Grau 36, a mudança para a produção baseada em sucata 
tornou os materiais do Grau 36 um pouco obsoletos. Aços sob as especificações A 
992 têm certificação dupla para se qualificar para o Grau 36 ou o Grau 50. É mais 
difícil controlar com precisão a composição química da produção de aço à base de 
sucata, já que muitos elementos de liga podem estar presentes na sucata de aço. 
Portanto, a especificação A 992 permite uma ampla variedade de composição 
química. Contudo, muitos elementos de liga podem afetar adversamente o 
desempenho do aço estrutural e porcentagens máximas são definidas para C, Si, V, 
Co, P, S, Cu, Ni, Cr e Mo. Desde que os elementos de liga permaneçam abaixo 
desses níveis máximos, a especificação é amplamente baseada em atender aos 
requisitos exigidos de resistência e ductilidade [1]. 
 
Grau HPS 
 As classes de aço de alto desempenho (HPS) foram desenvolvidas por 
meio de um acordo de cooperação entre a Federal Highway Administration, a 
Marinha dos EUA e o American Iron and Steel Institute. O objetivo era aprimorar a 
soldabilidade e a resistência em comparação com as versões anteriores dos aços 70 
e 100. Antes do HPS, os aços com limite de escoamento superior a 50 ksi eram 
muito sensíveis às condições de soldagem e os fabricantes frequentemente 
encontravam problemas de soldagem. As classes HPS eliminaram essencialmente 
as preocupações de soldabilidade de metais comuns. Além disso, as classes HPS 
fornecem resistência à fratura aprimorada em comparação com as classes não HPS 
[4]. 
 
As propriedades do HPS são amplamente obtidas pela redução drástica 
da porcentagem de carbono na composição química do aço. Como o carbono é 
tradicionalmente um dos principais elementos de fortalecimento do aço, a 
10 
 
composição de outros elementos de liga deve ser controlada com mais precisão 
para atender à resistência necessária e compensar o teor reduzido de carbono. 
Também existem controles mais rigorosos sobre as práticas de fabricação de aço e 
os requisitos de processamento térmico e/ou mecânico para atender à resistência 
necessária. Esses refinamentos na prática de fabricação de aço resultam em um 
produto de alta qualidade [1]. 
Aços HPS, devido à sua maior resistência, podem resultar em pontes 
mais eficientes com menor custo inicial. Esse benefício geralmente é maior à medida 
que o tamanho e o comprimento das pontes aumentam. Como o custo é maior que o 
aço convencional, o uso do HPS deve ser cuidadosamente considerado pelo 
projetista para garantir que os benefícios superem o custo adicional do produto [4]. 
Devido às propriedades altamente aprimoradas, os aços originais das 
classes 50W, 70W e 100W foram incluídas pela especificação A 709 nessa 
categoria, sendo que o HPS 70W e o 100W são as únicas opções de aços com 
resistência de 70 ksi e 100 ksi respectivamente para uso em ponte [4]. 
Devido aos custos dos processos de fabricação que são submetidos cada 
um dos três tipos de aços grau HPS, o mais comum e popular dentre eles, é o tipo 
50W, pois não requer tratamentos térmicos, ou inclusões de outros elementos de 
liga como Cu e Ni durante a sua fabricação [1]. 
Semelhante às classes HPS de maior resistência, o HPS 50W aprimora a 
soldabilidade e a resistência em comparação com as classes 50, 50W e 50S. No 
entanto, a necessidade de soldabilidade aprimorada é questionável nesse nível de 
resistência, pois poucos problemas de soldabilidade são relatados para as classes 
não HPS. A principal vantagem do HPS 50W é que ele pode ser entregue com alta 
tenacidade. A tenacidade aprimorada pode ser benéfica para certos membros 
críticos de fratura com baixa redundância, como os níveis de tensão nas pontes de 
arco amarradas [4]. 
Na tabela abaixo, temos a composição química comum de um aço HPS 
50W, bem como algumas das suas propriedades mecânicas que são importantes 
para seu uso em pontes estruturais. Percebe-se que esse aço, é do tipo baixo 
carbono (≤0,3% C), e as propriedades mecânicas são condizentes com o que exige 
a Norma ASTM A709 [3]. 
Tabela 2. Composição química, Propriedades Mecânicas e Físicas do Aço HPS 50W. ν (Poisson), E 
(Módulo de Elasticidade), G (Módulo de Cisalhamento, L.E. (Limite de Escoamento), Res. Máx. 
11 
 
(Limite de Resistência), Duc. (Ductilidade), Ten. (Tenacidade). Fonte: [1]
 
Diagrama de fases 
 Infelizmente, não existem na literatura, diagramas de fases próprios para 
cada especificação de aço. O que geralmente é feito, é um embasamento pelo 
diagrama de fases tradicional de Ferro-Carbeto de Ferro, para poder entender os 
efeitos gerais que ocorrem microestruturalmente no aço em questão, durante as 
etapas de sua fabricação, considerando que estes efeitos variem muito pouco entre 
as especificações. 
 Aços com porcentagens de Carbono entre 0,021-0,76% são 
considerados como hipoeutetóides (ou seja, antes do ponto correspondente a 
composição eutetóide, no diagrama de fases Fe-C). Portanto, o
Aço ASTM HPS 50W, 
por possuir uma composição máxima de carbono de 0,11%, pode ser incluído nessa 
classe de aços. A Figura 1, mostra as transformações microestruturais desenvolvidas 
pelos aços hipoeutetóides durante sua obtenção. 
Comentado [6]: Lembrem do que o Igor falou, a 
nomenclatura atual é carboneto. 
12 
 
 
Figura 1. Histórico de resfriamento e evolução dos constituintes de um aço hipoeutetoide. Fonte: [5] 
 
A Figura 1 acompanha o histórico de resfriamento a partir do campo 
austenítico (γ) e a respectiva evolução dos constituintes, nos diferentes campos do 
diagrama, para uma liga X, hipoeutetóide. O comportamento desta liga é idêntico para 
todas as demais ligas hipoeutetóides. Note-se que todas essas ligas cruzam a 
isoterma eutetóide apresentando, deste modo, a transformação eutetóide quando do 
resfriamento dentro do equilíbrio, e, consequentemente, o constituinte perlita, na 
temperatura ambiente [5]. 
Pode-se observar no ponto 1, o início da transformação
𝛾
𝛼⁄ , onde cristais 
de ferrita nucleiam-se de forma estável na matriz de austenita. Estes primeiros cristais 
de ferrita são todos formados à uma temperatura superior à do ponto eutetóide, 
durante o resfriamento da liga, antes de atingida. Em função disso, estes cristais, em 
particular, levam o nome de ferrita proeutetóide (αp). A composição química (CQ) e a 
quantidade relativa (QR) de cada constituinte muda ponto a ponto, com a variação da 
temperatura no campo bifásico α + γ [5]. 
Deve-se atentar para o fato de que a composição química da austenita não 
transformada evolui para o teor de 0,76% C, segundo a curva A3, à medida em que a 
temperatura cai do ponto 1 para o ponto 2, pois a ferrita proeutetóide nucleada na 
matriz austenítica apresenta uma quantidade de carbono bastante inferior (< 0,021% 
C) em relação àquela inicialmente presente na austenita (X% C, no ponto 1). Em 
13 
 
outras palavras, pode-se dizer que a austenita vai enriquecendo de carbono à medida 
em que a temperatura cai do ponto 1 para o ponto 2 [5]. 
No ponto 2, a transformação 
𝛾
𝛼⁄ é concluída, pois a austenita não 
transformada adquire exatamente a temperatura e a composição do ponto eutetóide, 
sofrendo assim a transformação eutetóide, a qual resulta na formação da perlita. A 
microestrutura final passa a ser formada pelos constituintes ferrita e perlita, não 
ocorrendo mais nenhuma transformação até a temperatura ambiente [5]. 
 
Diagrama TTT 
 Assim como para o diagrama de fases, não existe diagrama TTT para o 
aço escolhido no trabalho. Novamente, será feita a consideração de que, devido a 
composição do Aço HPS 50W possuir menos que 0,11% de C, ele pode ser nomeado 
com um aço hipoeutetóide. 
A Figura 2 mostra um diagrama TTT de um aço hipoeutetóide. Este 
diagrama é marcado pela presença de curvas em forma de "C", que indicam o início 
(curvas mais a esquerda) e o final da transformação da austenita. Por exemplo, a 
600ºC, a austenita começa a se transformar em ferrita após cerca de 2 segundos. 
Após 4 segundos, a formação de ferrita é interrompida e inicia-se a formação de 
perlita. Após cerca de 15 segundos, a transformação está terminada e a 
microestrutura final do material é constituída de cerca de 15% de ferrita e 85% de 
perlita. O tempo de transformação é mínimo (a velocidade de transformação é 
máxima) para uma temperatura em torno de 530 ºC [6]. Acima desta temperatura, os 
produtos da transformação são a ferrita proeutetóde e a perlita e, para temperaturas 
mais baixas, aparece o constituinte conhecido como bainita. Esta, da mesma forma 
que a perlita, é um agregado de ferrita e carbonetos, apresentando, entretanto, 
algumas características próximas da martensita. Ela é formada, basicamente, por 
lâminas ou agulhas de ferrita com uma fina dispersão de carbonetos [7]. 
14 
 
 
Figura 2. Diagrama TTT de um aço hipoeutetóide (0,44%C, 0,22%Si, 0,66%Mn, 0,15%Cr) [6]. 
 
Em aços carbono, as curvas de transformação da perlita e da bainita se 
sobrepõem dando a impressão de uma só curva (Figura 2). Em aços ligados, estas 
curvas podem se separar, resultando em um diagrama TTT com duas famílias de 
curvas de transformação como visto na Figura 3 [6]. 
 
Figura 3. Diagrama TTT de um aço baixa liga (0,35%C, 0,23%Si, 0,65%Mn, 1,10%Cr, 0,18%Cu, 
0,23%Ni, 0,05%Mo) [6]. 
 
15 
 
Outro aspecto importante que pode ser observado comparando-se as 
Figuras 2 e 3 é que o tempo de transformação tende a aumentar com o aumento do 
teor de liga. Esta característica implica em uma maior facilidade na transformação da 
austenita em martensita em aços mais ligados [6]. Outros fatores que afetam a 
transformação da austenita são a granulação e sua homogeneidade. Estruturas 
austeníticas mais grossas e mais homogêneas, que podem resultar, por exemplo, da 
austenitização em temperatura excessivamente elevada e/ou por um período de 
tempo longo, tendem a sofrer uma transformação mais lenta [7]. 
 
Tratamentos térmicos 
O tratamento térmico pode ser aplicado ao aço durante ou após o processo 
de fabricação para alterar suas as propriedades mecânicas. Para uma determinada 
composição química, a microestrutura final do aço é grandemente influenciada pelo 
histórico de aquecimento e resfriamento. As propriedades mecânicas podem ser 
aprimoradas ou degradadas, dependendo de como o tratamento térmico é aplicado. 
A temperabilidade do aço é uma propriedade determinada pela composição da liga 
que indica a capacidade de aumentar a dureza (e, portanto, a resistência à tração) 
através do tratamento térmico. Para aços estruturais na especificação A709, na classe 
HPS 50W, a têmpera/revenido e normalização são os tratamentos térmicos mais 
empregados para obter as propriedades de resistência necessárias [8]. 
O método tradicional de endurecer o aço estrutural e aumentar a resistência 
é a têmpera/revenido (Q&T). Após a fabricação, o aço é reaquecido a cerca de 900 
°C e mantido nessa temperatura de austenitização até que as alterações desejadas 
ocorram na microestrutura. O aço é então rapidamente temperado por imersão em 
água para criar uma taxa de resfriamento rápida. A têmpera resulta em aço com alta 
dureza e resistência, mas o aço tende a ser quebradiço e com baixa ductilidade. 
Portanto, a têmpera é seguida pelo revenimento, onde o aço é reaquecido entre 560-
700 °C, e mantido nessa temperatura por um período de tempo designado e resfriado 
sob condições controladas por taxa mais lenta para obter as propriedades desejadas. 
O revenimento tende a reduzir a resistência, mas restaura e aprimora a tenacidade à 
fratura e a ductilidade perdidas na operação de têmpera [1]. 
 
 
16 
 
A normalização é um processo em que o aço é reaquecido a temperaturas 
entre 900-930 °C, seguida por um resfriamento lento no ar. Esse processo refina o 
tamanho dos grãos e melhora a uniformidade da microestrutura, levando a melhorias 
na ductilidade e resistência [8]. 
 
Considerações Finais 
A escolha de aços estruturais para projeto de pontes, deve ser feita com 
extrema cautela e após análises minuciosas das propriedades mecânicas e de 
corrosão, dos custos benefícios de fabricação, de manutenção e de segurança. Isso 
pode ser feito por meio de comparações entre as muitas classes disponíveis e 
regulamentadas pela American Society for Testing and Materials (ASTM). 
 Após comparar as principais classes disponíveis, pôde-se selecionar a 
que mais alia todos os requisitos importantes desse material para o projeto. O aço 
ASTM HPS 50W, é um aço que reúne boas propriedades mecânicas, tem excelente 
resistência a corrosão (dispensando aditivos como tintas, camadas apassivadoras) 
adquirida durante o processo de fabricação, e embora seus custos de fabricação não 
sejam tão baratos, os custos de manutenção após fabricados são quase dispensáveis, 
devido as propriedades ótimas que ele apresenta, justificando com isso a sua escolha.
17 
 
Referências 
[1] Wright, W.J. Steel Bridge Design Handbook: Bridge Steels and Their 
Mechanical Properties. Vol. 1. Federal Highway Administration. Washington D.C, 
Columbia, 2015. 
[2] Tasca de Linhares, B. Análise de Pontes em Estruturas Mistas de Aço-
Concreto de Seção Caixão com Protensão Externa. Dissertação (Mestrado em 
Engenharia) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade 
Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. 2015. 
[3] American Society for testing and Materials. Standard Specification for 
Structural Steel for Bridges A 709/A709M. West Conshohocken. 2010. 
[4] Wright, W.J. High Performance Steel: Research to Practice. Vol. 60. Public 
Roads. Spring, Colorado, 1997. 
[5] Brunatto, S.F. Aços. Engenharia Mecânica, 1-31 de out. de 2016. 21 p. Notas 
de Aula. Universidade Federal de Paraná. 
[6] Santos, D.B. Apostila de Tratamentos Térmicos. Engenharia Metalúrgica, 
Mar-Jun de 2012. 273 p. Notas de Aula. Universidade Federal de Minas Gerais. 
[7] Callister Jr, W. D.; Rethwisch, D. G. Ciência e Engenharia dos Materiais: Uma 
Introdução. Vol. 8° Edição, John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, Nova Jersey, 2012. 
[8] Plate, B.L. Guidelines for fabricating and processing plate steel. Vol. 1. 
ArcelorMittal EUA. Burns Habor, Indiana, 2000. 
[9]www.engmarcoantonio.com.br/cariboost_files/A_C3_A7os_estruturai
s.pdf <Acesso feito em 30/05/2020 às 19:35> 
[10]www.repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/2503/1/2002_dis_mfvmontez
mfv.pdf <Acesso feito em 30/05/2020 às 20:58> 
 
Comentado [7]: Esse pdf um artigo científico? Capítulo 
de livro? Por favor, verifiquem a procedência do 
material para poderem utiliza-lo