Metalurgia do Pó

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Metalurgia do Pó 
Prof. Ricardo Domingues 
 
Fevereiro de 2007 
Conteúdo 
 Introdução 
 Descrição da Técnica 
o Produção do pó 
o Caracterização e pós-processamento 
o Conformação do Pó 
o Sinterização 
o Operações Complementares 
o Principais Aplicações 
 Desenvolvimento de Novos Materiais 
 Técnicas de liga 
 Otimização do processo produtivo 
 Homogeneização de ligas obtidas da mistura de pós 
 Caracterização mecânica e microestrutural 
 A Metalurgia do Pó veio para ficar 
 Questionário 
 
Introdução 
Pós são largamente utilizados na indústria como corantes, abrasivos, lubrificantes, explosivos, 
catalisadores, etc. Nos casos citados, os pós são empregados em sua forma natural, ou seja, como 
um conjunto de partículas. É possível também utilizar pós para a obtenção de materiais rígidos, com 
formas e propriedades específicas e reprodutíveis. 
A obtenção de produtos rígidos a partir de pós (cerâmicos ou metálicos) foi uma das primeiras 
tecnologias dominadas pela raça humana, que depois veio a ser parcialmente substituída, para o 
caso dos metais, pela tecnologia de fusão. Blocos cerâmicos para construção, por exemplo, podem 
ser facilmente produzidos a partir da argila misturada à água para a obtenção de uma massa plástica, 
sendo a conformação desta massa em uma forma adequada seguida, preferencialmente, por sua 
queima em forno. 
Os primeiros achados de armas e 
ferramentas produzidas a partir de 
aglomerado de partículas de ferro datam 
de cerca de 6000 anos antes de Cristo. Há 
registros arqueológicos de 3000 a.C. 
mostrando que os egípcios já empregavam 
o pó de ferro para a fabricação de 
ferramentas e implementos. Peças 
metálicas, como os pinos usados para unir 
os blocos de mármore no Parthenon de 
Atenas ou para construir o pilar de Déli 
(Índia) em 300 d.C. foram produzidos a 
partir de pós de minérios metálicos. Os 
minérios, na forma de óxidos metálicos, 
eram reduzidos em fornos a carvão, 
gerando pós metálicos que em seguida 
eram forjados, obtendo-se uma peça 
rígida. No caso do pilar de Déli, tem-se 
uma peça de mais de seis toneladas de 
ferro esponjoso. 
Figura 1 - Pilar de Déli (Índia) 
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Quando a temperatura que se podia alcançar nos fornos aumentou a ponto de provocar a fusão 
dos materiais, gradativamente este processo foi sendo substituído pela fundição. Assim, a 
tecnologia de fusão passou a dominar como método de produção de peças metálicas. 
Embora existam registros de que no século XVI os incas tenham fabricado jóias usando pós de 
metais preciosos, somente no século XIX foram dados os primeiros passos para o desenvolvimento 
da moderna metalurgia do pó. 
A Metalurgia do Pó é o ramo da indústria metalúrgica que se dedica à produção de peças a 
partir de pós metálicos e não-metálicos. Pode-se conceituar a metalurgia do pó como a arte de 
produzir artefatos, em escala comercial, por meio da aplicação de pressão sobre pós metálicos ou 
cerâmicos. O fornecimento de calor ao material durante ou após a compactação visa a aumentar a 
ligação entre as partículas. Este fenômeno de intensificação da ligação entre as partículas pelo 
aquecimento abaixo do ponto de fusão é conhecido por sinterização. 
O ano de 1829 representa um marco na história da metalurgia do pó, pois data desse período a 
produção de peças de platina maleável pela compactação de pó de platina reduzido, na Inglaterra 
(Wollaston) e na Rússia (Sobolevskii). Esse metal, até então, não podia ser processado por fundição 
normal, em razão do seu elevado ponto de fusão (cerca de 1775°C). 
Somente por volta de 1910, a metalurgia do pó ressurgiu por ser a única técnica capaz de 
processar determinados produtos. Inicialmente, a metalurgia do pó foi empregada para a produção 
de filamentos de tungstênio, usados em lâmpadas incandescentes. 
Descobriu-se que barras rígidas de tungstênio poderiam ser produzidas aquecendo-se peças de 
pó, prensado por passagem direta de corrente elétrica. A temperatura das barras chegava a atingir 
3000°C. O tungstênio, que é frágil a baixas temperaturas, pode ser facilmente deformado a altas 
temperaturas. Assim, a barra porosa de tungstênio pode ser continuamente reduzida em diâmetro 
por forjamento e trefilação, até a formação de um fio muito fino, como os filamentos de lâmpadas 
incandescentes. Este é o processo Coolidge, ainda hoje usado. No Museu de Ciência e Técnica, 
situado no antigo prédio da Escola de Minas na Praça Tiradentes, em Ouro Preto, mais 
especificamente no seu setor de Metalurgia, há um quadro explicativo mostrando a tecnologia de 
produção de filamentos de tungstênio para lâmpadas elétricas. Aproveite a oportunidade para visitar 
as demais áreas do museu, pois há muito que aprender... Consulte, também, no site da MTS 
(Midwest Tungsten Service), a página http://www.tungsten.com/tungmade.html, que mostra passo a 
passo a produção de filamentos de tungstênio para lâmpadas incandescentes. 
O segundo desenvolvimento – o mais importante deles – que marcou o retorno da metalurgia do 
pó deu-se por volta de 1920 com o pedido de patente do carboneto cementado, um material 
compósito formado por carboneto de tungstênio e cobalto. Inicialmente projetado para uso em 
matrizes de trefilação, devido a sua elevada dureza e resistência ao desgaste, seu uso foi estendido 
para o corte e furação de metais e rochas, além de atividades que envolvem intenso desgaste. Ainda 
hoje, a produção de carbonetos cementados é a atividade econômica mais importante entre todas da 
metalurgia do pó. A título de curiosidade, as pontas de brocas para furar concreto, chamadas de 
pontas de vídia (“wi-dia” = wie diamant, em Alemão, ou como diamante, em Português) são feitas 
de carboneto de tungstênio cementado com cobalto, recebendo este nome devido à elevadíssima 
dureza do compósito. 
A metalurgia do pó é também a técnica mais indicada para a produção de peças com porosidade 
controlada. Foi nesta área que se deu um outro importante desenvolvimento, no final dos anos 20: o 
mancal autolubrificante de bronze. Trata-se de uma peça prensada de pós de cobre e estanho, na 
proporção 90%-10%, com pequena adição de grafite, que é aquecida. Isto resulta em um bloco 
rígido e poroso de bronze, cuja porosidade e dimensões finais podem ser ajustadas por prensagem. 
A peça possui porosidade aberta ao exterior, que é infiltrada com óleo. Quando posto a girar como 
um mancal, o óleo é expulso dos poros por centrifugação e lubrifica as superfícies em contato. 
Quando o giro cessa, o óleo infiltra novamente nos poros da peça. 
http://www.tungsten.com/tungmade.html
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Os desenvolvimentos iniciais basearam-se na exclusividade da metalurgia do pó para a 
fabricação de certos produtos, porém o próximo passo foi concorrer diretamente com a tecnologia 
de fusão, produzindo peças de aço até então fabricadas somente por fusão. A vantagem competitiva 
está no fato de a metalurgia do pó conseguir produzir as peças em seu formato final – ou quase nele 
– sem a necessidade de acabamento, que em muitos casos corresponde a uma significativa fração 
dos custos totais. Além desta importante característica, deve-se acrescentar que a metalurgia do pó 
permite obter estruturas de grande homogeneidade e altamente reprodutíveis, principalmente em se 
tratando de ligas. Esta é uma enorme vantagem sobre a técnica de fusão, em especial quando se 
trabalha com ligas de elementos com grandes diferenças de ponto de fusão, pressão de vapor e 
densidade. 
Hoje, a metalurgia do pó conquistou alguns nichos do mercado antes dominados pela tecnologia 
de fusão. Por exemplo, a fabricação de peças de aço e outras a base de ferro é responsável pela 
maior produção em termos de peso entre todas as áreas de atuação da metalurgia do pó. 
Muitos desenvolvimentos foram feitos e novos produtos e processos existem no mercado ou em 
laboratórios. Podemos citar a fabricação de pós com características muito mais controladascom 
respeito à distribuição de tamanho e forma (nanopartículas, whiskers, platelets, fibras), com respeito 
à conformação (moldagem por injeção, spray-forming) e à sinterização (sinterização a laser para 
prototipagem rápida). Estas, entre muitas outras novidades, algumas delas não tão recentes, 
expandem as possibilidades da metalurgia do pó e colocam-na em posição de destaque como forma 
de produzir peças de alto desempenho, com alto valor agregado. 
São inúmeras, portanto, as aplicações industriais de peças produzidas por sinterização. Esta 
tecnologia, comparada à metalurgia convencional, tornou-se competitiva tanto por razões 
tecnológicas quanto por razões econômicas. Onde for preciso produzir grandes quantidades de 
peças, de formas complexas, sempre haverá espaço para a metalurgia do pó. 
Observe, com atenção, as peças a seguir. 
 
Você consegue imaginar quantas operações seriam necessárias para produzi-las pelos processos 
convencionais de usinagem? É capaz de avaliar quanto cavaco seria gerado? Acha que seria 
possível produzir, por dia, 2.000 peças iguais a qualquer uma dessas? Quantas pessoas e máquinas 
seriam necessárias para dar conta da encomenda? 
A metalurgia do pó é uma alternativa que torna possível esta produção com uma única prensa e 
um operador, com o máximo aproveitamento da matéria-prima. Essa tecnologia baseia-se na 
prensagem de pós em moldes metálicos e consolidação da peça por aquecimento controlado. O 
resultado é um produto com a forma desejada, bom acabamento de superfície, composição química 
e propriedades mecânicas controladas. 
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Descrição da Técnica 
A metalurgia do pó pode ser brevemente definida como uma técnica que permite a obtenção de 
produtos a partir dos pós de suas substâncias constituintes. Geralmente, estes produtos são peças 
rígidas densas, mas podem também ser peças porosas, maleáveis ou apenas camadas de 
recobrimento de um outro produto obtido por alguma outra técnica. 
A metalurgia do pó é um processo constituído por uma série de etapas que podem cobrir desde 
a produção do pó até um eventual pós-processamento da peça. No caso mais simples, as etapas que 
constituem o processo são: obtenção do pó, processamento do pó, conformação do pó, sinterização 
e acabamento. Entretanto, devido a muitos outros desenvolvimentos, em casos particulares, algumas 
destas etapas podem se fundir ou estarem ausentes, bem como outra não mencionada pode ser 
usada. Por exemplo, a técnica de prensagem isostática a quente consiste em compactar e sinterizar 
ao mesmo tempo. A seguir, cada uma das etapas do procedimento convencional da metalurgia do 
pó, mencionadas acima, será brevemente comentada. 
 
Produção do pó 
Geralmente, os pós são adquiridos de fornecedores especializados, de modo que a produção do 
pó a ser utilizado para a obtenção do produto não é responsabilidade de quem faz o produto. 
Entretanto, em alguns casos, o pó precisa ser fabricado também pelo metalurgista do pó. De 
qualquer modo, o pó a ser utilizado nas etapas posteriores deve ter propriedades adequadas, pois as 
propriedades finais da peça produzida dependem de cada uma das etapas do processo, incluindo as 
características do pó. 
Muitos metais e ligas metálicas são naturalmente obtidos, por técnicas extrativas, na forma de 
pó. A técnica apenas deve ser ajustada para que produza pós com características adequadas e 
reprodutíveis. Em outros casos, o pó deve ser produzido a partir de uma outra forma do material. 
Como exemplos do primeiro caso, podem-se citar os pós de tungstênio e de carboneto de 
tungstênio. 
A partir da chelita ou da wolframita, pode-se obter o paratungstato de amônia ou ainda o ácido 
tungstico, ambos na forma de pó. Através de uma calcinação, obtém-se o tri-óxido de tungstênio ou 
o chamado óxido azul de tungstênio, também em forma de pó. Podem-se reduzir estes óxidos 
facilmente com hidrogênio em temperaturas na faixa de 700-950°C. O produto obtido é o pó de 
tungstênio. Controlando-se os parâmetros de redução, tais como a temperatura, a quantidade de 
óxido sendo reduzida, a umidade da atmosfera, podem-se controlar as características do pó de 
tungstênio produzido. O pó de carboneto de tungstênio é produzido de uma mistura entre os pós de 
tungstênio, produzido tal qual descrito aqui, e o negro de fumo, em proporção estequiométrica com 
um ligeiro excesso de carbono. A mistura é colocada em barquinha de grafite e todos em um forno 
com atmosfera dinâmica de hidrogênio a temperaturas que variam entre 1500 a 1800°C por algumas 
horas. A reação se dá em estado sólido por meio da difusão de carbono pela rede cristalina do 
tungstênio. Controlando-se a temperatura de reação e, principalmente, o tamanho de partícula do pó 
de tungstênio, é possível controlar o tamanho de partícula do pó de carboneto. 
Pós de alumínio, aço, ferro, cobre, bronze, além de outros podem ser produzidos por 
atomização, como ilustra a figura 2. O metal fundido é vazado por um orifício, formando um filete 
líquido que é “bombardeado” por jatos de ar, de gás ou de água. Esses jatos saem de bocais 
escolhidos de acordo com o formato de grão desejado e produzem a pulverização do filete de metal 
fundido e seu imediato resfriamento. Depois, o pó é recolhido, reduzido, peneirado e está pronto 
para ser usado. A espessura do filete, a pressão do fluido utilizado, as formas do conjunto de 
atomização, a configuração do bocal de atomização e o tipo de atomização determinam o tamanho e 
forma das partículas do material pulverizado. 
 
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Figura 2 – Processo de atomização para a produção de pós metálicos 
 
Um método físico-químico utilizado para a produção de pós de cobre é a eletrólise. O metal, na 
forma sólida, é colocado num tanque e dissolvido numa solução eletrolítica, na qual passa uma 
corrente elétrica. Depois de recolhida do tanque de eletrólise, a massa de pó, em forma de lama, é 
neutralizada, secada, reduzida e classificada por peneiramento. Os pós produzidos por esse processo 
apresentam elevado grau de pureza. Para obtenção de grãos menores, os pós metálicos obtidos têm 
o tamanho de suas partículas diminuído por métodos mecânicos. 
Entre os métodos mecânicos para obtenção de pós, um dos mais usados é a moagem. Em geral, 
ela é feita num moinho de bolas, ilustrado na figura 3, que consiste num tambor rotativo contendo 
esferas metálicas de material resistente ao desgaste. Quando o tambor gira, as esferas chocam-se 
umas contra as outras, desintegrando gradativamente o material que se encontra no interior do 
tambor. 
 
Figura 3 – Moinho de bolas empregado na moagem de pós metálicos 
 
Os pós podem ser obtidos também por métodos químicos, como a corrosão, que produz a 
oxidação do metal pelo ataque de ácidos ou bases, ou a redução de óxidos metálicos pelo emprego 
de hidrogênio ou monóxido de carbono. 
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Por atomização podem-se produzir pós com partículas quase esféricas e com distribuição muito 
estreita de tamanho. Com ligeiras modificações, este método pode ser usado para produzir pós com 
partículas aciculadas, quase na forma de fibras. A figura 4 mostra imagens de pós obtidas em 
microscópio eletrônico de varredura (MEV). 
Existem inúmeras outras técnicas de produção de pós, mas, conforme mencionado, a fabricação 
raramente é de responsabilidade do metalurgista do pó. 
 
 
Figura 4 – Formas típicas de pós metálicos (imagens de MEV) 
 
Caracterização e pós-processamento 
Em muitos casos, os pós são fornecidos prontos para uso. Em outros casos, é necessário 
prepará-los para uso posterior. Em todos os casos, é importante conhecer as características do pó 
para que se saiba se ele é adequado para o processamento que se quer empregar. As características 
mais importantes dos pós são a composição e o tamanho médio de partícula, mas eventualmente 
outras características podem ser importantes, tais como a distribuição de tamanho de partícula, os 
principaiscontaminantes, a forma das partículas, a área superficial específica (m
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/g), a reatividade, 
a densidade aparente, o ângulo de repouso, a fluidez, a compressibilidade, a toxicidade, entre outras. 
Todas estas características estão direta ou indiretamente relacionadas às etapas de processamento 
(descritas a seguir) ou a reações que podem ocorrer entre os materiais e/ou entre estes e a atmosfera 
de processamento. 
Quando os pós recebidos não são adequados para uso direto, então eles devem sofrer um 
tratamento antes de se iniciar a seqüência usual da metalurgia do pó. Este tratamento é comum 
quando se pretende fazer uma liga e os pós dos constituintes devem ser misturados e 
homogeneizados. A seguir estão listados os tratamentos mais comuns feitos aos pós. 
Mistura e homogeneização: quando se deseja misturar pós diferentes para formar uma liga ou 
mesmo usar pós de mesma natureza, porém de estoques diferentes, é necessário fazer uma mistura 
dos pós e garantir a homogeneização dela. Existe uma variedade de equipamentos onde se pode 
fazer isto, garantindo diferentes níveis de qualidade de mistura e homogeneização. Pode-se fazer 
tanto uma mera mistura mecânica, usando um misturador em V ou uma mistura mais profunda, 
optando-se por uma moagem. 
Moagem: usada quando é necessário reduzir ou ajustar o tamanho de partícula e/ou quando se 
deseja misturar mais profundamente diferentes pós. Existe uma série de moinhos capazes de 
promover moagens mais ou menos intensas, em períodos variados e com capacidades diferentes. Os 
chamados moinhos de alta energia, moinhos cujos corpos de moagem possuem alta energia cinética, 
são capazes de amorfizar os materiais e deformar bastante as partículas. Este tipo de moagem é 
muito desejado quando se deseja produzir uma liga entre elementos de reduzida solubilidade ou 
difíceis de serem ligados por problemas de difusão, dinâmica de transição de fases ou diferenças de 
densidade. 
Lubrificação: necessária quando se deseja aumentar a compressibilidade aos pós e para 
proteger a matriz de compactação. Consiste em misturar aos pós um agente que servirá como 
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atenuador do atrito entre as partículas e entre estas e as paredes da matriz de compactação, durante a 
conformação dos pós. Ceras ou pós são usados como substâncias lubrificantes. Em geral, elas 
formam uma fina camada sobre a superfície das partículas. Pode-se, também, cobrir as partículas 
para protegê-las contra a oxidação quando se pretende estocá-lo por longos períodos ou quando se 
pretende promover sua aglomeração. A aglomeração é recomendada quando o pó tem certa 
toxidade e é muito fino. Para diminuir a concentração de partículas em suspensão no ambiente de 
trabalho, produz-se a aglomeração das partículas finas. 
Aglomeração: a aglomeração das partículas é também um recurso usado para aumentar a 
fluidez do pó, pois pós de partículas maiores "escorrem" mais facilmente. Existem diversas técnicas 
para isto. A mais comum é a mistura do pó com alguma substância, geralmente orgânica, tal como 
uma cera. Esta substância une diversas partículas, formando um aglomerado. Se estes aglomerados 
tiverem forma arredondada, maior será sua fluidez. Outro método simples de aglomeração é 
compactação do pó a baixa pressão, provocando a aglomeração de partículas por meio de pressão e 
a quebra do corpo prensado em pequenas partes, seguida de peneiramento. O peneiramento tem 
função dupla: serve para descartar os aglomerados muito grandes e também para arredondar a forma 
dos aglomerados através do atrito continuado entre estes e a malha da peneira. Existem certos 
aglomerantes que trabalham com o pó ligeiramente úmido. O movimento particular da máquina é o 
maior responsável pela aglomeração. Industrialmente, a técnica de spray-drying é muito comum, 
devido a sua eficiência e capacidade para processar grandes quantidades de pó. A técnica consiste 
em fazer “escorrer” uma suspensão do pó, ou este úmido, por um orifício e "bombardear" o filete 
com um jato quente de gás. O jato evapora imediatamente o líquido e as partículas da suspensão se 
aglomeram em uma forma bastante esférica. 
 
Conformação do Pó 
Uma das vantagens competitivas da metalurgia do pó é sua capacidade de produzir peças em 
seu formato final ou próximo a este, dispensando dispendiosas etapas de acabamento e exigindo um 
trabalho de acabamento muito mais reduzido que outras técnicas. Isto é possível porque a peça é 
tornada rígida já em sua forma final, pois é dada à massa de pó a forma geométrica da peça. A esta 
tarefa dá-se o nome de compactação ou, mais propriamente, conformação do pó. 
Existem inúmeras técnicas para isto. A seguir, as mais comuns são apresentadas. A maioria 
delas faz uso de pressão para dar uma forma ao pó. Isto significa que o pó é prensado contra um 
molde que reproduz, de modo invertido, as formas da peça que se deseja produzir. Ao retirar o 
molde, o pó retém sua forma. Obviamente, a rigidez da peça moldada é limitada, mas deve ser o 
suficientemente rígida para que se possa manipulá-la nas etapas posteriores, até que ela seja 
enrijecida por tratamento térmico. 
 
Prensagem uniaxial: esta é a forma mais comum de conformação usada na metalurgia do pó. 
Este processo necessita de uma prensa de compressão, que pode ser mecânica ou hidráulica, e de 
um molde, denominado matriz. A matriz é composta por uma cavidade e um êmbolo. Ambos 
possuem formas apropriadas, relacionadas à forma da peça. O pó é colocado dentro do molde e o 
êmbolo é pressionado, pela prensa, contra o pó. A compactação ocorre por deslocamento de um dos 
êmbolos ou o deslocamento simultâneo dos êmbolos superior e inferior, à temperatura ambiente, 
como ilustrado na figura 5. Nos primeiros movimentos dos êmbolos, a compactação causa apenas o 
adensamento do pó, sem deformação das partículas e sem produzir adesão entre elas. Se o processo 
for interrompido, o pó não manterá uma forma com contornos definidos. 
O aumento da pressão provocará deformação plástica das partículas. As partes mais finas de 
cada partícula sofrerão deformação ou quebra, que favorece o entrelaçamento dos grãos, produzindo 
uma espécie de “solda fria”. Com o aumento da compressão, o atrito do material contra as paredes 
da matriz e a fricção interna das partículas elevam a densidade do material aos valores desejados. 
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Figura 5 – Prensagem uniaxial a frio 
 
Após a compactação, a peça é chamada de “compactado verde”. A consistência do compactado 
verde faz lembrar a de uma paçoca de amendoim, que deve ser manuseada com cuidado para não se 
quebrar. A densidade e a resistência são duas características importantes nesta etapa, pois 
influenciam as propriedades mecânicas da peça final. Depois que a pressão é retirada, a peça é 
retirada da cavidade do molde na forma desejada. 
Atenção para a “zona neutra”, região do compactado verde em que as partículas menos 
sofreram a ação das forças de compactação. Dependendo da geometria da peça, a localização da 
zona neutra torna inviável a produção de uma peça por sinterização, pois não se consegue, em torno 
dessa zona, um grau de compactação compatível com as outras regiões da peça. 
Este tipo de conformação possui muitas vantagens. As principais são a simplicidade e a 
possibilidade de automação, o que permite produção em larga escala. As principais desvantagens 
são (1) o alto custo do ferramental, principalmente devido às matrizes e a seu grande desgaste, (2) a 
limitação das formas (peças com certa simetria, principalmente cilíndrica) e (3) a limitação de 
tamanho das peças, imposta pela capacidade da prensa usada para a prensagem do pó. 
 
Prensagem isostática a frio: a prensagem 
uniaxial possui outra limitação: a pressão não 
é aplicada de modo uniforme ao longo de toda 
a massa de pó. Isto resulta em gradientes de 
densidade napeça prensada, o que pode levar 
a defeitos em etapas posteriores. Isto pode ser 
resolvido parcialmente, se a pressão for 
aplicada sobre a peça não mais em uma única 
direção, mas em todas as direções. Daí o 
nome prensagem isostática. Na prática, isto é 
feito colocando-se o pó em um molde 
flexível, geralmente um elastômero. Pode 
ocorrer também que o pó seja prensado 
uniaxialmente e depois inserido no molde de 
borracha para ser reprensado isostaticamente, 
reduzindo seus defeitos. O molde é colocado 
em uma câmara (vaso de pressão) contendo 
geralmente um líquido (normalmente óleo) e 
a pressão é feita sobre o líquido. A pressão 
sobre o líquido é integral e uniformemente 
transmitida ao molde e dele à peça. 
Obviamente, o maquinário é mais caro que 
aquele usado na prensagem uniaxial. A escala de 
produção também não é tão elevada. A figura 6 
esquematiza este tipo de conformação de pó. 
 
Figura 6 – Prensagem isostática a frio 
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Extrusão e compactação por rolos: esta técnica é empregada quando se deseja produzir peças 
que possuem simetria cilíndrica ou lâminas. Na extrusão, ilustrada na figura 7, o pó é colocado em 
uma cápsula deformável e esta é forçada a passar através de um orifício cuja seção possui uma 
forma específica. A enorme pressão envolvida no processo garante a formação de uma peça com 
rigidez razoável. Naturalmente, a peça de pó deve ser retirada da cápsula após a compactação por 
extrusão. 
 
Figura 7 – Conformação de pós por extrusão 
 
No caso da compactação por rolos, o pó é prensado entre dois rolos paralelos que giram sem 
contato, a uma distância determinada entre eles. O pó é colocado entre os rolos em quantidade 
suficiente para preencher mais que o espaço entre os rolos sendo, assim, compactado, de modo que 
uma tira ou lâmina é produzida. A mesma técnica dos rolos pode ser usada colocando-se um pó em 
um molde deformável e passando-o entre os rolos. Após a deformação, a peça conformada deve ser 
desmoldada. A figura 8 mostra esquematicamente este processo. 
 
Figura 8 – Compactação de pós por rolos 
 
Prensagem isostática a quente: esta é uma outra técnica de conformação, porém a peça já 
ganha nesta operação única a resistência mecânica desejada. Trata-se de prensar isostaticamente 
uma peça em alta temperatura, de modo que ao mesmo tempo em que é compactada, a peça é 
sinterizada. O equipamento pode ser descrito grosseiramente como um vaso de pressão com um 
forno acoplado. O pó é colocado em uma cápsula de metal refratário selada e esta é colocada dentro 
do vaso. Um compressor bombeia gás inerte e eleva a pressão no interior do vaso, ao mesmo tempo 
em que a temperatura é elevada. Obviamente, após o tratamento, o molde deve ser retirado. Esta 
técnica possui a vantagem de produzir peças completamente densas, porém, além de dispendiosa, 
seu volume de produção não é tão elevado quantos as técnicas comuns. O principal inconveniente é, 
contudo, o alto custo dos moldes e as operações de selagem e desmoldagem. 
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Colagem de barbotina e colagem de fita: estas são duas técnicas bastante parecidas e muito 
empregadas para conformação de pós cerâmicos e quase nunca aplicável à pós metálicos. A 
colagem de barbotina presta-se muito bem à conformação de peças de formas complicadas e de 
grande volume, enquanto que a colagem de fita visa à obtenção de fitas maleáveis. Ambas as 
técnicas usam uma suspensão dos pós denominada barbotina. A suspensão, em geral aquosa devido 
ao custo, contém substâncias chamadas ligantes e defloculantes. As últimas evitam que as partículas 
do pó formem aglomerados. Os ligantes desempenham papel importante, pois eles ligam as 
partículas umas às outras de modo que uma rede interconectada, resistente, porém maleável, é 
formada. Isto é crítico em barbotinas a serem usadas em colagem de fita. Na colagem de barbotina, 
é usado um molde poroso, em geral de gesso, com o formato em negativo da peça que se quer 
produzir. A barbotina é vertida no molde e o líquido da suspensão vai sendo gradativamente 
absorvido pelo molde. Uma camada de partículas forma-se nas paredes do molde em decorrência da 
absorção do líquido e fica ali fixada. Esta camada aumenta de espessura à medida que mais líquido 
é absorvido. Podem-se obter peças ocas simplesmente derramando-se a suspensão quando a 
espessura da camada atingir certo valor adequado, que pode ser acompanhado. O molde com a peça 
aderida é posto a secar e, depois, devem ser separados cuidadosamente, pois a peça ainda está bem 
frágil. Fora do molde, a peça continuará secando para que perca toda a umidade. Na colagem de 
fita, a barbotina é vertida em um tanque que tem uma fenda de espessura e comprimento 
controlados. A barbotina passa pela fenda e cai sobre uma película, geralmente de polietileno. Uma 
lâmina então espalha o líquido em uma camada uniforme sobre o filme de polietileno, formando 
uma fita. O filme desliza em direção a um jato de ar quente e a fita vai secando. Quando o líquido 
evapora, a substância ligante precipita sobre a superfície das partículas e as une. É esta camada a 
responsável pela resistência mecânica da fita e por sua maleabilidade. Para isto, o ligante deve 
apresentar certa elasticidade. 
 
Moldagem por injeção de pó: em compa-
ração com as técnicas já mencionadas, esta 
é recente e possui a capacidade de produzir 
peças com formatos bem mais complexos 
que as técnicas mais comuns, além de ser 
facilmente automatizada, permitindo a 
produção em larga escala. Esta técnica é 
basicamente uma adaptação da técnica de 
moldagem de plástico por injeção. Neste 
caso, uma massa plástica contendo o pó e 
substâncias plásticas é preparada e colocada 
em uma máquina injetora. Esta máquina 
tem a função de injetar, sob pressão, a 
massa de pó em um molde. O material 
plástico é adicionado principalmente para 
conferir plasticidade à mistura, portanto sua 
quantidade e viscosidade são características 
essenciais. A injeção ocorre em temperatura 
que ajuste a viscosidade da mistura ao valor 
adequado. A massa deve preencher homo-
geneamente o molde. Após a injeção, o 
molde é retirado da máquina e deixado 
resfriar. Depois de frio, o molde é separado 
da peça e esta tem resistência suficiente 
para ser manuseada. O próximo passo e a 
retirada do material plástico, denominado 
genericamente de ligante. Este é um passo 
crucial, pois presente em grande quantidade, sua 
retirada deve ser feita cuidadosamente para que não 
provoque a quebra da peça. Existem diversas 
tecnologias para a injeção da mistura nos moldes, 
diversos materiais plásticos que podem ser utilizados 
e diversas técnicas para a retirada do ligante, após a 
moldagem. A figura 9 mostra esquematicamente as 
etapas do processo de moldagem por injeção de pó. 
 
Figura 9 - Moldagem por injeção de pó 
 11 
Sinterização 
 
A etapa final do processo de metalurgia do pó é a sinterização, que pode ser brevemente 
definida como um processo termicamente ativado, em que as partículas de pó, em contato mútuo, 
ligam-se umas às outras, formando uma superestrutura rígida, total ou parcialmente densa. 
Diferentes materiais e pós com diferentes características sinterizam de diferentes formas, agrupadas, 
por sua vez, em duas classes: a sinterização por fase sólida e a sinterização por fase líquida. 
Durante a sinterização, as partículas ligam-se umas às outras por contatos. Como ilustra a figura 
10, na sinterização por fase sólida, um pescoço unindo as partículas cresce por difusão e na 
sinterização por fase líquida este pescoço é constituído por uma fase líquida. 
 
Figura 10 – Ilustração do que pode ocorrer durante o processo de sinterização 
e que causa a união entre as partículas de pó. 
A força motriz para a sinterização é o ganho energético, ou seja, a diminuição da energia total 
do sistema de partículas com a diminuição da área superficial total do sistema. Juntamente com a 
sinterização,pode ocorrer também o crescimento de grão. Os mecanismos da sinterização, tanto em 
fase sólida como em fase líquida serão detalhados mais adiante. Apresenta-se, a seguir, uma breve 
descrição do processo e de suas variáveis essenciais: a temperatura, o tempo e a atmosfera em que é 
feita a sinterização. 
Após a conformação, as peças são levadas a um forno para sinterizar. A figura 11 apresenta o 
desenho esquemático de um forno de sinterização típico. 
 
 Figura 11 – Esquema de um forno de sinterização típico 
Formação de 
pescoço por 
difusão 
Partículas unidas. 
Diminui a distância 
entre os centros das 
partículas. 
 
Formação de 
pescoço por 
transporte de 
material em fase 
líquida. 
Partículas unidas. 
Nenhuma contração. 
A distância entre os 
centros das partículas 
permanece constante. 
 
Sinterização por fase sólida Sinterização por fase líquida 
 12 
Em muitas ocasiões, existe um estágio anterior à sinterização. Este estágio é denominado pré-
sinterização. Este estágio é indicado quando a peça conformada é muito frágil e não permite o 
manuseio, mas deve passar por alguma operação de ajuste na forma antes da sinterização, quando a 
estrutura não é muito dura e permite facilmente este tipo de alteração de forma. A pré-sinterização 
aumenta um pouco a resistência mecânica da peça. 
A sinterização é feita em temperaturas específicas que dependem do tipo de sinterização a ser 
feito e dos materiais a serem sinterizados. A atmosfera do forno de sinterização é um outro aspecto 
a ser observado, pois pode ser controlada para provocar ou evitar certas reações. 
A sinterização consiste em aquecer, em temperatura abaixo da temperatura de fusão do metal 
ou liga e atmosfera controlada, o compactado verde (prensado). Além da temperatura e da 
atmosfera utilizada, o tempo de sinterização também é muito importante. Esse tempo pode variar de 
minutos a horas. A tabela 1 apresenta temperaturas e tempos de sinterização para vários metais. 
Tabela 1. Temperaturas e tempos de sinterização para vários metais e ligas. 
Material 
Temperatura de 
Sinterização (°C) 
Tempo de Sinterização 
(minutos) 
Cobre, Latão e Bronze 760-900 10-45 
Ferro e Ferro-grafite 1000-1150 8-45 
Níquel 1000-1150 30-45 
Aços Inoxidáveis 1100-1290 30-60 
Ligas AlNiCo 1200-1300 120-150 
Ferrites 1200-1500 10-600 
Carboneto de Tungstênio 1430-1500 20-30 
Molibdênio 2050 120 
Tungstênio 2350 480 
Tântalo 2400 480 
 
Após a sinterização para obtenção de melhores propriedades ou ajuste de dimensões, os 
sinterizados podem ser prensados, forjados, tratados termicamente ou mesmo usinados. 
Sinterização por fase sólida: neste caso, durante o processo de aquecimento e a manutenção 
na temperatura de processamento (isoterma), nenhuma das fases do material sob sinterização está 
presente na forma líquida. O mecanismo de sinterização é a difusão atômica em estado sólido. Dito 
de forma breve, o processo de sinterização de um material monofásico dá-se pela tendência que tem 
o material de minimizar sua energia, o que pode ser feito diminuindo sua área superficial 
(diminuição da energia superficial do material). Deste modo, regiões das partículas que possuem 
maior área superficial específica (energia por unidade de massa) devem ter suas formas suavizadas, 
ou seja, seus perfis tornam-se mais arredondados. A área de contato entre duas partículas é uma 
região com esta característica. A forma de diminuir a superfície desta região é a criação de um 
contato entre as partículas, chamado pescoço. Para isto, átomos de ambas as partículas migram 
delas para a região de contato. Assim, o pescoço aparece e cresce com o tempo, dependendo da 
temperatura, uma vez que o transporte ocorre por difusão. São diversas as fontes de átomos e seus 
percursos da fonte ao pescoço. Como o transporte atômico ocorre por difusão de lacunas, pode-se 
entender que as lacunas têm origem na área do pescoço e sumidouro nas fontes dos átomos. A 
criação destes pescoços nos contatos entre as partículas torna a estrutura interconectada e mais 
rígida. Com o crescimento destes pescoços, a peça fica cada vez mais rígida. A tendência é que toda 
a superfície interna da peça desapareça e ela se torne completamente densa. Isto de fato ocorre se a 
temperatura for alta e o tempo for longo o suficiente. A figura 12 ilustra o mecanismo de 
 13 
aparecimento e crescimento de pescoço entre duas partículas esféricas devido à difusão de átomos 
de diversas fontes por diferentes caminhos, mostrando também o aspecto das partículas de um pó 
num compactado verde e após a sinterização. Observe que o resultado do processo é um material 
mais homogêneo do que um conjunto de partículas aglomeradas, mas com porosidade residual 
ainda bastante elevada. 
 
 
 
 
Figura 12 – Mecanismo da sinterização em fase sólida e 
aspecto das partículas de pó antes e após a sinterização 
 
Quando a sinterização ocorre entre materiais diferentes, o processo é mais complicado, pois 
envolve interdifusão de diferentes espécies atômicas e a formação de ligas e fases intermediárias 
pode ocorrer. Neste caso, até mesmo a sinterização pode não ocorrer, pois as variações de energia, 
devido à interação entre as diferentes fases, podem exceder em muito a variação de energia devido à 
sinterização. Quando esta variação de energia permite a sinterização, esta pode ser retardada ou 
acelerada. No último caso, a sinterização é dita ser ativada por reação. 
 
Sinterização por fase líquida: neste tipo de sinterização necessariamente existem no mínimo 
dois diferentes materiais misturados sinterizando. A uma dada temperatura, surge uma fase líquida 
como conseqüência da fusão de um dos componentes ou de uma reação entre eles. É esta fase 
líquida a responsável pela diminuição da energia superficial do sistema e pelo fechamento da 
porosidade, provocando o enrijecimento da estrutura quando a temperatura é abaixada e o líquido é 
solidificado. A sinterização por fase líquida pode ser dividida em três estágios, mas nem sempre 
todos eles ocorrem. Além disso, eles ocorrem ao mesmo tempo, porém um sempre domina os 
 14 
demais em algum período da sinterização. Os estágios são: (1) espalhamento e rearranjo de 
partículas, (2) dissolução e reprecipitação e (3) sinterização em estado sólido. 
Assim que o líquido é formado, ele se espalha e molha as partículas sólidas. Isto pode acontecer 
rapidamente. Dois são os parâmetros que controlam a ocorrência deste processo: a quantidade de 
líquido formada e a molhabilidade da fase líquida sobre a fase sólida. A quantidade da fase líquida 
vai depender da quantidade da fase fundida (ou das fases participantes da reação) e da velocidade de 
formação da fase líquida, o que está ligado à taxa de aquecimento empregada e depende da relação 
entre a temperatura e a taxa de reação. Quanto mais líquido houver, maior será o efeito de sua 
penetração através da estrutura porosa. A molhabilidade depende das energias interfaciais das fases 
(sólida, líquida e vapor) coexistentes no material naquela temperatura. A molhabilidade pode ser 
medida pelo ângulo de contato ou pelo ângulo diedral. Quanto menor for o ângulo de contato maior 
será a molhabilidade e isto significa que mais o líquido pode penetrar através da estrutura. Acredita-
se que para ângulos de contato acima de 90°, o líquido sairá da estrutura ao invés de penetrar nos 
poros. Em decorrência disso, a estrutura não sinteriza ou tende a quebrar. Ângulos de contato em 
torno de zero caracterizam sistemas de fácil sinterização. 
Quando o líquido se forma e se espalha pelos poros da estrutura, ele molha a superfície de 
partículas vizinhas, unindo-as. Isto gera uma força de capilaridade, que tende a aproximar essas 
partículas, caso não haja obstáculos a isso. Estas forças podem provocar translação, rotação e 
deslizamento de partículas e opera sempre no sentido de aproximar as partículas, produzindo 
melhor empacotamento,ou seja, aumento da densidade da estrutura. Este processo é chamado de 
rearranjo de partículas e ocorre logo após a formação do líquido, acompanhado por seu 
espalhamento através da porosidade. Este processo pode ocorrer muito rapidamente, entre segundos 
e poucos minutos. Ele ocorre sempre e é geralmente responsável pela maior parte da densificação 
da estrutura. 
Quando a fase líquida dissolve a fase sólida, o mecanismo de solução-reprecipitação também 
opera para promover a sinterização. Caso a fase líquida não dissolva a sólida, este mecanismo não 
ocorre. O mecanismo de solução-reprecipitação opera da seguinte forma: a fase sólida é dissolvida 
pelo líquido e difunde nele. O processo de solução é dependente do tamanho das partículas. 
Partículas menores tendem a dissolver mais que partículas maiores. Existe ainda um tamanho de 
partícula crítico além do qual, ao invés de serem dissolvidas, as partículas recebem material e 
crescem, ou seja, material é reprecipitado sobre elas. Isto faz com que as partículas menores tendam 
a diminuir de tamanho e a desaparecer, enquanto que as partículas maiores tendam a aumentar de 
tamanho. Além de crescimento de grão, conforme mencionado, ocorre mudança de forma das 
partículas. Dependendo da estrutura cristalina do material, as partículas tendem a ficar arredondadas 
ou ganhar faces cristalográficas mais bem definidas. Em ambos os casos ocorre densificação. No 
caso da mudança de forma, o formato mais arredondado das partículas permite um maior contato 
entre elas, aumentando assim o empacotamento. No caso do crescimento de grão, é bem sabido que 
pós de partículas maiores apresentam sempre maior densidade que pós de partículas menores, logo 
o crescimento do tamanho médio das partículas é acompanhado do aumento de densidade da 
estrutura. A solução-reprecipitação contribui tanto mais para a densificação da estrutura quanto 
maior for a solubilidade do sólido no líquido. Este mecanismo pode provocar uma significativa 
densificação, porém, em geral, inferior à provocada pelo rearranjo de partículas e em um período de 
tempo mais longo. 
Estes dois mecanismos podem ser responsáveis por toda a densificação da estrutura. Caso isto 
não ocorra, um terceiro mecanismo também deve ser considerado. Se há contato entre as partículas, 
então pode ocorrer sinterização por fase sólida, porém esta sinterização ocorrerá na presença de 
uma fase líquida, ao invés de na presença de fase vapor, como é o caso da sinterização convencional 
por fase sólida. Este processo é bem mais lento que os anteriormente descritos. Em algumas 
ocasiões, a presença do líquido pode acelerar a sinterização em estado sólido através da mudança 
das energias superficiais específicas sólido/vapor e sólido/líquido. 
 15 
Operações complementares 
Depois da sinterização, a peça ainda pode passar por processos de recompressão, tratamentos 
térmicos e usinagem, ou ser imediatamente utilizada. A recompressão é necessária para garantir 
tolerâncias apertadas, rugosidade prevista etc. Deve ser feita quando, durante a sinterização, a 
deformação da peça ultrapassa os limites estabelecidos. Atenção: Pastilhas de metal duro não 
devem ser recomprimidas. Havendo deformação, devem ser lapidadas ou retificadas. 
Peças sinterizadas podem ser tratadas termicamente, do mesmo modo que as peças metálicas 
convencionais. Em tratamentos térmicos que conferem dureza apenas à camada superficial da peça, 
como a cementação e a nitretação, a densidade é um fator importante na difusão dos gases através 
dos seus poros. Pode ocorrer o endurecimento total da peça. 
A usinagem de peças deve ser feita, sempre que não for impossível conseguir a configuração 
geométrica ideal da peça diretamente nas matrizes e machos de compactação. É o caso de furos 
transversais, sangrias, roscas, reentrâncias transversais internas ou externas etc., como mostrado na 
Figura 13. 
 
Figura 13 – Situações em que é necessário usinar uma peça produzida pela Metalurgia do Pó. 
Principais aplicações 
Filtros sinterizados: Uma das primeiras aplicações da tecnologia da metalurgia do pó se deu 
na fabricação de filtros sinterizados. Esses elementos filtrantes são formados por camadas 
superpostas de partículas arredondadas ou esféricas de pós metálicos, com diferentes tamanhos de 
grãos. A superposição das camadas de grãos forma um conjunto de “malhas” que se interceptam, 
dando porosidade ao material. Os filtros sinterizados são bastante usados nas atividades industriais 
que ocorrem em altas temperaturas e requerem elevadas resistências mecânica e química. São 
aplicados na filtragem de gases, líquidos, óleos combustíveis e minerais. São também utilizados 
como abafadores de ruído e válvula corta-chamas. 
Carboneto metálico: O carboneto metálico, também chamado de metal duro (ou vídia), é o 
mais conhecido produto da metalurgia do pó. Ele tem importância fundamental no campo das 
ferramentas de corte, peças de desgaste e brocas para perfuração de rochas. Nessas ferramentas, o 
metal duro é adaptado nas partes cortantes, na forma de pastilha. Essas pastilhas possuem elevada 
dureza (quase igual à do diamante) e suportam temperaturas de até 1.000°C sem sofrer perda de 
corte. O metal duro pode ser produzido a partir do pó de tungstênio (W) puro, misturado ao pó de 
carbono (C) em proporções cuidadosamente controladas para garantir a correta composição. Na 
sinterização, esta mistura é levada a uma temperatura de cerca de 1.700°C, que provoca a união do 
tungstênio e do carbono, dando origem às partículas duras do material, representadas pelo carboneto 
de tungstênio (WC). O carboneto de tungstênio dissolve-se facilmente em cobalto (Co), o qual é 
adicionado à mistura, atuando como metal ligante. O resultado final combina as propriedades da 
partícula dura (resistência ao desgaste) com as propriedades do metal ligante (tenacidade). 
 16 
Mancais autolubrificantes: Uma das características da sinterização é possibilitar o controle da 
porosidade do produto final. Esta característica é particularmente importante na produção de 
mancais autolubrificantes. A porosidade existente no mancal pode ser preenchida com óleo, para 
garantir uma lubrificação permanente entre o eixo e o mancal. 
Desenvolvimento de novos materiais 
A rota clássica de manufatura por metalurgia do pó (mistura + compactação em matriz + 
sinterização) continua sendo a mais empregada tanto na indústria automobilística, como na 
fabricação de componentes diversos para ferramentas elétricas manuais, eletrodomésticos, 
equipamentos de escritório e afins. O principal motivo relacionado a esta preferência é a 
possibilidade de produção, em larga escala, de peças com excelente precisão dimensional, boa 
qualidade superficial e baixo custo. 
Contudo, o limitante de uso dos componentes apenas compactados e sinterizados é a 
heterogeneidade observada na porosidade, sendo a forma e a distribuição dos poros os fatores 
predominantes. Este inconveniente pode ser sensivelmente minimizado com a adição de elementos 
de liga apropriados através de um portador de liga adequado, uma vez que este procedimento leva, 
não apenas à obtenção dos efeitos inerentes aos próprios elementos, bem como à ativação da 
cinética dos processos de sinterização e homogeneização. 
Vários estudos foram efetuados com este objetivo. A Figura 14 apresenta o caso onde os 
elementos de liga escolhidos, Si e Mn, foram introduzidos via portadores de liga binários 
comerciais ou através de um portador ternário complexo (42% Fe + 40% Mn + 18% Si), aqui 
denominado P1. As condições de processo foram: compactação em matriz de duplo efeito até 
densidade relativa de 92% e sinterização a 1180
o
C/180mm/Hg. 
 
 
Figura 14 – Influência da forma de adição dos elementos de liga e da introdução de carbono 
sobre a resistência mecânica e o alongamento de aço baixa liga 
Note-se o considerável efeito sobre a resistência mecânica, que ainda é otimizadaquando da 
adição de carbono via grafita, obtendo-se então valores extremamente elevados, mesmo sem a 
realização de quaisquer tratamentos térmicos. Tal efeito é decorrente da formação de fase líquida 
transiente de excelente molhabilidade já durante a fase de aquecimento até a temperatura de 
sinterização, causando não só uma redução na porosidade bem como o arredondamento dos poros, a 
eliminação da interdifusão entre os elementos de liga, uma vez que estes se encontravam em um 
único portador de liga; e o efeito de difusão conjunta, onde o silício, devido a sua maior 
difusividade, provoca uma frente de difusão ferrítica acelerando a difusão do manganês. 
Adicionando-se ainda, concomitantemente, Mo e Nb através do portador complexo P2 (34% Fe 
+ 35% Mn + 15% Si + 15% Mo + 6% Nb), pode-se verificar que o ganho em resistência foi ainda 
mais significativo e que a ductilidade, comparativamente, apresentou valores bem mais elevados, 
mostrando que este aço, como um todo, possui um conjunto de propriedades mais interessante, mais 
conveniente às exigências da maioria das aplicações. A realização do tratamento de têmpera e 
 17 
revenimento possibilitou ainda a obtenção de valores de resistência da ordem dos exibidos pelos 
aços HSLA convencionais (sem poros!). Aliado às razões anteriores, tem-se também o fato de que a 
adição de Mo possibilitou o aumento do limite de solubilidade do Nb, conseguindo-se um ganho 
adicional em resistência pelo efeito destes elementos de liga. Em ambos os casos conseguiram-se 
variações dimensionais dentro dos limites coerentes ao trabalho em indústria. 
Alguns artigos sobre o tema: 
Aços Sinterizados de Resistência Elevada, A. N. Klein, I. Kühn A. & R. A. Salcedo. Máquinas e Metais, Ano XXIII, 
No. 259, (jul/87), 40-43. 
O Nióbio na Busca de Aços Resistentes, A. N. Klein, I. Kühn A. & R. A. Salcedo. Máquinas e Metais, Ano XXIII, No. 
259, (jul/87), 44-47. 
Aços Sinterizados de Elevada Resistência ligados ao Nb, Mo, Mn e Si, A. N. Klein, I. Kühn A. & R. A. Salcedo. II 
Encontro de Tecnologia e Utilização dos Aços Nacionais - ETUAN, Rio de Janeiro/RJ, (mai/87), 744-759. 
Desenvolvimento de Aços Sinterizados Estruturais contendo Mn, Si e P, I. Kühn A., A. N. Klein & E. S. Palma. II 
Encontro de Tecnologia e Utilização dos Aços Nacionais - ETUAN, Rio de Janeiro/RJ, (mai/87), 884-896. 
Desenvolvimento de Aços Sinterizados de Alta Resistência Contendo Nióbio como Elemento de Liga, R. A. 
Salcedo, A. N. Klein & I. Kühn A. 7
o
 CBECIMAT - Congresso Brasileiro e Engenharia e Ciência dos Materiais, 
Florianópolis/SC, (dez/86), 345-349. 
Aços Sinterizados de Elevada Resistência, Contendo Nb, Mo, Mn e Si, A. N. Klein, R. A. Salcedo & I. Kühn A. . 7o 
CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Florianópolis/SC, (dez/86), 351-355. 
Desenvolvimento de Aço Sinterizado ligado ao Mn e P, E. S. Palma, A. N. Klein & I. Kühn A. VIII Congresso 
Brasileiro de Engenharia Mecânica - COBEM 85, São José dos Campos/SP, (dez/85), 885-888. 
Técnicas de liga 
Na metalurgia do pó ferrosa são usadas diferentes técnicas de liga, as quais podem ser divididas 
em três grupos distintos: 
Pós ligados – onde cada partícula apresenta a composição final da liga. Apresentam baixa 
compactabilidade. São imprescindíveis quando a homogeneização da composição química é 
decisiva na obtenção das características desejadas, como no caso dos aços inoxidáveis. 
Pós parcialmente ligados – onde os elementos de liga são inseridos à camada superficial do pó de 
ferro por processos de difusão. Apresentam boa compressibilidade. 
Misturas de pós – a partir dos pós de ferro e dos elementos de liga (pós elementares ou portadores 
de liga). Apresentam boa compressibilidade. Permitem a obtenção de diversas ligas a partir de 
poucos tipos de pós. 
A escolha de uma técnica ou outra resulta em propriedades singulares associadas a um custo 
específico de produção. 
Alguns artigos sobre o tema: 
Recentes Avanços na Técnica de Liga, A. N. Klein, E. S. Palma & I. Kühn-Arroyo. Máquinas e Metais, Ano XXIII, 
No. 259, (jul/87), 35-38. 
Técnicas de Liga na Metalurgia do Pó Ferrosa, A. N. Klein & I. Kühn-Arroyo. Seminário Metalurgia do Pó: Estado 
da Arte no Brasil, Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais - ABM. São Paulo/SP, (ago/87), 85-98. 
Recentes Avanços na Técnica de Liga na Metalurgia do Pó Ferrosa, I. Kühn-Arroyo, A. N. Klein & E. S. Palma. 7o 
CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Florianópolis/SC, (dez/86), 357-361. 
 
Otimização do processo produtivo 
A alteração do processo produtivo tradicional é um dos vários procedimentos que podem ser 
adotados para otimizar as propriedades dos materiais sinterizados. A incorporação de etapas 
complementares e suplementares à obtenção das propriedades requeridas têm seu custo adicional 
compensado dada a agregação de valor ao produto. 
Uma alternativa, visando a melhoria das propriedades mecânicas, foi a introdução de duas 
etapas adicionais ao processo: pré-compactação e pré-sinterização, em temperatura baixa e tempo 
 18 
curto (700°C / 30 min), permitindo o alívio das tensões residuais decorrentes da pré-compactação 
sem, entretanto, favorecer o endurecimento da liga pela interdifusão entre os componentes, 
possibilitando, assim, sua posterior conformação à frio. A figura 15 evidencia bem a influência 
deste procedimento sobre as propriedades de liga Fe + 2,5% Ni + 0,4% C. Note-se que há um 
aumento simultâneo de resistência e de ductilidade, cuja intensidade é diretamente dependente das 
pressões utilizadas tanto na pré-compactação (ou compactação) como na compactação (ou 
forjamento). 
 
Figura 15 – Influência da alteração do processo produtivo sobre a resistência mecânica e o 
alongamento da liga Fe + 2,5% Ni + 0,4% C 
A análise destes resultados demonstra a possibilidade de obtenção de um conjunto de 
características bastante singular, que permite a fabricação de componentes sujeitos a elevados 
carregamentos, tais como acoplamentos e placas de mudança dos sistemas de transmissão 
automotivos. 
Alguns artigos sobre o tema: 
Production of Cold Formed Medium and Highly Alloyed P/M Préforms, S. C. Ehlert, I. Kühn-Arroyo & A. N. 
Klein. Metalurgia International, Vol. 3, No. 8 (feb/90) 26-31. 
Produção de Peças de Média e Alta Liga por Conformação a Frio de Pré-Formas, Obtidas por Metalurgia do Pó, 
S. C. Ehlert, I. Kühn-Arroyo & A. N. Klein. Metalurgia-ABM, Vol. 46, No. 392 (nov/ 90) 522-529. 
Forjamento a Frio de Pré-Formas de Aço Liga Sinterizado. Parte I: Análise Microestrutural e Parte II: 
Propriedades Mecânicas, S. C. Ehlert, I. Kühn-Arroyo & A. N. Klein. 9o CBECIMAT - Congresso Brasileiro de 
Engenharia e Ciência dos Materiais, Águas de São Pedro/SP, (dez/90), 278-285. 
Forjamento a Frio de Pré-Formas Pré-Sinterizadas: Influência do Grau de Deformação e da Pressão de 
Forjamento sobre a Porosidade, S. C. Ehlert, I. Kühn-Arroyo & A. N. Klein. 45o Congresso Anual da ABM - 
Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, São Paulo/SP, (out/90), Vol.2, 39-52. 
Técnica de Produção de Aços Sinterizados de Alta Resistência, S. C. Ehlert, I. Kühn-Arroyo & A. N. Klein. 45o 
Congresso Anual da ABM - Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, São Paulo/SP, (out/90), Vol.1, 315-333. 
Produção de Peças de Média e Alta Liga por Conformação a Frio de Pré-Formas Obtidas por Metalurgia do Pó, 
S. C. Ehlert, I. Kühn-Arroyo & A. N. Klein. 2o Seminário de Metalurgia do Pó da ABM - Associação Brasileira de 
Metalurgia e Materiais, São Paulo/SP, (out/ 89), 121-136. 
 
Homogeneização de ligas obtidas da mistura de pós 
A formação 'in situ' da liga tem como decorrência a evolução microestrutural durante o 
processo de sinterização. Neste caso pode ocorrer tanto a formação de novas fases (previstas nos 
diagramas de equilíbrio dos sistemas analisados), como o desaparecimento de outras, ou ainda a 
alteraçãoda composição química das fases presentes e sua redistribuição. Logo, as propriedades do 
sinterizado são decorrentes do grau de homogeneização alcançado na sinterização. 
Os resultados apresentados na Figura 16 evidenciam que a completa homogeneização não 
necessariamente leva às melhores propriedades. Isto porque, em um sinterizado, as propriedades 
decorrem não apenas da quantidade relativa de seus microconstituintes, mas também de sua 
 19 
distribuição característica e propriedades individuais, bem como da quantidade, forma e distribuição 
dos poros existentes. 
 
Figura 14 – Limite de resistência mecânica, Limite de escoamento e Dureza Vickers 
de um material sinterizado, em função do tempo de permanência no forno. 
Inúmeras modelações objetivando o estudo da cinética de homogeneização de compactados 
obtidos da mistura de pós, propondo soluções numéricas e analíticas, já foram desenvolvidas. Os 
melhores resultados estão associados com o uso do modelo das lamelas alternadas de tamanho e 
distribuição não uniformes, uma vez que este mostrou ser o que melhor representa o arranjo real de 
partículas verificado em um compactado de mistura de pós. 
Nele, a representação do grau de homogeneização em função do tempo, é indicada dentro de 
uma faixa de variação, associada à composição química da liga em análise, que assim considera a 
influência do tamanho e distribuição não uniforme de partículas encontradas em um compactado 
comercial. 
 
As soluções numéricas da segunda lei de Fick sobre este modelo, usando o método dos 
elementos finitos, apresentaram excelentes resultados, quando comparados aos de dados 
experimentais. Este modelo mostra-se de grande utilidade na análise física do problema de 
homogeneização, permitindo antever o efeito da variação de parâmetros do processo sobre a 
evolução da homogeneização. 
 20 
 
Alguns artigos sobre o tema: 
Sinterização com Fase Líquida Transiente: Modelação do Processo de Homogeneização, I. Kühn-Arroyo, A. Blass 
& A. N. Klein. XII Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica - COBEM 93, Brasília/DF, (dez/93), 1735-1738. 
Modelação do Processo de Homogeneização e Comparação com Dados Experimentais, I. Kühn-Arroyo, A. Blass 
& A. N. Klein. 10
o
 CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Águas de Lindoia/SP, 
(dez/92) 628-631. 
Homogeneização de Sinterizados Obtidos da Mistura de Pós: Modelação por Séries de Fourier, A. Blass, I. Kühn-
Arroyo & A. N. Klein. 9
o
 CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Águas de São 
Pedro/SP, (dez/90), 126-129. 
Modelos para a Homogeneização de Misturas de Pós: Comparação entre os Métodos de Diferenças Finitas e 
Elementos Finitos, I. Kühn-Arroyo, A. Blass & A. N. Klein. X Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica - 
COBEM 89, Rio de Janeiro/RJ, (dez/89), 153-156. 
Um Modelo Matemático para a Predição do Grau de Homogeneização de Compactados Monofásicos, I. Kühn-
Arroyo, A. Blass & A. N. Klein. IX Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica - COBEM 87, Florianópolis/SC, 
(dez/87), 1109-1112. 
Caracterização mecânica e microestrutural 
De uma maneira geral, acredita-se que o aumento do grau de homogeneização leva a uma 
melhoria das propriedades mecânicas, já que este está diretamente relacionado à diminuição da 
porosidade. Entretanto, o processo de homogeneização depende diretamente das fases presentes nos 
constituintes e daquelas que irão se formar durante o processo, bem como da velocidade de 
migração dos contornos de fase. 
. 
Além disto, um compactado é formado por partículas de pó que mantém um contato frágil entre 
si, e é através destes contatos que irá iniciar-se a formação de novas fases durante a sinterização, 
que podem inclusive, apresentar comportamento bem distinto das fases que lhe deram origem. 
Assim, o comportamento mecânico de um sinterizado não é função apenas das propriedades das 
fases que o compõem e sua quantidade relativa. Além dos poros, cujo tamanho, forma e quantidade 
levam a influências distintas, as fases que se formam durante a sinterização formam-se a partir dos 
contatos e ao redor dos poros, levando, portanto, a um comportamento bastante distinto do 
esperado. 
Logo, é essencial correlacionar a microestrutura e as propriedades do sinterizado com seu grau 
de homogeneização, já que a otimização de propriedades pode se dar a um tempo de sinterização 
compatível ao usado industrialmente. 
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Alguns artigos sobre o tema: 
Evolução Microestrutural Durante a Homogeneização de Ligas Ferrosas Sinterizadas, I. Kühn-Arroyo & M. L. 
Horn-Vieira. Metalurgia & Materiais, Vol. 50 nº 426 (1994) 192-198. 
Formação e Distribuição de Vazios Durante a Homogeneização de Liga Fe-Ni Sinterizada, I. Kühn-Arroyo. 
Congresso Internacional de Tecnologia Metalúrgica e de Materiais da ABM, São Paulo/SP (out/94). 
Efeito de Parâmetros do Processo sobre o Grau de Homogeneização de Ligas Fe-Ni Sinterizadas. Parte I - 
Composição Química, Tamanho de Partícula e Temperatura de Sinterização e Parte II - Velocidade de 
Aquecimento e Tempo de Sinterização, I. Kühn-Arroyo, A. N. Klein & A. Blass. XII Congresso Brasileiro de 
Engenharia Mecânica - COBEM 93, Brasília/DF, (dez/93), 1727-1734. 
Influência de Parâmetros de Processo sobre o Grau de Homogeneização de Liga Fe-Ni Sinterizada e 
Comparação com Modelos Teóricos, I. Kühn-Arroyo, A. N. Klein & A. Blass. 10
o
 CBECIMAT - Congresso 
Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Águas de Lindoia/SP, (dez/92) 572-575. 
Homogeneização de Compactados de Misturas de Pós, I. Kühn-Arroyo, A. N. Klein & C. S. Rosa. 2o Seminário de 
Metalurgia do Pó da ABM - Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, São Paulo/SP, (out/89), 161-175. 
Homogeneização de Aços Sinterizados, Parte I - Homogeneização e Microestrutura e Parte II - Influência do 
Grau de Homogeneização sobre as Propriedades Mecânicas, C. S. Rosa, A. N. Klein, I. Kühn-Arroyo & A. Blass. 
IX Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica - COBEM 87, Florianópolis/SC, (dez/87), 1113-1116 e 1121-1124. 
Avaliação das Propriedades Mecânicas de um Aço Sinterizado ligado ao Mn como Função do Grau de 
Homogeneização, C. S. Rosa, I. Kühn-Arroyo & A. N. Klein. 42
o
 Congresso Anual da Associação Brasileira de 
Metalurgia e Materiais - ABM, Salvador/BA, (out/87), 46-87. 
 
 
A metalurgia do pó veio para ficar 
A sinterização é um processo em que a economia de material é levada ao extremo, com 
mínimas perdas de matéria-prima. Certas ligas podem ser obtidas pela metalurgia do pó a custos 
muitas vezes inferiores do que se fossem produzidas pela metalurgia convencional. A possibilidade 
de conjugar peças simples e partes sinterizadas também representa um importante fator de 
economia de custos, com preservação de qualidade do produto final. 
O controle exato da composição química desejada do produto final, a redução ou eliminação 
das operações de usinagem, o bom acabamento de superfície, a pureza dos produtos obtidos e a 
facilidade de automação do processo produtivo são alguns dos motivos que tornaram a metalurgia 
do pó uma fonte produtora de peças para praticamente todos os ramos da indústria, como o 
automobilístico, o de informática, o aeroespacial, o de material eletroeletrônico, o de equipamentos 
e implementos agrícolas, o têxtil e tantos outros. 
Entretanto, algumas limitações ainda não superadas tornam a metalurgia do pó uma solução 
inviável em algumas situações. A peça tem de ser extraída de uma matriz. Isso dificulta a produção 
de peças com certas características geométricas, já citadas anteriormente (rasgos transversais), que 
devem ser obtidas por usinagem posterior. O custo de produção do ferramental (matriz e macho) é 
muito elevado. Por isso, só se justifica a escolha desse processo quando o volume de produção 
requerido for muito grande. 
A maioria das peças sinterizadas pesa menos de 2,5kg. Peças maiores, comaté 15kg, podem ser 
fabricadas. Porém, o tamanho da peça é um limitador importante, uma vez que as potências de 
compactação são proporcionais à área da seção transversal das peças. Grandes peças exigem 
máquinas de elevada potência de compactação, muitas vezes acima das opções disponíveis. 
Talvez você não tenha se dado conta, mas é provável que já venha utilizando peças sinterizadas 
em muitos dos equipamentos e dispositivos que usa no dia-a-dia. Fazer uma pesquisa para descobrir 
até que ponto a metalurgia do pó faz parte da sua vida poderá ser uma maneira interessante de 
conhecer e avaliar, na prática, as características dos produtos sinterizados. 
E, para consolidar os conhecimentos adquiridos a partir da leitura deste texto, responder às 
questões a seguir será uma boa idéia.