Fundamentos sobre Aços

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FUNDAMENTOS DE AÇOS 
Prof. Luiz Cláudio Cândido
candido@em.ufop.br
www.em.ufop.br
 
 
 
 
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO 
Universidade Federal de Ouro Preto 
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais 
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais 
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br 
 
 
 
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br
 
 
 
 
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO 
Universidade Federal de Ouro Preto 
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais 
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais 
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br 
 
 
 
AÇOS – Fundamentos 
METALURGIA GERAL – II (MET 148)
AÇOS
FUNDAMENTOS DE AÇOS
Prof. Luiz Cláudio Cândido
Fundamentos
Evolução do número cumulativo de elementos químicos descobertos
nos últimos dois milênios. Fonte: PADILHA, 2000. Materiais de Engenharia.
Considerações Iniciais
A estrutura de um metal
Metal é um conjunto de cátions (positivos) arranjados numa rede imersa num gás de elétrons
sem localização fixa (negativos) a qual garante coesão da estrutura.
1) O metal é um bom condutor de eletricidade e calor;
2) O gás de elétrons reflete ondas de luz;
3) O metal pode ser dúctil (deslocamento fácil de discordâncias);
4) O metal é oxidável (fácil separação de cátions e elétrons).
O que é um metal?
A estrutura de um metal e suas conseqüências.
Conseqüências:
Estrutura dos Metais Puros
• Rede cristalina: arranjo de alta simetria de átomos.
• Nos metais puros, os átomos se encontram em arranjos de alta simetria chamados:
REDE ou ESTRUTURA CRISTALINA.
• O menor agrupamento de átomos que quando repetido em todas as direções desenvolve o
reticulado cristalino é a CÉLULA UNITÁRIA.
• A maioria dos metais é caracterizada por 3 tipos
de célula unitária:
CCC: Fe , Fe , Cr, Mo, V, etc.
CFC: Fe , Ni, Cu, Al, Mn, Co, etc.
HC : Zn, Mg, Ti, etc.
Variedades cristalinas do Ferro
• O ferro apresenta as variedades cristalinas:
- de O K à 910oC Fe , de estrutura CCC
- de 910 à 1390oC Fe , de estrutura CFC
- de 1390 à 1538oC Fe , de estrutura CCC
• O aço, sendo uma liga Fe-C com maior ou menor adição de liga, tem suas propriedades,
principalmente, devidas:
- à estas variedades cristalinas
- ao efeito dos principais elementos de liga (Ni, Cr, C, N, etc.) sobre a estrutura cristalina
das ligas e por conseqüência, nos seus diagramas de constituição.
Estrutura de Ligas
• Solução sólida substitucional:
- raios atômicos semelhantes: Fe, Cr, Ni, Mo, Mn, etc.
- adota a estrutura do solvente
- provoca alteração do parâmetro da rede do solvente
• Solução sólida intersticial:
- raio atômico do soluto muito menor que do solvente: C, N, B, etc.
- se localiza nos interstícios
- provoca aumento no parâmetro da rede do solvente
• Compostos intermediários:
- estrutura cristalina diferente do solvente e do soluto: carbonetos, nitretos, fases intermetálicas
(sigma, Laves, etc.)
Ciência e Engenharia de Materiais (CEM)
Ciência e Engenharia de Materiais (CEM) é a área da atividade humana
associada com a geração e com a aplicação de conhecimentos que relacionem
composição, estrutura e processamento às suas propriedades e usos.
Composição
e estrutura
Síntese e
processamento
Propriedades
Desempenho
Limite de resistência = 1,6GPa
660kton.
Evolução dos processos de refino (redução no teor de oxigênio) na vida em fadiga de aços.
METAIS/LIGAS
LIGAS FERROSAS
METAIS/LIGAS NÃO FERROSAS
Al, Cu, Zn, Mg, Ti, Ni, etc. e suas ligas
AÇOS FERROS FUNDIDOS
MATERIAIS METÁLICOS
FERROSOS NÃO FERROSOS
Ligas Fe-C
Ferros fundidos
Aços
•Sem liga
•Baixa liga
•HSLA
•Ligados
Outras 
Ligas de Fe
Fe-Ni
Fe-C-Cr
(+Ni)
•Ferríticos
•Austeníticos
•Martensíticos
•Duplex
•PH
Fe-C-Mn
Ligas leves
Ligas Al
Ligas Mg
Ligas Be
Ligas Ti
Ligas Cu
Bronzes
Cu-Ni
Latões
Ligas Ni
Ligas Tm
Ligas Tm
(INOX)
(HADFIELD)
(MARAGING)
(REFRATÁRIOS)
LIGAS FERRO-CARBONO
AÇOS FERROS FUNDIDOS
(usuais)
Sem liga ou
Aço-carbono
0 < %C < 2 2 < %C < 4
Se não contiver 
nenhum elemento de 
liga em quantidade 
superior aos mínimos 
indicados
Aço ligado
Se nenhum elemento 
de liga atingir um 
teor de 5%
Aço de 
baixa 
liga
Aço de
alta liga
Se pelo menos um 
elemento de liga 
ultrapassar um teor de 5%
Teores máximos de alguns 
elementos nos aços sem liga:
• Al – 0,10%
• Bi – 0,10
• B – 0,0008
• Cr – 0,30
• Co – 0,10
• Cu – 0,05
• Mn – 1,65
• Mo – 0,08
• Ni – 0,30
• Nb – 0,06
• Pb – 0,40
• Se – 0,10
• Si – 0,50
• Ti – 0,05
• W – 0,01
• V – 0,10
AÇO
“Aço é uma liga ferro-carbono contendo geralmente 0,008% até
aproximadamente 2,11% de carbono, além de certos elementos residuais,
resultantes dos processos de fabricação”.
O limite inferior a 0,008% corresponde à máxima solubilidade do C no Fe
à temperatura ambiente, e o limite superior 2,11% corresponde à máxima
quantidade de C que se dissolve no Fe e que ocorre a 1148oC.
Esta quantidade máxima (2,11%) depende da presença ou não dos aços
de elementos de liga ou da presença de elementos residuais em teores
superiores aos normais.
Grupos:
- Aços de baixo teor de C (< 0,25%); aços de médio teor de C (entre
0,25 e 0,50%); aços de alto teor de C (> 0,50%);
- Aços-ligados: baixo teor de ligas (elementos de liga < 8%); alto teor de
ligas (elementos de liga > 8%).
Principais “Impurezas” nos Aços
• Si, Mn, P, S, Al (formam geralmente inclusões não-metálicas)
O Ferro
O Ferro é conhecido desde aproximadamente 1.500 a.C. Existe na
superfície terrestre na proporção de 5%, não sendo encontrado na forma
livre, mas sim sob a forma óxidos e carbonatos principalmente, ou de
sulfetos.
A temperatura de 768oC, o Fe torna-se não magnético, como
conseqüência da agitação térmica que destrói a orientação dos elétrons.
Alotropia do Ferro Puro
O Fe é um metal que se caracteriza por apresentar várias fases
alotrópicas. A temperatura ou ponto de fusão do Fe é 1538oC; abaixo
dessa temperatura, o Fe cristaliza-se de acordo com um reticulado cúbico
de corpo centrado (CCC), e a forma alotrópica correspondente é chamada
de “delta”. Essa forma persiste estável até que se alcance a temperatura
de cerca de 1394oC; nesse instante, ocorre uma redisposição espontânea
dos átomos e forma-se um novo reticulado: o cúbico de face centrada
(CFC), que corresponde à forma alotrópica do Fe chamada de “gama”.
Diminuindo mais a temperatura a cerca de 912oC, ocorre nova
transformação alotrópica, com novo rearranjo atômico, voltando o
reticulado a readquirir a forma CCC; essa forma alotrópica é chamada
“alfa”. Abaixo de 912oC, não ocorre mais qualquer rearranjo atômico. No
entanto, a cerca de 770oC (ponto chamado de “Ponto Curie”) verifica-se
uma outra transformação (ocorre devido não a um rearranjo atômico, mas
sim a um rearranjo dos “spins” dos elétrons de cada átomo), ou seja o Fe
começa a comportar-se ferromagneticamente.
A cada transformação alotrópica corresponde um desprendimento de calor
latente de fusão, como aliás ocorre quando o Fe líquido solidifica-se.
As transformações que as ligas de FeC são devidas principalmente à
alotropia do ferro já que este, segundo seja seu estado, tem maior ou menor
capacidade de absorver o carbono;
• O ferro é de estrutura cristalina CCC, e é magnético. A aproximadamente
720oC pode dissolver uma pequena quantidade de carbono ( 0,02%);
• O ferro tem a mesma estrutura cristalina, porém não é magnético; pode
dissolver pequenas quantidades de carbono;
• O ferro tem rede cristalina CFC, e dissolve carbono em quantidades
crescentes até aproximadamente 2,1% formando a solução sólida austenita,
carboneto de ferro em ferro . Pode conter átomos de carbono em sua
estrutura cristalina;
• O ferro retorna à estruturacristalina CCC, que se conserva até a fusão.
Não é magnético, e seu interesse prático é quase nulo devido à alta
temperatura em que se forma.
Características do Ferro
Ferro - FERRITA
 Estrutura = CCC
 Temperatura “existência” = até
912 C
 Fase Magnética até 768 C
(“Temperatura de Curie”)
 Solubilidade máx do Carbono =
0,02% a 727 C
Ferro - FERRITA 
 Estrutura = CCC
 Temperatura “existência” = 
acima de 1394 C
 Fase Não-Magnética
 É a mesma que a ferrita 
 Como é estável somente a 
altas temperaturas não 
apresenta interesse comercial
Ferro - AUSTENITA
 Estrutura = CFC (tem + 
posições intersticiais)
 Temperatura existência”
= 912 -1394 C
 Fase Não-Magnética
 Solubilidade máx do
Carbono = 2,11% a
1148 C
FERRO PURO e LIGAS
• Ferro + c FERRITA
• Ferro + c AUSTENITA
• Ferro + c FERRITA 
CARBONO
• Tf (Fe) = 1538 C
• As fases , e formam soluções sólidas com carbono intersticial.
Além dos fenômenos térmicos na mudança de estrutura cristalina do ferro,
há também variações de volume.
Variação do parâmetro da rede cristalina do ferro em função da temperatura.
39Efeito da temperatura sobre o parâmetro da rede cristalina do ferro.
Análise do resfriamento e do aquecimento do Fe puro.
42
Energia livre das fases do ferro em função da temperatura.
43
Célula unitária da estrutura cristalina cúbica de corpo centrado do ferro-
- superior: representação usual, com indicação dos centros de equilíbrio dos átomos
- inferior: modelo das esferas rígidas em contato.
44
Plano {110} e arranjo atômico na estrutura cúbica de corpo centrado do ferro .
45
Sítios intersticiais na estrutura CCC -
(a) sítios tetraédricos; (b) sítios octaédricos
46
Célula unitária da estrutura cristalina cúbica de face centrada no ferro ;
a) representação usual, com indicação dos centros de equilíbrio dos átomos.
b) modelo das esferas rígidas em contato. 
47
Plano (111) e arranjo atômico na estrutura cúbica de face centrada do ferro .
48
Sítios intersticiais octaédricos na estrutura CFC.
49
x
x x
x
x
1,541 A
2,866 A
0,385 A
2,481 A
Átomo de 
carbono
O carbono na estrutura da ferrita: dimensões do sítio intersticial e do átomo de soluto.
50
Solubilidade do carbono na ferrita.
51
1,541 A
Átomo de 
carbono
x
x x
x
x
3,509 A
1,028 A
2,481 A
O carbono na estrutura da austenita: dimensões do sítio intersticial e do átomo de soluto .
52
Estrutura cristalina da cementita; (a) rede ortorrômbica ; (b) arranjo dos átomos de ferro em torno do átomo de 
carbono
A cementita é o carboneto de ferro metaestável Fe3C. Sua estrutura cristalina é ortorrômbica, com
parâmetros:
a = 4,514 Å
b = 5,080 Å
c = 6,734 Å
Cada átomo de carbono está envolvido por seis átomos de ferro nos vértices de um prisma
triangular levemente distorcido. A distância entre os átomos de ferro e de carbono varia de 1,97 a
2,06 Å .
A cementita é extremamente dura (cerca de 650 HB), frágil e tem um limite de resistência superior
a 200 kg/mm2 (aproximadamente 2000 MPa ou 2 GPa). É ferromagnética abaixo de 215ºC.
Diagrama de Equilíbrio
O diagrama de equilíbrio das ligas FeC se limita a uma proporção de
6,67%C, pois uma concentração maior não tem interesse prático.
As linhas mostradas no diagrama representam as posições dos pontos
críticos teóricos, isto é, indicam as temperaturas que teoricamente deveriam
existir as transformações estruturais, tanto no aquecimento como no
resfriamento.
Praticamente ocorre que ao resfriar, as transformações acontecem a
temperaturas mais baixas do que ao se aquecer.
55
Diagrama Fe-Fe3C
DIAGRAMA DE FASE Fe-Fe3C
TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA
+l
+Fe3C
+l
l+Fe3C
+Fe3C
CCC
CFC
CCC
+ 
DIAGRAMA DE FASE Fe-Fe3C
Transformações de fases
AÇOS
+l
l+Fe3C
+l
PERITÉTICA
+l
EUTÉTICA
l +Fe3C
EUTETÓIDE
+Fe3C
FeFo
Ferrita ( ) : solução sólida de carbono no Fe
Austenita ( ): solução sólida de carbono no Fe
Ferrita ( ) : solução sólida de carbono no Fe
Aço 0,3%C (hipoeutetóide):
% Ferrita = (0,80– 0,30)/(0,80 – 0,02) . 100 
% Ferrita = 61,0%
% Perlita = (0,30 – 0,02)/(0,80 – 0,02) . 100 
% Perlita = 39,0% 
Aço 1,3%C (hipereutetóide):
% Cementita = (1,30 – 0,80)/(6,67 – 0,80) . 100 
% Cementita = 9,0%
% Perlita = (6,67 – 1,30)/(6,67 – 0,80) . 100 
% Perlita = 91,0%
Aço 0,8%C (eutetóide):
% Ferrita = (6,67 – 0,80)/(6,67 – 0,02) . 100 
% Ferrita = 88,5%
% Cementita = (0,80 – 0,02)/(6,67 – 0,02) . 100 
% Cementita = 11,5% 
Austenita > Ferrita + Cementita = Perlita
Austenita > Ferrita + Perlita
Austenita > Cementita + Perlita
Aspecto metalográfico típico de um aço eutetóide. 
Aspecto metalográfico típico da perlita grossa. 
Aspecto metalográfico típico da perlita grossa. 
Aspecto metalográfico típico de um aço hipoeutetóide. 
MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO CARBONO
100X 200X
500X 1000X
Microestrutura de um aço do tipo AISI 1045 ou AISI 4140 recozido e normalizado (C = 0,37%; Mn = 0,89%; Cr = 0,94%), 
de um eixo; ferrita (clara) e perlita (escura); presença de inclusões; ataque com Nital (2%). 
MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO CARBONO
Microestrutura de um ferro comercialmente puro; 
reativo: água régia; 200X.
Microestrutura de um aço hipoeutetóide (0,3% C); reativo: nital; 200X.
((aa)) ((bb))
FFiigguurraa 66..1166 -- MMiiccrrooeessttrruuttuurraass ddee uumm aaççoo AAIISSII 11004455;; aattaaqquuee:: NNiittaall ((22%%));; 555500XX ((aa)) ee 11220000XX ((bb));; MMEEVV;; ddeessttaaccaamm--ssee
aass llaammeellaass ddee ppeerrlliittaa eemm ((bb))..
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Aspecto metalográfico típico da microestrutura de um aço hipereutetóide. 
- A estrutura do ferro (CCC), conhecida por Feα também é chamada de ferrita, nome
proveniente do latim ferrum;
- A ferrita pode ser considerada como sendo o ferro puro, e a solubilidade do carbono
nessa estrutura é bastante baixa; na temperatura ambiente a estrutura CCC acomoda
0,008% de C em solução sólida, e na temperatura de aproximadamente 727°C
suporta até 0,0218% de C;
- A ferrita representa um material bastante macio (dúctil); a resistência à tração
corresponde a valores inferiores a 280MPa, e a dureza Brinell em torno de 80HB;
- O Feα é ferromagnético em temperaturas inferiores à 770°C (Temperatura Curie).
- A estrutura do ferro (CFC), conhecida por Fe- também é chamada de austenita;
- O nome austenita é uma homenagem ao seu descobridor, o metalurgista inglês
Roberts Austen;
- A austenita corresponde a uma solução sólida de carbono em ferro CFC;
- Representa uma estrutura mecanicamente macia (dúctil);
- Pelo fato de possuir espaços interatômicos maiores que a ferrita, a solubilidade é
bastante alta comparada com a ferrita. A solubilidade máxima é de 2,11% (8,7% em
átomos) de carbono para a temperatura de 1148°C;
- Considerando que os aços contêm menos de 2% de carbono, consequentemente, todo
carbono dos aços acha-se dissolvido na austenita em temperaturas elevadas.
.
- Nas ligas de Fe-C o excesso de carbono em relação ao limite de solubilidade, forma
uma segunda fase conhecida por carboneto de ferro ou cementita;
- O nome cementita tem origem no latim: caementum;
- A composição da cementita corresponde a fórmula Fe3C. Contudo deve-se observar
que não existem moléculas de Fe3C, mas sim um reticulado cristalino que contém
átomos de Fe e C na proporção de3 para 1;
- O Fe3C forma uma célula ORTORRÔMBICA com 12 átomos de ferro e 4 de
carbono por célula unitária; isto corresponde a um teor de 6,67% de carbono no
ferro;
- Comparada com a austenita e a ferrita, a cementita é muito dura, onde as
características mecânicas dessa pode ser associada a um material cerâmico;
- A presença de carbonetos de ferro em aços aumenta muito a resistência mecânica
destes;
- O carboneto de ferro puro tem um comportamento bastante frágil.
CEMENTITA (Fe3C)
• Forma-se quando o limite de solubilidade do carbono é ultrapassado (6,7% de C);
• É dura (portanto, frágil);
• É um composto intermetálico metaestável, embora a velocidade de decomposição
em ferro- e C seja muito lenta;
• A adição de Si acelera a decomposição da cementita para formar grafita.
- Se uma composição de Fe com 0,77% C (eutetóide) for levada a uma
temperatura maior que 727°C, a estrutura Fe (CFC) é estável, com carbono
nos interstícios octaédricos da estrutura;
- Se resfriada lentamente e mantida a temperaturas inferiores a 727°C, a
estrutura austenítica não será mais estável, ocorrendo reação eutetóide
produzindo uma microestrutura chamada Perlita;
- A reação eutetóide, do sistema Fe-C, envolve a formação simultânea de
ferrita e cementita a partir da austenita com composição eutetóide.
Como se formam simultaneamente, a ferrita e a cementita estão
intimamente misturadas. A mistura é caracteristicamente lamelar, composta
de camadas alternadas de ferrita e cementita;
- A perlita nucleia preferencialmente nos contornos de grão da austenita
homogênea (composição uniforme); porém, quando a austenita apresenta
gradientes de concentração de carbono ou partículas dispersas, a
nucleação da perlita ocorre também no interior do grão austenítico.
O diagrama de equilíbrio mostra as estruturas fundamentais das ligas FeC,
que são: austenita, ferrita, perlita, cementita e ledeburita.
Estruturas Fundamentais
Austenita: é uma solução sólida de Fe3C em ferro, instável ao resfriar-se.
Ocupa uma grande região do diagrama acima de
aproximadamente 721oC.
A austenita existe nos aços para conteúdo de carbono até cerca de 2%.
Com esta concentração e a temperatura de 1140oC, a austenita está
saturada de Fe3C.
Para os ferros fundidos a temperatura superior a 721oC pode-se encontrar
de forma simples, ou na forma de eutético com a cementita primária. A
austenita é formada por grãos poliédricos de distintos tamanhos e contorno
retilíneo irregular. Não é observada nos aços carbono à temperatura
ambiente, qualquer que seja a velocidade de resfriamento. Nos aços com
alto teores de Ni, Co e Mn pode ser observada claramente posto que estes
elementos retardam a transformação, atuando como estabilizantes.
Ao baixar a temperatura, decresce a solubilidade do carboneto de ferro no
Fe separando-se da austenita uma certa quantidade de cementita,
denominada secundária, para se diferenciar da primária que se forma com
ligas com teores de C > 4,3% (ferros fundidos).
Austenita
Nos aços com C > 0,8% se inicia a separação da cementita quando a
temperatura diminui durante o resfriamento, situa-se ao longo dos contornos
de grãos da austenita, delimitando claramente o seu contorno. Este
fenômeno permite conhecer, a frio, o tamanho dos grãos da austenita, ainda
que esta tenha desaparecido no resfriamento.
Nos ferros fundidos, a separação da cementita secundária da austenita
ocorre abaixo de 1147oC.
Nos aços carbono, compreendidos entre 0,008% e 0,02%, abaixo de 721oC,
decresce a capacidade do ferro para dissolver carbono e, portanto, da
solução sólida ferrita se separa uma certa quantidade de cementita
denominada terciária, que se situa ao longo dos contornos de grão da ferrita.
A separação da cementita terciária inicia quando a temperatura da liga
decresce abaixo da linha de saturação da ferrita.
Ferrita: é uma solução sólida de Fe3C em ferro ou . Dada a pouca
solubilidade do carboneto no Fe , ocupa uma zona muito limitada
no diagrama.
Perlita: é um constituinte formado por ferrita e cementita secundária.
Quando uma liga contendo 0,8% alcança, ao resfriar-se, a 721°C,
o Fe se transforma em Fe diminuindo notadamente a solubilidade
da cementita no ferro; então a austenita se decompõe, e se
transforma numa estrutura que por sua forma característica é
denominada de perlita.
Tal estrutura formada de lamelas alternadas de ferrita e cementita secundária
tem características estruturais semelhantes à da estrutura eutética, porém como
provêm de componentes sólidos, é considerada um eutetóide.
A perlita se apresenta quase sempre na forma de estrutura lamelar e, mais
raramente, globular; é formada por uma mistura de cristais escuros de ferrita
e cristais brancos de cementita. A perlita existente nos ferros fundidos
provêm da transformação da austenita que existia a 721°C.
O aço com baixíssimo teor de carbono se caracteriza por grãos claros de ferrita,
de forma poliédrica irregular, com os lados ligeiramente curvos. Aumentando a
proporção de carbono, aparece uma nova estrutura, a perlita lamelar em
quantidades crescentes com o teor de carbono, até que para 0,8%C o aço é
totalmente perlítico (denominado aço eutetóide).
Aumentando-se a quantidade de carbono acima de 0,8%C, diminui-se a
quantidade de perlita, com o aumento proporcional de cementita secundária.
A quantidade de perlita máxima com 0,8%C decresce linearmente à direita e
esquerda do ponto eutetóide para anular-se com 0,02 e 4,3%C.
Abaixo de 1147oC, ao diminuir-se a solubilidade do carbono no Fe , se separa da
austenita eutética, cementita secundária que se deposita nos contornos de grão. Em
conseqüência, a austenita será cada vez mais pobre de Fe3C à medida que diminui a
temperatura. A 1147oC, a austenita restante se transforma em perlita (ferrita + cementita
secundária).
Ledeburita: é uma estrutura eutética de austenita saturada de Fe3C e de cementita
primária. Se forma a 1147ºC com uma concentração de carbono de 4,3%.
A ledeburita é formada por:
- perlita e cementita secundária, quando a quantidade de C é < 4,3%;
- perlita e cementita primária, quando a quantidade de C é > 4,3%.
Nos ferros fundidos hipoeutéticos, além da ledeburita, existirá também cementita
secundária; separa da austenita no intervalo de temperatura compreendido entre
1147oC e 721ºC, e perlita procedente da transformação da austenita restante a 721ºC.
Nos ferros fundidos hipereutéticos, tem-se a ledeburita e a cementita primária.
Correspondendo-se à concentração eutética, o ferro fundido é formado inteiramente de
ledeburita (perlita + cementita primária). A esquerda desta concentração, a quantidade
de ledeburita decresce linearmente, anulando-se com aproximadamente 2%C; a perlita
e a cementita secundária crescem proporcionalmente. A direita da concentração
eutética, a quantidade de ledeburita diminui linearmente ao crescer a proporção de
carbono.
l
100X 200X
500X 1000X
Microestrutura de um ferro fundido do tipo ASTM 50 (C = 3,3%; Mn = 0,73%; Si = 1,57%); 
veios de grafita e matriz de ledeburita; ataque com Nital (2%). 
“ ”
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
QUANTO
 Composição química;
 Estrutura;
 Propriedades ou aplicação.
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
• Aço-Carbono sem elemento de liga
(elementos residuais: Si, Mn, P, S)
Alto, baixo e médio teor de carbono
• Aço-Ligado baixa liga (máximo 3-3,5%) 
média liga
alta liga (teor total mínimo de 10-12%)
QUANTO A COMPOSIÇÃO
SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
AISI-SAE-ABNT XXXX
1XXX  aço-carbono
10XX  aço-carbono comum
11XX  teores diferenciados de S
12XX  teores diferenciados de S e P
13XX  alto teor de Mn (1,6-1,9%)
SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
2XXX  Aço ao Níquel
3XXX  Aço ao Níquel e Cromo
4XXX  Aço ao Molibidênio
40XX Mo 0,15-0,3%
41XX Mo, Cr
43XX Mo, Cr, Ni
5XXX  Aço ao Cromo
6XXX  Aço ao Cromo e Vanádio
8XXX  Aço ao Níquel, Cromo e Molibidênio
9XXX  Outros
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
ALTO TEOR DE LIGA
• Açosinoxidáveis
• Aços refratários (resistentes ao calor)
• Aços para ferramentas 
São classificados de maneira diferente
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
QUANTO A ESTRUTURA
• Perlíticos
• Martensíticos
• Austeníticos
• Ferríticos
• “Carbídicos”
111
Faixas de composição química da norma SAE (1984).
Faixas de composição química da norma SAE (1984).
m
PROPRIEDADES DOS AÇOS-CARBONO
• A resistência mecânica aumenta com o teor de carbono;
• A ductilidade diminui com o teor de carbono;
• São aços de relativa baixa dureza;
• Oxidam-se facilmente;
• Suas propriedades “deterioram-se” a baixas e altas temperaturas;
• São os mais usados e de mais baixo custo.
PROPRIEDADES DOS AÇOS BAIXO CARBONO
AÇO BAIXO CARBONO  < 0,35% C
• Estrutura é usualmente ferrítica e perlítica;
• São fáceis de conformar plasticamente e soldar;
• São aços de baixa dureza (portanto, alta ductilidade).
APLICAÇÕES TÍPICAS DOS AÇOS BAIXO CARBONO
• Entre as suas aplicações típicas estão as chapas automobilística,
perfis estruturais e placas utilizadas na fabricação de tubos,
construção civil, pontes e latas de folhas-de-flandres.
PROPRIEDADES DOS AÇOS MÉDIO CARBONO (Resfriados 
lentamente)
AÇO MÉDIO CARBONO  0,30-0,60% C
• São aços de boa temperabilidade em água;
• Apresentam a melhor combinação de tenacidade e ductilidade, e
resistência mecânica e dureza;
• São os aços mais comuns, tendo inúmeras aplicações em
construção: rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens,
virabrequins e outras peças de máquinas que necessitam de altas
resistências mecânica, ao desgaste e tenacidade.
MICROESTRUTURA DOS AÇOS MÉDIO CARBONO 
(Resfriados lentamente)
Ferrita Perlita
PROPRIEDADES DOS AÇOS ALTO CARBONO
AÇO ALTO CARBONO  > 0,6% C
• Apresentam baixa conformabilidade (portanto, baixa ductilidade);
• Apresentam alta dureza e elevada resistência ao desgaste;
• Quando temperados apresentam comportamento frágil.
MICROESTRUTURA DOS AÇOS ALTO CARBONO 
(Resfriados lentamente)
Perlita
Microestrutura de um aço eutetóide (0,8% C); perlita;
reativo: nital; 1000X.
Microestrutura de um aço hipoeutetóide (< 0,8% C); reativo: nital; 
ferrita (branco); perlita (escuro); 200X. 
Microestrutura de um aço hipereutetóide (> 0,8% C); cementita está disposta em
contornos de grãos de perlita, formando uma rede; reativo: picral; 200X.
AÇO-LIGA OU AÇOS LIGADOS
Forma como se encontram os ELEMENTOS de LIGA
DISSOLVIDOS NA 
MATRIZ
FORMANDO 
CARBONETOS
FORMANDO 
COMPOSTOS 
INTERMETÁLICOS
 A presença de elementos de liga muda as linhas do diagrama de fases Fe-C.
AÇO-LIGA OU AÇOS LIGADOS
ELEMENTOS DE LIGA MAIS COMUNS
• Cr
• Ni
• V
• Mo
• W
• Co
• B
• Cu
• Mn, Si, P, S (residuais)
EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA
• Aumentam: a dureza (portanto, a resistência mecânica);
• Conferem propriedades especiais como:
– Resistência à corrosão
– Estabilidade à baixas e altas temperaturas
– Controlam o tamanho de grão
– Melhoram a conformabilidade
– Melhoram as propriedades elétricas e magnéticas
– Diminuem o peso (relativo à resistência específica);
• Deslocam as curvas TTT (Temperatura, Tempo e
Transformação) para a direita (portanto, aumentam a
temperabilidade de um aço).
MANGANÊS
(residual)
• Agente dessulfurante e desoxidante;
• Aumenta a dureza e a resistência mecânica (%Mn > 1%);
• Abaixa a temperatura de transformação da martensita
(portanto, estabilizante da austenita – elemento gamagênio);
• Entre 11-14% Mn alcança-se alta dureza, “alta ductilidade” e
excelente resistência ao desgaste (aplicações em ferramentas
resistentes ao desgaste).
ENXOFRE 
(residual)
• Agente fragilizador;
• Se combinado com Mn forma MnS que pode ser benéfico
(melhora a usinabilidade);
• Está presente em “altos” teores em aços para usinagem fácil.
NÍQUEL
• Aumenta a resistência ao impacto (2-5% Ni);
• Aplicado em ligas resistentes a “altas” temperaturas;
• Elemento que apresenta alta energia de falha de empilhamento
(promove a transformação martensítica por deformação – o
que possibilita maior estampabilidade)
• Aumenta a resistência à corrosão em aços (12-20% Ni);
• Com 36% de Ni tem-se coeficiente de expansão térmica
próximo de zero.
Usado como sensores em aparelhos de precisão
CROMO
• Aumenta a resistência à corrosão (gera a camada passiva em
aços denominados inoxidáveis), e ao calor;
• Aumenta a resistência ao desgaste (devido à formação de
carbonetos de cromo);
• Em aços baixa liga aumenta a resistência mecânica e a
dureza.
MOLIBIDÊNIO
• Em teores < 0,3% aumenta a dureza e a resistência mecânica,
especialmente sob condições dinâmicas e a altas temperaturas
(Ex.: emprego na chaparia de Carros Torpedos nas indústrias
siderúrgicas (transportam o ferro gusa do alto forno até a
aciaria);
• Atua como refinador de grão em aços;
• Melhora a resistência à corrosão (estabiliza a película
passivante em aços inoxidáveis);
• Forma partículas resistentes à abrasão;
• Contrabalança a tendência à fragilidade de um aço que foi
submetido ao tratamento térmico de revenido.
VANÁDIO
• Forma carbonetos que são estáveis a altas temperaturas;
• Inibe o crescimento de grão (0,03-0,25%), com a formação de
carbonitretos de vanádio, e melhora as propriedades de
resistência mecânica.
TUNGSTÊNIO
• Geralmente, é aplicado como material sinterizado, oriundo da 
Metalurgia do Pó;
• É o eletrodo, não consumível, do processo de soldagem com
proteção gasosa (TIG – Tungsten Inert Gas ou GTAW – Gas
Tungsten Arc Welding);
• Mantém a dureza a “altas” temperaturas;
• Forma partículas duras e resistentes ao desgaste à “altas”
temperaturas.
Presente em aços para ferramentas (para cortes)
SILÍCIO 
(residual)
• Tem efeito similar ao Níquel;
• Melhora as propriedades de resistência mecânica com pouca
perda de ductilidade;
• Melhora a resistência à oxidação;
• Com 2% de Si é usado para a confecção de molas;
• É um elemento essencial na elaboração de aços elétricos, Fe-
C + Si (3 a 5%)”, de grãos não orientados (GNO),
principalmente, grãos orientados (GO);
• Agente desoxidante.
Presente em aços microligados (*)
BORO
• É um elemento intersticial (semelhante ao C e N) nas ligas;
portanto, um agente endurecedor “poderoso” (0,001-0,003%);
• Facilita a conformação à frio;
• Tem efeito 250-750 vezes ao efeito do Ni, 100 vezes ao Cr e
75-125 vezes ao Mo.
(*) São ligas baixo carbono, Mn < 2,0%, e elementos de liga (Cr, Ti, V, B, etc. < 0,10%), com
carbonitretos desses elementos, que apresentam pequeno tamanho de grãos e são também
endurecidos por precipitação.
ALUMÍNIO
• Agente desoxidante ;
• Facilita a nitretação;
• Controla o tamanho de grão pela formação de óxidos ou
nitretos;
• Excelente resistência à corrosão atmosférica; no entanto, sofre
corrosão por pites (é localizada) em soluções aquosas
contendo cloretos.
COBALTO
• Considerado elemento refratário (alto ponto de fusão);
• Portanto, melhora a dureza (e resistência mecânica) à quente;
• É usado em aços considerados magnéticos.
FÓSFORO 
(Residual)
• Aumenta a resistência mecânica dos aços baixo carbono;
• Aumenta a resistência à corrosão;
• Facilita a usinagem;
• Gera fragilidade à frio (0,04-0,025% no máximo).
TITÂNIO
• Forma carbonitretos em aços; portanto, refinador de grãos, e
estabiliza aços inoxidáveis que poderiam ser sensitizados
(tratamento térmico – promove precipitação de carbonitretos
de cromo em contornos de grãos e, por consequência, uma
possível corrosão intergranular);
• Reduz a dureza da martensita, e a endurecibilidade de aços
ao cromo;
• Impede a formação da austenita em aços ao cromo.
Efeito dos elementos químicos sobre as características dos aços.
Fonte: ArcelorMittal Inox do Brasil (Antiga ACESITA)
Efeito do níquel e do cromo sobre algumas propriedades mecânicas de aço carbono (0,20% em peso) laminado.
Efeito do manganês sobre a resistência mecânica de aços de baixo e médio carbono, laminados.
APLICAÇÕES DOS AÇOS-LIGA
• Os aços-liga, por serem umafamília bastante ampla de
diferentes tipos de aços com propriedades bastante distintas,
encontram aplicações igualmente vastas;
• Podem ser encontrados em praticamente todos os segmentos
industriais, desde a construção civil até a construção naval,
passando pela indústria petrolífera, automobilística e
aeronáutica;
• Destacam-se os aços inoxidáveis.
AÇOS PERLÍTICOS
• Aços com no máximo 5% de elementos de liga;
• As propriedades mecânicas podem ser melhoradas por
tratamento térmico;
• Aços de boa usinabilidade.
PERLITA
• Constituída de duas fases (Ferrita e Cementita), geralmente,
na forma de lamelas;
• A ferrita é macia e a cementita é muito dura;
• A dureza depende da espessura das lamelas.
AÇOS MARTENSÍTICOS
• Apresentam alta dureza;
• Aços de baixa usinabilidade.
MARTENSITA
Estrutura tetragonal;
Dura(*);
Frágil(*).
(*) Depende do teor de carbono.
100X 200X
500X 1000X
Microestrutura de um parafuso de aço do tipo AISI 5140 (C = 0,42%; Mn = 0,60%; Cr = 0,86%); martensita revenida;
ataque com Nital (2%). 
AÇOS AUSTENÍTICOS
• Têm estrutura austenítica na temperatura ambiente, devido aos “elevados”
teores de elementos de liga (Ni, Mn, Co);
• Exemplo: aços inoxidáveis austeníticos - não magnéticos; resistentes ao
calor; alta estampabilidade; alta soldabilidade; etc.
AUSTENITA
• Estrutura CFC;
• Dúctil;
• Não magnética.
AÇOS FERRÍTICOS
• Têm baixo teor de carbono;
• Não reagem à têmpera (portanto, não são endurecidos
por tratamento térmico);
• Apresentam estrutura ferrítica no estado recozido.
FERRITA
• Estrutura CCC;
• É macia;
• É magnética.
AÇOS “CARBÍDICOS”
• Apresentam alto teor de carbono e elementos formadores de
carbonetos (Cr, W, Mn, Ti, Nb, Zr);
• A estrutura consiste de carbonetos dispersos na matriz
sorbítica, austenítica ou martensítica, dependendo da
composição química;
• São usados para ferramentas de corte e para matrizes.
CARBONETOS PRECIPITADOS
(Aços que foram submetidos a tratamentos térmicos de têmpera e revenido)
Sorbita Esferoidita
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
QUANTO AS PROPRIEDADES OU APLICAÇÕES
• Aços para construção mecânica/civil;
• Aços para ferramentas;
• Aços inoxidáveis.
• É melhor comparar propriedades que composição.
• Na seleção do aço deve-se pesar não só as propriedades
necessárias para o uso, mas também o processo de fabricação
que será utilizado para fazer o componente.
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
QUANTO AS PROPRIEDADES OU APLICAÇÃO
• Aços para fundição
• Aços para ferramentas
• Aços estruturais
• Aços para nitretação/cementação
• Aços resistentes ao calor
• Aços para fins elétricos/magnéticos
AÇOS PARA FUNDIÇÃO
QUANTO AS PROPRIEDADES
• Boa resistência mecânica, ductilidade e
tenacidade;
• Boa usinabilidade;
• Adequada soldabilidade;
• Boa fluidez;
• A maioria é “susceptível” à têmpera e
revenido.
AÇOS PARA FUNDIÇÃO
QUANTO OS TIPOS
• Aços baixo, médio e alto carbono;
• Aços-liga de baixo e alto teor de liga.
Os produtos de aços obtidos por fundição são dos mais 
variados tipos, desde peças grandes como cilindros de laminadores
como diversos componentes de máquinas.
AÇOS PARA FUNDIÇÃO
AÇOS BAIXO CARBONO
• Equipamentos elétricos, engrenagens, automóveis,...
AÇOS MÉDIO CARBONO
• Indústrias: automobilística, ferroviária, naval, 
tratores...
AÇOS ALTO CARBONO
• Matrizes, cilindros de laminadores, partes de
máquinas,...
AÇOS ESTRUTURAIS
QUANTO AS PROPRIEDADES
• Boa ductilidade para ser conformado;
• Boa soldabilidade;
• Elevado valor de relação de resistência à tração para limite de
escoamento;
• Baixo custo;
• “Homogeneidade”.
AÇOS ESTRUTURAIS
QUANTO AO TIPO
• Aços ao carbono (laminados à quente);
• Aços com baixo teor de elemento de liga e alta
resistência mecânica (estruturas de carros e ônibus,
pontes, edifícios, estruturas metálicas, etc.).
AÇOS PARA CHAPAS E TUBOS
QUANTO AS PROPRIEDADES
• Boa ductilidade;
• Boa soldabilidade;
• Baixo custo;
• Dependendo do tipo de aplicação, alta resistência à
corrosão e de fácil revestimento;
• Deseja-se: superfície praticamente sem defeitos
(descontinuidades).
AÇOS PARA CHAPAS E TUBOS
QUANTO AO TIPO
• O tipo mais comum aços ao carbono
(comuns ou doce).
AÇOS PARA ARAMES E FIOS
QUANTO AS PROPRIEDADES
• Excelente resistência à tração (depende da aplicação);
• “Boa ductilidade para ser conformado”.
AÇOS PARA ARAMES E FIOS
QUANTO AO TIPO
• Aço baixo Carbono;
• Aço médio Carbono;
• Aço alto Carbono (0,8-0,95% de C).
Fio de violão ou corda de piano resistência à
tração (limite de resistência) de 280kgf/mm2
(2.744MPa).
AÇOS PARA MOLAS
QUANTO AS PROPRIEDADES
• Elevado limite de escoamento (alto módulo de resiliência);
• Elevada resistência à fadiga.
AÇOS PARA MOLAS
QUANTO AO TIPO
• Aço carbono (0,5-1,2% de carbono);
• Para algumas aplicações usa-se aço liga (Si-Mn, Cr-V).
Exemplos: 6150 (Cr-V) e 9260 (Si-Mn).
Aços microligados - HSLA
• São especificados pela resistência
mecânica e não pela composição
• Desenvolvidos a partir dos aços de
baixo carbono com pequenas
adições de Mn (até 2%) e outros
elementos em níveis muito
pequenos
• Apresentam maior resistência que
os aços de baixo carbono idêntico,
mantendo a ductilidade e
soldabilidade
• Destinados a estruturas onde a
soldagem é um requisito primário
(=> C baixo) e a resistência
mecânica é importante!
• “Grande ganho de peso a custo
reduzido”!
• Temperatura de transição dúctil-
frágil muito baixa e tenacidade à
fratura relativamente elevada
• Ganho de resistência mecânica é
obtido por solução sólida dos
elementos de liga e não por
tratamento térmico
• Nb, Ti, V, N formam precipitados
inibindo o crescimento de grãos e
melhoram a tenacidade
• Adição de 0,5% Cumáx conferem
melhor resistência à corrosão
Fonte: Prof. Arlindo Silva - IST
Aços Microligados Relaminados
(a frio com uso do nitrogênio líquido como meio de lubrificação ) 
• A laminação controlada confere aos aços microligados, propriedades
mecânicas superiores em comparação aos aços com mesmo nível de
elementos de liga, além de proporcionar boa tenacidade e
soldabilidade. As características finais são obtidas diretamente do
processo de laminação à quente (constituindo-se um processo
termomecânico), o que reduz custo;
• A melhora das propriedades mecânicas se dá pelos seguintes
mecanismos de endurecimento: refino de grão, precipitação de
segunda fase, transformação de fase, formação de textura solução
sólida e encruamento.
Vantagem: Diminuição de espessura na aplicação final, devido à alta resistência
mecânica.
Aços Microligados (HSLA)
HSLA = High-Strength Low-Alloy Steel
Elemento Precipitados Principais
Nb
V
Nb + Mo
V + N
Cu + Nb
Ti
Al + N
Nb (C,N), Nb4C3
V (C,N), V4C3
(Nb,Mo)C
VN
Cu, Nb (C,N)
Ti (C,N), TiC
AlN
 Os aços microligados são geralmente submetidos ao chamado tratamento de laminação
controlada. Este tratamento consiste de deformação a quente, em temperaturas específicas e
resfriamentos controlados. Os objetivos principais são:
a) Obter um finíssimo tamanho de grão ferrítico  os precipitados retardam o crescimento de grão austenítico.
b) Obter um endurecimento por precipitação dos grãos ferríticos  interação precipitados x discordâncias.
 Aços microligados são aços baixo carbono (0,05 a 0,20% C; 0,6 a 1,6% Mn), que contém cerca de
 0,10% de elementos como Nb, V ou Ti.
 Laminação convencional
 Laminação controlada
 
Aços microligados (HSLA ou ARBL)
Papel do tratamento termomecânico nos novos aços 
 Exemplos de microestruturas com precipitados em aços microligados:
Partículas de carboneto de vanádio em aço microligado
Precipitação de carboneto de nióbio em contornos de sub-grãos
de aço microligado.
Aços microligados (HSLA ou ARBL)
Aços microligados (HSLA ou ARBL)
Efeito de Nb e de Ti no endurecimento de chapas de aço.
Efeito de elementos microligantes no 
tamanho de grão ferrítico.
AÇOS DE USINAGEM FÁCIL
QUANTO AS PROPRIEDADES
• Elevada usinabilidade
Depende da composiçãoe microestrutura
AÇOS DE USINAGEM FÁCIL
QUANTO AO TIPO
• Aços com alto teor de enxofre, fósforo e manganês;
• Adição de metais macios como o Chumbo e o Bismuto
facilitam a usinagem (série especial).
AÇOS DE USINAGEM FÁCIL
Padrão 100 de usinagem
1112
Cmáx: 0,13 %
Mn: 0,7-1,0 %
S: 0,16-0,23 %
P: 0,07-0,12 %
AÇOS PARA FERRAMENTAS E MATRIZES
QUANTO AS PROPRIEDADES
• Elevada dureza na temperatura ambiente e a quente;
• Boa resistência ao desgaste;
• Boa resistência mecânica;
• Tamanho de grão pequeno;
• Boa usinabilidade;
• Temperabilidade.
AÇOS PARA FERRAMENTAS E MATRIZES
QUANTO AO TIPO
• Aços com alto teor de Carbono (0,6-1,3%C);
• Aços com alto teor de liga de W, V e Cr ou Mo, Co e
outros.
AÇOS PARA FERRAMENTAS E MATRIZES
QUANTO A APLICAÇÃO
Aços-rápido: desenvolvidos para aplicações de usinagem em elevadas
velocidades;
Aços para trabalho a quente: desenvolvidos para utilização em
operações de punçonamento, cisalhamento e forjamento de metais em
altas temperaturas sob condições de calor, pressão e abrasão;
Aços para deformação a frio: desenvolvidos para aplicações que não
envolvam aquecimentos repetidos ou prolongados.
AÇOS PARA FERRAMENTAS E MATRIZES
Aços-rápidos:
• aplicações de usinagem em elevadas velocidades.
Existem duas classificações que são:
• ao molibdênio (grupo M)
• ao tungstênio: (grupo T).
Os dois tipos possuem um desempenho mais ou menos
semelhante. Os do grupo M, entretanto, têm um custo
inicial menor.
Aços rápidos: Grupo T
AÇOS PARA FERRAMENTAS E MATRIZES
• Aços para trabalho a quente: desenvolvidos para utilização
em operações de punçonamento, cisalhamento e
forjamento de metais em altas temperaturas sob condições
de calor, pressão e abrasão.
• São identificados como aço H, no sistema de classificação.
• São divididos em três sub-grupos:
• ao cromo (H10 à H19) 
• ao tungstênio (H21 à H26)
• ao molibdênio (H42 à H43). 
Aços para trabalho a quente: 
ao cromo (H10 à H19)
AÇOS PARA FERRAMENTAS E MATRIZES
• Aços para deformação a frio: por não conter os elementos de liga necessários
para possuir resistência a quente, estes aços se restringem a aplicações que não
envolvam aquecimentos repetidos ou prolongados em faixas de temperatura de
205 a 260°C.
São divididos em três grupos: 
• aços temperáveis ao ar (grupo A)
• aços alto-carbono e alto-cromo (grupo D)
• aços temperáveis em óleo (grupo O) 
AÇOS INOXIDÁVEIS
QUANTO AO TIPO
São classificados segundo a microestrtura
• Martensíticos (Fe-C, Cr) : (Série 400) endurecidos por TT
• Ferríticos (Fe-C, Cr) : (Série 400) não endurecíveis por TT
• Austeníticos (Fe-C, Cr, Ni): (Séries 300 e 200) não endurecíveis por TT 
E ainda:
 Duplex (Fe-C-Cr-Ni): baixo carbono, Cr 22% e Ni 5% – tipo 2205
 Endurecidos por precipitação: (Série 600 ou PH)
TIPOS BÁSICOS DE AÇOS INOX
FERRÍTICOS AUSTENÍTICOS MARTENSÍTICOS
0,2%C
1,0%C
•11 %Cr 20, %C 0,3
• Não podem ser tratados
termicamente
•17 %Cr 25 ; 6 %Ni 20
•Estrutura austenítica à 
temp. ambiente
•Não podem ser tratados 
termicamente
•Mais resistente à 
corrosão uniforme
•12 %Cr 18;0,1 %C 1,2
• Quando temperados 
atingem elevados níveis 
de dureza e resistência
AÇOS INOXIDÁVEIS
• Cromo: - tende a estabilizar a ferrita;
• Níquel: - tende a estabilizar a austenita;
- melhora a resistência à corrosão a alta temperatura.
CLASSIFICAÇÃO – AÇOS INOXIDÁVEIS
(AISI)
SÉRIE LIGA ESTRUTURA
200 Cr, Ni, Mn ou Ni Austenítico
300 Cr, Ni Austenítico
400 Somente Cr Ferrítico ou
martensítico
500 Baixo Cr (<12%) Martensítico
Desestabilização do filme passivo
Corrosão por pite
Os aços inoxidáveis também são:
- higiênicos
- fáceis de serem limpos
- de fácil manutenção
- podem ser unidos facilmente, utilizando-se práticas comuns de caldeamento
e soldagem, além de métodos adesivos e mecânicos.
- 100% recicláveis
- forte apelo visual (modernidade, leveza e prestígio)
- relação custo/benefício favorável
- baixo custo de manutenção
 Os aços inoxidáveis são populares devido a sua habilidade única de auto-
proteção, combinada com muitas características adicionais, incluindo a
resistência à corrosão, resistência mecânica e a grandes variações de
temperatura.
A adição crescente de Cr a uma liga Fe-C restringe a região de austenita e a transforma em um 
aço inoxidável ferrítico.
Diagrama Fe - C Diagrama Fe – C – 18%Cr
Efeito do Cr e do C no diagrama Fe-Cr-C
A adição crescente de Ni em um aço ferrítico com 18%Cr o transforma em austenítico.
Cr e Ni equivalentes
• Os elementos de liga podem ser divididos em:
- alfagênenos ou ferritizantes: Cr, Si, Mo, Ti, Nb, V
- gamagênios ou austenitizantes: Ni, C, N, Mn, Co
• Previsão da estrutura de ligas Diagrama de Schaeffler
• A cada elemento é atribuído um coeficiente que representa seu poder de estabilização
da austenita ou da ferrita. 
• Os coeficientes são definidos em relação ao Cr e ao Ni
- Niequiv = % Ni + %Co + 0,5%Mn + 30%C + 0,3%Cu + 25%N
- Crequiv = %Cr + 2,0%Si +1,5%Mo + 5,5%Al + 1,75%Nb +1,5%Ti + 0,75%W
AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS
• A velocidade de precipitação de carbonetos M23C6 cresce com o aumento do teor de C no aço;
• O Mo diminui a solubilidade do C na austenita e acelera a precipitação de M23C6 ; 
• O Cr é parcialmente substituído pelo Fe, pelo Mo e pelo Ni nos carbonetos de fórmula geral
(Cr, Fe, Mo, Ni)23C6, daí, a designação M23C6;
• O aumento de temperatura provoca um crescimento de grão e uma aceleração da precipitação
dos carbonetos M23C6;
• A deformação a frio aumenta também a velocidade de formação dos carbonetos.
• Não magnético:
- se inteiramente austenítico
- martensita é magnética
• O calor específico é da mesma ordem de 
grandeza do conjunto de aços inoxidáveis.
Aço C (%) Cr(%) Ni(%)
Outros 
elementos
Aplicações
0,05 17,00 6,50
0,08 17,80 7,00
0,04 18,00 8,00
0,07 18,80 8,35
0,01 18,00 8,30
0,025 18,80 8,70
0,01 16,50 10,00
0,03 17,30 10,50
0,01 16,50 10,00
0,025 17,30 10,50
P301A Fins estruturais-
P316B
Maior resistência à corrosão; ambientes 
mais agressivos
P316L
Semelhante ao P316, porém com maior 
resistência à sensitização
Mo: 2,0
Mo: 2,0
P304H
Aplicações onde são exigidas elevadas 
resistências à corrosão
P304L
Aplicações onde são exigidas elevadas 
resistências à corrosão, porém o aço 
apresentam resistência à sensitização
-
-
Produção de Aços Austeníticos na 
ARCELORMITTAL AÇOS ELÉTRICOS E INOX – TIMÓTEO/MG
APLICAÇÕES 
• Aplicações que exigem resistência à corrosão e alta estampabilidade. 
AÇOS INOXIDÁVEIS MARTENSÍTICOS
• Os conteúdos de Cr e C são balanceados de tal forma a permitir que a fase
austenítica, estável à alta temperatura, se transforme em uma fase martensítica, de alta
dureza, quando resfriada até a temperatura ambiente.
• Variáveis importantes no TT: 
Temperatura / tempo de austenitização
Velocidade de resfriamento - têmpera (ar, água, óleo)
Temperatura/tempo de revenimento
• Estes aços são vendidos no estado recozido, com estrutura ferrítica, baixa dureza e
boa ductilidade.
AÇOS MARTENSÍTICOS
alfagênio
• Os aços martensíticos podem ser divididos em:
Aços com médio teor de carbono, como o 420 e o 498
Aços com alto teor de carbono como o 440
AÇOS MARTENSÍTICOS
Aço C (%) Cr(%) Aplicações
0,30 12,00
0,35 14,00
0,18 12,00
0,22 14,00
0,42 13,00
0,47 13,50
P420A
P420D
P498
cutelaria, instrumentos cirúrgicos
cutelaria profissional
• A ACESITA produz os aços martensíticos: 420A, 420D e 498
AÇOS MARTENSÍTICOS
Estado recozido
Matriz ferrítica Carbonetos de cromo
Estado temperado
Matriz martensítica
Facas profissionais.Instrumentos cirúrgicos.
A alta dureza e conseqüente resistência ao desgaste permitem aplicações em cutelaria,
discos de freio, equipamentos cirúrgicos/odotológicos e turbinas.
APLICAÇÕES
Facas.
AÇOS INOXIDÁVEIS FERRÍTICOS
alfagênio
AÇOS FERRÍTICOS
boaresistência à corrosão
Aço 430 (16% Cr): boa capacidade de estampagem
limitação: soldabilidade
Por quê?
 Formação parcial da martensita
 Crescimento excessivo do tamanho de grão
Este aço é muito utilizado em aplicações que não precisam de
soldagem ou quando a solda não é considerada de alta
responsabilidade.
Formação de Martensita
Microestrutura de uma junta soldada de um aço 430 apresentando martensita na ZTA.
Transformação martensítica 
Ferritico estabilizado (Ti e Nb).Ferritico não estabilizado (temperado).
Crescimento de grão
Crescimento de grão ao longo da ZAC de 
um aço AISI 409.
Efeito do tamanho de grão sobre a 
temperatura de transição de um aço 
ferrítico AISI 430.
Produção de Aços Ferríticos na 
ARCELORMITTAL AÇOS ELÉTRICOS E INOX – TIMÓTEO/MG
Aço C (%) Cr(%) Outros elementos Aplicações
- 11,10
0,014 11,70
0,040 16,00 -
0,060 16,50
- 16,00
0,025 16,50
- 17,00
0,020 17,75
- 17,80
0,018 18,30
- 17,50
0,020 18,00
Ti Sistema de exaustão de automóveis
P441A Ti e Nb Sistemas de exaustão, partes mais quentes
P409A
P444A Ti, Nb e Mo Sistemas agressivos, com cloretos
P430A
P434A
Geral, talheres, baixelas, revestimentos, pias
Mo Sistema de exaustão - parte fria
P439A Ti Geral, linha branca, usinas de açúcar
0,015 16,00
Nb
0,050 16,50
P430E Talheres, baixelas, pias, estampagem em geral
Tempo, segundos
AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO
AÇO INOXIDÁVEL FERRÍTICO
900
800
700
600
500
400
300
10
-2
10
4
10
3
10
2
10
1
10
0
10
-1
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
A
 º
C
Microestrutura de um aço AISI 304; tratamento térmico à 675oC, durante 
15 minutos, resfriamento ao ar; ácido oxálico a 10% (peso), 400X 
APLICAÇÕES
Baixelas
Pias
TalheresUtensílios domésticos
APLICAÇÕES
Coifas
Cesto de máquina 
de lavar roupas
Mesa de fogão
Revestimentos
• Indústria alimentícia (vinho).
• Uso arquitetural. 
• Equipamentos para indústrias.
DIN 1.4110
(ACE 498)
C 0,42/0,47
Cr 13,0/13,5
Mo 0,50/0,55
409
C 0,08
Cr 10,5/11,75
Ti 6 x C
439
C 0,07
Cr 17/19
Ti 0,20 + 4 (C+N)
DIN 1.4509
(ACE 441)
C 0,03
Cr 17,5/18,5
Nb 3 x C + 0,30
430
C 0,12
Cr 16/18
420
C 0,15
Cr 12/14
434
C 0,12
Cr 16/18
Mo 0,75/1,25
410S
C 0,08
Cr 11,5/13,5 
444
C 0,025
Cr 17,5/19,5
Mo 1,75/2,50
Ti+Nb 0,20 + 4 (C+N)
409
C 0,08
Cr 10,5/11,75
Ti 6 x C
409
C 0,08
Cr 10,5/11,75
Ti 6 x C
-C
+Cr
+C
+Mo
-C
-Cr
+Ti
-C
-Cr
+Ti
+Mo
+Ti
+Mo
+Nb
+Nb
Melhor resistência à corrosão por pites.
Caixas d’água, aquecedores d’água.
Tubos evaporadores.
Melhor resistência à fluência
em altas temperaturas.
Sistema de escapamento de
automóveis.
Recheios de colunas
de destilação
Componentes do sistema de
escapamento de automóveis.
Máquinas de lavar roupas.
Microondas.
Melhor resistência ao pite.
Sistema de escapamento de
automóveis.
Talheres, baixelas, pias,
fogões, moedas, etc
Sistema de
escapamento.
Facas,
Discos de freios.
Maior dureza.
Resistência ao desgaste.
Facas profissionais.
53 HRc
Martensíticos Ferríticos
Cr 13,0/13,5
Cr 10,5/11,75
Cr 11,5/13,5
Cr 12/14 Cr 16/18
Cr 16/18
Cr 17/19
Cr 17,5/18,5
Cr 17,5/19,5
57 HRc
DIN 1.4110
(ACE 498)
C 0,42/0,47
Cr 13,0/13,5
Mo 0,50/0,55
409
C 0,08
Cr 10,5/11,75
Ti 6 x C
439
C 0,07
Cr 17/19
Ti 0,20 + 4 (C+N)
DIN 1.4509
(ACE 441)
C 0,03
Cr 17,5/18,5
Nb 3 x C + 0,30
430
C 0,12
Cr 16/18
420
C 0,15
Cr 12/14
434
C 0,12
Cr 16/18
Mo 0,75/1,25
410S
C 0,08
Cr 11,5/13,5 
444
C 0,025
Cr 17,5/19,5
Mo 1,75/2,50
Ti+Nb 0,20 + 4 (C+N)
409
C 0,08
Cr 10,5/11,75
Ti 6 x C
409
C 0,08
Cr 10,5/11,75
Ti 6 x C
-C
+Cr
+C
+Mo
-C
-Cr
+Ti
-C
-Cr
+Ti
+Mo
+Ti
+Mo
+Nb
+Nb
Melhor resistência à corrosão por pites.
Caixas d’água, aquecedores d’água.
Tubos evaporadores.
Melhor resistência à fluência
em altas temperaturas.
Sistema de escapamento de
automóveis.
Recheios de colunas
de destilação
Componentes do sistema de
escapamento de automóveis.
Máquinas de lavar roupas.
Microondas.
Melhor resistência ao pite.
Sistema de escapamento de
automóveis.
Talheres, baixelas, pias,
fogões, moedas, etc
Sistema de
escapamento.
Facas,
Discos de freios.
Maior dureza.
Resistência ao desgaste.
Facas profissionais.
53 HRc
Martensíticos Ferríticos
Cr 13,0/13,5
Cr 10,5/11,75
Cr 11,5/13,5
Cr 12/14 Cr 16/18
Cr 16/18
Cr 17/19
Cr 17,5/18,5
Cr 17,5/19,5
57 HRc
AÇOS INOXIDÁVEIS FERRÍTICOS
• São ferromagnéticos, podem possuir boas ductilidade e
conformabilidade, mas suas características de resistência
em altas temperaturas são piores se comparadas à dos
austeníticos;
• Sua tenacidade também pode ser limitada a baixas
temperaturas e em seções pesadas;
• Não são endurecíveis por tratamento térmico e dificilmente
por trabalho a frio.
AÇOS INOXIDÁVEIS FERRÍTICOS
(Resumo)
%C = 0,08-0,12% e %Cr + 11,5-27%
• Exemplos
430 Ind. Química, equipamentos
de restaurantes e cozinhas, 
peças de fornos
0,12 % C
14-18% Cr
446 Apresenta maior resistência
à corrosão
0,35 % C
23-27 % Cr
AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS
(Resumo)
% C = 0,08 ou no máx. 0,25 
% Cr = 22, 24 ou 26
% Ni = 12, 15 ou 22
• Não são endurecíceis por TT;
• O encruamento aumenta bastante a resistência mecânica;
• Normalmente, possuem excelentes propriedades criogênicas
e excelentes resistências: mecânica e à corrosão em altas
temperaturas;
• Constituem a maior família de aços inoxidáveis, tanto em
número de diferentes tipos quanto em utilização.
AÇOS INOXIDÁVEIS MARTENSÍTICOS
(Resumo)
Crmin = 11,5 % ; C = 0,5 – 1,0%
• Possuem uma estrutura cristalina martensítica na
condição endurecida;
• Resistentes à corrosão somente em meios de média
agressividade;
• São ferromagnéticos;
• Aços para cutelaria e instrumentos cirúrgicos.
OUTROS TIPOS DE AÇOS INOXIDÁVEIS
• Em alguns tipos de aços inox. o Ni é substituído pelo Mn
(Série 200);
Ex: Aços ao Cr, Ni, Mn têm propriedades similares aos aços
Cr-Ni, porém com custo menor;
• Aços inoxidáveis nitrônicos (ao Ni): aços com 0,14-0,32%
de nitrogênio.
OUTROS TIPOS DE AÇOS INOXIDÁVEIS 
(DUPLEX)
• São ligas bifásicas baseadas no sistema Fe-Cr-Ni.
• Estes aços possuem, aproximadamente, a mesma proporção das
fases ferrita (50%) e austenita (50%), e são caracterizados pelo seu
baixo teor de carbono (< 0,03%), e por adições de molibdênio,
nitrogênio, tungstênio e cobre.
• Os teores típicos de cromo e níquel variam entre 20 a 30%, e 5 a 8%,
respectivamente.
• A vantagem dos aços duplex sobre os austeníticos da série 300 e
sobre os ferríticos, são a resistência mecânica (aproximadamente o
dobro), maior tenacidade (em relação aos ferríticos) e uma maior
resistência à corrosão por cloretos; não sofrem corrosão
intergranular.
a
AÇOS INOXIDÁVEIS (DUPLEX)
Criado na década de 1970, esse material é muito usado em
ambientes que exigem alta resistência à corrosão, como
centrífugas para produção de sabonetes em indústrias
químicas e bombas hidráulicas que trabalham na indústria
petrolífera e de mineração, em contato com meios
lamacentos.
OUTROS TIPOS DE AÇOS INOXIDÁVEIS 
(ENDURECÍVEIS POR PRECIPITAÇÃO- HP)
• São ligas cromo-níquel que podem ser endurecidas por tratamento
de envelhecimento;
• Podem ser austeníticos, semi-austeníticos ou martensíticos, sendo
que a classificação é feita de acordo com a sua microestrutura na
condição recozida;
• Para viabilizar a reação de envelhecimento, muitas vezes se utiliza o
trabalho a frio, e a adição de elementos de liga como alumínio,
titânio, nióbio e cobre.
A
P
L
IC
A
Ç
Õ
E
S
T
IP
O
S
APLICAÇÕES
FERRÍTICOS AUSTENÍTICOSMARTENSÍTICOS
•Componentes 
estruturais
• Instrumentos de 
corte
•Ferramentas
•Resistência 
química
•Tanques
•Piping
PH
•Corrosão 
atmosférica
•Temperatura 
elevada
•Decoração
•Componentes 
estruturais
•Molas
• 405
• 409
• 430
• 430F
• 446
• 403
• 410
• 414
• 416
• 420
• 431
• 440A
• 440B
• 440C
•201
•202
•301
•302
•303
•304
•305
•308
•309• 17-4
• 15-5
• 13-8
• 17-7
• 15-7 Mo
•310
•314
•316
•317
•321
•347
•304L
•316L
Fonte: Prof. Arlindo Silva - IST
Aços Bake-Hardening
• Combinam resistência mecânica e conformabilidade e são
adequados para a indústria automobilística para uso em
painéis expostos, como portas, tetos e capôs;
• O material endurece por envelhecimento durante a cura da
pintura, possibilitando redução em espessura/peso, sem
perda da resistência.
Aços Bake Hardening
PROPRIEDADES MECÂNICAS DE AÇOS LIGADOS
AÇOS MARAGING
• Classe especial de aços de ultra alta
resistência mecânica
• 18-20%Ni, 8-10%Co, 3-5%Mo, presença
de Ti, 0,05%Cmax
• Obtêm a resistência pela precipitação de
compostos intermetálicos após tratamento
térmico
• Antes do tratamento pode ser facilmente
trabalhado
• Resistência mecânica e
tenacidade superiores aços
temperados
• Resistência à corrosão idêntica
aos aços temperados
• Excelente soldabilidade e razoável
ductilidade
• Limite de escoamento entre 1000
e 2400MPa
• Aplicação quase exclusiva na
indústria aeroespacial
Especificação através da Norma ASTM A538 em Grau A, B e C.
AÇOS HADFIELD (C-Mn)
• Aços de alta liga com %C entre 1 
e 1,4 e %Mn entre 12 a 14
• Apresentam grande resistência e 
elevada tenacidade
• Fáceis de soldar => aplicação em 
peças sujeitas ao desgaste
• Resistência à corrosão idêntica 
aos aços ao carbono
• O Mn traz a austenita até à
temperatura ambiente. A austenita
transforma-se em martensita por
deformação plástica
• Aplicados em ferramentas pneumáticas,
dentes de escavadoras, mandíbulas de
máquinas de britar, agulhas de caminho
de ferro, etc.
Especificação através da Norma ASTM A128 em vários Graus.