Aços para construção de máquinas: propriedades e aplicações

ADS / REDES / ENGENHARIA Prof. Celso Candido
Elementos para Construção de Máquinas
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 O aço é:
− Tenaz (aderente);
− Dúctil (que se deforma facilmente);
− Flexível;
− Maleável.
 Mais ou menos 1 século era obtido em escala reduzida e por altos
preços, muito utilizado na fabricação de armas;
 Atualmente constitui a base de todo o progresso econômico,
principalmente nas indústrias de máquinas, como:
− Operatrizes;
− Automobilísticas;
− Ferroviárias;
− De construção civil;
− De implementos agrícolas;
− Construção naval;
− Oleodutos, onde todas têm o aço como matéria-prima básica.

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FERRO CARBONO
 Aço – Liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono;
 Suas percentagens de carbono variam entre 0,008 e 2,11%;
 Distingue-se do ferro fundido, que possui um teor de carbono entre 2,11% e
6,67%.
 Ferro, o principal constituinte do aço, mas é o carbono que lhe atribui as
principais propriedades, responsáveis por tão grande multiplicidade de aplicações
industriais;
 A quantidade mínima de 0,008% indica o valor máximo de solubilidade de
carbono dissolvido no ferro submetido a temperatura ambiente;
 A quantidade máxima de 2,11% indica o valor máximo de solubilidade de
carbono dissolvido no ferro a uma temperatura de 1.130 graus centígrados,
atingindo o seu estado líquido e consolidando a fusão da liga ferro-carbono.

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FERRO CARBONO
Há 2 grupos fundamentais de aço:
1. Os Aços ao Carbono, em sua composição entram normalmente além de ferro e
carbono, elemento residuais como enxofre, silício, fósforo, etc., resultantes do
processo de fabricação que não puderam ser retirados;
 Qualquer tipo de aço que contenha um pouco de manganês, elemento que é
acrescentado propositadamente para neutralizar a ação nociva do enxofre, que
por sua vez, torna o aço quebradiço a uma temperatura de 1.300 graus
centígrados, utilizada na laminação e forjamento.
2. Os Aços Ligas, que possuem ferro, carbono e outros elementos intencionalmente
adicionados, em quantidades superiores as normais, para que se possa melhorar
as propriedades do aço.

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ALTERAÇÕES NAS PROPRIEDADES FÍSICAS DO AÇO
Lista de fatores que podem afetar as propriedades físicas dos aços:
1. Principal – Sua composição química, em especial o conteúdo de carbono e a
presença de elementos de liga;
3. Tratamento Térmico – Quando submetido influi grandemente sobre as
propriedades físicas do aço, variando em muito quando submetidas a
temperaturas diferentes, mesmo que a composição química seja exatamente a
mesma, assim deduzimos que:
 Alteram a disposição molecular dos cristais do aço, alterando, entre outras,
as propriedades de dureza, tenacidade e durabilidade;
 Seus resultados estão subordinados à composição química do aço;
 Componentes submetidos a temperaturas iguais durante igual tempo terão
propriedades físicas diferentes em função de suas composições químicas.
2. Elementos Residuais, como: silício, fósforo e enxofre, sempre presentes;

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4. Deformação Plástica a Frio – Outra causa de alterações importantes, sofrido
através de determinados processos, como:
 Trefilação;
 Retorcimento;
 Laminação a frio, etc.
Geralmente essas alterações aumentam sua resistência e diminuem sua
durabilidade, como ocorre no aço retorcido, usado na construção civil.
5. Revenimento – Restabelece suas propriedades originais quando submetido a um
tratamento térmico com um aquecimento de 500 graus centígrados,
aproximadamente.

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6. Têmpera – O aço sofre a um brusco resfriamento ao ser mergulhado em: água,
salmoura, óleo ou ar forçado; após ser aquecido a uma temperatura de
aproximadamente 800 graus centígrados.
 Os aços para têmpera devem apresentar teores de carbono acima de 0,4%;
 Usado para evitar processos de desgaste que se dão em temperaturas mais
baixas ou muito altas;
 Muito empregado em componentes que requer uma durabilidade longa,
como:
 Anéis para pistões de motores automotivos;
 Anéis para pistões de bombas de sucção;
 Ferramentas especiais para usinagem ou desbaste;
 Ferramentas de corte, etc.

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TIPOS E APLICAÇÕES
Como certas aplicações industriais necessitam de aços com características
especificas, vários tipos foram desenvolvidos para atenderem as condições de uso
requeridas.
O aço doce aumentado em 200
vezes, imagem mais a esquerda, é
maleável, pois contém menos de
1 % de carbono. O aço duro, mais
direita, aumento em 500 vezes é
elástico, graças à homogeneidade
dos componentes.

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TIPOS E APLICAÇÕES – Aços de Baixo Teor de Carbono
 Geralmente não apresentam boas qualidades mecânicas;
 São mais dúcteis (que se deforma facilmente);
 Oferecem grande facilidade de conformação;
 Não suportam muita tração;
 Destinam-se à fabricação de chapas para revestimento, como no caso do aço
doce, depois de galvanizados e estanhados para evitar a corrosão.
 Muito empregados na produção de tubos para a construção civil;
 Servem ainda, depois de recozidos, para a indústria de arames, pregos, parafusos,
rebites, etc.

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TIPOS E APLICAÇÕES – Fio de Aço
 Usado em molas e cabos;
 Deve ter altas propriedades mecânicas;
 Fabricado com médio e alto teor de carbono ou com elementos de liga.

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TIPOS E APLICAÇÕES – Aço para Trilhos
 Feito com teor de carbono de 0,60 ou 0,70%, permitindo resistir às severas
condições de serviço, como:
 Choques e esforços de flexão alternativos;
 Amassamento das extremidades, produzido pela queda das rodas quando a
composição atravessa suas juntas;
 Desgaste, pelo atrito, de sua superfície.
 Contém pequenos teores de como vanádio e boro;
 Denominados genericamente "de alta resistência e baixo teor de liga",
preferidos para a construção de estruturas, por serem mais leves.

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TIPOS E APLICAÇÕES – Aço para Matrizes e Ferramentas
 Merecem maior atenção no processo de produção;
 Caracterizam-se pelo teor elevado de:
 Cromo;
 Vanádio;
 Tungstênio;
 Molibdênio;
 Cobalto.
 A combinação dos elementos acima conferem:
 Alta resistência ao desgaste;
 Tenacidade para absorver choques;
 Grande resistência mecânica;
 Propriedades imprescindíveis à sua função (agir sobre outros metais),
sujeitos a temperaturas elevadas e esforços mecânicos.

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TIPOS E APLICAÇÕES – Aço Especiais
 Contém cromo e níquel e, às vezes, alumínio, titânio e cobalto;
 São também os mais resistentes à fluência da natureza, como deformação;
 Usado na fabricação de equipamentos para:
 Refinaria de petróleo;
 De aquecimento;
 De indústrias químicas;
 Turbinas a gás;
 Turbinas a vapor;
 Exposições a altas temperaturas.

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TIPOS E APLICAÇÕES – Aço ao Silício
 Apresentarem alta resistência elétrica;
 Baixa capacidade a componentes magnéticos;
 São os mais importantes contendo de 2,5 a 4,5% de silício;
 Usados na fabricação de núcleos de:
 Transformadores;
 Motores;
 Geradores elétricos.

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TIPOS E APLICAÇÕES – Aço Inoxidáveis
 Contém teores de cromo da ordem de 12 a 30%;
 Apresentam alta resistência a corrosão e a oxidação, criando uma liga de camada
superficial de óxido de cromo que, por sua vez é impermeável e torna-o inativo
ante o oxigênio e outros meios corrosivos;
 Pode ainda conter outros elementos, como o níquel, que tanto aumentam sua
resistência à corrosão como sua resistência mecânica.

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TIPOS E APLICAÇÕES – Aço Fundido
 Um dos tipos de aço mais usados em todo o mundo;
 Geralmente um aço com médio teor de carbono;
 Vasado em moldes de areia, onde poderá adquirir diversas formas sem
necessidade de grandes transformações mecânicas;
 Possui baixas propriedades mecânicas;
 Pode apresentar defeitos internos inerentes ao processo de fundição;
 Possui grande utilização devido ao seu baixo custo.

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TIPOS E APLICAÇÕES – Aço de Fácil Usinagem
 Caracterizam-se por serem geralmente de baixo teor carbônico;
 Apresentam enxofre, manganês e, eventualmente, fósforo, em proporções mais
elevadas que o aço ao carbono comum;
 São muito usados, por exemplo, na indústria de parafusos, por sofrer uma intensa
usinagem.

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DESGASTE
 Toda peça em movimento sofre um processo de desgaste intenso sobre sua
superfície;
 O desgaste do aço pode ser:
 Metálico – Duas superfícies metálicas em contato;
 Abrasivo – Por meio de atrito com substancia ou material não metálico;
 Por Erosão – Através de líquidos ou gases contendo substâncias abrasivas em
suspensão.

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DESGASTE
O desgaste metálico pode ser evitado com lubrificação ou pelo uso de ligas não
ferrosas especiais. Também temos outros dois processos de desgaste que se opõem,
são eles:
1. A tenacidade que quanto mais alta for menos permite que as partículas
metálicas sejam arrancadas da superfície;
2. A resistência mecânica, quanto a dureza, que impede a penetração inicial.
Dos aços que apresentam resistência a esses tipos de desgastes, o mais comum é o
que contém cerca de 0,10% de carbono e de 10 a 14% de manganês.

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MATERIAL DE APOIO
Estarão sendo disponibilizados nos endereços abaixo o
download dos conteúdos das aulas nos formatos PowerPoint e
Word de todas as aulas que serão administradas no decorrer
do semestre, alguns arquivos poderão estar disponíveis para
impressão, mas não para edição.
www.aulasprof.6te.net ou www.profcelso.orgfree.com
profaulasdeapoio@gmail.com / celsocan@edu.estacio.br

20
FIM

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