ACEROS DE CONSTRUCCION

1. Unifacs
Materiais Metálicos
AULA 2
Lucas Nao Horiuchi
lucas.horiuchi@braskem.com.br
19/Fev/10

2. Avaliações
Tipo de avaliação Peso Data
• Avaliação escrita (P1) 2,5 26/mar
• Avaliação escrita (P2) 2,0 14/mai
• Avaliação escrita (P3) 1,5 11/jun
ARHTE 1,0
• 2ª Chamada 18/jun
• Avaliação Final 3,0 09/jul

3. 1. Aços baixa liga;
2. Aços para estruturas e vasos de pressão;
3. Aços para rolamentos;
4. Aços inoxidáveis
5. Aços ferramentas (aço rápido, aço para tarbalho a quente,
aço para trabalho a frio, aços para molde, aços resistentes ao choque).
Aços para Construção Mecânica
Aula 2

4. – Baixa Liga  1 a 2% de elementos de liga
(Cr, Mo e Ni);
– Os elementos visam basicamente o aumento
da temperabilidade;
– Classificação:
– aços para beneficiamento (tratamento de têmpera
seguido do revenimento);
– aços para cementação ou carbonetação;
– aços para nitretação.
1. Aços baixa liga

5. – Aplicações típicas:
– peças para a indústria mecânica, tais como: eixos;
engrenagens; chavetas, parafusos; biela; vira-
brequins e elementos de máquinas em geral;
– em casos onde são requeridas;
» elevadas resistência ao desgaste;
» alta resistência e tenacidade.
1. Aços baixa liga

6. • Aços para beneficiamento – são aços para
construção mecânica de composição química adequada
à realização de têmpera e revenimento:
1. Aços baixa liga

8. Resposta ao tratamento térmico do aço AISI 4140
Aço baixa liga
1. Aços baixa liga

9. • Aços para cementação ou carbonetação:
– necessidade de camadas superficiais com elevada
dureza, resistência ao desgaste e à fadiga;
– núcleo de boa resistência e tenacidade.
– teor de carbono na ordem de 0,20% e composição
química balanceada para obter temperabilidade e
tenacidade adequadas.
– Aplicações:
• engrenagens;
• balancins;
• eixos de comando.
1. Aços baixa liga

10. • Cementação: reação química de introdução de
carbono na superfície de um aço de baixo teor, em
temperatura superior a da zona crítica desse aço.
A cementação altera a composição química
da camada superficial do aço, de modo que
após a têmpera e revenimento, esta camada
terá dureza maior que o núcleo.
A cementação em si, não endurece a
superfície do aço, mas aumenta o teor de
carbono da superfície favorecendo o
endurecimento superficial após o processo de
têmpera a que for submetido.
1. Aços baixa liga

11. • Processo de cementação utiliza carbono livre:
– Cementação Gasosa
O processo é realizado em fornos com atmosfera
controlada, onde o potencial de carbono está acima
de 0,5%.
– Cementação Líquida
O processo é realizado em banhos líquidos, com sais
fundidos (Banho de Sal).
– Cementação Sólida (Em Caixa)
O processo é realizado em peças cobertas com
material sólido, rico em carbono.
1. Aços baixa liga

12. • Temperatura de tratamento: entre 850oC e 1000oC;
• Profundidade de cementação:
Varia com a temperatura de tratamento e o tempo de
permanência a essa temperatura: de 0,01 até 3,0mm.
1. Aços baixa liga

13. 1. Aços baixa liga

15. • Aços para cementação, características:
– teores de carbono na superfície na ordem de 0,85 a
1,00% são em geral especificadas para estes aços,
após a cementação.
– Após a têmpera e revenido se obtém, normalmente,
dureza superficial na ordem de 650 a 750HV;
1. Aços baixa liga

16. 1. Aços baixa liga

17. • Aços para nitretação
São utilizados aços com teores de carbono entre 0,13 e
0,40%, podendo ter adições de alumínio (essencial),
cromo, silício, tungstênio e vanádio.
• Nitretação:
Objetiva o endurecimento superficial de aços por
absorção de nitrogênio.
É realizado em fornos com atmosfera controlada, rica
em Nitrogênio (em geral NH3).
1. Aços baixa liga

18. • Aços para nitretação, características:
– elevada resistência à fadiga;
– elevada resistência ao desgaste (metal-metal);
– dureza superficial elevada até ~600°C;
– resistente a certos tipos de corrosão;
– dureza devido a formação de nitretos de elevada dureza;
– camadas produzidas são de menor espessura;
– baixa existência de distorções e trincas.
• Aplicações:
– os aços nitretados encontram muita aplicação em peças
de extrusoras e injetoras de plásticos.
1. Aços baixa liga

19. • Tratamentos térmicos anteriores: têmpera e revenido;
• Controle da camada nitretada: semelhante a cementação.
• Vantagens:
– temperatura de tratamento (500~550oC), menor que cementação;
• Desvantagens
– O tempo de permanência é grande;
– A espessura da camada cementada é muito pequena;
1. Aços baixa liga

20. • Nitretação:
Tempo, [h] Espessura, [mm]
10 0,1
25 0,2
40 0,3
50 0,4
65 0,5
96 0,8
Exemplo do tempo
de nitretação para um
aço ao cromo.
1. Aços baixa liga

21. • Nitretação:
(a) Nitretação Gasosa
Convencional
(b) Banho de Sais
Convencional
Camada nitretada
1. Aços baixa liga

22. 2. Aços para estruturas e vasos de pressão
Características essenciais:
• soldabilidade;
• propriedades mecânicas adequadas;
• para emprego em altas temperaturas é dado
preferência para materiais que não sofram fluência;
• para aplicações em baixas temperaturas, uma das
principais características é a tenacidade (ligas de Ni,
neste caso são muito empregadas);
– Processamento:
• tratamentos térmicos
– normalização + revenimento;
– têmpera + revenimento;
– alívio de tensões, geralmente após conformação a frio
ou soldagem.

23. Características essenciais:
• capacidade de receber tratamentos térmicos e
termoquímicos;
– Tipos:
• aços para têmpera profunda;
– deve garantir têmpera ao longo de toda a seção das
partes do rolamento.
• aços para cementação;
– apenas 9% dos aços para rolamentos são aços para
cementação.
• aços altamente ligados.
– destacam-se os aços inoxidáveis martensíticos, aplicações
típicas em meios corrosivos.
3. Aços para rolamentos

24. • Aços Inoxidáveis: são aços normalmente com baixo carbono
e Cr acima de 12%, além de outros elementos de liga, cuja
característica principal é a elevada resistência à corrosão.
• Principais famílias dos aços inoxidáveis (segundo a sua
microestrutura) são: ferríticos, austeníticos, martensíticos e
duplex (ferríticos-austeníticos).
4. Aços Inoxidáveis
Martensítico
Ferrítico Austenítico Duplex

26. • Aços inoxidáveis ferríticos
– Características:
• ligas inoxidáveis com alto cromo e baixo carbono;
• estrutura ferrítica em todas as temperaturas < Tf;
• não endurecem por tratamento térmico.
4. Aços Inoxidáveis

27. • Aços inoxidáveis ferríticos
– Aplicações:
• peças que requeiram combinação de:
– resistência a corrosão com propriedades mecânicas;
– formabilidade;
– soldabilidade.
• adornos arquitetônicos;
• equipamentos para indústria alimentícia;
• equipamentos para a indústria química.
4. Aços Inoxidáveis

28. • Aços inoxidáveis martensíticos
– Características:
• ligas inoxidáveis ao cromo e carbono e tem composições
que interceptam o campo austenítico;
• são temperáveis;
• boa resistência à corrosão.
– Aplicações principais:
• cutelaria;
• instrumentos cirúrgicos;
• peças para válvulas e bombas;
• peças para turbinas a vapor e bombas;
• moldes para plásticos e vidros.
4. Aços Inoxidáveis

29. Principais aços inoxidáveis martensíticos
4. Aços Inoxidáveis

31. • Aços inoxidáveis
martensíticos -
Processamento:
– cuidados especiais no
resfriamento destes aços, devido
à elevadíssima temperabilidade;
– revenimento essencial para
recuperar a tenacidade após a
têmpera;
– a dureza de peças de dimensões
normais pode ser obtida
diretamente das curvas de
revenimento destes materiais.
• Curva de revenimento para o
aço AISI 440C.
4. Aços Inoxidáveis

32. • Aços inoxidáveis austeníticos
– Características:
• ligas inoxidáveis de baixo teor de carbono, ligadas ao Cr-Ni;
• estrutura essencialmente austenítica;
• boa resistência à corrosão e oxidação em diversos meios;
• excelente tenacidade, mesmo em baixas temperaturas;
• boa resistência mecânica à temperaturas elevadas;
• a elevada ductilidade destes materiais torna estes aços
especialmente adequados à fabricação por conformação.
4. Aços Inoxidáveis

33. • Aços inoxidáveis austeníticos
– Aplicações principais:
• equipamentos;
• estruturas;
• tubulações;
• em diversas indústrias, quando uma ou mais destas
características são necessárias.
4. Aços Inoxidáveis

34. Principais aços inoxidáveis austeníticos
4. Aços Inoxidáveis

35. • Aços inoxidáveis austeníticos -
Processamento:
– O controle do tamanho do grão é essencial para o controle das
propriedades e é feito por recristalização. Controle de:
• deformação
• parâmetros de solubilização
• Propriedades usualmente especificadas para os aços
inoxidáveis austeníticos.
4. Aços Inoxidáveis

36. Sensitização (ou Weld Decay)
• Provoca a corrosão intergranular devido a formação de
carbetos de cromo no contorno de grão. O cromo migra
da periferia do grão para o seu contorno, deixando a
periferia com menor quantidade de cromo;
• Faixa de temperatura ~ 650°C;
• Maior quantidade de carbono, mais rápida a
sensitização. Ex:
• 0,1% C – 2min
• 0,06% C – 10min;
• 0,02%C – 30h;
• ASTM A-262 -> ensaio para detectar a sensitização;
• Forma para amenizar efeito:
• Aços inox tipo L – possuem menos quantidade de carbono;
• Elementos estabilizantes – Ti, Nb, Ta. Ex: 321, 347, 348;
4. Aços Inoxidáveis

38. Outras formas de corrosão
Corrosão por Pites
4. Aços Inoxidáveis

42. 5. AÇO FERRAMENTA
• Um aço ferramenta é qualquer aço
usado para fabricar ferramentas de
corte, conformação ou qualquer outro
artefato capaz de dar forma a um
material transformando-o em uma
peça.
• As operações utilizadas pelos AF são:
corte, estampagem, embutimento,
forjamento, extrusão e laminação.

43. • Os aços ferramenta podem ser aços
carbono ou aços liga capazes de serem
endurecidos por têmpera, ou seja,
adequados para serem transformados em
ferramentas.
• Esse tipo de aço abastece os segmentos
de autopeças, automobilístico, eletro-
eletrônico, extrusão de alumínio, etc.
5. AÇO FERRAMENTA

44. ELEMENTOS QUÍMICOS
PRESENTES E SUA INFLUÊNCIA
• Aços ferramenta  aços de médio e alto
teor de carbono com adições de elementos
específicos em diferentes porcentagens.
• O carbono  aumenta a dureza do aço
ferramenta, melhorando a resistência ao
corte e ao desgaste.

45. ELEMENTOS QUÍMICOS
PRESENTES E SUA INFLUÊNCIA
• Outros elementos são adicionados para
alterar as propriedades mecânicas dos
materiais.
• Obter características especiais de acordo
com a necessidade da ferramenta a ser
criada

47. • AÇO RÁPIDO  Desenvolvido para aplicação
de usinagem em elevadas velocidades. Podem
ser ao molibdênio e ao tungstênio.
Aplicação: ferramentas, brocas,
perfuratrizes, alargadores de furos, etc.
5. AÇO FERRAMENTA

48. http://www.heattech.com.br/publicacoes/FOLDER_ACOS_FERRAMENTA.pdf
http://www.favorit.com.br/produtos/ferramenta/afrio/aisi_d2.html
CLASSIFICAÇÃO
5. AÇO FERRAMENTA

49. • AÇOS PARA TRABALHOS A QUENTE (H)
Indicado para utilização em operações de
puncionamento, cisalhamento e forjamento de
metais em temperaturas elevadas, condições de
pressão e abrasão.
Aplicação: os aços ao cromo são utilizados em
aplicações de transformações mecânicas a
temperaturas elevadas, etc;
5. AÇO FERRAMENTA

51. CLASSIFICAÇÃO
• AÇO PARA DEFORMAÇÃO A FRIO (D)
esse aço se restringe a aplicações que não
envolvam aquecimentos repetidos ou
prolongados em faixas de temperatura de
205º a 260º C.
• São divididos em três grupos: aços
temperáveis ao ar, alto-carbono e alto-cromo
e temperáveis em óleo.
Aplicação: aplicados na produção de
facas de cisalhamento, rolos de laminação
de rosca, flangeamento e forjamento.
5. AÇO FERRAMENTA

53. • AÇOS RESISTENTES AO CHOQUE (S) 
Seus principais elementos de liga são Mn,
Si, Cr, W e Mo. Quase todos os aços deste
tipo possuem conteúdo de carbono de
aproximadamente 0,50%.
Aplicação: talhadeiras, formões, contra-
rebites, brocas-guia e outras aplicações que
requerem elevada tenacidade e resistência
ao choque.
5. AÇO FERRAMENTA

54. • AÇOS PARA MOLDAGEM (P) 
Possuem Cr e Ni como principais
elementos de liga.
Aplicação: utilizados quase que
exclusivamente em peças fundidas sob
pressão ou em moldes para injeção ou
compressão de plásticos
5. AÇO FERRAMENTA

56. Características importantes:
• usinabilidade;
• bom coeficiente de troca térmica;
• resistência à abrasão;
• capacidade de receber tratamentos térmicos e
termoquímicos;
• capacidade de ser polido.
– Processamentos:
• recozimento;
• têmpera;
• revenimento;
• alívio de tensões;
• polimento.
AÇOS PARA MOLDAGEM (P) à P20
5. AÇO FERRAMENTA

57. – A dureza superficial de
peças produzidas a partir
destes aços pode ser
estimada consoante a
apreciação de curvas de
revenimento.
• Curva de revenimento do aço AISI P20
AÇOS PARA MOLDAGEM (P) à P20
5. AÇO FERRAMENTA