O documento discute as propriedades e aplicações dos aços e suas ligas. Apresenta as principais propriedades dos aços carbono e ligas, incluindo como elementos de liga afetam suas características. Também descreve brevemente ligas não ferrosas como cobre, alumínio e níquel.

1. Aços e suas Propriedades
Clayton Ap. Lima
Coordenador da Qualidade

2.  As linhas verticais da tabela são denominadas de famílias e estão divididas em
18 colunas. Os elementos que estão na mesma coluna possuem propriedades
químicas e físicas semelhantes.
 7 linhas horizontais, cada uma sendo chamada de período.
1. TABELA PERIODICA

3. 2. Estrutura do Ferro (Fe)
Metal – Brilho metálico, boa condutividade térmica e
elétrica
Ligas – Adição de elementos químicos diferentes.
Ex: NaCl
Aço-carbono – Liga de ferro (Fe) e carbono (C),
contendo entre 0,008 e 2,0% de C.
Aços-liga – Aços com adição de outros elementos
químicos (Cr, Ni, Mn, etc.)
Ferro fundido - Liga de ferro (Fe) e carbono (C),
contendo entre 2,0 e 6,7% de C.

4. 3. Aço
Formado basicamente de Ferro e Carbono
-Cor acinzentada
-Peso específico: 7,8 g/cm3
-Temp de fusão: 1350 oC a 1400 oC

5. Aço
Influência do C no aço
• Aumento da dureza
• Aumento da resistência mecânica
• Menor facilidade na soldagem
• Redução da tenacidade
• Menor facilidade na soldagem
-Propriedade dos Materiais
- Fusibilidade
- Plasticidade
- Maleabilidade
- Ductilidade
- Temperabilidade
- Usinabilidade
- Tenacidade
- Resistência
- Soldabilidade

6. 3.2 Propriedades
• Fusibilidade
– É a propriedade que o material possui de passar do
estado sólido para o líquido sob ação do calor. Ela é
caracterizada pela temperatura de fusão. Todo metal
é fusível, mas, para ser industrialmente fusível, é
preciso que tenha um ponto de fusão relativamente
baixo e que não sofra, durante o processo de fusão,
oxidações profundas, nem alterações na sua
estrutura e homogeneidade.

7. • Plasticidade
– É a propriedade que apresentam certos materiais de
se deixarem deformar permanentemente assumindo
diferentes tamanhos ou formas sem sofrerem
rupturas, rachaduras ou fortes alterações de estrutura
quando submetidos a pressões ou choques
compatíveis com as suas propriedades mecânicas.
Propriedades

8. • Maleabilidade
– É a característica apresentada pelo material em se
deformar plasticamente sob ação de uma pressão ou
choque, compatível com a sua resistência mecânica.
• Ductilidade
– corresponde a elongação total do material devido à
deformação plástica, antes da ruptura;
– Materiais dúcteis: ductilidade superior a 30%.
• Soldabilidade
– É a propriedade que certos metais possuem de se
unirem, após aquecidos e suficientemente
comprimidos.
Propriedades

9. • Temperabilidade
– É a propriedade que determina a profundidade e
distribuição da dureza produzida pela têmpera.
• Usinabililidade ou maquinabilidade
– É a capacidade de se deixar trabalhar em máquinas
operatrizes (torno, fresadoras, plaina...).
• Tenacidade
– corresponde à capacidade do material absorver
energia até sua ruptura.
Propriedades

10. • Resiliência
– corresponde à capacidade do material em
absorver energia quando este é deformado
elasticamente.
Propriedades

11. • Efeito do elemento carbono nos aços.
Quanto maior o teor de carbono, observa-se:
– Aumento da resistência mecânica
• Limite de resistência
• Limite de escoamento
– Diminuição do alongamento
– Aumento da dureza
– Redução da tenacidade
– Menor facilidade na soldagem
Aços Carbono

12. 3.3 Elementos de adição
Elementos de Adição (liga)
• Vanádio (V)– Tenacidade e excelente desoxidante;
• Cromo (Cr)- Aumento a resistência ao desgaste;
• Boro (B) – Resistência a fadiga;
• Níquel (Ni) – Boa ductilidade e resistência à corrosão
• Tungstênio (W) – Alta resistência mesmo em altas
temperaturas;
• Manganês (Mn) – Ductilidade, resistência ao desgaste
e ao choque;
• Silício (Si) – Aumenta a elasticidade e resistência
• Alumínio (Al) – Desoxidante.

13. 3.4 Classificação dos Aços
Os critérios usados na classificação dos
aços são:
A. quanto à composição química;
B. quanto à aplicação;
C. quanto ao processo de fabricação;
D. quanto à normas técnicas.

14. A. Quanto à composição química
Extra – doce < 0,15% C Baixo Carbono
Doce 0,15 - 0,30% C
Meio – doce 0,30 - 0,40% C Médio Carbono
Meio – duro 0,40 - 0,60% C
Duro 0,60 - 0,70% C Alto Carbono
Extra – Duro 0,70 - 1,20% C

15. Aços Especiais (liga)
São os aços que contem um ou mais elementos de
liga além do Fe e C, em quantidades tais que
modifiquem ou melhorem substancialmente uma
ou mais de suas propriedades quer sejam
físicas, mecânicas ou químicas.
Quanto ao teor de elementos de liga os aços
classificam-se em:
– Aços de baixa liga – quando o somatório dos
teores dos elementos de liga é inferior a 5%.
– Aços de alta liga – quando o somatório dos
elementos de liga (teores) é superior a 5%.

16. B. Quanto à aplicação
• Aços de construção: são usados na manufatura de
componentes de equipamentos industriais.
• Aços para ferramentas e matrizes: compreendem os
aços resistentes ao choques, para trabalho a frio e a
quente e aços rápidos.
• Aços Inoxidáveis e resistentes ao calor: correspondem
aos aços inoxidáveis martensíticos, ferríticos e
austeníticos, mais aços refratários.
• Aços com características especiais: como por
exemplos, aços para imans permanentes, para
núcleos de transformadores,...

17. D. Quanto as normas técnicas
• Exemplo de representação do aço ABNT para
construção civil:
ABNT CA 25A – aços para construção civil com
se=25Kgf/mm2.
• ABNT – SAE – construção mecânica
SAE 1010 - aço carbono com 0,10% de carbono.
SAE 1008 - aço carbono com 0,08% de carbono.
1 – desconsidera a presença de metais adicionas, como
Mn, Si, P, S;
0 – indica a % de elementos de liga.

18. 4. Aplicações do Aço
Aço-carbono – Largamente utilizado
- Boa ductilidade e maleabilidade
O aço-carbono pode ser:
- Soldado - Curvado
- Forjado - Torcido
- Dobrado - Trabalho com ferramentas de corte
- Trefilados - Laminados

20. Aplicações
0,05% a 0,15% de C
Chapas, fios, parafusos, tubos trefilados e produtos de caldeiraria
0,15% a 0,30%
Barras laminadas e perfiladas, arruelas e outros órgãos de máquinas.
0,30% a 0,40%
Peças especiais de máquinas, motores e ferramentas para
agricultura
0,40% a 0,60%
Peças de grande dureza, ferramentas de corte, molas e trilhos
0,60% a 1,5%
Peças de grande dureza e resistência, molas, cabos, etc.
4.1 Aço Carbono

21. • A introdução de outros elementos de liga nos
aços carbono é feita quando se deseja um ou
diversos dos seguintes efeitos:
– aumentar a dureza e a resistência mecânica;
– conferir resistência uniforme através de toda a seção em peças
de grandes dimensões;
– diminuir o peso (conseqüência do aumento da resistência) de
modo a reduzir a inércia de uma parte móvel;
– conferir resistência à corrosão;
– aumentar a resistência ao calor;
– aumentar a resistência ao desgaste;
– aumentar a capacidade de corte;
– melhorar as propriedades elétricas e magnéticas
4.2 Aços Liga

22. Sistema de Classificação dos Aços
• São designados quatro algarismos para designar
os aços;
• Os dois primeiros algarismos indicam o tipo e
quantidade aproximada dos elementos da liga;
• Os dois últimos algarismos especificam o teor de
carbono
• Quando o primeiro algarismo é 1, os aços são
simplesmente aços-carbono, desprezando seus
teores mínimos de manganês, silício, fósforo, e
enxofre. Neste caso, esses teores são
considerados iguais a zero;

23. Aços ligas
1 aço carbono
2 Ni
3 Ni – Cr
4 Mo
5 Cr
6 Cr – V
7 W
8 Ni – Cr – Mo
9 Si - Mn
Classificação quanto ao primeiro numero dos 4 algarismos

24. • Exemplos
– SAE 2350
• Aço ao níquel com 3% de níquel e 0,50% C;
– SAE 5130
• Aço ao cromo com 1% de cromo e 0,30% de C;
– SAE 9220
• Aço ao silício – manganês com 2% de Si-Mn e
0,20% C.

25. Aço Liga
Elementos de Adição (liga)
- Vanádio (V) – Tenacidade e excelente desoxidante
- Cromo (Cr) – Aumento a resistência ao desgaste
- Boro (B) – Resistência a fadiga
- Níquel (Ni) – Boa ductilidade e resistência à corrosão
- Tungstênio (W) – Alta resistência mesmo em altas
temperaturas
- Manganês (Mn) – Ductilidade, resistência ao desgaste e
ao choque
- Silício (Si) – Aumenta a elasticidade e resistência
- Alumínio (Al) – Desoxidante;
-Molibdênio (Mo) – alta resistência ao amolecimento;

26. • Condições de serviço que exigem aços
liga:
– Altas temperaturas - fluência, oxidação
– Baixa temperaturas - fratura frágil
– Meio corrosivo - corrosão acelerada
– Produtos especiais - contaminação
– Segurança - materiais tóxicos, explosivos,
inflamáveis
– Alta resistência - grandes esforços
Aços Liga

27. • Cobre e ligas
• Cobre-níquel
• Alumínio e ligas
• Níquel e ligas
6. Ligas Não Ferrosas

28. – Metais e ligas metálicas isentas de ferro, ou
onde o ferro entra em pequena quantidade.
– Características genéricas comparadas com
as do aço carbono:
• melhor resistência à corrosão
• preço bastante elevado
• menor resistência mecânica
• menor resistência à altas temperaturas
• melhor comportamento em baixas temperaturas
Metais Não-Ferros

29. • O cobre apresenta uma qualidade única com material
de engenharia:
– combina boa resistência à corrosão com elevada
condutividade elétrica e térmica, associadas a uma boa
resistência mecânica, obtida através da adição de outros
metais (exceto em temperaturas elevadas).
• O cobre resiste a:
• água do mar;
• água doce, fria ou quente;
• H2SO4, ácido acético e outros ácidos não oxidantes, desde que
diluídos e não aerados;
• exposição à atmosfera;
Metais Não-Ferros - Cobre e ligas

30. • Classificação:
– Cobre comercial
– Latões
• Ligas de cobre e zinco (até 40% de Zn)
– Bronzes
• Ligas de cobre com Sn (até 32%)
Metais Não-Ferros - Cobre e ligas

31. Metais Não-Ferros - Cobre comercial
• Contém pelo menos 98% de Cobre
• Temperatura limite de utilização 200°C
– forte redução da resistência mecânica
– transformações metalúrgicas
• Difícil soldabilidade
– alto coeficiente de troca térmica
– requer pré-aquecimento para a soldagem
• Material bastante estável (mesmo grupo da Ag e Au)
– excelente resistência à corrosão

32. Metais Não-Ferros - Cobre-níquel
Liga a base de cobre de melhor resistência à corrosão e à
temperaturas elevadas e também de mais alto preço.
• Quanto maior a quantidade de níquel melhor será a resistência à
corrosão e à temperatura e mais elevada será o custo;
• A resistência mecânica destas ligas é semelhante à dos bronzes e
um pouco maior que à do cobre;

33. Metais Não-Ferros - Cobre-níquel
• São muito resistentes à oxidação em temperaturas elevadas e
praticamente imunes à corrosão com H2SO4, HCl, diluídos;
• Aplicações:
– feixes tubulares de trocadores de calor;
– tubulações de água salgada e de ácidos diluídos, pequenos
diâmetros, onde não é possível a utilização de aço carbono com
revestimento.

34. Metais Não-Ferros - Alumínio e ligas
• O alumínio é um material reativo, mas capaz de formar
um película de óxido de alumínio que o protege da
corrosão de muitos meios agressivos.
• Propriedades gerais:
– baixa densidade (d = 2,7 g/cm³)
– boa condutividade térmica
– boa condutividade elétrica
– boa resistência à corrosão
• o metal é praticamente inerte em relação à atmosfera (mesmo
úmida e poluída), ao vapor d´água e condensado, bem como às
águas em geral.
– a resistência mecânica do alumínio puro é baixa
– excelente comportamento em baixas temperaturas
– baixo ponto de fusão (685° C)

35. Metais Não-Ferros - Alumínio e ligas
• Efeito da temperatura sobre o alumínio:
– a redução da temperatura leva a:
• aumento dos limites de resistência e de escoamento;
• ligeira redução no alongamento;
• a resistência ao impacto permanece praticamente inalterada
até o zero absoluto.
– o aumento da temperatura, por sua vez:
• provoca uma redução da resistência mecânica , não
podendo ser empregado para temperaturas acima de 150°C;
• em algumas ligas o limite de utilização é de 65°C.

36. Metais Não-Ferros - Alumínio e ligas
• Aplicações:
– muito utilizado para equipamentos para serviços
em temperaturas muito baixas;
– serviços criogênicos, com gases liquefeitos (ar,
H2, O2, N2, Metano, etc.);
– tubos e espelhos de trocadores de calor;
– é proibitivo o uso do alumínio para
equipamentos que contenham fluidos perigosos
por causa da baixa temperatura de fusão.

37. Metais Não-Ferros - Níquel e ligas
• Tanto o níquel quanto suas ligas são metais que alinham
excelente resistência à corrosão com boas qualidades
mecânicas e de resistências à temperaturas, tanto altas
quanto baixas.
• Propriedades gerais:
– em geral, as ligas de níquel são 20 a 100 vezes mais caras que
os aços inoxidáveis, o que mostra que sua aplicação deve ser
em situações especiais;

38. TESTE SEU CONHECIMENTO

39. TESTE SEU CONHECIMENTO

40. AÇOS MAIS USADOS NA
LUFAED
SAE 1006 ATÉ 1020 – PODEM SER
• ZINCADAS
• CEMENTADAS
• GERAMENTE MATERIAL MOLE

41. AÇOS MAIS USADOS NA
LUFAED
SAE 1045 ATÉ 1050 – PODEM SER
• ZINCADAS
• TEMPERADAS
• GERAMENTE MATERIAL COM DUREZA
DE 70 – 90 HRB
• USADOS EM ARRUELAS COM E ALTA
RESISTÊNCIA.

42. AÇOS MAIS USADOS NA
LUFAED
SAE 1060 ATÉ 1075 – PODEM SER
• ZINCADAS
• TEMPERADAS / AUSTEMPERADAS
• GERAMENTE MATERIAL COM DUREZA
DE 85 – 100 HRB
• USADO PARA ARRUELAS MOLAS

43. AÇOS MAIS USADOS NA
LUFAED
G2L60 – G2L70 – PODEM SER
• ZINCADAS
• MATERIAL COM DUREZA DE 200 HV
MÍNIMO
• USADO PARA ARRUELAS ONDE HÁ
EXIGÊNCIA DE MATERIAL COM
PROPRIEDADES MECÂNICAS MAIS
RELEVANTES – LE – AL - RT

44. AÇOS MAIS USADOS NA
LUFAED
G2RL - G2L40 – PODEM SER
• ZINCADAS
• MATERIAL COM DUREZA BAIXA
• USADO PARA ARRUELAS ONDE HÁ
EXIGÊNCIA DE MATERIAL COM
PROPRIEDADES MECÂNICAS MAIS
RELEVANTES – LE – AL - RT

45. AÇOS MAIS USADOS NA
LUFAED
AÇO ASTM A 36 – USI CIVIL– PODEM
SER
• ZINCADAS
• CEMENTADAS
• EXCELENTE SOLDABILIDADE
• CONFORMAÇÃO E DOBRA
• CONTRUÇÃO CIVIL

46. AÇOS MAIS USADOS NA
LUFAED
AÇO INOX 304 – 301 – 316 – 309
• SÃO RESISTENTES A CORROSÃO
• ATAQUES QUÍMICOS
É MUITO USADO NA INDUSTRIA
ALIMENTÍCIA

47. AÇOS MAIS USADOS NA
LUFAED
AÇO 50 CRV4
• SIMILAR AO 1060/1070

48. FIM