O documento descreve a história do ferro e do aço, desde as primeiras descobertas no período Neolítico até os processos modernos de produção. Aborda os principais marcos temporais e locais de desenvolvimento dos materiais, além de características e aplicações dos aços carbono, ligados e especiais.

1. Materiais e Técnicas 2012.2

2. 6.000 a 4.000 anos a.C.
Muitos defendem a hipótese de que o homem
descobriu o ferro no Período Neolítico (Idade da
Pedra Polida), por volta de 6.000 a 4.000 anos
a.C
1.770 a.C.
A primeira indústria do ferro apareceu ao sul do
Cáucaso, 1700 a.C., entre os Hititas. O minério
de ferro apresentava-se sob a forma de
pequenas pedras à flor da terra.
AÇO
1100 a.C.
Depois do Cáucaso, o ferro apareceu no Egito
em torno de 1100 a.C. Posteriormente, foi
encontrada em regiões às quais, hoje, damos o
nome de Grécia (1100 a.C.), Áustria (920 a. C.),
Itália (600 a. C.), Espanha França, Suíça
500 a.C.
Os chineses fabricavam o ferro carburado, mais
tarde chamado ferro-gusa.

3. Século XIV
AÇO
A altura dos fornos tinha aumentado e as
condições de sopro se aperfeiçoado. A
temperatura de combustão aumentou o
suficiente para que o ferro pudesse absorver
quantidades crescentes de carbono. Com o
aumento do teor de carbono o metal se fundia a
uma temperatura mais baixa e assim obteve-se
pela primeira vez um metal líquido na parte
baixa do alto forno. Com os fornos
transformados em altos-fornos, a produção de
ferro aumenta e por volta de 1350 surge a
fundição de objetos de uso doméstico,
instrumentos agrícolas e muitos outros.
Século XV
Começa-se a produzir ferro pelo "refino" do
ferro-gusa.

4. Século XVIII
O consumo de aço faz um grande avanço. O
inglês Abraham Darly começa a produzir o ferrogusa a partir do coque em 1709. Na França,
Reáumur realiza estudos teóricos sobre a
redução do ferro-gusa em aço. Huntsman obtém
pequenas quantidades de aço no cadinho em
1745.
AÇO
Século XIX
Em 1856, a descoberta do inglês Bessemer
permite realizar uma produção realmente
industrial de aço pelo refino do gusa em um
convertedor através do sopro de uma corrente
de ar que atravessava o banho de gusa
convertendo-o por oxidação em aço líquido. A
partir dessa época, pôde-se dispor, graças a
estes processos, de grandes quantidades desta
liga ferro-carbono, que se chamava aço, cujas
propriedades permitiram as maravilhas
tecnológicas do século XX.

5. AÇOS ESPECIAIS
* Em 1868, Robert Mushet descobriu acidentalmente que um aço com manganês e
tungstênio temperava ao ar e resultava em um material com excelentes propriedades
de dureza a quente e de resistência ao desgaste, o que possibilitou sua utilização em
operações de usinagem de materiais de alta dureza. A composição química do aço de

6. Aços especiais ou aços-liga:
São àqueles que pelo seu percentual de carbono
ou pela adição de elementos de liga,
principalmente
metálicos,
apresentam
propriedades específicas em termos de
resistência mecânica, à corrosão e características
eletromagnéticas.
Elemento de liga: elemento, metálico ou não,
que é adicionado a um metal (chamado de metalbase) de tal maneira que melhora alguma
propriedade desse metal.
Conforme a percentagem total de elementos de
liga, podem-se classificar os aços-lia da seguinte
forma:
• Aços de baixa liga – até 5% de elementos de
liga
• Aços de média liga – de 5% até 10% de
elementos de liga
• Aços de alta liga – mais de 10% de elementos

7. LIGAS FERRO-CARBONO
0<%C<2
2<%C<4
AÇOS
Se não contiver
Sem liga ou nenhum elemento
Aço-carbono de liga em
quantidade
superior aos
mínimos indicados
Aço ligado ou Açoliga
Se nenhum
Aço de
elemento de liga
baixa
atingir um teor de
liga
Aço de
alta liga
5%
Se pelo menos um
el. de liga
ultrapassar um teor
de 5%
FERROS FUNDIDOS
Teores máximos de alguns
elementos nos aços sem
• Al – 0,10%liga: Ni – 0,30
•
• Bi – 0,10
• Nb – 0,06
• B – 0,0008 • Pb – 0,40
• Cr – 0,30
• Se – 0,10
• Co – 0,10
• Si – 0,50
• Cu – 0,05
• Ti – 0,05
• Mn – 1,65
• W – 0,01
• Mo – 0,08
• V – 0,10

8. Condições especiais de aplicação:
•
•
•
•
•
Altas Temperaturas;
Baixas Temperaturas;
Alta Corrosão;
Sem Contaminação;
Segurança.
Gráfico – resistência mecânica x temperatura

9. Gráfico – fluência x temperatura

10. Elemento de liga:
• Manganês (Mn):
• Agente dessulfurante e desoxidante;
• Aumenta a dureza e a resistência (%Mn>1%);
• Entre 11-14% Mn alcança-se alta dureza, alta
ductilidade e excelente resistência ao desgaste
(aplicações em ferramentas resistentes ao
desgaste);
• Aumenta a forjabilidade do aço, a
temperabilidade, a resistência ao choque e o
limite elástico.
• Alumínio (Al):
• diminuir ou eliminar o desprendimento de
gases que agitam o aço quando ele está se
solidificando (“Acalmar” o aço).
• Fósforo (P):
• Aumenta a resistência dos aços baixo carbono;
• Aumenta a resistência à corrosão;
• Aumenta a resistência à tração;
• Aumenta a dureza, gerando fragilidade à frio
(0,04-0,025% no máximo)

11. Elemento de liga:
• Enxofre (S):
• Forma sulfeto ferroso (FeS) - que faz o aço se
romper, tornando-se um agente fragilizador;
• Se combinado com manganês forma sulfeto de
manganês (MnS), que pode ser benéfico
melhorando a usinabilidade.
• Silício (Si):
• Auxilia na desoxidação e impede a formação
de bolhas nos lingotes;
• Níquel (Ni):
• Aumenta consideravelmente a resistência à
corrosão em aços baixo carbono (12-20% Ni);
• Com 36% de Ni (INVAR) tem-se coeficiente de
expansão térmica próximo de zero;
• Aumenta a resistência ao impacto (2-5% Ni).

12. Elemento de liga:
• Cromo (Cr):
• Aumenta a resistência à corrosão e ao calor;
• Aumenta a resistência ao desgaste (devido à
formação de carbetos de cromo);
• Em aços baixa liga aumenta a resistência e a
dureza;
• É normalmente adicionado com Ni (1:2).
• Tungstênio (W):
• Mantém a dureza a altas temperaturas;
• Forma partículas duras e resistentes ao
desgaste à altas temperaturas, muito utilizado
em aços para ferramentas.
• Boro (B):
• É um agente endurecedor poderoso (0,0010,003%);
• Facilita a conformação à frio;
• Tem efeito 250-750 vezes ao efeito do níquel
(Ni); 100 vezes ao efeito do cromo (Cr).

13. Classificação segundo a aplicação:
•
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Aços para fundição;
Aços estruturais;
Aços para trilhos;
Aços para chapas;
Aços para tubos;
Aços para arames e fios;
Aços para molas;
Aços de usinagem fácil;
Aços para cementação;
Aços para nitretação;
Aços para ferramentas e matrizes;
Aços resistentes ao desgaste;
Aços resistentes à corrosão;
Aços resistentes ao calor;
Aços para fins elétricos;
Aços para fins magnéticos;
Aços ultra-resistentes;
Aços criogênicos;
Aços sintetizados.

14. Classificação AISI-SAE
O sistema de classificação da AISI é frequentemente
adoptado pela Society of Automotive Engineers (SAE), pelo que é
referido abreviadamente por AISI-SAE; consiste num sistema
numérico de quatro ou cinco algarismos, indicando os dois (ou
três) últimos o teor em carbono do aço em centésimos; os dois
primeiros indicam se o aço é ou não ligado e qual o tipo de liga
AISI-SAE
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%)
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

15. • Os aços estruturais podem ser classificados
em três grupos principais, conforme a tensão
de escoamento mínima especificada:
Tipo
Aço carbono de média
resistência
Aço de alta resistência e
baixa liga
Aços ligados tratados
termicamente
Limite de
Escoamento Mínimo,
MPa
195 a 259
290 a 345
630 a 700
• * Aços termicamente tratados aumentam
também resistência à corrosão, porém
perdem soldabilidade.

16. VANTAGENS DO AÇO ARBL
• Aumentar a resistência mecânica
permitindo um acréscimo da carga unitária
da estrutura ou tornando possível uma
diminuição proporcional da seção, ou seja,
o emprego de seções mais leves;
• Melhorar a resistência à corrosão
atmosférica;
Aço ARBL
• Melhorar a resistência ao choque e o
limite de fadiga;
• Elevar a relação do limite de escoamento
para o limite de resistência à tração, sem
perda apreciável da ductilidade.

17. TIPOS DE AÇO ARBL
Aço ARBL
• Aços Patináveis - projetados para ter
resistência à corrosão atmosférica elevada
• Aços de laminação controlada laminados a quente para desenvolver uma
estrutura austenítica altamente deformada
que se transforma em uma estrutura
ferrítica equiaxial de grãos finos no
resfriamento. Nesta categoria estão A572,
A735, A736 e A737 (os 73 para vasos de
pressão)
• Aços com perlita reduzida - reforçados
por uma estrutura de grão finos de ferrita e
endurecimento por precipitação, porém com
baixo teor de carbono e, portanto com
pouca ou nenhuma perlita na microestrutura

18. TIPOS DE AÇO ARBL
• Aços Microligados – contém pequenas
adições de elementos como nióbio, vanádio
e/ou titânio para refinamento do tamanho de
grão e/ou endurecimento por precipitação
Aço ARBL
• Aço com ferrita acicular – possuem teores
muito baixos de carbono e endurecibilidade
suficiente para gerar uma estrutura de
ferrita acicular muito fina e resistente no
resfriamento, no lugar da estrutura ferrítica
poligonal usual
• Aços dual phase ou bifásicos–
processados para microestrutura de ferrita
contendo pequenas regiões de martensita
de alto carbono uniformememnte
distribuídas, resultando num produto com
baixo limite de escoamento e alta taxa de

19. LIGHT STEEL
FRAME

20. PRINCIPAIS BENEFÍCIOS:
• Total Flexibilidade na Arquitetura
• Alta produtividade / Construção a seco
• Redução de desperdícios / Baixo impacto
ambiental
LIGHT STEEL
FRAME
• Facilidade de montagem, manuseio e
transporte
• Rapidez de execução / Redução de
prazos
• Excelente Desempenho térmico e
acústico
• Otimização de custos
• Rápido retorno do capital

21. • GHERKIN: O PRÉDIO
PEPINO
Norman Foster
2004

22. • SHARD: O MAIOR DA
INGLATERRA
Renzo Piano
2012

23. SHARD
CURIOSIDADES

24. • Centro Cultural Niemeyer GOIÂNIA
Oscar Niemeyer
2007
O projeto utilizou os aços longos ao carbono e compreende um conjunto de quatro prédios: um
monumento em forma de pirâmide, um teatro, um prédio administrativo com cinco pavimentos e
um museu. O Centro possui dezessete mil metros de área construída, e está localizado em uma
grande esplanada retangular com 26 mil metros quadrados de extensão.

25. • Casa Veranda – Rio de
Janeiro
Carla Juaçaba
Uma casa retangular e transparente, com paredes de vidro e estrutura de aço auto-patinável,
suspensa 90 centímetros do solo, corta ao meio um terreno habitado por árvores centenárias e
que termina em uma floresta. A estrutura de perfis de aço auto-patinável, chamado também de
corten, foi soldada e montada em 15 dias. A opção pelo material é justificada pelo baixo custo; e a
escolha pelo aço auto-patinável, definida pela sua resistência à corrosão, que nessa área é
intensificada pela maresia. A estrutura de aço é aparente, no interior e exterior. "A vantagem do
aço é você poder dar as proporções que quer ao material. E o aço corten é anticorrosivo“.

26. • Casa Natura – São Paulo
FGMF Arquitetos e
Epigram Group
2010
Os profissionais explicam que substituíram as reformas por construções industrializadas,
concebidas de acordo com os preceitos da boa arquitetura e sustentabilidade, que incluiu o uso do
aço. Optar por soluções deste tipo também significou uma redução do desperdício de material em
relação à construção tradicional.
Área construída: 250 m²

27. Objetivos das
pesquisas:
• Melhorar a tenacidade do aço
• Aumentar a resistência
mecânica
• Aumentar a vida útil das peças
produzidas com o material
• Reduzir os custo de produção
de materias específicos, como
os inoxidáveis

28. Aços Ferramenta
Aço VHSUPER:
• Menor taxa de cromo e maior
taxa de molibdênio
• Maior resistência ao quente
• Melhor resistência ao revenido

29. Aços alternativos ao HY 80
Aços ULCB e HSLA-80
• Não passam pelo
processo de têmpera e
revenido
• São mais econômicos
• Requerem menos
especialização do
soldador