O documento discute os processos de produção e tipos de ferro e aço. Resume: 1) O ferro é extraído de minérios de ferro no alto-forno e produz ferro-gusa com alto teor de carbono, que é usado para fazer ferro fundido e aço. 2) Existem diferentes tipos de ferro como ferro puro, gusa, fundido e ligas de ferro-carbono. 3) Os processos de produção de aço incluem a refinação do gusa bruto em conversores ou fornos para reduzir o teor de carbono.

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Ferro e Aço
O FERRO (Fe)
Ferro (Fe) e suas Ligas
O Fe é um metal que se caracteriza por
apresentar várias fases alotrópicas,
apresenta ponto de fusão a 1538 ºC, abaixo
dessa temperatura ele cristaliza-se.

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Ferro e Aço
Os materiais metálicos ferrosos classificam-
se como:
• Ferro Puro;
• Eletrolíticos;
• Comercial (Esponja, Armco, Pudlado);
• Ligas de Ferro-Carbono (Fe-C)
• Comuns (Maleáveis, Não maleáveis,
Maleabilizáveis);
• Especiais ou Complexas

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Ferro e Aço
• Ligas de Adição ou Fe-Ligas Não Maleáveis:
• Ferro Gusa
• Ferro Fundido
• Ligas de Adição ou Fe-Ligas Maleáveis:
• Ferro (Nodular, Fundido e Inoculado)
• Aço (De origem fundida ou plástica)

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Ferro e Aço

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Ferro e Aço
5mm<Pelotas<18mm 5mm<Sinter<50mm 6mm< Minério <40mm
granulado
Em detalhe
Carga

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Ferro e Aço
Minério de ferro
O minério de ferro é retirado do
subsolo, porém muitas vezes é
encontrado exposto formando
verdadeiras montanhas.
Os principais minérios de ferro são
a Hematita e Magnetita.
Para retirar as impurezas, o
minério é lavado, partido em pedaços
menores e em seguida levados para a
usina siderúrgica.

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II – Ferro e Aço
O ferro é encontrado na natureza
geralmente sob a forma de óxidos, nos
minérios de ferro dos quais é extraído quase
sempre em forte aquecimento, em presença
de coque ou carvão de madeira em fornos
adequados (Alto- Forno), nos quais o óxido é
reduzido e ligado ao carbono. Forma-se
assim uma liga de Fe-C que, depois de
refinada, transforma-se em matéria prima,
para o fabrico da grande maioria das peças
metálicas, atualmente empregadas,
apresentando excelentes propriedades
mecânicas e custo relativamente baixo.
Ferro e Aço

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Definição de Ferro e Aço
Estes produtos são obtidos por
via líquida, isto é, são elaborados no
estado de fusão. São chamados:
• Aços quando possuem de 0,008 a
2,11% C.
• Ferro quando possuem teores de
carbono até 6,7% C.
Ferro e Aço

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Habitualmente essa liga
contém outros elementos como
Manganês (Mn), Silício (Si),
Enxofre (S) e Fósforo (P), que
em baixo teores são
considerados impurezas
normais.
Ferro e Aço

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O aço é um produto resultante
do(a):
• Refino do gusa bruto no conversor
Bessemer ou a Oxigênio;
• Refino do gusa bruto com sucata de
aço e Fofo em fornos Siemens-
Martin, Elétrico, etc;
• Repuxão de sucata de aço em
qualquer forno menos do tipo
conversor.
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Ferro e Aço

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Ferro e Aço

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Ferro e Aço
Tipo de
forno
Combustível
Tipo de
carga
Capacidade
de carga
Vantagens Desvantagens
Conversor
Bessemer
Injeção de ar
comprimido.
Gusa
líquido.
10 a 40 ton.
Ciclo curto de
processamento (10
a 20 minutos).
Impossibilidade de controle do teor de
carbono.
Elevado teor de óxido de ferro e nitrogênio
no aço.
Gera poeira composta de óxido de ferro,
gases e escória.
Conversor
Thomas
Injeção de ar
comprimido.
Gusa
líquido,
cal.
Em torno de
50 ton.
Alta capacidade de
produção.
Permite usar gusa
com alto teor de
fósforo.
O gusa deve ter baixo teor de silício e
enxofre.
Elevado teor de óxido de ferro e nitrogênio
no aço.
Gera poeira composta de óxido de ferro,
gases e escória.
Conversor
LD
Injeção de
oxigênio puro
sob alta
pressão.
Gusa
líquido,
cal.
100 ton.
Mínima contami-
nação por
nitrogênio.
Gera poeira composta de óxido de ferro,
gases e escória.
Forno a arco
elétrico.
Calor gerado
por arco
elétrico.
Sucata de
aço +
gusa,
minério de
ferro, cal.
40 a 70 ton.
Temperaturas mais
altas. Rigoroso
controle da
composição
química. Bom
aproveitamento
térmico.
Pequena capacidade dos fornos.
Custo operacional.
Forno de
indução
Calor gerado
por corrente
induzida dentro
da própria
carga.
Sucata de
aço.
Em torno de 8
ton.
Fusão rápida.
Exclusão de gases.
Alta eficiência.
Pequena capacidade dos fornos. Custo
operacional.

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Ferro e Aço
O FERRO (Fe)
O Fe é um metal que se caracteriza
por:
• Apresentar várias fases alotrópicas;
• Apresentar ponto de fusão a 1538ºC.
• É dividido em:
• Puro;
• Gusa;
• Fundido;
• Ligas.

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Ferro Puro
Eletrolítico: Obtido através da eletrólise de sais
ferrosos e apresenta alto índice de pureza. É
empregado atualmente sob as formas de tubos. Por
ser de difícil produção torna-se caro, sendo usado
apenas em laboratórios.
Esponja: Proveniente da redução dos óxidos de ferro e
à baixa temperatura (Máx. 1100°C), sem fusão da
matéria. O ferro é separado da ganga
eletromagneticamente e briquetado; usado na
metalurgia do pó e como redutor em solução ácida.
Como exemplo:
Varetas para soldas, mancais e retentores auto-
lubrificáveis. .
Ferro e Aço

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Armco: É obtido em forno Siemens-Martin
num processo parecido com a do aço;
Apresenta boa res. à corrosão, boa
condutibilidade elétrica. Indicado para peças
esmaltadas ou porcelanizadas.
Pudlado: Obtido no “estado pastoso” onde se
aplica o forjamento ou laminação (pudlagem).
Nesse trabalho de deformação a escória é
em grande parte expulsa da massa
permanecendo o restante em forma de
inclusões. Fácil de soldar, boa res. à
corrosão, à fadiga e Vibrações. É usado em
parafusos e estojos correntes, engates, etc.
Ferro e Aço

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Ligas de Fe-C Comuns: São as que
apresentam em sua composição elementos
normais (C, S , Mg, Si, Ph), em porcentagem
controlada.
Ligas de Fe-C Especiais ou Complexas
São as que apresentam em sua
composição elementos diferentes, além dos
comuns.
Quando o percentual de carbono é
baixo, este metalóide se apresenta
combinado com o ferro sob forma de
Carbureto (Fe3C) ou Cementita. Com teores
mais elevados esta substância se decompõe
ficando o Carbono livre sob a forma de
grafita.
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Ferro Gusa
É o produto da redução do
minério de ferro no alto forno,
contendo elevado teor de carbono.
A presença do carbono torna o
material:
• Duro;
• Frágil;
• Não maleável;
• Fundível e
• Impuro (S, P, Si, Mg, etc)
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Ferro Gusa (Cont.)
Estando o alto forno carregado, por
meio de dispositivo especial injeta-se ar
em seu interior. O ar ajuda a queima do
carvão coque, que ao atingir 1200ºC
derrete o minério. O ferro ao derreter-se
deposita-se no fundo do alto forno.
A este ferro dá-se o nome de ferro-
gusa ou simplesmente gusa.
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FERRO GUSA (Cont.)
As impurezas ou escórias por serem mais
leves, flutuam sobre o ferro gusa derretido.
Através de duas aberturas especiais, em
alturas diferentes são retiradas, primeiro a
escória e em seguida o ferro-gusa, que é
despejado em panelas chamadas CADINHOS.
O ferro-gusa derretido é levado no cadinho
e despejado em formas denominadas lingoteiras.
Uma vez resfriado, o ferro-gusa é retirado
da lingoteira recebendo o nome de LINGOTE DE
FERRO GUSA
Ferro e Aço

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FERRO GUSA (Cont.)
Aplicação
O ferro gusa é utilizado basicamente como
principal matéria prima para a fabricação de
ferro fundido e aços.
Para a transformação em aço o mesmo é
transportado ainda no estado líquido. No estado
sólido, é utilizado para a fabricação do fero
fundido.
É basicamente uma liga de ferro-carbono
com alto teor de carbono e teores variáveis de Si,
Ma, P e S. Existem vários tipos, devido à natureza
das matérias primas empregadas no alto forno e
ao processo de produção.
Ferro e Aço

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FERRO GUSA (Cont.)
De um modo geral, a maioria dos
ferros gusas possíveis de serem obtidos
em alto-forno está compreendida na
seguinte faixa de composição:
Ferro e Aço

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Ao se quebrar um lingote de ferro
gusa sua parte interna apresenta as
tonalidades branca(prateada) ou
cinzenta. No primeiro a predominância
da cementita o que torna o gusa duro,
frágil e de elevado ponto de fusão,
servindo apenas para produção do aço.
No segundo a predominância é da
grafita(C livre), usado para fundição e
parte, também, na produção do aço.
Ferro e Aço

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Ferro Fundido (Fefo)
O fefo é o produto da segunda fusão
(refusão) do gusa.
Teores de carbono entre 2,11 e 6,7
É o produto de grande aplicação nas
industriais devido aos seguintes fatores:
• Baixo custo;
• Boa capacidade de absorver vibrações
(Amortecedores);
• Alta res. à compressão e ao desgaste;
• Boa res. à fadiga e concentrações de
tensões;
• Facilidade de obtenção de peças
complexas na fundição.
Ferro e Aço

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Quanto à sua constituição o fefo pode ser :
Cinzento: Mostra uma cor escura ao fraturar
e apresenta elementos de liga tais como o
Carbono(C) e o Silício(S).
Branco: Mostra uma cor clara ao fraturar
diferenciando, em sua formação, apenas no
processo de fabricação.
OBS: O carbono total é a soma do carbono
combinado na cementita (cinzento) e do
carbono grafítico (branco).
Mesclado: Coloração mista entre o branco e
o cinzento; apresenta variável de ambos.
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Alta Resistência: É constituído de ferrita,
perlita, e grafita, também conhecido com o
nome de fonte acerada.
Produtos Maleáveis
São as ligas Fe-C e apresentam
plasticidade.
Obtido a partir de ferro fundido branco
mediante a um T. Térmico que transforma
todo Fe combinado em grafita na forma de
nódulos.
Ferro e Aço

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Ferro Nodular ou Dúctil: Obtido pelo
acréscimo de pequenas quantidades de Mg e
Ce à panela com a qual se consegue a grafita
(Nódulos ou Esferas), para distribuição
uniforme.
Se a este ferro adicionarmos até 3,5%
Ni, ele se torna inoxidável. Suas principais
características são:
• Alta tenacidade;
• Fluidez;
• Alongamento até 18% (recozido);
• Res. Ao desgaste;
• Soldabilidade;
• Usinabilidade (Maior que o Fe Cinzento);
• Temperabilidade.
Ferro e Aço

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Inoculado ou metal MEEHANITE:
É o “intermediário” entre o Ferro e
o aço fundidos.
Suas características são:
• Res. Mecânica;
• Res. ao calor;
• Res. ao desgaste;
• Res. corrosão.
Ferro e Aço

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Ferro e Aço

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DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO Fe - Fe3C
0,77 4,3
Fe Puro
Fe Gusa
Fofo
Etetóide