AULA DE AÇO E FERRO FUNDIDO VOLTADO PARA CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA

2. DICAS PARA PREENCHIMENTO
FONTE DO TEMA = ARIAL / TIMES NEW ROMAN.
TAMANHO DA FONTE PARA TÍTULO 26 OU 28.
TAMANHO DA FONTE PARA TEXTO 24.
OBSERVAÇÕES:
Não poluir o slide de texto para não ficar cansativo, caso tenha
excesso pular para outro slide.
Sempre colocar figuras / imagens / fotografias pertinentes ao
assunto que está sendo ministrado para entendimento do aluno e
ilustração técnicas.
Colocar animações / simuladores e vídeos curtos para não ficar
cansativo.

3. Principais Processos de Soldagem
DENOMINAÇÃO EM PORTUGUÊS DESIGNAÇÃO AWS DENOMINAÇÃO EM INGLÊS
Soldagem com eletrodo revestido SMAW Shielded metal arc welding
Soldagem TIG GTAW Gas tungsten arc welding
Soldagem MIG/MAG GMAW Gas metal arc welding
Soldagem a arco submerso SAW Submerged arc welding
Soldagem por resistência elétrica ERW Eletric Resistance welding
Soldagem oxi-acetilênica OAW Oxyacetylene welding
Soldagem com arame tubular FCAW Fluxcored arc welding
Soldagem eletro-gás EGW Electrogas welding
Soldagem por eletro-escória ESW Electroslag welding
Soldagem a gás OFW Oxyfuel gas welding
Soldagem a plasma PAW Plasma arc welding
Soldagem de pino SW Stud welding

5. Materiais de Construção Mecânica
AÇOS E FERROS FUNDIDOS
PROFESSOR : LEONARDO ANGELO COSTA 5

6. INTRODUÇÃO
• O Ferro é o metal mais utilizado pelo homem na
atualidade, com mais de 90% em peso da produção
mundial dos metais.
• A abundância deste mineral, o custo relativamente baixo
de produção e as múltiplas propriedades físico-químicas
que podem ser obtidas com adição de outros elementos
de liga são fatores que dão a este metal uma extensa
variedade de aplicações.
• Alguns metais, como o cobre e alumínio por exemplo,
podem ser usados no estado quimicamente quase puro.
Entretanto, isso não ocorre com o ferro.
• No uso prático, este metal está sempre ligado ao
carbono e a outros elementos formando diferentes tipos
de aços e ferros fundidos.
6

7. LIGAS FERROSAS
• As ligas ferrosas – aquelas em que o ferro é o
constituinte principal – são produzidas em maior
quantidade que qualquer outro tipo de metal.
• Essas ligas são especialmente importantes como
materiais de construção em engenharia.
• Seu amplo uso é o resultado dos seguintes fatores:
 Abundância;
 Produção relativamente econômica e fácil;
 Versatilidade;
 Propriedades mecânicas.
7

8. LIGAS FERROSAS
• Desvantagens:
 Densidade relativamente alta;
 Condutividade elétrica comparativamente
baixa;
 Suscetibilidade à corrosão.
8

9. Prof. M.ª Kaciê Trindade 9
Diagrama de fases do sistema Fe-C

10. Diagrama de fases do sistema Fe-C
10

11. 11
Diagrama de fases do sistema Fe-C

12. 12
Diagrama de fases do sistema Fe-C

13. 13
Diagrama de fases do sistema Fe-C

14. 14
Diagrama de fases do sistema Fe-C

15. 15
Diagrama de fases do sistema Fe-C
Átomo de
carbono
FERRITA AUSTENITA

16. 16
Diagrama de fases do sistema Fe-C

17. 17
Diagrama de fases do sistema Fe-C

18. 18
Diagrama de fases do sistema Fe-C

19. 19
Diagrama de fases do sistema Fe-C

20. 20
Diagrama de fases do sistema Fe-C

21. 21
Diagrama de fases do sistema Fe-C

22. 22
Diagrama de fases do sistema Fe-C

23. 23
Transformação de fases
ASPECTO CINÉTICO
• Aço resfriado lentamente – aparecerão os
constituintes ferrita, perlita e cementita. Estes
constituintes torna o aço macio e pouco resistente.
• Aço resfriado rapidamente - aparecerão outros
constituinte metaestáveis, como a bainita e
martensita, que não são previstos no diagrama de
fase ferro-cementita. A microestrutura torna-se
mais fina, aumentando o limite de escoamento do
aço.

24. 24
Transformação de fases
• Decomposição da austenita em diferentes
estruturas dependendo da velocidade de
resfriamento

25. 25
Curva TTT de um aço
eutetóide
Diagrama de Transformações Isotérmicas
(Diagramas TTT)
• Os diagramas TTT (ITT ou TRC) fornecem
as fases e constituintes formados em um
aço, em função de suas condições de
resfriamento a partir do campo
austenítico.
• Estes diagramas podem ser baseados em
transformações a temperatura constante
(após o material ser resfriado rapidamente
a partir do campo austenítico até a
temperatura de interesse),
• São conhecidos como diagramas ITT
(Isothermal Time Transformation) ou em
transformações desenvolvidas durante um
resfriamento contínuo, diagrama TRC
(Transformação em Resfriamento

26. Prof. M.ª Kaciê Trindade 26
Diagrama de Transformações Isotérmicas
(Diagramas TTT)

27. 27
BAINITA
• São ripas de Fe-α (tiras), separadas por
partículas de Fe3C;
• Forma-se entre 200°C e 540°C;
• Bainita superior: entre 300 e 540°C
• Bainita inferior: entre 200 e 300°C
• Tanto a superior quanto a inferior são formadas por ferrita,
cementita e martensita, modificando-se apenas seu arranjo
na estrutura.
Transformação de fases

28. 28
BAINITA
Martensita
Ferrita
Cementita
Transformação de fases

29. 29
Figura. (a) Bainita inferior em um aço baixa liga com 0,69% p. C. (b) Esquema do possível mecanismo de
crescimento da bainita inferior. Fonte: (PORTER;EASTERLING;SHERIF, 2009).
Transformação de fases

30. 30
MARTENSITA
• É uma fase metaestável, não prevista pelo diagrama de equilíbrio Fe-C e se forma por um curto movimento
simultâneo de grupos de átomos (isto é, por deformação localizada), devido a enorme instabilidade da austenita.
• Esta fase tem uma estrutura cristalina Tetragonal de Corpo Centrado (semelhante à estrutura CCC, mas com uma
de suas arestas maior que as outras duas), uma morfologia de lâminas ou agulhas, quando observada ao
microscópio.
• É um constituinte de maior dureza dos aços comuns.
• METAESTÁVEL
• capaz de perder a estabilidade através de pequenas perturbações (diz-se de sistema físico)
• ESTRUTURA CCC
• Estrutura cúbica de corpo centrado A célula unitária da estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) é constituída
por um cubo com 1/8 de átomo em cada vértice e um átomo no centro do cubo, que se repete nas três
dimensões formando um corpo sólido macroscópico.
•
Transformação de fases

31. 31
• MARTENSITA
ALOTROPIA
• propriedade que possuem alguns elementos químicos de se apresentarem com formas e propriedades
físicas diferentes, tais como densidade, organização espacial, condutividade elétrica (p.ex., o grafite e o
diamante são formas alotrópicas do carbono).
Transformação de fases

32. 32
Transformação de fases

33. 33
• Para ligas que contêm menos
do que cerca de 0,6%de C, os
grãos de martensita se formam
como ripas.
• São placas longas e finas, tais
como as lâminas de uma folha.
• Os detalhes microestruturais
são muito finos e técnicas de
micrografia eletrônica devem
ser aplicadas para a análise
dessa microestrutura.
Transformação de fases

34. 34
Transformação de fases

35. 35
Transformação de fases

36. 36
MARTENSITA Revenida (fases Ferrita + Fe3C)
• O revenido é
conseguido através
do aquecimento de
um aço martensítico
até uma temperatura
abaixo do eutetóide
durante um intervalo
de tempo específico.
Transformação de fases

37. 37
MARTENSITA Revenida (fases Ferrita + Fe3C)
Transformação de fases

38. 38
AÇO x FERRO FUNDIDO

39. 39
AÇO x FERRO FUNDIDO

40. 40
AÇO x FERRO FUNDIDO

41. 41
AÇO x FERRO FUNDIDO

42. 42
AÇO x FERRO FUNDIDO

43. AÇOS: obtenção
43

44. AÇOS: classificação
44
• Critérios:
a) Quanto à composição química;
b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
c) Quanto à microestrutura;
d) Quanto as normas técnicas.

45. AÇOS: classificação
45
• Critérios: a) Quanto à composição química;

46. AÇOS: classificação
46
• Critérios: a) Quanto à composição química;

47. AÇOS: classificação
47
• Critérios: a) Quanto à composição química;

48. AÇOS: classificação
48
• Critérios: a) Quanto à composição química;
Propriedades Mecânicas

49. AÇOS: classificação
49
• Critérios: a) Quanto à composição química;

50. AÇOS: classificação
50
• Critérios: a) Quanto à composição química;
Propriedades Mecânicas

51. AÇOS: classificação
51
• Critérios: a) Quanto à composição química;

52. AÇOS: classificação
52
• Critérios: a) Quanto à composição química;
Propriedades Mecânicas

53. AÇOS: classificação
53
• Critérios: a) Quanto à composição química;

54. AÇOS: classificação
54
• Critérios: a) Quanto à composição química;

55. AÇOS: classificação
55
• Critérios: a) Quanto à composição química;

56. AÇOS: classificação
56
• Critérios: a) Quanto à composição química;

57. AÇOS: classificação
57
• Critérios: a) Quanto à composição química;

58. AÇOS: classificação
58
• Critérios: a) Quanto à composição química;
MANGANÊS (Mn) - residual

59. AÇOS: classificação
59
• Critérios: a) Quanto à composição química;
ENXOFRE (S) - residual

60. AÇOS: classificação
60
• Critérios: a) Quanto à composição química;
FÓSFORO (P) - residual

61. AÇOS: classificação
61
• Critérios: a) Quanto à composição química;
NÍQUEL (Ni)

62. AÇOS: classificação
62
• Critérios: a) Quanto à composição química;
CROMO (Cr)
Os elementos Cromo(Cr), Vanádio(V), Tungstênio(W) e Molibdênio(Mo) quando
combinados com o carbono formam compostos à base de Carbonetos, os quais são
muitos duros e resistentes ao desgaste e à abrasão.

63. AÇOS: classificação
63
• Critérios: a) Quanto à composição química;
MOLIBIDÊNIO (Mo)
Os elementos Cromo(Cr), Vanádio(V), Tungstênio(W) e Molibdênio(Mo) quando
combinados com o carbono formam compostos à base de Carbonetos, os quais são
muitos duros e resistentes ao desgaste e à abrasão.

64. AÇOS: classificação
64
• Critérios: a) Quanto à composição química;
VANÁDIO (V)
Os elementos Cromo(Cr), Vanádio(V), Tungstênio(W) e Molibdênio(Mo) quando
combinados com o carbono formam compostos à base de Carbonetos, os quais são
muitos duros e resistentes ao desgaste e à abrasão.

65. AÇOS: classificação
65
• Critérios: a) Quanto à composição química;
TUNGSTÊNIO (W)
Os elementos Cromo(Cr), Vanádio(V), Tungstênio(W) e Molibdênio(Mo) quando
combinados com o carbono formam compostos à base de Carbonetos, os quais são
muitos duros e resistentes ao desgaste e à abrasão.

66. AÇOS: classificação
66
• Critérios: a) Quanto à composição química;
SILÍCIO (Si)

67. AÇOS: classificação
67
• Critérios: a) Quanto à composição química;
BORO (B)

68. AÇOS: classificação
68
• Critérios: a) Quanto à composição química;
ALUMÍNIO (Al)

69. AÇOS: classificação
69
• Critérios: a) Quanto à composição química;
COBALTO (Co)
TITÂNIO (Ti)

70. AÇOS: classificação
70
• Critérios:
• b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
• Aços para fundição;
• Aços estruturais;
• Aços para chapas e tubos;
• Aços para arames e fios;
• Aços para molas;
• Aços de usinagem fácil;
• Aços para ferramentas e matrizes.

71. AÇOS: classificação
71
• Critérios: b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
Aços para fundição

72. AÇOS: classificação
72
• Critérios: b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
Aços para fundição

73. AÇOS: classificação
73
• Critérios: b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
Aços para fundição

74. AÇOS: classificação
74
• Critérios: b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
Aços Estruturais

75. AÇOS: classificação
75
• Critérios: b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
Aços Estruturais

76. AÇOS: classificação
76
• Critérios: b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
Aços para chapas e tubos

77. AÇOS: classificação
77
• Critérios: b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
Aços para arames e fios

78. AÇOS: classificação
78
• Critérios: b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
Aços para molas

79. AÇOS: classificação
79
• Critérios: b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
Aços de usinagem fácil

80. AÇOS: classificação
80
• Critérios: b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
Aços para ferramentas e matrizes

81. AÇOS: classificação
Prof. M.ª Kaciê Trindade 81
• Critérios: b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
Aços para ferramentas e matrizes

82. AÇOS: classificação
Prof. M.ª Kaciê Trindade 82
• Critérios: b) Quanto à aplicação e ao processo de fabricação;
Aços para ferramentas e matrizes

83. AÇOS: classificação
83
• Critérios:
• c) Quanto à microestrutura;
• Perlíticos;
• Martensíticos;
• Austeníticos;
• Ferríticos;
• Carbídicos ou Cementíticos.

84. 84
AÇOS: classificação
AÇOS PERLÍTICOS
AÇOS MARTENSÍTICOS

85. 85
AÇOS: classificação
AÇOS AUSTENÍTICOS
AÇOS FERRÍTICOS

86. 86
AÇOS: classificação
AÇOS CARBÍDICOS ou CEMENTÍTICOS

87. 87
AÇOS: classificação
AÇOS INOXIDÁVEIS

88. 88
AÇOS: classificação
AÇOS INOXIDÁVEIS
• São produzidos em 3(três) classes com base na
fase constituinte predominante na sua
microestrutura:
• Ferrítica – magnéticos, não endurecíveis – Fe,
C e Cr;
• Austeníticos – não magnéticos, não
endurecíveis – Fe, C, Cr e Ni;
• Martensítica – magnéticos, endurecíveis – Fe,
C e Cr.

89. 89
AÇOS: classificação
AÇOS INOXIDÁVEIS

90. 90
AÇOS: classificação
AÇOS INOXIDÁVEIS

91. 91
AÇOS: classificação
AÇOS INOXIDÁVEIS

92. 92
AÇOS: classificação
AÇOS INOXIDÁVEIS

93. 93
AÇOS: classificação
AÇOS INOXIDÁVEIS

94. 94
AÇOS: classificação
AÇOS INOXIDÁVEIS

95. 95
AÇOS: classificação
AÇOS INOXIDÁVEIS

96. 96
AÇOS: classificação
AÇO PATINÁVEL

97. 97
AÇOS: classificação
AÇO PATINÁVEL
• O aço patinável é um tipo de aço, feito com uma composição
química contendo elementos de liga como cobre, fósforo,
níquel e cromo de forma que, quando exposto à determinadas
condições ambientais, provoca a oxidação da camada exposta,
formando uma pátina que possui características particulares
que protegem a peça contra a corrosão atmosférica, sem
perder praticamente as suas características mecânicas.
• Além disso, esses elementos de liga também contribuem para
a melhoria de propriedades mecânicas atribuindo muito mais
resistência.
• É conhecido pelas marcas Corten, Cor-ten, Cosacor, Niocor,
USI-SAC, SAC.

98. AÇOS: classificação
98
• Critérios:
• d) Quanto às normas técnicas;

99. AÇOS: classificação
99
• Critérios: d) Quanto às normas técnicas;

100. AÇOS: classificação
100
• Critérios: d) Quanto às normas técnicas;

101. AÇOS: classificação
101
• Critérios: d) Quanto às normas técnicas;

102. AÇOS: classificação
Prof. M.ª Kaciê Trindade 102
• Critérios: d) Quanto às normas técnicas;

103. AÇOS: classificação
103
• Critérios: d) Quanto às normas técnicas;

104. Prof. M.ª Kaciê Trindade 104
AÇOS: classificação
• Critérios: d) Quanto às normas técnicas;

105. 105
FERRO FUNDIDO

106. 106
FERRO FUNDIDO

107. 107
FERRO FUNDIDO

108. 108
FERRO FUNDIDO: obtenção

109. 109
FERRO FUNDIDO
• Ligas Ferro-Carbono nas quais o conteúdo de
carbono excede o seu limite de solubilidade na
austenita (𝛾) na temperatura do eutético.
• O teor de C (>2%) está acima do teor que pode ser
retido em solução sólida na austenita, como
conseqüência o ferro fundido tem Carbono
parcialmente livre na forma de veios ou lamelas de
Grafite. Sua composição os torna excelente para
fundição.
• A fabricação dos fofos é superior a de qualquer
outro metal fundido (exceção os lingotes de aço).
• Dentre as propriedades dos ferros fundidos,
destacam-se o baixo custo, boa fluidez, ponto de
fusão mais baixo do que o aço e versatilidade de
propriedades e aplicações.

110. Prof. M.ª Kaciê Trindade 110
FERRO FUNDIDO
• Os ferros fundidos apresentam uma extensa
gama de resistências mecânicas e de durezas,
sendo, na maioria dos casos, de fácil usinagem.
• A resistência ao impacto e a ductilidade são
relativamente baixas, limitando sua utilização
em algumas aplicações.
• Eles contém no mínimo 2% de carbono, mais
silício (entre 1 e 3 %) e enxofre, podendo ou
não haver outros elementos de liga. Pela da
adição de elementos de liga é possível se obter
excelente resistência ao desgaste, à abrasão e à
corrosão.

111. 111
FERRO FUNDIDO

112. 112
FERRO FUNDIDO

113. 113
FERRO FUNDIDO: classificação
De acordo com a composição química e com a distribuição
de carbono na sua microestrutura, os ferros fundidos
podem ser classificados em quatro grandes categorias:
 Ferro Fundido Branco: caracterizado por apresentar
baixo teor de silício e microestrutura rica em Fe3C.
 Ferro Fundido Cinzento: obtido do FoFo branco,
mediante tratamento térmico de maleabilização,
transformando Fe3C em grafita nodular.
 Ferro Fundido Maleável: caracterizado por
apresentar alto teor de silício, e microestrutura com
grafita livre e Fe3C.
 Ferro Fundido Dúctil (nodular): obtido do FoFo
cinzento, através de um tratamento no estado líquido,
resultando em grafita esferoidal.

114. 114
FERRO FUNDIDO: classificação

115. 115
FERRO FUNDIDO: classificação

116. 116
FERRO FUNDIDO: classificação

117. 117
FERRO FUNDIDO: classificação

118. 118
FERRO FUNDIDO: classificação
EUTÉTICO 4,3% C

119. 119
FERRO FUNDIDO: classificação
HIPOEUTÉTICO 3% C
A microestrutura será, composta de perlita e Fe3C
envolvidos por ledeburita.

120. 120
FERRO FUNDIDO: classificação
A microestrutura será formada por : cristais de cementita sobre
um fundo de ledeburita.
HIPEREUTÉTICO 5,5% C

121. 121
FERRO FUNDIDO: classificação
O ferro fundido fundido branco é recomendado para as seguintes
aplicações: revestimentos de moinhos; bolas para moinhos de
bola; cilindros para laminação de borracha, vidro, linóleo, plásticos
e metais; rodas de vagões; peças para equipamentos para
britamento de minérios, moagem de cimento;

122. 122
FERRO FUNDIDO: classificação

123. • Na figura ao lado vemos nódulos de grafita (carbono revenido) numa matriz ferrítica.
Neste caso ocorreu completa grafitização.
123
FERRO FUNDIDO: classificação

124. 124
FERRO FUNDIDO: classificação

125. 125
FERRO FUNDIDO: classificação

126. 126
FERRO FUNDIDO: classificação

127. 127
FERRO FUNDIDO: classificação

128. 128
FERRO FUNDIDO: classificação

129. 129
FERRO FUNDIDO: classificação

130. 130
FERRO FUNDIDO: classificação

131. 131
FERRO FUNDIDO: classificação

132. 132
FERRO FUNDIDO: classificação

133. 133
FERRO FUNDIDO: classificação

134. •Bons Estudos!
134

135. 135
AUSTENITA :solução sólida de carbono, ou carboneto de ferro, em ferrita; ocorre em aços com
elevado teor de carbono.
FERRITA:
cerâmica isolante de baixa densidade, constituída de óxido de ferro, ao qual se acrescenta
outro óxido como, p.ex., de níquel ou cobalto; o tipo de óxido acrescentado ao óxido de
ferro determina o comportamento magnético da ferrita, que pode, então, ser ferrimagnético
ou ferromagnético.
Composto estequiométrico:
investigação e determinação quantitativa das relações entre reagentes e produtos numa
reação química; estequioquímica
proporção dos elementos químicos num composto (p.ex., H₂O)

136. 136

137. 137