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Centro Federal de Educação Tecnológica do Ceará 01
Tecnologia
dos Materiais
UNIDADE
IX
AÇOS
PARA
CONSTRUÇÃO
MECÂNICA

Centro Federal de Educação Tecnológica do Ceará
CONTEÚDO DESTA UNIDADE
• Introdução.
• Classes de Aços ABNT.
• Sistema de Classificação ABNT.
• Composição Química.
• Propriedades Mecânicas dos Aços-Carbono.
• Efeitos dos Elementos de Liga.
• Classificação SAE dos Aços-Carbono e Aços de Baixa Liga.
• Classes dos Aços para Construção ABNT NBR 6006/80.
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Tecnologia dos Materiais
Aços para Construção Mecânica

INTRODUÇÃO
• A ABNT classifica os aços em 4 CLASSES, de acordo com as características
predominantes:
– AÇOS PARA CONSTRUÇÃO.
– AÇOS-FERRAMENTA.
– AÇOS INOXIDÁVEIS.
– AÇOS COM CARACTERÍSTICAS PARTICULARES.
• Os AÇOS PARA CONSTRUÇÃO MECÂNICA correspondem a uma subdivisão
dos aços para construção, tendo aplicação:
– Construção de equipamentos para a indústria mecânica em geral.
– Construção de veículos de transporte.
– Fabricação de chapas, barras, tubos, fios, arames e molas.
– Componentes de aparelhos elétricos, eletrônicos e máquinas em geral.
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CLASSES DE AÇOS ABNT
Critério Classes
Característica
predominante
Aços para construção
Aços-
ferramenta
Aços
inoxidáveis
Aços com
características
particulares
• Construção mecânica
• Estrutural
• Estampagem
• Caldeira e vaso de
pressão
• Tubulação
• Construção especial
• Rápido
• Trabalho a
quente
• Trabalho a frio
• Resistente ao
choque
• Temperável em
água
• Martensítico
• Ferrítico
• Austenítico
• Endurecível
por
precipitação
• Elétrico
• Magnético
• Criogênico
• Resistente ao
desgaste
• Ultra-resistente
Composição
química
Carbono Ligado
Carbono ou
ligado
Ligado
Carbono ou
ligado
Propriedades
exigidas na
utilização
Aço comum,
de
qualidade e
especial
Aço de
qualidade
e especial
Especial
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Construção mecânica

SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO ABNT
• EXEMPLO: Aço ABNT NBR 6006 1020.
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Aço ABNT NBR 6006 XXYY(Y)
No de registro da norma
Classe
Teor médio de carbono X 100:
YY: %p C < 1,0% YYY:
%p C > 1,0 %

COMPOSIÇÃO QUÍMICA
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• De acordo com a composição, os aços para construção podem ser:
– AÇOS-CARBONO: utilizados em aplicações comuns, que não exigem
elevadas resistência mecânica e dureza. Apresentam, além do carbono,
teores residuais de Mn, Si, P e S, resultantes do processo de fabricação.
– AÇOS DE BAIXA LIGA: apresentam MENOS DE 10%p de outros
elementos ou de Mn, Si , P e S (em teores acima do normal).
Elemento Teor máximo (%p) Função
Mn 1,65 Desoxidante e dessulfurante
Si 0,30 Desoxidante
P 0,04 Normalmente nocivo
S 0,05 Normalmente nocivo
Composição química dos aços-carbono
Os aços-liga são classificados como
DE ALTA LIGA quando apresentam de
10%p ou mais de elementos de liga.

PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS-CARBONO
• Dependem de dois fatores:
– COMPOSIÇÃO QUÍMICA: o C é o elemento fundamental:
• O teor de carbono afeta diretamente a dureza e a resistência
mecânica, bem como a ductilidade.
• Quanto MAIOR o percentual de carbono, MAIOR a temperabilidade.
– ESTRUTURA: é influenciada por:
• COMPOSIÇÃO QUÍMICA: determina se o aço é hipoeuteóide,
eutetóide ou hipereutetóide.
• TRATAMENTO MECÂNICO: relacionado à deformação do material.
– Trabalho a quente: produz estrutura granular mais homogênea,
eliminando defeitos como bolhas e vazios.
– Trabalho a frio: resulta no encruamento do material.
• TRATAMENTO TÉRMICO.

EFEITO DA ESTRUTURA SOBRE ALGUMAS PROPRIEDADES DO AÇO
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Propriedade
Ferro
comercialmente
puro
Aço com 1%p C
Perlítico Coalescido
Temperado e
revenido
Limite de escoamento,
kgf/mm2 18,2 59,5 28,0 -
Limite de resistência à
tração, kgf/mm2 29,4 105,0 54,6 182,0
Alongamento, % 40-44 10 31 13
Estricção, % 70-75 12-15 57 45
Dureza Brinell 80-85 300 156 540

EFEITOS DOS ELEMENTOS DE LIGA
• OBJETIVOS DA ADIÇÃO DE ELEMENTOS DE LIGA:
– Alterar as propriedades mecânicas.
– Aumentar a usinabilidade, a temperabilidade e a resistência ao
desgaste.
• VANTAGENS DO AÇO-LIGA SOBRE O AÇO-CARBONO:
– Maior temperabilidade.
– Menor distorção e trincas após tratamento térmico de têmpera.
– Maior resistência à fadiga.
– Maior ductilidade com maior resistência mecânica.
• DESVANTAGENS:
– Custo mais alto.
– Maiores cuidados durante o tratamento térmico, entre outras.
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Efeitos dos elementos de liga
• BORO:
– Aumenta muito a temperabilidade dos aços hipoeutetóides e eutetóides,
efeito acentuado pela granulação fina da austenita.
– Diminui a temperabilidade dos aços hipereutetóides.
• CHUMBO:
– É muito insolúvel no ferro, não forma solução sólida nem carboneto.
– Melhora a usinabilidade.
• CROMO:
– Aumenta a temperabilidade.
– Forma carbonetos estáveis e muito duros, os quais conferem ao aço
grande resistência ao desgaste e grande capacidade de corte.
– Estabilizador da austenita.
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• MANGANÊS:
– Quando dissolvido na ferrita, aumenta bastante sua dureza e resistência
mecânica, reduzindo pouco sua ductilidade.
– Estabiliza a austenita.
– Aumenta moderadamente a temperabilidade.
– Principal função: DESSULFURANTE (forma MnS, impedindo assim a
formação de FeS, que fragiliza o aço, principalmente em temperaturas
mais altas).
• MOLIBIDÊNIO:
– Aumenta fortemente a temperabilidade, especialmente quando o Cr está
presente.
– Intensifica as propriedades melhoradas por outros elementos (Mn, Cr e
Ni).
– Aumenta a ductilidade e temperabilidade.
– Confere maior usinabilidade com maior dureza.
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• NIÓBIO:
– Refinador de grão.
• NÍQUEL:
– Estabiliza a ferrita.
– Aumenta a soldabilidade de aços com alto teor de carbono.
– Sozinho quase não altera as curvas TTT, mas em combinação com Cr e
Mo, retarda fortemente a transformação austenita-perlita.
• VANÁDIO:
– Refinador de grão.
– Assim como o Mo, intensifica as propriedades conseguidas com outros
elementos.
– Melhora as propriedades de fadiga.
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• %C < 0,3 %p.
• Não respondem à têmpera.
• MICROESTRUTURA: Ferrita primária (pró-eutetóide) + perlita.
• Aumento de resistência por trabalho a frio.
• Baixa resistência, baixa dureza, alta ductilidade e alta tenacidade
• Usináveis.
• Soldáveis.
• Valores típicos de algumas propriedades mecânicas:
– e = 275 MPa.
– LRT = 415 a 550 MPa.
– L = 25%.
AÇOS COM BAIXO TEOR DE CARBONO
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AÇOS COM MÉDIO E ALTO TEOR DE CARBONO
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• MÉDIO: %p C de 0,3 a 0,85.
• ALTO: %p C de 0,85 a 1,5.
• Endurecíveis por têmpera.
• Utilizados normalmente após têmpera e revenimento.
• Adição de elementos de liga para melhorar a endurecibilidade (Exemplos:
Cr, Ni, Mo).

CLASSIFICAÇÃO SAE* DOS AÇOS-CARBONO E AÇOS DE BAIXA LIGA
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TIPO SAE TIPO SAE
AÇOS-CARBONO 1XXX AÇOS COM MOLIBDÊNIO 4XXX
Simples (% p Mn MAX = 1,00) 10XX AÇOS-CROMO 5XXX
Ressulfurado 11XX AÇOS-CROMO-VANÁDIO 6XXX
Ressulfurado e refosforado 12XX AÇOS-TUNGSTÊNIO-
CROMO
7XXX
Com adição de Nióbio (Nb) 14XX AÇOS-NÍQUEL-CROMO-
MOLIBDÊNIO
8XXX
Simples (%p Mn > 1,00 %) 15XX AÇOS-SILÍCIO-
MANGANÊS
92XX
AÇOS-MANGANÊS 13XX AÇOS-NÍQUEL-CROMO-
MOLIBDÊNIO
93XX, 94XX,
97XX, 98XX
AÇOS-NÍQUEL 2XXX AÇOS COM BORO XXBXX
AÇOS-NÍQUEL-CROMO 3XXX AÇOS COM CHUMBO XXLXX
* SAE: SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS

Classe Designação
Teor aproximado dos elementos que
identificam a classe
Aços-carbono
10XX Carbono Mn máx.: 1,00 %p
11XX Ressulfurado S: 0,08 a 0,33 %p
12XX Ressulfurado e refosforado -
14XX Adição de Nióbio Nb: 0,10 %p
15XX Carbono Mn: de 1,00 a 1,65 %p
Aços-liga
13XX Manganês Mn: 1,75 %p
23XX Níquel Ni: 3,5 %p
24XX Níquel Ni: 5,00 %p
31XX Níquel-cromo Ni: 1,25 %p, Cr: 0,65 a 0,80 %p
CLASSES DOS AÇOS PARA CONSTRUÇÃO MECÂNICA ABNT NBR 6006/80
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Classe Designação
Aços-liga
32XX Níquel-cromo Ni: 1,75 %p, Cr: 1,07 %p
33XX Níquel-cromo Ni: 3,5 %p, Cr: 1,50 a 1,57 %p
34XX Níquel-cromo Ni: 3,00 %p, Cr: 0,77 %p
41XX Cromo-molibdênio Cr: 0,50, 0,80 e 0,95 %p
Mo: 0,12, 0,20, 0,25 e 0,30 %p
43XX Níquel-cromo-molibdênio Ni: 1,82 %p, Cr: 0,50 e 0,80 %p, Mo: 0,25%p
47XX Níquel-cromo-molibdênio Ni: 1,05 %p, Cr: 0,45 %p, Mo: 0,20 e 0,35 %p
81XX Níquel-cromo-molibdênio Ni: 0,30 %p, Cr: 0,40 %p, Mo: 0,12 %p
86XX Cromo-níquel-molibdênio Ni: 0,55 %p, Cr: 0,50 %p, Mo: 0,20 %p
Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
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Classe Designação
Aços-liga
98XX Cromo-níquel-molibdênio Ni: 1,00 %p, Cr: 0,80%p, Mo: 0,25 %p
46XX Níquel-molibdênio Ni: 0,85 e 1,82 %p, Mo: 0,20 e 0,25 %p
50XX Cromo Cr: 0,27, 0,40, 0,50, 0,65 %p
51XX Cromo Cr: 0,80, 0,87, 0,92, 1,00, 1,05, 1,15 e 1,25 %p
50XXX Cromo Cr: 0,50 %p
61XX Cromo-vanádio Cr: 0,60, 0,80, 0,95 e 1,05 %p, V: 0,10 a 0,15 %p
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Classe Designação
Aços com adições
especiais
XXBXX Adição de boro -
XXLXX Adição de chumbo Pb: 0,15 a 0,35 %p
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• CLASSE 10XX: compreende os aços-carbono comuns, DE BAIXO CUSTO,
com teor MÁXIMO de carbono de 0,96%p.
– APLICAÇÕES: serviços de menor responsabilidade, onde não se exijam
elevadas resistência mecânica e/ou resistência ao desgaste e a
temperatura não é muito alta.
• Aços com baixo teor de carbono:
– 1010: painéis de automóveis, pregos e arames.
– 1020: tubos, chapas.
• Aços com médio teor de carbono:
– 1040: virabrequins, parafusos.
– 1080: talhadeiras, martelos.
– 1095: facas, lâminas de serra para metais.

• CLASSE 11XX (RESSULFURADO): apresenta teor de S mais alto (de 0,08
a 0,33 %p), o que torna os aços dessa classe de FÁCIL USINAGEM:
– O S forma MnS (SULFETO DE MANGANÊS), inclusão não-metálica
FRÁGIL e ALONGADA.
– O MnS atua como CONCENTRADOR DE TENSÃO, facilitando a
QUEBRA DO CAVACO durante a operação de usinagem do material.
Microestrutura de
um aço 11XX
Inclusões frágeis
de MnS

• CLASSE 12XX: apresenta teores de S e P mais altos, o que torna também
os aços dessa classe de FÁCIL USINAGEM:
– Além do efeito do S, descrito anteriormente na classe 11XX, o P torna a
ferrita MAIS DURA, ao formar SOLUÇÃO SÓLIDA SUBSTITUCIONAL
com o Ferro.
• CLASSE 14XX: os aços dessa classe apresentam Nióbio em sua
composição (0,10 %p), o qual promove o refino de grão do material:
– O Nb forma CARBONETOS e CARBONITRETOS quando presente no
aço, os quais se precipitam no contorno de grão da austenita.
– Esses carbonetos agem como uma espécie de CINTURÃO, impedindo
mecanicamente o crescimento do grão.

• CLASSE 13XX (AÇOS-MANGANÊS): apresenta teor mais alto de Mn (de 1
a 1,6 %p):
– O Mn reduz a composição de carbono da reação eutetóide, aumentando
a quantidade de PERLITA que se forma, comparada a de um aço comum
COM O MESMO TEOR DE CARBONO.
– A maior proporção de perlita torna o material mais resistente
mecanicamente, sem que se precise aumentar o teor de carbono.
– O baixo teor de carbono garante uma boa SOLDABILIDADE.
– A combinação BOA RESITÊNCIA MECÂNICA + BOA
SOLDABILIDADE faz com que os aços dessa classe sejam
normalmente empregados como COMPONENTES ESTRUTURAIS.
Durante a operação de soldagem, o RESFRIAMENTO
RÁPIDO da junta soldada aliado a um TEOR MAIS
ALTO DE C favorecem a formação de MARTENSITA, o
que fragiliza a junta soldada.

• CLASSES 2XXX (AÇOS-NÍQUEL): o teor de níquel mais elevado nesses
aços aumenta a temperabilidade, permitindo um resfriamento mais lento nos
tratamentos de têmpera.
• CLASSES 3XXX (AÇOS-NÍQUEL-CROMO): o níquel aumenta a ductilidade
e tenacidade, enquanto o cromo confere maior temperabilidade.
– APLICAÇÕES: eixos, engrenagens, pinos para altos esforços
mecânicos, peças cementadas, entre outras.
• CLASSE 41XX (CROMO-MOLIBDÊNIO): são baratos, apresentam boa
temperabilidade, soldabilidade e ductilidade.
– APLICAÇÕES: vasos de pressão, peças estruturais para aeronáutica,
eixos.
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• CLASSES 43XX e 47XX (AÇOS-CROMO-NÍQUEL-MOLIBDÊNIO): de
grande aplicação, devido à excelente resposta aos tratamentos de têmpera +
revenido e austêmpera. Apresentam alta temperabilidade e boa resistência à
fadiga (principalmente os aços 43XX).
– APLICAÇÕES: peças grandes que necessitam de alta resistência com
boa ductilidade e tenacidade, componentes sujeitos a altas cargas
periódicas, engrenagens de avião e peças para aeronáutica.
• CLASSES 8XXX e 9XXX (AÇOS-CROMO-NÍQUEL-MOLIBDÊNIO):
apresentam teores mais baixos de elementos de liga. Possuem alta
tenacidade e ótima resposta à tempera e revenido.
– APLICAÇÕES: em peças onde o esforço mecânico não é muito intenso,
brocas, engrenagens, serras e peças fundidas.
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• CLASSE 46XX (AÇOS-NÍQUEL-MOLIBDÊNIO): possui altas resistência
mecânica, ductilidade, tenacidade, altas resistência à fadiga e à abrasão.
– APLICAÇÕES: onde se necessita de alta resistência mecânica
associada com alta resistência à fadiga, engrenagens de transmissão,
mancais, eixos rotativos, pinos de corrente etc.
• CLASSES 5XXX (AÇOS-CROMO): apresentam boa temperabilidade,
resistência mecânica e ao desgaste.
– APLICAÇÕES: esferas e roletes para mancais.
• CLASSE 6XXX (AÇOS-CROMO-VANÁDIO): apresenta boa
temperabilidade, tenacidade e propriedades de fadiga.
– APLICAÇÕES: eixos, pinhões, engrenagens de alta resistência
mecânica, à fadiga e à fluência. A liga 6150 é usada em molas, devido ao
seu alto limite elástico na condição tratada termicamente.

• CLASSE XXBXX (AÇOS COM ADIÇÃO DE BORO): o boro é usado em
aços-carbono e aços-liga contendo só Cr ou Ni-Cr-Mo para aumentar a
temperabilidade. O teor de boro é de 0,0005 a 0,003%p.
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Seção transversal de uma barra temperada e
revenida a 177 ºC por 1 hora (a região mais clara é
martensita): a) aço 1035; b) aço 10B35
a b

• CLASSE XXLXX (AÇOS COM ADIÇÃO DE CHUMBO):o chumbo melhora a
usinabilidade. É introduzido em teores de 0,15 a 0,35%p na maioria dos aços
das séries 10XX e 11XX, ainda líquidos, durante o vazamento em moldes.
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