8/17/2019 Cap 2b - Ligas Metalicas Ferrosas
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Introdução aIntrodução a
tecnologia dostecnologia dos
materiaismateriais
Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SANTA CATARINA
UNIDADE DE ENSINO DE FLORIANÓPOLIS
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE METAL MECÂNICA - DAMM
E-mail: [email protected]
ProPro In I In I
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
Classificação quanto a composição químicaClassificação quanto a composição química
1. Aço Carbono
2. Ferro Fundido
3. Aços baixa lia
!. Aços alta lia
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
Aços x Ferro FundidoAços x Ferro Fundido
Aços FoFo’s
Aços Carbono Aços "ia
#ranco $ale%vel
Cin&ento 'odular
Ligas FeC com !Centre "#""$ e %#&&
Ligas FeC'i com!C entre %#&& e (#()
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
Aços Carbono
Aços "ia#aixa lia
Alta lia
! *lem Liga + ,!
! *lem Liga - ,!
#aixo
$(dio
Alto
"#""$ + !C + "#
"# + !C + "#,
"#, + !C + %#&&
AçosAços
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosasCaracterísticas dos AçosCaracterísticas dos Aços
1. )ensidade *+, cm3
2. emperatura de fus/o entre 120 a 1!0oC3. )uctilidade+ tenacidade+ elasticidade+ resistncia
mecnica+ resilincia.
!. 4oldabilidade+ temperabilidade+ usinabilidade+for5abilidade
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
"imitaç6es dos Aços Carbono7 '/o conseuem alcançar "8 acima de * $9a sem perdertenacidade e ductilidade.7 9ouca profundidade de tmpera.
7 'ecessidade de velocidade muito alta de resfriamentopara obtenç/o de martensita distorç/o da peça e formaç/ode trincas.7 9ossuem baixa resistncia ao impacto em baixatemperatura7 #aixa resistncia a corros/o.7 F%cil oxidaç/o em elevadas temperaturas.
9rincipais elementos adicionados aos Aços Carbono'i+ Cr+ $o+ $n+ 4i e .
Características dos Aços Car/onoCaracterísticas dos Aços Car/ono
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
Aços Carbono rat%veis ermicamente7 Aços #aixo Carbono com +1 a +20; C
9odem ser temperados e revenidos para aumentar a resistncia4/o cementados ou tratados superficialmente
7 Aços $(dio Carbono com +20 a +00; C4/o os mais usados
)evido ao teor de C s/o temperados e revenidos7 Aços Elevado Carbono com +00 a 1+; C Apresentam maior "8 e menor ductilidade do
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
A0'0 = American >ron and 4teel >nstitute'A* = 4ociet? of Automotive EnineersA'12 = American 4ociet? for estin and $aterials
A341 = Associaçao #rasileira de 'ormas (cnicas
ABNT 10XX %C * 100
Ex.: ABNT 1045 – Aço carbono com 0,45%C
Classificação segundo a composiçãoClassificação segundo a composição
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
#aixo
$(dio
Alto
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosasPerlita 5 Ferrita 6Fe "#""$!C7 Cementita 6FeC7Perlita 5 Ferrita 6Fe "#""$!C7 Cementita 6FeC7
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosasPerlita 5 Ferrita CementitaPerlita 5 Ferrita Cementita
Austenita com "#$!CAustenita com "#$!C Ferrita com "#""$!CFerrita com "#""$!C Cementita FeCementita FeCC
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas*feito do Car/ono nos aços*feito do Car/ono nos aços
&.&. Aços com menos de "#"! C formam pequenosAços com menos de "#"! C formam pequenosn8dulos de perlita. 4esta quantidade elas t9mn8dulos de perlita. 4esta quantidade elas t9mpouco efeito na tenacidade:pouco efeito na tenacidade:
%.%. A medida que !C cresce a quantidade de perlitaA medida que !C cresce a quantidade de perlitaaumenta influindo no decr;scimo de ductilidadeaumenta influindo no decr;scimo de ductilidadee de tenacidadee de tenacidade
.. < teor crescente de perlita endurece o aço e< teor crescente de perlita endurece o aço eaumenta sua resist9ncia mec=nica:aumenta sua resist9ncia mec=nica:
f CP f H i C P ti
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
&.&. A m> solda/ilidade dos aços com alto !C ;A m> solda/ilidade dos aços com alto !C ;devido a formação de car/onetos Fedevido a formação de car/onetos FeC eC e
martensita# am/os fr>geis# tendendo a formarmartensita# am/os fr>geis# tendendo a formarfissuras.fissuras.
%.%. 2odifica radicalmente a tempera/ilidade dos2odifica radicalmente a tempera/ilidade dosaços:aços:
.. 2odifica a usina/ilidade devido a resist9ncia a2odifica a usina/ilidade devido a resist9ncia aa/rasão dos car/onetos Fea/rasão dos car/onetos FeC.C.
*feito do Car/ono nos aços*feito do Car/ono nos aços
P f H i C P tiP f H i C P ti
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
2icroestrutura dos aços car/ono2icroestrutura dos aços car/ono
Ferro 9uro Fe +!0; C Fe +,; C
P f H i C P tiP f H i C P ti
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
Aço cementadoAço cementado
4uperfcie>nterior
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
Características químicas do aço car/onoCaracterísticas químicas do aço car/ono
1. At( 1+B0; de $n
2. At( +20; de 4i
3. At( +!; 9!. At( +0; 4
Aço car/ono ; uma liga FeC# mas pode conter outrosAço car/ono ; uma liga FeC# mas pode conter outroselementos residuais do processo sider?rgico.elementos residuais do processo sider?rgico.
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
Aplicaç@es dos aços car/onoAplicaç@es dos aços car/ono
&.&. 'ão usados quando não existem requisitos de'ão usados quando não existem requisitos deresist9ncia mec=nica e resist9ncia corrosãoresist9ncia mec=nica e resist9ncia corrosãomuito severa.muito severa.
%.%. Buando a temperatura de utilização não ;Buando a temperatura de utilização não ;elevadaelevada
.. eralmente os aços ao car/ono necessitam deeralmente os aços ao car/ono necessitam deum revestimento 6pintura# galvanização...7um revestimento 6pintura# galvanização...7
DantagensEDantagensE7 Custo relativamente /aixoCusto relativamente /aixo7 Pouca exig9ncia de tratamentos t;rmicosPouca exig9ncia de tratamentos t;rmicos
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
Aplicaç@es dos aços car/onoAplicaç@es dos aços car/ono
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
'A>D4
AD$E>4
$D"A4
7 Aço GmacioH com ;C entre +1, e +23para facilitar a soldaem
7 "ataria: 1B+ 1,7 4uspens/o e direç/o: 121I1!B7 $otor: 1!B+ 1!J+ 1!1 KbielaL+ 1!1
Kpino do mboloL+ 1!+ 11 KmarteloL+1!1+ 10!* Kv%lv. Admiss/oL
7 ransmiss/o: 12!+ 13B+ 1!0 end.superficialmente
7 10+ 1*+ 1J0 temp. e revenidos
Aplicaç@es dos aços car/onoAplicaç@es dos aços car/ono
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
a. A>4> 1B11b. A>4> 12c. A>4> 13
Não temperáveis Fácil Usinagem Temperáveis
d. A>4> 1112e. A>4> 11!
Ktemper%velLf. A>4> 110
Ktemper%velL
. A>4> 1!M. A>4> 1!0i. A>4> 10
5. A>4> 1BN. A>4> 1,
l. A>4> 1J0
Algumas recomendações na selecção de aços ao carbono
7a e b devem ser usados para peças
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
Efeito da adiç/o de elementos de lia1. $elMorar as propriedades mecnicas atrav(s do aumento da
temperabilidade.
2. 9ermite o uso de temperaturas de revenimento mais elevadasmantendo em uso a elevada dure&a e boa dutilidade.
3. $elMorar as propriedades mecnicas em altas e baixastemperaturas.
!. $elMorar a resistncia a corros/o e a oxidaç/o em elevadastemperaturas.
0. $elMorar propriedades tais como resistncia a abras/o efadia.
Aços ligadosAços ligados
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosasAços ligadosAços ligados
Aços ao car/ono em que são adicionados outrosAços ao car/ono em que são adicionados outroselementos de liga para modificar as propriedadeselementos de liga para modificar as propriedadesquímicas# mec=nicas ou tecnol8gicas.químicas# mec=nicas ou tecnol8gicas.
Aços 3aixa ligaAços 3aixa liga
Aços Alta ligaAços Alta liga
A soma dos elementos de ligaA soma dos elementos de ligaadicionados não ultrapassa ,!adicionados não ultrapassa ,!
A soma dos elementos de ligaA soma dos elementos de ligaadicionados ; maior que ,!adicionados ; maior que ,!
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosasFD8$A CD$D 4E ECD'8A$D4 E"E$E'D4 )E ">OA
)>44D">)D4 'A$A8>P
FD8$A')DCA8#D'ED4
FD8$A')D CD$9D4D4>'E8$EQ">CD4
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
7 9ropriedades dependem do tratamentot(rmico e ; de deformaç/o pl%stica
7 Elevada riide&
7 9odem atinir elevada resistncia edure&a
7 $aterial por excelncia para construç/omecnica
Aços /aixa ligaAços /aixa liga
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
*feito dos elementos de liga*feito dos elementos de liga
&.&. Formadores de car/onetosFormadores de car/onetos
1i# 4/# D# 1a# # 2o# Cr e 2n1i# 4/# D# 1a# # 2o# Cr e 2n
%.%. 4ão formadores de car/onetos4ão formadores de car/onetos'i# Al# Cu# 4i# Co# P e Gr 'i# Al# Cu# 4i# Co# P e Gr
.. Formadores de nitretosFormadores de nitretos
Al# 'i# 2o# Cr# 3# 1i# 4/Al# 'i# 2o# Cr# 3# 1i# 4/.. *lementos formadores de car/onitreto*lementos formadores de car/onitreto
Cr# D# 4/# 1i.Cr# D# 4/# 1i.
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q
Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
*feito dos*feito doselementos deelementos de
ligaliga
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
ClassificaçãoClassificaçãoA341 dos açosA341 dos açoscar/ono e /aixacar/ono e /aixa
ligaliga
1ipo A341
AçoIcar/ono &JJJ
'imples &"JJ
Kessulfurado &&JJ
Kessulfurado e Kesfosforado &%JJ
Com adição de 4/ &JJ
'imples 62n-""!7 &,JJ
AçosImangan9s &JJ
AçosI4íquel %JJJ
AçosI4íquelICromo JJJ
Aços com moli/d9nio JJJAçosIcromo ,JJJ
AçosIcromoIvan>dio (JJJ
AçosIcromoItungst9nio )JJJ
AçosIníquelIcromoImoli/d9nio $JJJ
AçosIsilícioImangan9s %JJ
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
Aços Alta ligaAços Alta liga
Aços especiais que necessitam de resist9ncia aoAços especiais que necessitam de resist9ncia aodesgaste# corrosão# a temperaturas elevadas oudesgaste# corrosão# a temperaturas elevadas oucom alta resist9ncia mec=nica.com alta resist9ncia mec=nica.
4estas situaç@es o emprego de açosIcar/ono ;4estas situaç@es o emprego de açosIcar/ono ;
impratic>vel.impratic>vel.
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
Aços Alta ligaAços Alta liga
Aços FerramentaAços Ferramenta
7 )ure&a R temperatura ambiente
7 8esistncia ao desaste
7 emperabilidade
7 enacidade7 8esistncia $ecnica
7 )ure&a a
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
1emperados em >gua
Kesistente a cMoque '
1ra/alMado a Frio
1emperado em 8leo 2;dia liga temperada ao ar livre Alto C e alto Cr
pido 1ipo 1ungst9nio 1ipo 2oli/d9nio
12
Aço Ferramenta para molde P
Aços Alta ligaAços Alta liga
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosasAços Alta ligaAços Alta liga
Aços inoxid>veisAços inoxid>veisComposição - Cr+ C+ 'i
Características erais7 resistncia a corros/o e oxidaç/o
7 boas propriedades mecnicas a elevadas
7 boa tenacidade - aços austenticos
7 dure&a e resistncia a corros/o - aços martensticos
Aplicaç@es7 indSstria
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
• FenOmeno da Passivação7 pelcula est%vel
7 imperme%vel
7 aderente
7 alta veloc. formaç/o
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
• 1ipos de Corrosão7 corros/o interranular - sensiti&aç/o
7 corros/o sob tens/o - meios aressivos Ksoluç6es de ClL7 corros/o por pites - meios com soluç/o aveisAços inoxid>veis
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosasAISI Composição (%)
C Cr Ni Mo !trosClasse Ferrítica
"#$ ##& '# # Al
"# #' '*#
""+ ## #$
Classe Martensítica
"# #'$ '
"'# #'$ '$
"'+ #'# '# ''Mn , #'$ min S"# ## a #" '#
"' ## '+# '&
""# #+ a ' '*$ #*$ #*$
Classe Austenítica
# #'$ '*$ &
# #'$ '*$ &$ #'$ min S
#" ##& '& &$
#"- ## '.# '##'# #$ $# ##
'+ ##& '*# '# $#
'+- ## '*# '# $#
Endurecíveis por precipitação
'*/" P0 ##* '*# "# "C!,#(N12Ta)
'*/* P0 ##. '*# *# '# Al
ClassificaçãoClassificaçãoA341 dos açosA341 dos aços
inoxid>veisinoxid>veis
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
Ferro FundidoFerro Fundido Características
7 produzidos na forma desejada7 ligas ternárias (Fe-Si-C
7 são baratos
7 obtenção de geometrias comple!as
7 precisão dimensional limitada
7 "ariação das propriedades mec#nicas
7 metalurgia comple!a7 classificação pelas propriedades e microestrutura
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
FoFo’s
#ranco $ale%vel
Cin&ento 'odular
Ligas FeC'i com
!C entre %#&& e (#()
!"#$" !"#$"
&'- !"#$"())+$"
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosasFerro FundidoFerro Fundido
3ranco
2ale>vel 4odular
Cinzento
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
3KA4C<- solidificaç/o velocidade alta
- C combinado com o Fe - cementita - fr%il - exclente resistncia ao desaste
C04G*41<- solidificaç/o est%vel Kveloc. baixaL
- C se separa do Fe - rafiti&a em pla
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
2AL*D*L - resfria r%pido na forma de branco- reco&e - rafita se separa da cementita e
cresce na forma de nUdulos - rosetas - diversidade de propriedades mecnicas+dependendo do tratamento de reco&imento
4
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Ligas metálicas ferrosasLigas metálicas ferrosas
0 I lamelar
00 I rosetas000 I vermicular 0D I semiIcompactaD 5 compactaD0 I esferoidal
Ferro Fundido Cinzento 5 1ipos de grafitaFerro Fundido Cinzento 5 1ipos de grafita
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