Fundamentos de Metalurgia: Propriedades e Ensaios de Metais

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Escrito em 25 de Janeiro de 2026 em português com um tamanho de 10,31 KB

1. Deformação dos Metais

É uma avaliação da forma do corpo devido à aplicação de uma tensão.

2. Tipos de Deformação

Plástica, Elástica e Ruptura.

3. Característica Principal da Deformação Elástica

Reversível.

4. Tipos de Ruptura em Metais

Frágil e Dúctil (forma o pescoço).

5. Ensaio de Tração

Aplicação de uma força uniaxial, aumentando-a gradualmente até a ruptura do material.

Principais Propriedades Obtidas no Ensaio de Tração:

Módulo de Elasticidade: rigidez ou a resistência do material à deformação elástica.
Limite de Escoamento: é a tensão máxima que o material resiste sem deformação plástica (permanente). (O limite de proporcionalidade pode ser determinado como o ponto onde ocorre o afastamento da linearidade na curva tensão-deformação).
Limite de Ruptura: é a tensão máxima que o material atinge até a ruptura.
Alongamento: é a deformação máxima que o material atinge antes de romper, geralmente expressa em % em relação a uma medida inicial padrão.

6. Alongamento no Ensaio de Tração

É a deformação máxima do corpo de prova antes da ruptura do material.

7. Dureza de um Material

Resistência que um material oferece ao sofrer uma deformação plástica em sua superfície.

Definição e Objetivos do Ensaio de Dureza

Definição: É a resistência que um material oferece ao sofrer uma deformação plástica na sua superfície.

Objetivos:

Conhecimento aproximado da resistência mecânica através do uso de tabelas de correlação;
Conhecimento da resistência ao desgaste;
Controle de qualidade de tratamentos térmicos, microestruturas resultantes;
Controle de qualidade em processos de conformação mecânica e soldagem.

Formas de Realizar o Ensaio de Dureza

Por risco: mais utilizada em minerais. Escala de Mohs: 1 = talco, 2 = calcita, ..., 9 = safira e 10 = diamante.
Por choque: Dureza Shore.
Por penetração: mais importantes para metais.

8. Tipos de Dureza por Penetração em Metais

Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop e Meyer.

9. Diagrama de Fases

São ferramentas que definem as regiões de estabilidade das fases de um sistema de determinados componentes (ligas) sob a condição de pressão constante (atmosférica).

Tipos de Sistemas de Fases Mais Importantes

Sistemas Isomorfos: Líquido → Sólido α
Sistemas Eutéticos: Líquido → Sólido α + Sólido β
Sistemas Eutetoides: Sólido γ → Sólido α + Sólido β
Sistemas Peritéticos: Sólido α + Líquido → Sólido γ

10. Definição de Reação Eutética

É quando um líquido se transforma em dois sólidos.

11. Aço Hipoeutetoide

É um aço com teor de carbono com até 0,8%.

12. Temperatura Crítica do Aço Eutetoide (0,8%)

723°C - 725°C.

Especificações e Propriedades dos Metais

Propriedades Mecânicas: resistência, ductilidade, fadiga;
Propriedades Elétricas: condutor/não-condutor;
Propriedades Térmicas: condutividade térmica;
Propriedades Magnéticas;
Propriedades Óticas: refletir a luz, transparência;
Propriedades Deteriorativas: resistência à corrosão;
Peso Específico;
Temperatura de Trabalho;
Impacto Ecológico/Reciclagem;
Custo.

Classificação de Metais Ferrosos

Aços (Siderurgia): Planos, Não planos e Tubos.
Ferros Fundidos: Branco, Cinzento e Nodular (maleável).

Cadeia Produtiva Siderúrgica

Mineradora: Minério de ferro, Pelotas e Sínter.
Siderúrgica: Chapas/bobinas, Barras/perfis, Lingote, Tubos sem costura.
Distribuidor: Chapas/bobinas, Barras/perfis.
Indústria de Transformação: Peças/componentes, Relaminados, Tubos com costura.
Montadoras: Carros, Caminhões, Tratores, Eletrodomésticos, Motocicletas.

Formas de Obtenção de Produtos Siderúrgicos (Aços)

Aços Planos: Chapas e bobinas.
Aços Não Planos: Barras, Perfis, Arames e Vergalhão.
Tubos: Sem costura e Com costura.

O que é Aço?

É uma liga de ferro (Fe) e carbono (C), com teor de C variando de 0,008% até 2,03%.

Classificação dos Aços

Aços ao Carbono: teor de impurezas (elementos além do ferro e carbono) abaixo de 2%. Impurezas presentes: Mn, Si, P e S; provenientes do minério, do processo de redução e refino do aço.
Aços Especiais:
- Aços de baixa liga: de 2% a 5% de outros elementos.
- Aços de alta liga: acima de 5% de outros elementos.
- Elementos de liga: Ni, Cr, V, W, Mo, Ti, Nb,... Adicionados para melhorar propriedades específicas do aço.

Camada Passiva em Aço Inoxidável

É o filme formado pelo óxido de cromo na superfície de um aço inoxidável. Cr + O (do ar) = Camada Passiva.

O que é Ferro Fundido?

É uma liga de ferro (Fe) e carbono (C), com teor de C variando de 2,03% até 6,67%.

Características dos Ferros Fundidos

Ponto de Fusão mais baixo do que os aços: 1150 °C x 1500 °C;
Boa fluidez na fundição;
Menor contração na solidificação;
Boa usinabilidade.

Tipos de Ferros Fundidos

Brancos: fratura de aspecto claro devido à presença de cementita (Fe₃C).
Cinzentos: fratura de aspecto escuro e acinzentado devido à presença de grafita em forma de veios.
Nodulares: é dúctil, com grafita em forma esferoidal (nódulos).
Vermiculares: grafita em forma vermicular (forma intermediária entre a esferoidal e em veios).

Comparação: Ferro Fundido Branco vs. Cinzento

A formação de Cementita (metaestável) ou grafita é definida na solidificação.

Velocidade de Resfriamento:
- Lenta → grafita (cinzento): decoesão da matriz, lubrificante, absorve vibrações.
- Rápida → cementita (branco): muito dura e frágil; sem resistência à tração, elevada resistência ao desgaste.
Teor de C: geralmente entre 2% e 4%. Mais baixo → branco; Alto → cinzento.
Teor de Si: depois do C é o elemento mais importante. Mais baixo → branco; Alto → cinzento.

Ferro Fundido Branco

Apresenta alta dureza e elevadíssima resistência ao desgaste. Naturalmente tem ductilidade muito baixa. Podem ser: Hipoeutéticos, Hipereutéticos, Eutéticos.

Ferro Fundido Cinzento

Tenacidade superior à dos ferros fundidos brancos. Absorção de impactos. Excelente usinabilidade.

Ferro Fundido Nodular

Permite combinar propriedades interessantes dos ferros fundidos e dos aços. Ajuste da composição química e inoculação do metal líquido para formação de grafita em nódulos, ao invés de veios. Inoculantes: Magnésio (Mg) e Cério (Ce).

Ferro Fundido Vermicular

Apresenta resistência e tenacidade boas, mantendo a condutividade térmica elevada. Exemplo de aplicação: blocos de motores diesel.

Solidificação dos Metais

É o processo de transformação de uma massa de metal líquido, homogênea química e termicamente, em um produto sólido de formas e dimensões adequadas.

Processos de Solidificação Siderúrgica

Fundição: obtenção direta da forma final da peça, ou de uma forma bastante próxima.
Lingotamento: obtenção de produtos semiacabados (lingotes, tarugos, placas...).
- Contínuo: início da solidificação em um molde de cobre refrigerado até a formação de uma casca sólida e, em seguida, refrigerado por sprays d'água. (MAIOR PARTE DA PRODUÇÃO MUNDIAL DE AÇO).
- Convencional: solidificação em moldes metálicos.

Fenômenos Durante a Solidificação

Contração de Volume: (Durante a solidificação do aço ocorre uma contração de volume de aproximadamente 4%). (Concentrar a contração em regiões que posteriormente serão descartadas: massalotes; cabeça-quente). Associada à mudança de estado físico. Defeitos associados: vazios (rechupes, poros) e trincas.
Segregação: Existem diferenças de solubilidade dos elementos no estado líquido e no estado sólido.

Crescimento Dendrítico

Ocorre preferencialmente em ligas. Nos metais puros, a tendência é de frentes de solidificação planas. Dendron (grego) = ÁRVORE. Crescimento dendrítico = em forma de ramificação de árvores.

Estruturas Cristalinas Comuns

Cúbica de Corpo Centrado (CCC): (Temperatura ambiente até 910°C; De 1394°C ao Ponto de Fusão - PF).
Cúbica de Face Centrada (CFC): (De 910°C a 1394°C).
Hexagonal Compacto (HCP).
Cúbica Simples (CS).

Material Cristalino

É aquele no qual os átomos se encontram ordenados sobre longas distâncias atômicas, formando uma estrutura tridimensional que se chama de rede cristalina.

Célula Unitária

Consiste num pequeno grupo de átomos que formam um modelo repetitivo ao longo da estrutura tridimensional (analogia com elos da corrente). A célula unitária é escolhida para representar a simetria da estrutura cristalina.

Número de Coordenação

Corresponde ao número de átomos vizinhos mais próximos.