Cap 2b - Ligas Metalicas Ferrosas

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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Prof. Henrique Cezar PavanatiProf. Henrique Cezar Pavanati

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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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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4



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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"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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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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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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#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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&.&. 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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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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Aço cementadoAço cementado

4uperfcie>nterior

Prof Henrique Cezar PavanatiProf Henrique Cezar Pavanati


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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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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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'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




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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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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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qq


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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qq


*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


*feito dos*feito doselementos deelementos de

ligaliga



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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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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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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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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




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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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• FenOmeno da Passivação7 pelcula est%vel

7 imperme%vel

7 aderente

7 alta veloc. formaç/o



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• 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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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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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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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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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


40/40

40


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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