Curso Técnico de Mecânica Industrial

1. Índice
• Características do aço – (Brenner e José Victor)
• Fabricação do aço – (Lucas e Ney)
• O aço e suas ligas - (José Rodrigo e Mike)
• O aço e sua obtenção - (Renato Nascimento”)
• O aço e sua simbologia – (Luiz Felipe)

2. Características do aço
• Os aços são ligas metálicas de ferro e carbono, com
percentagens deste último variáveis entre 0,008 e 2,11%.
Distinguem-se dos ferros fundidos, que também são ligas
de ferro e carbono, mas com teor de carbono entre 2,11 e
6,67%. A diferença fundamental entre ambos é que os
aços, pela sua ductibilidade, são facilmente deformáveis
por forja, laminação e extrusão, enquanto que peças em
ferros fundidos são fabricadas pelo processo de fundição.
Além dos componentes principais indicados, os aços
incorporam outros elementos quimícos, alguns prejudiciais,
provenientes da sucata, do mineral ou do combustível
empregue no processo de fabricação, como o enxofre e o
fósforo. Outros são adicionados intencionalmente para
melhorar algumas características do aço para aumentar a
sua resistência, ductibilidade, dureza ou outra, ou para
facilitar algum processo de fabrico, como usinabilidade, é
o caso de elementos de liga como o níquel, o cromo, o
molibdênio e outros.

3. Características do aço
•O aço é atualmente a mais importante liga metálica, sendo empregue
de forma intensiva em numerosas aplicações tais como máquinas,
ferramentas, em construção, etc . Entretanto, a sua utilização está
condicionada a determinadas aplicações devido a vantagens técnicas
que oferecem outros materiais como o Alumínio no transporte por sua
maior leveza e na construção por sua maior resistência a corrosão, o
cimento(mesmo combinado com o aço) pela sua maior resistência ao
fogo, e os materiais cerâmicos em aplicações que necessitem de
elevadas temperaturas.

4. Características do aço
Os seguintes tipos de ligas de aço:
• Aços ferramenta;
• Aços para construção mecânica;
Aços ferramentas
Os aços ferramenta representam um importante segmento da produção
siderúrgica de aços especiais. Estes aços são produzidos e processados para
atingir um elevado padrão de qualidade e são utilizados principalmente em:
matrizes, moldes, ferramentas de corte intermitente e contínuo,
ferramentas de conformação de chapas, corte a frio, componentes de
máquina, etc. Apesar de existirem mais de 100 tipos de aços ferramenta
normalizados internacionalmente, procurando atingir as mais diversas
aplicações e solicitações, a indústria de ferramentaria trabalha com uma
gama reduzida de aços que possuem suas propriedades e desempenho
consagrados ao longo do tempo, como por exemplo, os aços AISI H13, AISI
D2 e AISI M2, entre outros.

5. Características do aço
Devido às diversas utilizações dos aços-ferramenta, eles são
divididos em diferentes tipos de acordo com a sua aplicação e
características. São eles:
• Aços-rápidos
• Aços para trabalho a quente
• Aços para deformação a frio
• Aços resistentes ao choque
• Aços baixa-liga para aplicações especiais
• Aços para moldagem
• Aços temperáveis em água
Nome Símbolo:
Aços Ferramenta Temperáveis em Água (W) / Aços Ferramenta Resistentes ao
Choque (S) / Aços Ferramenta para Trabalho a Frio Temperáveis em Óleo (O) /
Aços Ferramenta para Trabalho a Frio (D) / Aços Ferramenta para Trabalho a
Quente (H) / Aços Ferramenta para Moldes (P) / Aços Rápido ao Molibdênio

6. Características do aço
A tabela abaixo mostra as Designações, Composições e
Aplicações para seis Aços Ferramenta: Estes aços são
essencialmente aços
carbono e encontram-se
entre os aços ferramenta
de menor custo do
mercado. Estes aços
precisam ser temperados
em água para atingir a
dureza necessária. Por sua
baixa temperabilidade,
apenas em Ferramentas de
pequeno porte é possível
conseguir o endurecimento
total da seção transversal.
Em peças maiores, a
superfície endurece na
têmpera, mas o núcleo se
mantém com baixa dureza.

7. Características do aço
Aços para construção mecânica:
Os aços para construção mecânica são obtidos através
de processos especiais de elaboração, lingotamento,
conformação mecânica a quente e a frio, tratamentos
térmicos e acabamento, rigoroso controle de processos
e verificação através de linha de inspeções, que
asseguram um conjunto de propriedades e
características, objetivando-se a garantia da qualidade
dos produtos.

8. Características do aço
A tabela abaixo mostra as Designações, Composições para os Aços para Construção
Mecânica.

9. Fabricação do aço
Basicamente, o aço é uma liga de ferro e carbono. O ferro é encontrado em toda
crosta terrestre, fortemente associado ao oxigênio e à sílica. O minério de ferro é
um óxido de ferro, misturado com areia fina. O carbono é também relativamente
abundante na natureza e pode ser encontrado sob diversas formas. Na siderurgia,
usa-se carvão mineral, e em alguns casos, o carvão vegetal. O carvão exerce
duplo papel na fabricação do aço. Como combustível, permite alcançar altas
temperaturas (cerca de 1.500º Celsius) necessárias à fusão do minério.
Carvão mineral Carvão vegetal

10. Fabricação do aço
Classificações
As usinas de aço do mundo inteiro classificam-se segundo o seu processo produtivo:
• Integradas –que operam as três fases básicas: redução, refino e laminação;participam de todo o processo
produtivo e produzem aço.
• Semi-integradas - que operam duas fases: refino e laminação. Estas usinas partem de ferro gusa, ferro
esponja ou sucata metálica adquiridas de terceiros para transformá-los em aço em aciarias elétricas e sua
posterior laminação.
Além disso, em função dos produtos que preponderam em suas linhas de produção, as usinas também podem
ser assim classificadas:
De semi-acabados (placas, blocos e tarugos)
De planos aços carbono (chapas e bobinas)
De planos aços especiais / ligados (chapas e bobinas)
De longos aços carbono (barras, perfis, fio máquina, vergalhões, arames e tubos sem costura)
De longos aços especiais / ligados (barras, fio-máquina, arames e tubos sem costura)

11. Fabricação do aço
Etapas de fabricação
O aço é produzido, basicamente, a partir de minério de ferro, carvão e cal. A fabricação do aço
pode ser dividida em quatro etapas: preparação da carga, redução, refino e laminação.
1- Preparação da carga
• Grande parte do minério de ferro (finos) é aglomerada utilizando-se cal e finos de coque.
• O produto resultante é chamado de sinter.
• O carvão é processado na coqueria e transforma-se em coque.

12. Fabricação do aço
2- Redução
• Essas matérias-primas, agora preparadas, são carregadas no alto forno.1
• Oxigênio aquecido a uma temperatura de 1000ºC é soprado pela parte de baixo do alto forno.
• O carvão, em contato com o oxigênio, produz calor que funde a carga metálica e dá início ao
processo de redução do minério de ferro em um metal líquido: o ferro-gusa.
• O gusa é uma liga de ferro e carbono com um teor de carbono muito elevado.
3- Refino
• Aciarias a oxigênio ou elétricas são utilizadas para transformar o gusa líquido ou sólido e a
sucata de ferro e aço em aço líquido.
• Nessa etapa parte do carbono contido no gusa é removido juntamente com impurezas.
• A maior parte do aço líquido é solidificada em equipamentos de lingotamento contínuo
para produzir semi-acabados, lingotes e blocos.

13. Fabricação do aço
4- Laminação
Os semi-acabados, lingotes e blocos são processados por equipamentos
chamados laminadores e transformados em uma grande variedade de
produtos siderúrgicos, cuja nomenclatura depende de sua forma e/ou
composição química.
 A tabela ao lado
mostra o Fluxo da
Produção do aço,
da Preparação de
Carga até a
Laminação.

14. O aço e suas ligas
Aços-ligas, são aços que possuem elementos de ligas presentes nos aços carbonos em
proporções mais altas, ou aços que possuam elementos de ligas que normalmente não entram
na composição dos aços carbonos. Estas quantidades são determinadas com o objetivo de
promover mudanças nas propriedades físicas e mecânicas que permitam ao material
desempenhar funções específicas.Os aços ligas costumam ser designados de acordo com seu
elemento predominante.
Vantagens em adicionar elementos de ligas no aço:
Aumenta a Altera as propriedades Aumenta a
usinabilidade mecânicas temperabilidade

15. O aço e suas ligas
Conferi a resistência Conferi resistência ao
à corrosão desgaste
Aço baixa liga: Aço em que a soma dos teores dos elementos de liga
não ultrapassa 5%.
Aço média liga: Aço em que a soma dos teores dos elementos de liga
está entre 5% e 12%.
Aço alta liga: Aço em que a soma dos teores dos elementos de liga é
no mínimo 12%.
Aço baixa liga de alta resistência: Aço com teor de carbono inferior a
0,25%, com teor total de elementos de liga inferior a 2,0%.

16. O aço e suas ligas
Elementos de ligas mais comuns:
• Cr – Cromo: Aumenta a resistência à corrosão e ao calor / Aumenta a resistência ao desgaste / Em aços
baixa-liga aumenta a resistência e a dureza
• Mo – Molibdênio: Em teores < 0,3% aumenta a dureza e a resistência, especialmente sob condições
dinâmicas e a altas temperaturas / Atua como refinador de grão / Melhora a resistência á corrosão / Forma
partículas resistentes à abrasão / Contrabalança a tendência à fragilidade de revenido.
• Mn – Manganês: Agente dessulfurante e dexodidante / Aumenta a dureza e a resitência / Baixa a
temperatura de transformação da martensinita / Alcança-se alta dureza, alta ductilidade e excelente resistência
ao desgaste.
• Ni – Níquel: Aumenta resistência ao impacto / Aumenta consideravelmente a resistência à corrosão em
aços baixo carbono / Com 36% de Ni tem-se coeficiente de expansão térmica próxima de zero.
• Si – Silício: Melhora as propriedades de resistência com pouca perda de ductilidade / Melhora a resistência à
oxidação / Com 2% de Si é usado para confecção de molas / Aumenta o tamanho de grão ( necessário para
aplicações magnéticas / Agente desoxidante.
• P – Fósforo : Aumenta a resistência dos aços baixo carbono / Aumenta a resistência à corrosão / Facilita a
usinagem / Gera fragilidade à frio.
• V – Vanádio: Forma carbetos que são estáveis a altas temperaturas / Inibe o crescimento de grão (0,03-
0,25%) e melhora todas as propriedades de resistência sem afetar a ductilidade.

17. O aço e suas ligas
Especificações:
• Baixas temperaturas: Uso de aços-ligas para temperaturas inferiores à -45°C (limite
do aço-carbono) .
•Alta corrosão: Serviços onde o fluído é corrosivo, mesmo quando em temperaturas
dentro da faixa usual de trabalho do aço carbono. Os aços-ligas,têm, geralmente, maior
resistência a corrosão que o aço carbono.
• Sem contaminação: Serviços onde não pode haver contaminação dos produtos, tais
quais os produtos farmacêuticos e alimentícios. Nestes casos, mesmo as corrosões
moderadas, sempre geram resíduos que vão contaminar o fluido contido no
equipamento.
• Segurança: Serviços com fluidos perigosos (temperaturas elevadas, tóxicos,
inflamáveis, explosivos, etc) ou equipamentos de importância, para os quais qualquer
interrupções causa grandes prejuízos.

18. O aço e suas ligas
Classificação:
Os aços-liga seguem as mesmas classificações do aço-carbono, ou seja, são divididos em
Grau, Tipo e Classe. Os sistemas de designação também são os mesmos, destacando-se o:
SAE (Sociedade de Engenheiros Automotivos) /AISI (Instituto Americano de Ferro e
Aço) ASTM (Sociedade Americana de Testes e Materiais).
Sistema de classificação
A designação SAE-AISI considera como aço-liga aqueles que ultrapassam os limites de
1,65% de Manganês, 0,60% de Silício ou 0,60% de Cobre. Além disso, são considerados
aços-liga todo e qualquer aço que possua quantidades mínimas especificadas de
Alumínio, Boro, Cromo (até 3,99%), Cobalto, Nióbio, Molibdênio, Níquel, Titânio,
Tungstênio, Vanádio, Zircônio ou qualquer outro elemento de liga adicionado com o
intuito de melhorar as propriedades mecânicas e a tenacidade, após a realização de
tratamentos térmicos.

20. O aço e suas ligas
Qualidade
 Os grupos de descrição de qualidade para os aços-ligas são os seguintes:
 Placas
 Barras laminadas a quente
 Arames
 Barras acabadas a frio
 Tubos para oleodutos
 Produtos tubulares para campos petrolíferos
 Produtos tubulares especiais

21. O aço e suas ligas
Aplicações
Os aços-liga, por apresentarem propriedades distintas e vastas, possuem diversas aplicações.
Podem ser encontrados em praticamente todos os segmentos industriais, desde a construção civil
até a construção naval, passando pela indústria petrolífera, automobilística e aeronáutica.
Exemplos de algumas aplicações dos aços-ligas
Área da Construção Área automobilística Área petrolífera
Civil

22. O aço e sua obtenção
O aço é um produto siderúrgico definido como liga metálica composta
principalmente de ferro e pequenas quantidades de carbono. Para a obtenção
das chapas de aço é necessário extrair da natureza o minério de ferro,
denominado hematita, e a partir de sua redução com carvão vegetal, produz-se
uma chapa com alto grau de pureza. As latas de aço produzidas com chapas
metálicas, conhecidas como folhas de flandres...
O processo siderúrgico pode ser dividido em 4 grandes partes:
a) Preparo das Matérias-Primas (Coqueira e Sintetização)
b) Produção de Gusa (Alto-forno)
c) Produção de Aço (Aciaria)
d) Conformação Mecânica (Laminação)

23. O aço e sua obtenção
1.1-Preparo das Matérias-Primas
As matérias-primas necessárias para a obtenção do aço
são: o minério de ferro, principalmente a hematita, e o
carvão mineral. Ambos não são encontrados puros na
natureza, sendo necessário então um preparo nas
matérias primas de modo a reduzir o consumo de
energia e aumentar a eficiência do processo.
1.2-Coqueira e sintetização
A coqueificação ocorre a uma temperatura de 1300oC em ausência
de ar durante um período de 18 horas, onde ocorre a liberação de
substâncias voláteis. O produto resultante desta etapa, o coque, é
um material poroso com elevada resistência mecânica, alto ponto de
fusão e grande quantidade de carbono.
"O coque, nas especificações físicas e químicas requeridas, é
encaminhado ao alto-forno e os finos de coque são enviados à
sinterização e à aciaria. O coque é a matéria prima mais importante
na composição do custo de um alto-forno (60%)".

24. O aço e sua obtenção
1.3-Alto-Forno Esta parte do processo de fabricação do aço consiste na redução do minério de ferro,
utilizando o coque metalúrgico e outros fundentes, que misturados com o minério de
ferro são transformados em ferro gusa.
A reação ocorre no equipamento denominado Alto Forno, e constitui uma reação
exotérmica.
O resíduo formado pela reação, a escória, é vendida para a indústria de cimento.
Após a reação, o ferro gusa na forma líquida é transportado nos carros-torpedos (vagões
revestidos com elemento refratário) para uma estação de dessulfuração, onde são
reduzidos os teores de enxofre a níveis aceitáveis. Também são feitas análises da
composição química da liga (carbono, silício, manganês, fósforo, enxofre) e a seguir o
carro torpedo transporta o ferro gusa para a aciaria, onde será transformado em aço.
1.4-Aciaria Na aciaria, o ferro gusa é transformado em aço através da injeção de oxigênio
puro sob pressão no banho de gusa líquido, dentro de um conversor. A reação,
constitui na redução da gusa através da combinação dos elementos de liga
existentes (silício, manganês) com o oxigênio soprado, o que provoca uma
grande elevação na temperatura, atingindo aproximadamente 1700oC.
Os gases resultantes do processo são queimados logo na saída do equipamento e
a os demais resíduos indesejáveis são eliminados pela escória, que fica a
superfície do metal.
Após outros ajustes finos na composição do aço, este é transferido para a
próxima etapa que constitui o lingotamento contínuo.

25. O aço e sua obtenção
1.5-Lingotamento Contínuo
No processo de lingotamento contínuo o aço líquido é transferido para
moldes onde se solidificará. O veio metálico é continuamente extraído
por rolos e após resfriado, é transformado em placas rústicas através do
corte com maçarico.
Posteriormente, os lingotes devem passar pelo processo de laminação,
podendo ser a quente ou a frio, onde se transformarão em chapas
1.6-Laminação a quente através da diminuição da área da seção transversal. Na laminação a
quente, a peça com aproximados 250 mm é aquecida e submetida à
deformação por cilindros que a pressionarão até atingir a espessura
desejada. Os produtos laminados a quente podem ser:
Chapas Grossas
espessura: 6 a 200 mm
largura: 1000 a 3800 mm
comprimento: 5000 a 18000 mm
Tiras
espessura: 1,2 a 12,50 mm
largura: 800 a 1800 mm
comprimento-padrão: 2000, 3000 e 6000 mm

26. O aço e sua obtenção
Tensões Residuais
Devido ao resfriamento desigual das peças, chapas e perfis laminados a quente apresentam
tensões que permanecem após o completo resfriamento. Em chapas, por exemplo, as bordas se
solidificam mais rapidamente que o centro, servindo como um quadro que impedirá a retração da
peça como um todo, fazendo com que o centro da peça permaneça tracionado. A norma NBR
8800 fixa essa tensão em 115 MPa.
1.7-Laminação a frio
Ao contrário do processo de laminação a quente
as peças laminadas a frio são normalmente mais
finas, com melhor acabamento e sem a presença
de tensões residuais.

27. O aço e sua obtenção
1.8-Produtos Laminados
Chapas Chapas grossas
Bobinas

28. O aço e sua simbologia
O aço figura entre os materiais mais recicláveis e reciclados do mundo. O setor
estimula a coleta e recicla o aço contido nos produtos no final da vida útil,
empregando-o na fabricação de novos produtos siderúrgicos, sem qualquer perda de
qualidade.
Dessa forma, a produção de aço a partir de sucata reduz o consumo de matérias-
primas não renováveis, economiza energia e evita a necessidade de ocupação de
áreas para o descarte de produtos em obsolescência.
Confira no fluxograma abaixo o processo de reciclagem do aço:

29. O aço e sua simbologia
A reciclagem do aço é tão antiga quanto a própria história da utilização do metal. A lata que você
joga no lixo pode voltar infinitas vezes à sua casa, em forma de tesoura, maçaneta, arame,
automóvel ou uma nova lata. O aço se funde à temperatura de 1.300 graus centígrados e assume
um novo formato sem perder nenhuma de suas características: dureza, resistência e versatilidade.
Ele é infinitamente reciclado. A caneca d'água ou o vaso de plantas feito de lata produzem a
mesma economia de material, energia e coleta de lixo que a reciclagem, mas não exigem nenhum
processo industrial. A ferrugem (oxidação) que vai consumindo a lata posta em contato com a
natureza é o que faz do aço o único material de embalagem degradável num prazo médio de 3
anos. Em 2002, cinco milhões de toneladas de sucatas de aço foram usadas no Brasil, sendo que
3,3 milhões de toneladas se destinaram à produção de novo aço. A fabricação de folhas metálicas
para embalagens de aço consumiu 1 bilhão de toneladas. Esses números indicam que o Brasil já
dispõe de capacidade instalada para absorver 100% da sucata de embalagens de aço. As latas de
folhas de flandres correspondem a 21% do mercado nacional de embalagens, 6% ficam com as
latas para bebidas carbonatadas (como refrigerantes e cervejas) e o restante está nas mãos das
aciarias que derretem a sucata para novos produtos ou novas chapas de aço.

30. O aço e sua simbologia
Economias de matérias primas por meio da
reciclagem do aço
O aço reciclado representa 40% dos recursos ferrosos da
indústria do aço no mundo.
- O aço reciclado é principalmente usado em fornos
elétricos a arco (31,7% da produção mundial de aço),
mas também no outro processo de produção de aço
(conversor a oxigênio).
- O bom nível de desempenho alcançado pela indústria
do aço está muito próximo de seu limite teórico (50%).
Devido ao longo ciclo de vida útil dos produtos de aço e
níveis anteriores de produção, a atual disponibilidade de
sucata não atende à elevada demanda por aço

31. O aço e sua simbologia
Exportação equilibra cadeia da reciclagem
A sucata metálica brasileira já abastece siderúrgicas no exterior e quer conquistar novos territórios.
Segundo o Sindicato das Empresas de Sucata de Ferro e Aço (Sindinesfa), em 2005 apenas 12 mil
toneladas foram embarcadas. Em 2010, foram 81 mil toneladas e a estimativa é que 2011 tenha
fechado com 258 mil toneladas embarcadas. Países asiáticos como Coreia do Sul, Vietnã, Índia e
Paquistão estão entre os principais destinos.
O movimento exportador ganhou impulso com a crise de 2008. O consumo brasileiro de sucata de
aço caiu de 9,4 milhões de toneladas em 2008 para 7,45 milhões no ano seguinte. Os preços também
despencaram. A sucata de ferro com pouco processamento, chamada de mista, caiu de R$ 0,50 por
quilo para R$ 0,22 no auge da crise. Hoje, as siderúrgicas nacionais pagam por volta de R$ 0,45 o
quilo, enquanto os preços internacionais estão em R$ 0,56 para o mesmo tipo de material.

32. Momento reflexão
Determinação, coragem e autoconfiança são fatores decisivos
para o sucesso. Não importa quais sejam os obstáculos e as
dificuldades. Se estamos possuídos de uma inabalável
determinação, conseguiremos superá-los independentemente das
circunstâncias, devemos ser sempre humildes, recatados e
despidos de orgulho.
Dalai Lama
Fim!!!