Classificação dos aços

1. TRS REISE OEE TO
Bere asp Teig

Pen Sant oe ae conse
1 Agos. 1
1.1 Finaldade 1
2" Ciaslicapäo 2
21 Onténos para Clasiicag dos os. 2
22 Clselicardo Gonerea 2
3 Clastieagso dos Agos por Desgnacio Normal. 2

3.1 Classificagäo Normativa SAB/AISI...

4 Classificacao dos Agos Quanto ao Processamento, 4
5 Classificacao dos Agos Quanto à Microestrutura. 5
6 _ Ciassificacao Quanto à Composigáo Química. 6
6.1 Agos Carbono 6
6.2 Agos Ligados. 7
6.3 Agos de Alta Resisténcia e Baixa Liga (ARBL) 8
1, Cleaeicarto Cuero de Propet 8
7.1 Agos Inoxidáveis 2
7.11 Definigäo.... 8
7.12 Classilicagäo. 8
7.13 Designaçôes i
7.1.4 Aplicaçoes. ace El

8 _ Ciassifcaçäo Quanto as Aplicagoos. 10
8.1 Agos Estruturais. mi 2 210
8.2 Agos para Molas ………. 2 en =: 10
8.3 Agos para Beneficiamento 10
8.4 Agos para Cementacáo ou Nitretaçäo .......... - 5 11
85 Agos para Ferramentas. 1
85.1 Aplicagdes. = = 11
852 Requisitos Gerais. _ woo
853 Classiicaçäo. 12
8:54 Composigäo Quimica.. ee E woo

9 _ Informagóes Complementares. 13
9.1 Influéncia de Elementos de Liga. 13
82 Espiralénci entre Agos Incas. 15
10 Bibliografía. E 16

1 Agos
Agos säo ligas ferro com até ~2,0% de carbono, podendo conter outros elementos de liga
tals como Cr, Mn, Si, Mo, V, Nb, W, Ti, Nie outros elementos (denominados de residuais,
provenientes do processo de fabricasáo, tis como o P, S, Si)

1.1. Finalidade
Os agos sáo um tipo de material metálico que säo utlizados na confecgäo de pegas (engre-
nagens, eixos, parafusos, porcas, rolamentos, etc.) ferramentas (pás, martelos, seras, ma
izes, pungdes, etc.) ou estruturas (pontes, edificios, tanques).

O principal motivo do ferro ser o elemento mais consumido mundialmente $ por ser utlizado
na fabricacáo de aços (e também dos ferros fundidos).

A grande gama de apicagdes dos agos se deve ao baixo custo de obtengo, associado à
grande versatlidade de propriedades que se pode obter a partir de pequenas mudancas na
‘composi¢ao química, ratamentos térmicos e/ou no processamento e, principalmente da ele-
vada ducilidade alada a grande tenacidade e elevada dureza.

2. Ga Ro =

Para classificar alguma coisa 6 preciso ter um critéio. Podemos classiicar um objeto de
acordo com o critéio cor (verde/azui/amarelo) ou peso (leveipesado).

21. Critérios para Classificaçäo dos Agos

A classiicacáo dos aces náo obedece a um único critério, existindo classificacóes quanto à

composiçäo química, processamento, microestrutura, propriedades ou mesmo aplicagdes a

que se destinam.

Basta uma rápida vericagáo dos indices de diversos publicacbes dedicadas ao assunto e
logo se constatará que os agos estáo classificados sob
varios critérios quando o desejável seria que se utlizas-
se de um único parámetro de lassilicacdo,

Assim, como exemplos de diferentes tipos de acos fre-

E aûentemente encontrados na literatura temos: agos ao
carbono, agos para ferramentas, acos fundidos, agos
inoxidaveis, etc. Note-se que os crtéros de classficacáo
utlizados foram, respectivamente, a composiçäo (ao
carbono), a aplicacáo (para ferramentas), o processa-
mento (fundidos) ou a propriedade (inoxidável.

Figura 1 - Aplicacáo do aco na Existe uma relagáo entre tais crtéios já que o proces-

indústria automobilistica. samento e a composiçäo determinam a microestrutura
do material obtido. Por sua vez, a microestrutura (junto

com a geometria e algumas variéveis do ambiente) determinam as propriedades que por sua
vez determinam o campo de aplicacao do material

‘A figura 2 ilustra a interaçäo destes crérios e o texto a seguir discute os tipos de agos exis-

tentes em cada critério mencionado.

eg
Prosa 7

Figura 2- Interagäo entre os critérios de classificaçäo do ago.

Microestratura — Propriedades —P Aplicaçäo

22 Classiticaçäo Genérica
Nessa classificagäo, os agos sáo ordenados de acordo com o teor de carbono, conforme
segue:

Ago extra-doce: < 0,15%

‘Ago meio-doce: 0,15%C até 0,30%C

Ago meio-duro: 0,30%C até 0,60%C

Ago duro: 0,60%C até 0,70%0

Ago extra-duro: 0,70 até 2,00%C

3. Classificagáo dos Agos por Designagáo Normativa
€ interessante salientar que as diversas instiuigóes normativas, tanto nacionais quanto in-
temacionais, estabeleceram critrios de designacáo para os diversos tipos de ago ullizados
na indústia. Dentre as mais importantes, enconiram-se as designagdes ABNT' e AISI e
SAE

'ABNT ~Ascociag Brasilera 6 Normas Téeicas
2 AISL~ American ron and Stee Intute
°GRE- Sosa ol Avtomoive Eng neers

3. ER
RES Fr
Gere ro =

3.1 Classificaçäo Normativa SAE/AISI
Essa designaçäo normativa estabelece uma chave alfanumérica para a identiicaçäo dos
905, que segue o seguinte citério
Wan

em que:
yy > tipo de ago (ao carbono, ao manganés, ao cromo)
A > acréscimo de elementos de liga especiais (acrescentar quando aplicável)

Agos ao boro - xyBxx: B denota ago ao Boro

Agos ao chumbo = xxLxx : L denota ago ao Chumbo

Acos ao vanádio - xxVxx : V denota ago ao Vanádio
3% -» percentual de carbono contido no ago x 100

8 > requisitos adicionais de qualidade (temperablidade) (acrescentar quando aplicével)
Tabela 1 - Lista parcial da denominagáo normativa ABNT, AISISAE

Tipo de ago Chave numérica
Fous
ressulurado allzu Bee
Ma TE me
¡EE 2x
LES 200
Ne (CeO SS A OBO Sti
NEL 78% {Cr 1.07%. E
50% {Crt s0% 8 LST En
3.00% | Cr0.77%. Se
more Mo 020 00.25%. 400:
Mo 040 90.52% ‘oe
ome molding COS, 0.80 e 095% No 012. 020, 025 80.50% cr
niquelcromo molto Ni 1.82%: 01050 00.80%. Mo 0.25%. ‘x
LOS Gr 045%; Mo 0.20 6 0.35% ‘Pee
030% Cr0 40%: Mo 0.12% ‘Bix
NO 88% Gr 0.50% Mo 0.20% on
0.50% Gr 0.50% Mo 025% om
0.557 Or 00% Mo 0.35% En
3.285 Gr 1 209% Mo 0.12% En
0.48%; Gr OO, Mo 0.12% Sox
NO Gr 0.20%; Me 020% om
L003 Or D 80 Mo 025% En
igual mania NOS e 1 62%; Mo 0.20 00.25% Ea
NS. S0% Mo 025% ax
some, C:027.040.0:0e 055% Sx
‘Gr0.80, 087, 092.095, 1008 105% Shox
Crta: 1.00% min Bow
rome wanda Gr060, 0808 0.95% VOTE 015% Ghee
cromo tungsteno 75:01 075%, Te
sco manganés —SITADS 200% : Mn 065, 0820 085% Cr DER Ez

'Ouira denominagáo normativa de imporläncia ao mercado brasilero $ a alemá, regulamen-
tada pelas normas DIN.
Nessa denominagao, temos:
a) Agos comuns para construgáo mecánica.
E indicado a tenso de ruptura à traçäo, em [kgtimm*}, precedido de St (=Stahl, ago)
Exemplo: St 37, St42, Sı58
b) Agos carbono de qualidade
‘S80 indicados com a letra C, seguido do teor de carbono multiplicado por 100.
Exemplo: 020, 045

4. Dz! iia aa Za
Aes ga

1) Agos de baixa liga
É consttuido de dois algarismos que indicam o teor de carbono muliplicado por 100,
seguido pelos símbolos químicos dos elementos de liga que caracterizam o ago,
crescido por números que exprimem os teores desses elementos de liga multiplica
dos por um fator K, que 6 dependente do elemento de liga em questo.

Exemplos
+ 20CrMo9 15 ~aco ao cromo e molibdénio, com:
020% €
125% Cr
115% Mo
+ 22 Cr Mo 54—ago ao cromo e molibdénio com:
0,22% 0
1,25% Cr
0.4% Mo
+ 25 20 aco ressulturado com:
0.25% 0
0,20% S

2) Agos de alta liga (ver tem 6.2)

Säo aços cuja quantidade percentual de elementos de liga presentes é maior do que
5%. A designacáo para esses tipos de aco é formada pela letra "X" seguida pela
quantidado de carbono multiplicado por 10, seguida dos símbolos dos elementos
químicos existentes, seguido de números que representam a quantidade percentual
desses elementos de liga,
Exemplos
+ X10GrNiTI 1892

‘Ago a0 cromo, níquel e ttánio com: 0,10% C, 18%Ni e 2% Ti

4 Classificacáo dos Aços Quanto ao Processamento

Por processamento entende-se o tipo de operagäo que se executa sobre o ago visando mu-
dara forma elou a estrutura.

Os processamentos que visam impor uma forma säo a conformagäo mecánica (a rio ou a
quent, tal como a laminacáo, extrusáo, trefilag40), a fundicáo e a consolidagáo por sinteri-
Zaçäo (metalurgia do p6). Assim, existem aços trabalhados (a quente ou a fi), fundidos ou
sinterizados.

Os processamentos que visam alterar a estrutura sáo os tratamentos térmicos, tals como
recozimento, normalizagäo, recrstaizagáo, coalescimento e a témpera (e revenimento).

O processamento altera a microestrutura do aco e portanto, afeta as propriedades. A tabela

2 lustra a relagáo entre processamento, microestrutura e propriedades.

Figura 3 — Ago durante o processo de usinagem.

5. Go TER =

© — =

Tabela 2 - Relagäo entre o processamento, microestrutura e propriedades dos acos

PROCESSAMENTO MICROESTRUTURA PROPRIEDADES
Encruada (alta densidade de discordancias) — [Elevada resisténcia
Trabalhado ario |Gráos alongados (orientados) Baixa ductiidade
Grande anisotropia
Recristaizada (baixa densidade de discordán- Moderada resisténcia
cias) Elevada ducilidade
Trabalhado a quente |Gráos refinados e equiaxias Moderada anisotropia
'Auséncia de tensöes residuals
Estrutura dendrtica Baba resistencia
Grdos colunares e equiaxiais Moderada ductiidade
Per Baixa densidade de discordáncias Moderada anisotropia
Presença de segregaçao
Presença de tensöes residuais
Presença de porosidade (em muitos casos)
Recristalzada(balxa densidade de discordän- [Baixa resistencia
ad cias) Baixa ductiidade
Heterogeneidade química Moderada anisotropia
Presenga de poros

5 Classificagáo dos Agos Quanto à Microestrutura

A classilicagáo de acordo com a microestrutura 6 típica da área metalúrgica, existido os
seguintes grupos:

a) Agos Encruados

Estes agos geralmente so de microestrutura predominantemente ferrica, com um pouco
de peri, sendo resultantes de processos de deformagäo a frio. Normalmente sáo aços de
baixo teor de carbono (inferior a 0,4% C) e com baixa quantidade de elementos de liga,

b) Acos Ferriicos-Periticos

Obviamente os agos feriicos-perlticos possuem teor de carbono abaixo de 0,8% (hipoeu-
totóldes), e sao resultantes de processos em que houve resfriamento lento tais como materi-
altrabaltado a quente, recozido ou normalizado.

(©) Agos Martensiticos

Os agos constituidos de martensita revenida geralmente sáo

aplicados em situagdes em que se exige resistencia elevada [J

ao longo de toda a segáo transversal, tals como eixos e pun-

cos com cañonets pios ao
dos em cartes que bogen reinen 20 desgat
Ga, as como em feramentas de care du de tabalo a
Siena À marensta pope à ea rosana + 8 car.
Sonetos pimáres prop durer elevadas

9 Agos Ba

Sob Jeteminades combinagdes d resistencia e dureza a es. Figura 4 = Apllacáo do
fa banic pops mar nage que a maenatica, 2 IMondhvel em ub
tomando tais agos preferiveis em situagóes que se necessite £40 de Indústria petroq
resisténcia associada à tenacidade. ke

Agos Anis

Uma ez que a ausente nd € um consu esl em temperatura ambiente sun esta
Bo Sopende da presenga de lomentos deta, Como como oo mangande
ont or sor no magndteaeneonaapagio em luagds om qo so deli
nina feos de campos magnétcos nudos fa como em sopores de his

6. ou nt eat FF

Além disso, a austenita, quando estabilizada pelo manganés, pode se transformar em mar-
tensita mediante impacto, possuindo elevada resistóncia ao impacto e à abrasäo, sendo ut-
lizada para revestimentos de moinhos e outros componentes de equipamentos de moagem
{britadores ou martelos)

Ha ainda o caso de agos austenficos inoxidáveis, porém neste caso a resisténcia a oxida-
Géo 6 predominantemente devida aos elevados teores de cromo e níquel presentes em tas.
gos.

1) Acos Dúplex ou Bitasicos

Por apos dúplex costuma-se denominar duas categorias distintas de estruturas.

Na primeira, do tipo austonitico-ferrlica (delta), encontram-se certos agos inoxidáveis, cuja
resistóncia mecánica e à corrosáo € superior äquela obtida nos inox austenficos,

A segunda categoria consiste de microestrutura fertico-martensítica, resullante de tempera
a partir de temperatura de dentro da zona crítica (entre as linhas At e AS do diagrama Fe-
©). Os aços de baixo carbono com esta estrutura apresentam combinaçäo de resisténcia ©
ductlidade mais elevadas que os equivalentes ferrtcos:perlticos.

6 Classificacáo Quanto à Composicáo Quimica

6.1. Agos Carbono
A maior quantidade de aco consumida pertence à categoría dos agos carbono. Isto se deve
o baixo custo, em relacáo aos agos ligados e à ampla gama de propriedades que pode ser
úobtida mediante variagäo do teor de carbono e do estado de fornecimento (encruado, tempe-
rado, ete.

Pode-se astabelecer a seguinte subdivisäo dos agos carbono para fins de aplicagáo.

a) Baixo carbono (abaixo de 0,3%)

‘Sao aplicados em situagdes que exigem ductiidade elevada, por exemplo, chapas para es-
tampagem, tubos, fos para arames lisos e farpados, ou telas. Neste caso o estado de fome-
cimento pode ser laminado a quente, recozido ou normalizado.

Podem ser aplicados em situagdes que envolvem exigéncias quanto à soldabiidade, pois o
bbaixo carbono é necessário para evitar formagáo de martensita que ocorre no resiriamento
subsequente à soklagem.

(Os agos de baixo carbono, quando combinados com elemen-
tos de liga e cementados, sáo aplicados quando se necessita
combinar resisténcia ao desgaste (dureza superficial) com
tenacidade (no núcleo), tais como elxos, engrenagens, pinos,
ferramentas de impacto. Ex.: 8620, 4320,

b) Agos de médio carbono (entre 0,3 e 0,5%C)

Agos de médio carbono sáo aplicados em produtos forjados
pois possuem ductlidade a quente (para forjamento) associa-
do à média resistencia a frio no estado forjado (ferrlico-
perico)

‘Quando combinados com elementos de liga, säo utlizados em Figura 5 - Aplicagóes dos
Situagdes que exjam alta resisténcia (obtida mediante témpe- acos ligados na indústria
ra e revenido) mantendo ainda alguma duciiidade. A tempe- em geral.

rablidade é obtida mediante emprego de elementos de liga.

Ex: eixos e engrenagens de caminhäo, Ago 4340, 8640,

©) Agos de alto toor de C (acima de 0,5%C)

Säo utiizados em casos que se exige elevados limites de escoamento, tals como molas e
vergalhdes de concreto. O alto limito de escoamento 6 obtido mediante encruamento ou, se
no presenca de elementos de liga, mediante témpera e revenido,

7. Ga Ro ==

‘Quando combinados com elementos de liga, também säo utiizados para fins de obtengáo de
dureza elevada, através de carbonetos primários (VC, Mo2C, WC) como no caso de agos
ferramentas.

62 Agos Ligados
O uso de elementos de liga geralmente 6 feito com as
seguintes finalidades:
+ “Aumentar a profundidade de témpera (temperabilida-
de)
+ Aumentar a resisténcia ao revenido (sto 6, evitar o
amolecimento entre 300 e 55000).
+ Introduzir propriedades especiaistais como:
+ rosistóncia à corrosao em agos inoxidáveis
+ resisténcia ao desgaste em agos Hadfield
+ resisténcia à quente em agos ferramenta (rápidos)
Pode-se dividir em trés categorias:
a) Agos de baixa liga
Säo agos cuja quantidado dos elementos de liga 6 inferi- Figura 6- Alguns exemplos de
or a 5% e lém a finalidade de aumentar a temperablida- pecas construidas em acos liga
de e aresistóncia ao revenido.
Os elementos picos sao: Cr, Mo, Ni, Mn e Si
‘Sao aplicados para os seguintes fins:
+ Aumentar muito a temperabiidade: Aplicado em pegas grandes que devem ter alta re-
sisténcia no núcieo.
+ Fadiitar a transigáo (atenuar a queda de dureza) entre o núcleo e a superfície de aco
‘cementados, visando evitar destacamento.
+ Elevar dureza de camadas nitretadas pela formaçäo de nitretos de alumínio ou cromo.
Os agos de baixa liga sáo os mais consumidos dentre os agos ligados.
b) Agos de média liga (2 EL. entre 5 © 10%)
Os aços de média liga sdo os que tém a somatória dos elementos de liga entre 5% e 10%.
‘Sao aplicados em situagdes que envolvem elevada resistencia mecánica em temperaturas.
elevadas (500°C) tais como agos para trabalho a quente (matrizes). Ex.: Agos tipo H (0,3%C;
SAC: 1,5%%Mo; 128).
Ha ainda casos onde se exigem resisténcia ao impacto assaciado com elevada dureza,tais
como aços ferramentas para trabalho a trio temperdveis ao ar. Tais agos possuem elevada
temperablidade sendo aplicáveis as matrizes de recorte, estampagem e láminas de tesou-
ras. Os mesmos apresentam baixas distorgdes após a 1ömpora (devido ao restiamento ao
ar) sendo recomendados para manutençäo de precisäo dimensional. Ex.: Ago ferramenta A2
(1%0:0,8%.Mn;0,25%Si5%0r.0,25%V e 196Mo),
©) Agos de alta liga (2 E.L. > 10%)
‘A quantidade dos elementos de liga nesses aços 6 maior do que 10%. Sáo agos que podem
ser aplicados em diversas finalidades, tais como:
+ Elevada resisténcia à oxidacdo (agos inoxidáveis, %Or>12%).
+ Elevada resisténcia mecánica e ao desgaste (aços D6: 2%C; 0,3%Mn; 0,85%Si; 12901;
0,75%lW) sendo aplicäveis em matrizes para forjamento e estampagem.
+ Capacidade de corte, como nos aços rápidos, utlizados como ferramentas de corte por
manterem dureza a quente (aços MI: 0,850; 0,3Mn; 0,3Si; 4Cr;1.SW: 1V 8,5Mo)
+ Capacidade de endurecer sob impacto (agos Hadfield: 1C; 12,7Mn; 0.5Si) utlizados para
moinhos e martelos para britagem de rochas. Estes aços sáo austenllicos e se transfor-
mam em martensíticos sob impacto com as rochas durante o servigo,

8. e ERA O acute]

63 Agos de Alta Resisténcia e Baixa Liga (ARBL)

Säo agos cujas normas AISI-SAE náo classiica como agos ligados ais como 4340, 8620,
14320), apesar de conterem elementos de liga adicionados para fins de obtengäo de resister
cia mecánica e à corrosáo atmosférica superiores aos aços de baixo carbono.

Os agos ARBL apresentam resisténcia entre 300 e 700 MPa, tendo sido desenvolvidos para
elevar a relaçäo entre resisténcia e peso, visando aplcaçäo em estruluras méveis. A soma
de elementos de liga geralmente nao ultrapassa a 2%, e o teor de carbono situa-se abaixo
de 0,3%.

7 Classificaçäo Quanto as Propriedades
De todos os citrios em que se costumam classifcar os agos, este é o menos sistemático,
podendo-se destacar os seguintes casos mencionados na literatura

‘Acos de ata resisténcia e baixa liga;
Acos de ata resisténcia;
Agos inoxdves;
Agos indeformáveis (baixa distorgáo dimensional resultante da témpera e revenimento);
‘Agos para fins elöticos e magnéticos (note-se que esta terminología refere-se tanto à
Propriedade quanto à finaldado do ago)

7.1. Agos Inoxidávels

7.1.1. Definigao
Os acos-inoxidaveis so aqueles que contém um mínimo de 10,8% de Cromo como principal
‘elemento de liga. Sao aços onde nao ocorre oxidagáo em ambientes normais. Alguns agos.
inoxidáveis possuem mais de 30% de Cromo ou menos de 50% de Ferro. Suas caracterist-
cas de resisténcia sao obtidas graças a formacáo de um óxido protetor que impede o contato,
do metal base com a atmosfera agressiva. Alguns outros elementos como níquel, molibdé-
rio, cobre, titán, aluminio, lc, niébio, nitrogénio e selénio podem ser adicionados para a
oblençäo de características mecánicas particulares.

7.12 Classiicaçäo
Os agos inoxidáveis säo divididos em cinco familias, de acordo com a microestrutura, estru-
tura cristalina das fases presentes ou tratamento térmico utilizado. As cinco familias sto:
martensiticos, ferticos, austenilicos, dúplex (austenitco e ferrtico) e endureciveis por pre-
ciptaçäo.

a) Martensiticos

Os aços inoxidáveis martensiticos sao ligas Fe-Cr-C que possuem uma estrutura cristalina
martensitica na condigáo endurecida. Sao ferromagnéticos, endureciveis por tratamento
térmico e resistentes à corrosáo somente em meios de média agressividade. O conteúdo de
cromo 6, geralmento, situado entre 10,5 e 18% e o conteúdo de carbono nao pode ser supe-
rior a 1,2%. Os conteúdos de carbono e cromo säo balanceados para garantr uma estrutura
‘martensitica. Alguns elementos como nióbio sic, tungsténio e vanädio säo, ás vezes, ad
cionados para modificar o comportamento do ago durante o revenimento. Pequenas quanti-
dades de níquel podem ser adicionadas para melhorar a resisténcia à corrosäo. Da mesma
maneira, enxofre e selénio podem ser adicionados para melhorar usinablidade.

b) Fericos.

‘Sto ligas de Fe-Or, de estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC). Seu conteúdo de
cromo se situa na faixa de 11 a 30%. Alguns graus podem conter molibdénio, sii, alumi
io ttänio e niébio para a oblençäo de certas caracterísicas. Também podem ser adiciona-
dos enxofre e selénio para melhoria da usinabilidade. Säo ferromagnéticos, podem possuir
boas ductiidade e conformabilidade mas suas características de resisténcia em altas tempe-
raturas sáo ruins se comparadas à dos austeniticas. Sua tenacidade também pode ser Imi-

9. ER RENOM i acute]

El

enol aces =

tada a baixas temperaturas e em seçôes pesadas. Nao sáo endureciveis por tratamento
térmico e diicimente por trabalho a fro.

©) Austenticos

Constituem a maior familia de agos inoxidáveis, tanto em número de diferentes tipos quanto
em utlizagäo. A exemplo dos ferriicos, náo sáo endureciveis por tratamento térmico. Sao
nâ0 magnéticos na condigáo recozida e säo endurecivels apenas por trabalho a frio. Nor-
malmente, possuem excelentes propriedades criogónicas e excelentes resistencias mecani-
ca e à corrosáo em altas temperaturas. O conteúdo de cromo varía entre 16 e 26%, o de
niquel 6 menor ou igual a 85% e o de manganés $ menor ou igual a 15%. Podem ser acicio-
nados, também, molibdénio, cobre, silicio, alumínio, itánio e nióbio, para a oblengáo de
‘melhores características de resistöncia à oxidagáo.

d) Dúplex

‘Sao ligas bitésicas baseadas no sistema Fe-Or-Ni. Estes agos possuem, aproximadamente,
‘a mesma proporçao das fases ferrita austenita e so caracterizados pelo seu baixo teor de
carbono (<0,03%) e por adigdes de molibdénio, nitrogénio, tungsténio e cobre. Os teores
tipicos de cromo e níquel variam entre 20 e 30% e 5 e 8%, respectivamente, A vantagem
dos agos duplex sobre os austeniticos da série 300 e sobre os ferrtcos, sáo a resistóncia
mecánica (aproximadamente o dobro), maiores tenacidade e ductlidade (em relagäo aos
ferriicos) e uma maior resistencia a corrosäo por coretos.

e) Endureciveis por precipitagäo

‘Sao ligas cromo-níquel que podem ser endurecidas por tratamento de envelhecimento. Po-
dem ser austenilicos, semi-austeniticos ou martensiticos, sendo que a classilicagáo 6 feita
de acordo com a sua microestrutura na condigäo recozida. Para viabiiazr a reacáo de en-
velhecimento, muitas vezes se utiiza o trabalho a ro, e a adigáo de elementos de liga como
aluminio, titán, nidbio e cobre.

7.1.3 Designagdes
Os agos inoxidaveis säo normalmente designados pelos sistemas de numeracáo da AISI,
UNS“ ou por designaçäo própria do propritário da liga. Entre estes, o sistema da AISI é o
mais utlizado. Nele, a maioria dos graus de agos inoxidáveis possuem uma classificacáo
com très dígitos. Os agos austeniticos fazem parte das séries 200 e 300, enquanto que a
série 400 designa tanto apos ferrticos quanto martensíticos.

A série UNS, por sua vez, possui um maior número de ligas que a AISI, pois incorpora todos
08 agos inoxidaveis de desenvolvimento mais recente. Nesta série, os agos inoxidäveis $30
representados pela letra S, seguida de cinco números. Os très primeiros representando a
numeraçäo AISI (se tiverem). Os dois últimos algarismos seräo 00 se 0 ago for um ago co-
‘mum da designapäo AISI. Se forem diferentes, significa que o ago tem alguma característica
especial reconhecida pela UNS.

7.1.4 Apicagóes
a) Martensiticos

Estes agos sdo especificados quando a aplicagäo requer elevadas resisténcia à tragäo, à
fiuéncia e à fadiga, combinadas com requisitos moderados de resisténcia à corrosáo e ulil-
zaçées em até 650 °C. Entre as suas aplicagóes estáo turbinas a vapor, motores a jato e
turbinas a gäs. Alguns destes agos encontram aplicacdes, também, como tubulagdes de va-
por, reaquecedores de geradores a vapor e tubulagdes superaquecidas ullizadas em refina-
rías de combustiveis fösseis, cutelaia, pecas de válvulas, engrenagens, elos, cilindros la-
minadores, instrumentos crúrgicos e odontológicos, molas, cames e esferas de rolamentos.
b) Femiticos

* Unies Numbering System

10. ER RENOM i soc]

El

enol aces =

Suas vâris classes encontram aplicagdes em sistemas de exaustáo de automóveis como
recientes de alimentos, em trocadores de calor e em tubulagdes. contendo solugöes com
¿retos e água do mar.

Austenitos

Podom, em fungäo dos elementos de liga presentes na sua composiçäo, reis a corrosdo
atmosférica, em varias solugdes aquosas, na presenga de alimentos, em ácidos oxidantes
{como o nico), fostericos e acéticos, em solugdes diuidas contendo cloretos e em ácidos
Sulurosos.

©) Dúplex

Gragas a sua elevada resisténcia mecánica, os agos inoxidávets düplex podem ser utlizados.
em menores espessuras. Sua desvantagem $ que nao pode ser utiizado em temperaturas
cima de 300 °C, sob pena de perder algumas de suas caracteristicas mecánicas, obretudo
A tenacidado. E bastante ullizado nas indústrias de gas, poróleo, petroquímica, polpa © pa
pol, principalmente na presenga de meios contendo aquosos contendo careto.

©) Endureciveis por precpitacáo

Possuem boas resistencia mecánica, tonacidade e duchlidade. Sua resisténcia à corrosáo $
de moderada a boa. Suas caracterisicas Ihe garantem aplicacáo nas indistas aeroespacial
€ de aa tecnología.

8 Classificagáo Quanto as Aplicagóes
Esta dassificagäo é a mais freqüente na literatura técnica, possivelmente devido à associa-
fo imediata entre tipo de ago e a aplicagáo pretendida para o mesmo, podendo-se desta-
Car os seguintes exemplos
+ Agos estruturais

Agos para molas
Agos para benaficiamento
Agos para cementagáo ou niretaçäo
Aços ferramentas (para trabalho a fo, a quente, impacto, et.)

8.1 Agos Estruturais
Os requisitos fundamentais esperados nos agos destinados à construgáo de estruturas me-
tálicas (pontes, torres de linhas de transmissao, edilicios) sao

a) resisténcia mecánica

D) soldablidade

©) disponiblidade no mercado

d) prego baixo

Os agos ao carbono comuns atendem a esses requisitos principais, sendo que os mais uti
Zados sdo os que se encontram na faixa do 0,15%C até 0,36%0. Sao exemplos mais co-
muns os agos AISI 1015 e 1020 e os DIN C15 e C20.

82 Agos para Molas
Säo aços carbono comuns, em alguns casos com adigóes de elementos de liga, principal-
mente o manganés, apresentando como características básicas um alto limite de elasticida-
de e resisténcia à fadiga,

‘Sao exemplos de acos para molas os AISI 1070, 1080, 1090; da norma DIN podemos citar
50 Mn 7, 50 Gr 4.

8.3 Agos para Beneficiamento
Por beneficiamento entendemos o tratamento tórmicos de témpera seguido de revenimento.
Os agos utlizados para essa finalidade possuem C > 0,25%, com ou sem a adigáo de ele-
mentos de liga.

Os requisitos para a selegáo desse tipo de ago sáo:

11. Go TER =

An EOL i nia]
Él TS noe

a) propriedades mecánicas da pega e do material
b) características geométricas da pega

©) solictagdes estáticas e dinámicas sobre a pega

d) temperabilidade.

Pode-se citar como exemplos de acos para beneficiamento: AISI
4130, 4140, 4330, 4340, 5130, 5140, 8640, 8660. Acos para bene-
ficiamento segundo as normas DIN sáo 25 Cr Mo 4, 42 Gr Mo 4, 50
Cr Mo 4, 60 Ni Cr Mo 2, 50 Cr V4

8.4 Aços para Cementaçäo ou Nitretaçäo
Säo aços que caracteristicamente possuem um baixo teor de car-

bono (C < 0,25%), com ou sem a presença de elementos de liga.

‘Sao empregados em elementos de máquinas que devem ter gran-

de resisténcia ao desgaste (grande dureza superficial) e ótima duc-

tilidade no seu núcleo, tendo portanto ótima capacidade de absor-

géo de impactos. Figura 7 - Aplicagäo
Os agos costumeiramente utilizados para cementaçäo ou nitretagäo estrutural do ago car-
sao: AIS! 1010, 1016, 3120, 5120, 4320, 8620. Da norma DIN ca. bono.

se: C10, 020, 15 0rNi6, 18 CrNi8.

8.5 Aços para Ferramentas
Os agos ferramentas sáo particularmento importantes pois säo empregados na fabricagáo
de pecas e utensilios que seráo utlizados na fabricacáo de outras pegas e utensiios. Exem-
plos de pecas feitas de agos ferramentas sáo:

a) fieiras

D) matrizes para injecáo de plásticos

©) bits de usinagem

d) martelos pneumäticos.

Os primeiros agos ferramentas (e ainda utlizados atualmente) foram os agos comuns ao
carbono, sem elementos de liga, Sendo que a partir de 1868 muitos agos complexos, alta
mente ligados, foram desenvolvidos visando atender ás crescentes exigéncias de severida-
de em servico, estabilidade dimensional e faciidado de fabricagáo (usinabildade e isengáo
de trineas durante o tratamento térmico).

851 Aplicagóos
As diversas aplicagdes dos agos ferramentas podem ser classicadas de acordo com o tipo
de solictagäo envolvida no produto.

Assim, pode-se subdivdir, para fins didáticos, as aplicagdes dos aços ferramentas nos se-
guintes grupos:

a) Trabalho a frio

Considera-se como trabalho a fio as aplicagóes que ocorrem na temperatura ambiente ou
abaixo de 200°C, tais como: matrizes para estampagem, dobramento, compactagáo de pós,
lacas industrais, tesouras, ferramentas de corte e usinagem de papel e madeira, pinos qui
as, pungdes, calibres, padrdes, instrumentos de medicdo, etc. Neste campo, as solctacdes
podem envolver de um lado resistöncia ao desgaste (por exemplo em tesouras) e de outro
tenacidado (por exemplo em martelos).

b) Trabalho a Quente

‘Sao aplicagdes que ocorrem acima de 200°C e, portanto, sáo mais severas que o item ante-
rior, englobando os seguintes casos: matrizes para fojamento a quente, moldes para fundi-
Gäo sob pressäo, extrusäo, facas para tesouras de corte a quent, feras, tc.

‘Aigumas ferramentas para trabalho a quente trabalham em contato com material aquecido a
1100°C ou mais, provocando o aquecimento da ferramenta a niveis superiores a 550°C.

e) Ferramentas de usinagem.

12. E On a]
Gere TS noe

Säo aplicagdes ainda mais severas que o item anterior, pois trata-se da usinagem de metais,
devendo apresentar maior dureza, resisióncia ao revenimento o ao desgaste em temperatu-
ras elevadas, devendo trabalhar de modo continuo em temperaturas entre 550 e 600°C.
Exemplos típicos sáo; brocas, alargadores, machos, cossinetes, fresas, bi, ferramentas de
Corte, desbaste e acabamento para tomos e ferramentas para plaines.

8.52 Requisitos Gerais
"Normalmente as ferramentas e matrizes säo fabricadas por usinagem (estando o material
com baixa dureza, por exemplo, no estado recozido ou coalescido) e, após atingida a forma
desejada para o produto, o mesmo solre tratamento térmico para que se desenvolvam as
propriedades necessárias para a aplicacáo específica a que se destinam.

‘Assim, os agos ferramentas devem atender a requisitos de fabricagáo (usinagem e trata
‘mento térmico) e a requisitos relativos à aplicaçäo, sendo frequente haver confitos entre
ambos.

853 Classiicaçao
Os agos ferramentas näo apresentam uma metodología racional de classiicaçäo, uma vez
que alguns sao identficados pelo melo de tempera empregado em seu tratamento, outros
pelas propriedades e outros ainda pelo tipo de elemento de liga presente.

A classiticagao abaixo é aquela adotada pelas AISI, e SAE. HA ainda outros tipos de agos
ferramentas, designados pelas letras L e F de uso menos frequente. Na tabela abaixo tom-
se listados as composigdes dos diversos tipos de aços ferramentas.

Tabela 3 -TIPOS DE ACOS FERRAMENTAS (AISISAE)

TIPO] DESIGNAGAO APLICAGDES
W_|Temporäveis em agua (Water) Trabalho a trio
'S_|Resistontes ao choque (Shock) Trabalho a io ou a quente
‘© Ago ferramenta para trabalho fio = temperável em Trabalho a fio

¡leo (Oil)
A [Ago ferramenta para trabalho a fio — iemperävel ao) Trabalho a ro
ar (Ain
D [Agos ferramentas para trabalho a 116 — matiized Trabalho a io e a quente
(Dies)
H_|Acos ferramentas para trabalho a quente (Hol) | Trabalho a quente
T_]Acos rápidos ao tungstónio (Tungsten) Usinagem
M_[Agos rápidos ao molibdénio (Molibden) Usinagem
P_|Acos para moldes (Plastics) Molde para injecáo de plásticos
8.54 Composiçäo Quimica
‘Tabela 4 - Composigáo química dos principals agos ferramentas
[TIPO [HOME LDC CGI [SICA [eva ] VO) | W CH) MO [Outros C=)
wi Baie
wa 12
we bs 04 | 025 | 020 | o10 | 100
Era pro
Ya Ta 025
feo 1100 02
1 50 Tao] 15
ia De 15 | 02 | 200 | 02
s $2 5 00 05
3 SS Los [200 04
7 50 325 14

13. E On Ban]
Ce vengan =

‘Tabela 4 - Composigäo química dos principals agos ferramentas

[TIPO | WOME (| CC) [Mn [SITE] VE WEN [Mo GE) Ouros (9)
1 30 100 050 | go | 050
mo b9s 125 030 050
Ake oo 500 Tao
1150 1200 100
162 liso 030 | 1200| 09 095
225 1200
© Vern Bsn IE
210 1200] 05 | 080
Cas 210 1180 on
no 40 325 | 040 250
cu ps 290 | 050 280
ul 35 00 | 590 | 040 180
Po bss soo | 0.0 136
Hume ps 190 | 590] 040 | 125 | 12
pow 38 500 [025 | 138 | 150
ns 35 oo | 800 | 100 180
a Dao 500 | 100 150
fet bas 325 | gag | 850
ws p30 265 50
m 370 10011800
Vars bs 110 | 1800
a 73 200 | 625 | 500
190 | 620 | 800
200 | 178 | 875
200 | 130 | 870
Wi 200 | 600 | 800 | 500% Co
185 | 630 | 500 | 4.80% Co
200 | 675 | 375 | 5.00% Co
200 | eso | 375 | 5.259260
1:15 150 | 950 [8.00% Co
115 | 150 | 950 | 800% co
040
° 060 HET
20 030 020 .

{Lam ego, cesignagdo segundo AISUSAE. Em ira no rada, nome segundo VILLA.
Na tabela 4 estäo listados apenas os elementos adicionados intencionalmente, podendo ha-
ver a presenca de impurezas (Si, Mn) em baixos teores, näo apresentados na tabela.
onstata-se que, além do carbono, os elementos mais freqüentemente empregados sáo o
Cr, V, Mo, W (formadores de carbonetos) e, com menor frequéncia, o Mn, Si Ni e Co. Nem
todos os elementos mencionados estáo presentes simultaneamente num dado ago ferra-
menta.

9 Informagóes Complementares

9.1. Influéncia de Elementos de Liga

A adigäo de elementos de liga justfica-se pois muitas vezes pequenos acréscimos de de-

terminados componentes causam significativa melhora nas propriedades dos agos. As ca-

racteristicas que levam ao emprego de tais elementos sáo:

+ Fósforo: em teores elevados, prejudica os agos tomando-os frageis e quebradigos.

+ Enxofre: também 6 prejudicial pois além de frageis toma os agos ásperos e granulosos
devido aos gases que produz na matriz metálica. Em alguns casos, 6 conveniente a adi-
Säo de enxofre em proporgöes de até 0,20%, o que torna o ago fácil de usinar pois os ca-
Vacos destacam-se em pequenos pedacos, permiindo altas velocidades de conte.

14. e A ERA O vs]

+ Carbono: 6 o mais importante devido à necessidade de haver carbonetos na estrutura
para conferir a dureza e a resistencia necessáras a aplicagäo. Geralmente o teor de car-
bono é elevado, situando-se entre 0,8 e 2%. Quando tenacidade é um fator importante
para a aplicaçäo (tals como martelos e talhadeiras devido aos esforgos de impacto), em-
prega-se teores de carbono mais baixos (entre 0,5 e 0,7%C), tal como nos agos resis-
fentes ao choque (tipo S)

+ Silicio: tem fungao desoxidante na fabricacáo do ago. Normalmente situa-se entre 0,10 e
0,30%, pois teores mais elevados tendem a favorecer a grallizaçäo. Em alguns poucos
‘casos (aos resistentes ao choque) emprega-se silicio elevado (1% ou 2%) para fins de
‘aumento de temperabilidade e aumento da resisténcia ao revenido sem que haja abai-
xamento da linha Ms (favoreceria a austenita retida). Para estas combinaçées de médio
carbono (0.5 a 0.7%) e alto silicio (1 a 2%), a tendéncia à graftizacáo € reduzida devido
20 baixo carbono e eventual presenga de elementos formadores de carbonetos (Mo, Cr,
Y

+ Manganés: atua também como desoxidante além de dessulfurante. É empregado em
toores inferiores a 0,5%. O manganés tem forte efeito na temperabilidade, porém a partir
de teores mais elevados (1,5%). O mesmo forma carbonetos menos estáveis que o ferro,
no contrbuindo para a resisténcia ao revenido.

+ Cromo: é o elemento adicionado com a fungáo principal de elevar a temperabildade,
pois 6 0 que apresenta melhor relacdo custorbeneficio. Além disso o cromo forma carbo-
netos endurecedores que sáo facimente soliveis no tratamento de austentizagáo que
precede a tempera,

O efeito de aumento de temperabiidade pelo cromo geralmente $ máximo para teores de
4%0r, sendo este o valor tipicamente empregado em agos ferramentas para trabalho a
quente e em agos rápidos. No caso de aços para trabalho a frio, o teor de cromo pode
atingir 12% quando se deseja dureza elevada. Neste caso o teor de cromo 6 mais eleva
do para fins de gerar maior quantidade de carbonetos de cromo na matiz (o teor de car-
bono situa-se, entáo, em cerca de 2%C). O cromo tem ainda o efeto (em teores acima
de 4%) de elevar a resisténcia a quente por aumentar a resistóncia a oxidagáo e cont
buir para a formacáo do pico de dureza secundaria

+ Vanádio: atua como forte desoxidante (geralmente empregado em teores até 0.5%) 0
vanédio tem forte efeito sobre a temperabilidade quando dissolvido na austenta. Entre-
tanto a sua fungdo principal 6 a de atuar como estabilizador de gráo pois o seu respectivo
carboneto é de dificil solubiizacáo na austenta no tratamento de tömpora, evitando que
haja o crescimento da mesma. Em aços rápidos (devido ao emprego de corte a quente),
(© teor de vanádio silua:se entre 1 © 2%.

+ Tungsténio: também atua como formador de carbonetos, favorecendo a oblençäo do
pico de dureza secundaria no tratamento de revenimento. Em teores inferiores a 1,5%
(mesmo com alto carbono) o tungsténio tem pequeno efeito no aumento de dureza, Em
teores próximos a 4% há aumento significativo da resisténcia ao desgaste, a ponto de di-
ficultar operagdes de retlicaçäo após a témpera. Em teores de 12 a 20%, o tungsténio
eleva signifcativamente a dureza a quente (até 600°C) e, por isso, é empregado re-
‘üentemente em agos rápidos (grupo W elou grupo 7).

+ Molibdénio: tem efeitos similares ao tungsténio, tendo sido usado para substituiio. O
‘custo do molibdénio $ maior, porém a quantidade empregada & menor (normalmente o
teor de molibdénio substtui duas vezes a quantidade de tungsténio. Por exemplo, 18%
de W eqiivalem a 6%Mo mais 5%W). A maloria dos agos rápidos emprega Molibdénio e
Tungsténio.

+ Cobalto: tem a funçäo principal de aumentar a dureza a quente dos agos rápidos, apesar
de náo ser endurecedor. O cobalto aumenta a temperatura solidus, permitindo que se
'empregue temperaturas mais elevadas de austenitizacáo na témpera. Isto permite maior
dissolugäo de carbonetos (dos outros elementos, ais como carbonetos de vanádio, mo-

15. TRG ESENCIAS =

"AREA ELETROMECÁNICA “ 15 de 16]
>: ro =

libdénio e tungstönio, já que o cobalto por si só nao 6 formador de carbonetos). O efeito
final do cobalto 6 o de aumentar a dureza no estado temperado (por elevar a dissolugáo
de outros elementos). Agos rápidos com 5 ou 10% sao usados para obter maior veloci-
‘dade em corte continuo (em corte intermitente há problema de quebra de ferramenta de-
vido elevada dureza e baixa tenacidade).

+ Aluminio: tem efeito semelhante ao silicio. devido a sua grande atinidade com o oxige-
io. Também é considerado desoxidante. Multas vezes 6 ullizado nos acos a serem ni-
tretados, pois o alumínio tem também grande afinidade com o nitrogénio.

+ Boro: em quantidades que variam de 0,001% até 0,003%, o boro melhora a temperabil-
dade e a resistencia áfadiga.

+ Chumbo: em pequenas quantidades (0,2% até 0,25%), este elemento melhora a usina-
biidade do ago, sem qualquer prejuizo as propriedades mecánicas.

9.2. Equivaléncia entre Agos Inoxidávels
A tabela 5 mostra a equivaléncia entre alguns apos inoxidáveis, dentre os utlizados no mer-
cado brasileiro. Note-se que a tabela em questáo 6 somente parcial e informativa, devendo
ser utlizada com cautela, analisando-se os diversos aspectos apresentados pelo projeto do
‘componente a ser fabricado com o material selecionado, levando-se em conta todas as vari-
veis conhecidas,

‘Tabela 5 - Equivaléncia entre aços inoxidáveis

E Mana Juno] ue JET E ES
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re Peseta 7 le 712] suse PAS coo vi ET Grabs ITS SCNT

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16. ER RENOM

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Tabela 5- Equivaléncia entre agos inoxidávels
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o ra] wow | MOREE
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teen [tee um fes] MER | mon
mo] wa [tame] 21283 [ou] eo Jan] won mec

10 Bibliogratia

1. COLPAERT, H. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. Sáo Paulo, SP. Ed. da
Universidade de Sáo Paulo, 1974

2. COSTAE SILVA, A. L. e MEI, P. R. Agos e ligas especiais. Sumaré, SP. ELETROMETAL
Metais Especiais, 1988.