Resumo-P1-P2

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P1 – Seleção de Materiais 
 
Projeto – É um processo de transformação de 
uma nova idéia ou ima necessidade de mercado 
em informações detalhadas a partir do qual um 
produto pode ser fabricado 
 
 Fluxo p/ a Especificação do Produto 
 
1. Necessidade do mercado: Requisitos de 
projeto 
2. Concepção: Determinar a estrutura da 
função; Procurar princípios de 
funcionamento; Avaliar e selecionar 
concepções 
3. Configuração: Desenvolver layout, escala, 
forma; Modelar e analisar subsistemas; 
Avaliar e selecionar layout. 
4. Detalhamento: Analisar componentes em 
detalha; Otimizar desempenho e custo; 
Seleção final de material e processo 
5. Especificação do Produto 
 
 Tipos de Projetos 
 
Projetos Radicais - Alterações significativas; nova 
categoria ou família de produto; novas 
tecnologias e materiais; requer processo de 
manufatura inovador. 
Projetos Plataforma ou Próxima Geração – 
Alterações significativas; sem novas tecnologias 
ou materiais; novo sistema de soluções para o 
cliente; estrutura comum entre os diversos 
modelos de uma família 
Projetos Incrementais ou Derivados - pequenas 
modificações rem relação aos existentes; para 
redução de custo; inovações incrementais nos 
produtos e/ou processos 
Projetos Follow-source – oriundo de outras 
unidades do grupo, clientes ou contrato de 
tecnologia; não requer alterações significativas; 
unidade local adapta para condições locais; 
envolve validação do processo, equipamentos, 
ferramentas, a produção do lote piloto e o início 
da produção 
 
 Função, Material, Forma e Processo 
 
A escolha do material e processo não pode se 
separada da escolha da forma. A função, o 
material, a forma e processo interagem entre 
sim. 
Função – Restrição; Objetivo para seleção 
Forma – Fatores de forma; índices que incluem 
forma; seleção conjugada de material + forma. 
Processo – Conformação, União, Tratamento de 
superfície. 
Material – Classes e membros de família de 
materiais, Atributos e documentação de 
materiais. 
 
As interações são de dois modo: A especificação 
da forma restringe a escolha do material e 
processo, mas , igualmente a especificação do 
processo restringe os materiais que você pode 
usar e as formas que ele pode atingir. 
 
 Materuaus de Engenharia a suas 
Propriedades – As Famílias dos Materiais 
de Engenharia 
 
Mateias - Possuem módulos relativamente altos 
Cerâmicas – Possuem módulos elevados, mas, ao 
contrário dos metais, são frágeis. 
Vidros – São sólidos não cristalinos (amorfos) 
Polímeros – Estão na outra extremidade do 
espectro. Eles possuem módulos que são baixos, 
aproximadamente 50x menos do que os metais, 
mas podem ser fortes (quase tão fortes) como os 
metais. 
Elastômeros – São polímeros de cadeia longa 
acima da temperatura de transição de vidro, Tg. 
Híbridos – São combinações de dois ou mais 
materiais. 
 
 Propriedades dos Materiais 
 
Densidade (kg/m³) 
Preço ($/kg) 
Módulo de Elasticidade (GPa) 
Força (Mpa) 
Fadiga 
Dureza 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Estratégia de Seleção 
 
1ª Parte 
1. Todos Materiais 
2. Traduzir requisitos de projeto ( função, 
restrições e objetivos) 
3. Filtro Inicial (aplicar limites às 
propriedades – elimine materiais que não 
atendam à função) e Ranking (aplicar os 
índices de material – ordene os materiais 
que melhor atendem à função) 
4. Sub-lista de materiais 
 
2ª Parte 
5. Informações de Apoio (manuais, 
softwares especializados, sistemas 
especialistas, internet – pesquise as 
famílias dos materiais) 
6. Principais Materiais Candidatos 
7. Condições Locais (escolha o material que 
melhor atenda às condições especificas do 
caso, incluindo preço e disponibilidade) 
8. Escolha final do material 
 
 Análise dos Requisitos do Projeto 
 
Como se traduz os requisitos do projeto de um 
componente 
 
Função – O que faz o componente? E como ele 
trabalha 
Objetivo – O que deve ser maximizado ou 
minimizado? 
Restrições – Quais condições tem que ser 
atendidas obrigatoriamente? Quais as condições 
não obrigatórias mas são desejáveis? 
 
 Estudos de caso 
 
Remo 
 
 
 
O remo é uma viga, carregado sob flexão. 
Deve ser forte o suficiente para suportar, sem 
quebrar. O momento fletor exercido pelo 
remador deve ter uma rigidez que combine com 
as características próprias do remador, e deve ter 
o “torque” certo. Cumprir a restrição é fácil. 
Remos são projetados para rigidez, isto é, para 
uma deflexão elástica especificada sob uma carga 
determinada. 
Um peso de 10kg é pendurado no remo a 
2,05 mestros do pescoço e a deflexão δ nesse 
posto é medida. Um remo mole sofrerá deflexão 
de aproximadamente 50mm, um duro de apenas 
30mm. 
Além disso, o remo deve ser leve; peso 
extra aumenta a área molhada do casco e o 
arraste que a acompanha. Portanto, aí está: um 
remo é uma viga de rigidez especificada e peso 
mínimo. 
O ÍNDICE DE MÉRITO (MATERIAL) que 
queremos foi deduzido 
𝑀 = 
𝐸1/2
𝜌
 
 
M = Índice de Mérito 
E = Módulo de Young (Elasticidade) 
Ρ = Densidade 
 
O material deve ser rígido o suficiente 
para sobreviver a isso; portanto, materiais frágeis 
(os que têm tenacidade G1 < 1KJ/m²) são 
inaceitáveis. 
 
Qual o material ou materiais você 
escolheria para fazer remos? (E e ρ devem ser 
dados, para plotar no gráfico e saber o material) 
De acordo com o gráfico Módulo de Young 
(E) x Densidade (ρ), a linha de seleção para o 
índice M tem inclinação 2, e está posicionada de 
modo que resta um pequeno grupo de materiais 
acima dela: São os materiais que têm os maiores 
valores de M e representam a melhor escolha 
desde que satisfaçam a outra restrição (um 
simples limite de atributo para a tenacidade. Esse 
grupo contém três classes de madeiras, 
polímeros reforçados com carbono e certas 
cerâmicas. Cerâmicas são frágeis, não cumprindo 
os requisitos do projeto. Logo, faça seus remos 
de madeira ou – melhor- de CFRP 
 
Observações: Agora sabemos de que o material 
de remo deve ser feito. O que na realidade é 
usado? Remos de competição normais e de pá 
côncava são feitos de madeira ou de um 
compósito de alto desempenho: epóxi reforçado 
com fibra de carbono. 
 
1. Função: Remo – Significado Viga Leve, 
rígida 
2. Restrições: comprimento L especificado; 
rigidez a flexão S especificada; Tenacidade 
G1> 1KJ/m² 
3. Objetivo: Minimizar a massa M 
4. Variáveis livres: diâmetro da haste; 
escolha do material. 
 
Espelho para Grandes Telescópios 
 
 
 
Em sua forma mais simples, o espelho é 
um disco circular com diâmetro 2R e espessura 
média t, simplesmente apoiado em sua periferia. 
Quando na horizontal, sofrerá deflexão sob seu 
próprio peso m; quando na vertical, não sofrerá 
deflexão significativa. 
Essa distorção ( que muda o comprimento 
focal e introduz aberrações) deve ser pequena o 
suficiente para não interferir com o desempenho; 
na prática, isso significa que a deflexão δ do 
ponto médio do espelho deve ser menor do que 
o comprimento de onda da luz. 
Requisitos adicionais: Alta estabilidade 
dimensional (nenhuma fluência) e baixa expansão 
térmica. 
 
A massa do espelho (a propriedade que 
desejamos minimizar) é: 
𝑚 = 𝜋𝑅2𝑡𝜌 
 
Ρ = densidade do material do disco. 
 
A deflexão elástica,δ, do centro de um 
disco horizontal em razão de seu próprio peso é 
dada para um material com índice de Poison de 
0,3, por: 
 
𝛿 = 
3
4𝜋
 𝑥 
𝑚𝑔𝑅²
𝐸𝑡³
 
 
A quantidade g nessa equação é a 
aceleração da gravidade (9,81 m/s²); E é o 
Módulo de Young. 
Exigimos que a deflexão seja menor do 
que 10µm. O diâmetro 2R do disco é especificado 
pelo projeto do telescópio, mas a espessura t é 
uma variável livre. Resolvendo para t e 
substituindo na primeira equação, obtemos: 
 
𝑡³ = 
3𝑚𝑔𝑅²
4𝜋𝐸𝛿
 
 
𝑡 = ∛
3𝑚𝑔𝑅²
4𝜋𝐸𝛿
 
 
Substituindo em m 
 
𝑚 = 𝜋𝑅
2√
3𝑚𝑔𝑅2
4𝜋𝐸𝛿 𝜌 
 
E resolvendo, temos que: 
 
𝑚 = (
3𝑔
4𝛿
)
1/2
𝜋𝑅4 [
𝜌
𝐸1/3
]
3/2
 
 
 O espelho mais leve é o que tiver o maior 
valor do Índice de Material: 
 
𝑀 = 
𝐸1/3
𝜌
 
 
 Tratamos as restrições restantescomo 
limites de atributos, exigindo um ponto de fusão 
maior do que 500ºC para evitar fluência, zero de 
acúmulo de umidade e baixo coeficiente de 
expansão térmica (α < 20x10^-6/K). 
 Aqui temos outro exemplo de projeto 
elástico para peso mínimo. O diagrama adequado 
é novamente o que relaciona o Módulo de Young 
(E) x Desinsidade (ρ) – mas agora a linha que 
construímos nele tem inclinação 3, corresponde a 
condição: 
𝑀 = 
𝐸1/3
𝜌
 
 
 O vidro se encontra no valor M=1,7 
(Gpa)^1/3 /mg. Os que têm maiores valores de M 
são os melhores; os que t~em valores menores 
são piores. Vidro é muito melhor que aço ou 
metal polido (é por isso que a maioria dos 
espelhos, são de vidro), porém não é tão bim 
quanto o magnésio, várias cerâmicas, polímeros 
reforçados com fibra de carbono e fibra de vidro, 
ou – um achado inesperado – espumas rígidas de 
polímeros. 
 
Observação: As limitações desse tipo de sistema 
mecânico ainda exigem que o espelho tenha uma 
rigidez determinada. Enquanto a rigidez com 
peso mínimo for requisito de projeto, os critérios 
de seleção de material continuam o mesmo 
 
1. Função: Espelho de Precisão 
2. Restrições: Raio R especificado; Não deve 
sofrer distorção maior do que δ sob o 
peso próprio; Alta estabilidade 
dimensional: nenhuma fluência, baixa 
expansão térmica 
3. Objetivo: Minimizar a massa m 
4. Variáveis livres: Espessura do espelho t; 
escolha do material. 
 
Materiais para Pernas de Mesa 
 
 
 
 Esse é um problema com dois objetivos: o 
peso deve ser minimizado e a esbelteza 
maximizada. 
Restrição: A resistência a flambagem 
 
Considerando primeiro a minimização do peso: 
A perna é uma coluna delgada de material 
de densidade (ρ) e Módulo (E). Seu comprimento 
(L), e a carga máxima (F), que ela deve suportar 
são determinados pelo projeto. O raio (r) de uma 
perna é uma variável livre. 
Desejamos minimizar a massa m da perna, 
dada pela função objetivo: 
 
𝑚 = 𝜋𝑟2𝐿𝜌 
 
Sujeita a restrição de suportar uma carga P sem 
sofrer flambagem. A carga elástica de flambagem 
Fcrit de uma coluna de comprimento L e raio r é: 
 
𝐹𝑐𝑟𝑖𝑡 = 
𝜋²𝐸𝐼
𝐿²
= 
𝜋³𝐸𝑟4
4𝐿²
 
 
Usando 𝐼 = 
𝜋𝑟4
4
 , onde I é o momento de 
segunda ordem de área da coluna. A carga F não 
deve ultrapassar Fcrit. 
 Resolvendo para a variável livre, r, e 
substituindo-a na equação para m, obtemos: 
 
𝑚 >= (
4𝐹
𝜋
)
1
2
(𝐿)2 [
𝜌
𝐸1/2
] 
 
As propriedades do material estão 
agrupados no último par de colchetes. O peso é 
minimizado selecionando o conjunto dos 
materiais que têm os maiores valores do Índice 
de Material: 
 
𝑀¹ = 
𝐸1/2
𝜌
 
 
 Agora resolvemos a esbelteza: 
 Invertendo a equação Fcrit e igualando a 
F, obtemos uma equação para a perna mais fina 
que não sofrerá flambagem: 
 
𝑟 ≥ (
4𝐹
𝑟³
)
1
4
(𝐿)2[1/𝐸]1/4 
 
A perna mais fina é a feita do material que tem o 
maior valor do Índice de Mérito: 
 
𝑀² = 𝐸 
 
 Procuramos o subconjunto de matérias 
que tenha valores altos de 
𝐸1/2
𝜌
 e E. Precisamos 
novamente do diagrama E x ρ. Uma diretriz de 
inclinação 2 está desenhada no diagrama; define 
a inclinação da grade de linhas para valores de 
𝐸1/2
𝜌
. A diretriz é deslocada para cima 
(conservando a inclinação) até que um 
subconjunto de materiais razoavelmente 
pequeno fique isolado acima dela, o que é 
mostrado na posição 𝑀¹ = 5𝐺𝑃𝑎
1
2 (𝑚𝑔/𝑚³)⁄ . 
Materiais acima desta linha têm valores mais 
altos de M¹. São identificados na figura como 
madeiras ( o material tradicional para pernas de 
mesa), compósitos ( em particular CFRP) e certas 
cerâmicas de engenharia. Polímeros estão fora: 
não são suficientemente rígidos; metais estão 
fora também: são demasiado pesados (mesmo as 
ligas de magnésio, que são as mais leves). 
 A escolha é reduzida ainda mais pelo 
requisito que para esbelteza, E deve ser grande. 
Uma linha horizontal no diagrama liga materiais 
que têm valores iguais de E; os que estão acima 
são mais rígidos. A figura mostra que posicionar 
essa linha em M¹= 100 Gpa elimina madeiras e 
GFRP. Se as pernas devem ser realmente finas, 
então a lista curta fica reduzida a CFRP e 
cerâmicas: esses materiais dão pernas que pesam 
o mesmo que os de madeira, porém não tem 
nem metade de sua espessura. Cerâmicas, como 
sabemos, são frágeis: têm valores baixos de 
tenacidade à fratura. Pernas de mesa estão 
expostas a abuso – levam golpes e são chutadas; 
o bom senso sugere que é necessário uma 
restrição adicional, a de tenacidade adequada. 
 
Observação: Pernas tubulares, dirá o leitor, 
devem ser mais leves do que as sólidas. É 
verdade, mas também serão mais grossas. 
Portanto, isso depende da importância relativa 
que você dá aos seus objetivos – leveza e 
esbelteza – e só ele poderá decidir. Se conseguir 
persuadir a conviver com pernas grossas, 
podemos considerar tubos – e a escolha do 
material poder ser diferente. 
 
1. Função: Coluna (siportar cargas de 
compressão) 
2. Restrições: comprimento L especificado; 
não deve sofrer flambagem sob cargas de 
projeto; não deve sofrer fratura por 
choques acidentais. 
3. Objetivo: Minimizar massa m; maximizar 
esbelteza; 
4. Variáveis Livre: diâmetro das pernas 2r; 
escolha do material. 
 
P2 – Seleção de Materiais 
 
 Introdução 
 
Aços – São ligas ferro-carbono, em geral com 
teores de até 2% de carbono, que não sofrem 
reação eutética. Existem aços ferramentas com 
terrores de carbono acima de 2% 
 
O principal motivo do aço ser o material metálico 
mais usado do mundo é o baixo custo de 
produção, além de ampla gama de 
especificações/propriedades obtidas com 
variações na composição química, nos 
tratamentos térmicos e nas condições de 
processamento empregados. 
 
Os aços podem ser classificados por critérios 
devido suas características. Os critérios se 
baseiam na composição química, no processo, na 
micro estrutura, nas propriedades e na função 
relacionada ao aço. 
 
 Classificação dos aços – Composição 
Química 
 
Aços-Carbono – Além do Fe e do C, 
estãopresentes elementos residuais e aqueles 
provenientes do processo de fabricação (baixo 
terrores) – Mn, P,S, Si, Al e N. Ultra Baixo 
(<0,015%C), Extra Baixo (0,015 a 0,030%C), Baixo 
C (0,030 a 0,3% C), Médio C (0,3 a 0,6%C) e Alto C 
(> 0,6%C). 
Aços Baixa Liga – Os elementos residuais podem 
ter teores acima dos usuais, ou ainda outros 
elementos de liga em baixos teores. Não 
costumas alterar radicalmente a estrutura e os 
tratamentos térmicos empregados. 
Aços Microligados – Subgrupo dos baixa liga, 
cujos aprimoramentos de processo permitiram a 
exploração de elementos formadores de 
carbonetos e nitretos para refino de grão 
ferrítico. Alta resistência, boa conformabilidade, 
soldabilidade e tenacidade, baixo custo. 
Aços Alta Liga – O teor total dos elementos de 
liga é no mínimo 10 a 12%. Exige em geral, 
técnicas especiais para os tratamentos térmicos e 
mecânicos. 
Aços Média Liga – Grupo com teores de 
elementos de liga intermediários aos de baixa e 
alta liga. 
 
 Efeitos Desejáveis dos elementos de liga 
 
1. Mudanças nas linhas de transformações 
do diagrama de equilíbrio Fe-C (efeitos 
sobre a composição do eutetóide; sobre a 
temperatura da reação eutetóide; sobre o 
campo austenítico) 
2. Mudanças na posição da curva TTT ou CCT 
3. Influência nas temperaturas de início e fim 
de formação da Martensita 
4. Endurecimento por solução sólida 
5. Endurecimento pela formação de 
carbonetos e de outros compostos 
intermetálicos 
6. Aumento da resistência ao desgate 
7. Aumento da resistência à corrosão 
 
 Classificação dos Aços – Microestrutura 
 
Ferríticos – Aços baixos teores de carbono e dos 
elementos residuais vindos do processo de 
fabricação, aços IF, aços com elevados teores de 
elementos de liga estabilizadores da ferrita. Não 
são temperáveis 
Perlíticos – Aço ao carbono (eutetóide), ou com 
elementos de liga em teores baixos (máx. 5%), no 
estado recozido ou normalizado. Microestrutura 
e propried. mecân. podem ser profundamente 
alteradas viatrat. térmico de têmpera e revenido. 
Ferrítico-Perlítico – Semelhante aos perlíticos, 
mas com menores teores de carbono (hipo-
eutetóides). 
Bainíticos – Aços produzidos pelo tratamento de 
“ausforming”. O resfriamento acelerado e 
controlado após a laminação a quente viabiliza a 
produção de chapas grossas de aços bainíticos. A 
bainita formada em temperaturas mais baixas, 
mostra melhor balanço de propriedades 
mecânicas, aliando elevadas resistências e 
tenacidades com boa soldabilidade. 
Martensíticos – Aços ao carbono (médio ou alto) 
assim como aços-liga. São obtidos através de 
tratamento térmico de têmpera, normalmente 
completado com revenido, para ajuste das prod. 
mecânicas. Alta dureza, resistência mecânica e 
elevada resistência ao desgaste. 
Austeníticos – A microestrutura austenítica só 
estará presente na temperatura ambiente caso o 
material tenha elementos de liga estabilizadores 
da mesma, como é o caso do níquel, manganês e 
cobalto. 
Carbídicos – Apresentam quantidades 
consideráveis de carbono e elementos 
formadores de carbonetos. A microestrutura 
engloba carbonetos complexos dispersos na 
matriz, em geral martensíticos ou austeníticos. 
São usados especialmente em ferramentas de 
corte e em matrizes. 
Esferoidizados – Aços de alto carbono, obtidos 
por tratamentos térmicos de longa duração para 
transformar perlita ou martensita numa 
microestrutura de glóbulos de cementita em 
matriz ferrítica. Alcança máxima usinabilidade do 
material. 
Bifásicos – Possuem microestrutura formada por 
“ilhas” duras de martensita dispersas numa 
matriz ferrítica, aliando alta resistência e boa 
conformabilidade. Aplicados em peças de reforço 
de estruturas de carrocerias automotivas. 
Multifásicos - Aços TRIP. Apresentam 50 a 60% 
de ferrita, 25 a 40% de bainita, 5 a 15% de 
austenita retida e e pequena quant. de 
martensita. Alta resistência, ótima ductilidade, 
boa tenacidade. 
Duplex – Aços Inoxidáveis Duplex são ligas Fe-Cr-
Ni-Mo, com microestrutura de ferrita e austenita. 
São usados nas indústrias químicas e 
petroquímicas, de papel e celulose, siderúrgicas, 
alimentícias e de geração de energia. 
 
 Classificação dos Aços – Aplicação 
 
Aços p/ Fundição – Apresentam boa resistência, 
ductilidade e tenacidade; boa usinabilidade e 
adequada soldabilidade. Podem sofrer 
tratamento térmico de têmpera e revenido 
Aços Estruturais – Aços ao carbono ou com 
pequenos teores de elementos de liga, com boas 
ductilidade e soldabilidade, além de elevado valor 
de relação LR/LE; ARBL, exploram o 
endurecimento por refino de grão e por 
precipitação. 
Aços p/ Trilhos – São aços alto C ou baixa liga, 
algumas vezes com tratamento térmico de 
têmpera superficial no boleto. 
Aços p/ Tubos – Aços-carbono ou aços de baixa 
liga, podendo destacar aços microligados 
produzidos por laminação controlada, destinados 
a tubos de grande diâmetro; alta resistência com 
elevada tenacidade e boa soldabilidade 
Aços p/ Chapas – Englobam aços com elevado 
valor do coeficiente de anisotropia, por exemplo 
aços IF; apresentam excelente conformabilidade 
e soldabilidade, além de uniformidade 
dimensional, limpeza interna e bom acabamento 
superficial. 
Aços p/ Chapas de Aplicação Automotiva – Aços 
de aplicação automotiva podem ser classificados 
pela combinação entre resistência e ductilidade 
 
 Materiais Metálicos Para Otimizar 
Desempenho em Colisão 
 
A busca por maior segurança do passageiro, com 
a capacidade de suportar esforços e deformação, 
é o ponto básico de um projeto. Duas regiões, 
compartimento dos passageiros, na qual protege 
os ocupantes, não podem sofrer deformação ou 
intrusões, exigindo materiais com elevado valor 
de limite de escoamento. E a região de 
deformação, traseira e frente, que deve absorver 
o máximo de energia possível, sendo compostos 
por materiais estruturais com elevado LR e 
grande deformação total até a fratura no ensaio 
de tração. 
 
 Aços Bifásicos (DP) 
 
Aços de microestrutura composta por ferrita e 
martensita, alta resistência e boa 
conformabilidade; elevado expoente de 
encruamento (n) – 0,2 a 0,3. 
 
 
 Aços TRIP 
 
Aços TRIP são os aços que exploram as 
propriedades obtidas quando a transformação 
martensítica ocorre durante a deformação 
plástica da austenita. 
São aços de baixa liga com microestruturs 
multifásica, composta por 50 a 60% de ferrita, 25 
a 40% de bainita e 5 a 15% de austenita retida. 
 
 
É importante que a austenita se mantenha 
estável até os níveis de deformação a frio da 
aplicação específica, como no caso de 
conformação de peças complexas ou para se ter 
grande absorção de energia em colisão futura. 
 
 Aços Fases Complexas 
 
Os aços CP são uma transição entre os aços TRIP 
e os de ultra-alta resistência ( 80 a 90% bainita, 5 
a 10% ferrita e 5 a 10% martensita) Usados em 
barras de anti-colisão de portas, para-choques e 
coluna “B” 
 
 Aços Martensíticos (Mart ou MS) 
 
Os aços martensíticos podem ser obtidos a partir 
do resfriamento da austenita na mesa de saída do 
LTQ ou na seção de resfriamento do recozido 
contínuo ou da zincagem contínua. 
Sua estrutura é predominantemente 
martensítica, com pequenas quantidades de 
ferrita e/ou bainita. 
 
 Aços Ferrítico – Bainítico (FB) 
 
Aços FB são disponibilizados como laminados a 
quente. Sua micro estrutura é composta por fina 
granulação ferrítica, endurecida pela presença da 
2ª fase bainitica. 
 
 Aços Endurecíveis em Estura (Bake-
Hardenable Steels) 
 
Aços Endurecíveis em Estufa apresentam 
microestrutura ferrítica e endurecimento por 
solução sólida. São ações de baixo carbono, 
combinando composição química e processos 
termomecânicos que proporcionem elevadas 
quantidade de carbono em solução na ferrita. 
O Efeito “Bake Hardening” é o aumento do limite 
de escoamento resultante da exposição a alta 
temperatura (típica das estufas para a cura da 
pintura). 
Alguns AHSS, como os Dual Phase e Aços TRIP, 
também apresentam o Efeito BH, ao contrário 
dos ARBL e outros aços convencionais de alta 
resistência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Aços p/ Conformação a Quente (Hot 
Formed – HF) 
 
Aços ao Boro para a conformação a quente (0,002 
a 0,005% B) permitem otimizar a espessura e 
produzir peças com formas complexas, sem o 
problema de retorno elástico (springback) 
 
 
 
O Processo Direto engloba 5 estágios, nos quais o 
aço apresenta diferentes propriedades: 
1. (Elipse 1 da figura acima): Corte do 
blanque na temperatura ambiente. 
2. (Elipse1): Aquecimento do blanque até 
850-900ºC. 
3. (Elipse2): Conformação a quente na 
prensa. 
4. (Elipse2):Têmpera na prensa. Após 
conformação, a peça é temperada na 
prensa 
5. (Elipse3):Operações pós-conformação. Em 
função da alta dureza, são necessários 
processos especiais de acabamento 
(principalmente corte e aparamento). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os diferentes estágios do Processo Indireto de 
Conformação são detalhados a seguir: 
 
 
1. (Elipse 1 da figura da página anterior): 
Corte do blanque na temperatura 
ambiente. 
2. (Elipse1): Pré-conformação da peça (maior 
parte da deformação total) na 
temperatura ambiente, usando uma 
prensa e matriz tradicional. 
3. (Elipse1):Aquecimento da peça até 850-
900ºC. 
4. (Elipse2):Conformação final da peça em 
alta temperatura, com baixa resistência e 
elevadas deformações (baixa resistência à 
deformação e elevada capacidade de se 
deformar). 
5. (Elipse3): Têmpera na prensa. 
 
As altas temperaturas usadas na conformação a 
quente podem gerar oxidação superficial do aço 
em contato com o ar, exigindo ações para a 
proteção superficial prévia do material ou 
posterior remoção de tais óxidos, através de 
jateamento por granada. 
O método mais usado para proteção dos aços é o 
revestimento metálico de Al-Si (através de 
zincagem contínua) 
 
Algumas nomenclaturas especial, são utilizadas: 
1. Ultra Alta Resistência – Aço ao Boro para 
conformação a quente 
2. Extra e Muita Alta Resistência – Aços 
Bifásicos, TRIP ou CP 
3. Alta Resistência –ARBL (Microligados) ou 
BH (Bake Hardenable) 
 
 Tailor Rolling de Aços p/ Conformação a 
Quente 
 
Tal processo consiste na laminação a frio de uma 
tira de aço, com rigoroso e preciso controle da 
abertura entre os cilindros de trabalho, gerando 
variadas espessuras da chapa em pequenas 
distâncias na direção de laminação. A bobina 
assim laminada resulta nos chamados “Tailor 
Rolled Blanks”, nas dimensões adequadas à peça 
a conformar. 
 
 
 AHSS de 3ª Geração (Aços de Têmpera e 
Partição – Q&P) 
 
O processo de Têmpera e Partição possibilita a 
produção de aços com frações controladas de 
austenita retida, a partir do enriquecimento da 
austenita com o carbono em solução pela 
partição (migração) de carbono da martensita, 
sem a precipitação de carbonetos. 
Aprecipitação de carbonetos pode ser elimidade, 
suprida ou retardada pela adição de alguns 
elementos de liga, como silício e alumínio. 
A austenita retida proporciona o efeito TRIP. 
O PROCESSO CONSITE NA AUSTENITIZAÇÃO 
COMPLETA, SEGUIDA POR UMA TÊMPERA ATÉ 
UMA TEMPERATURA ÓTIMA CALCULADA (qt), 
QUE RESULTA NUMA QUANTIDADE ÓTIMA DE 
AUSTENITA RETIDA. 
Após a têmpera inicial, o aço é aquecido até 
uma temperatura (PT) onde ocorre a partição do 
carbono da martensita, enriquecendo a 
austenita com o carbono e fazendo com que ela 
fique termicamente estável na temperatura de 
uso final do material. 
Exemplo de Aço Q&P: 
Temperatura e tempo de austenitização: 820ºC 
por 120 seg 
Temperatura final de têmpera: 200ºC 
Temperatura e tempo de partição: 400ºC por 30 
seg. 
 
 Aços Avançados de Alta Resistência de 3ª 
Geração 
 
Esses aços apresentam 10 a 20% de átomos de 
elementos do Grupo – P (região da tabela 
periódica encabeçada por boro-carbono-
nitrog~enio-oxigênio-flúor), ficando clara a 
importância do boro 
 
 
 Classificação dos Aços – Aplicação (Aços 
p/ chapas, sub-grupo Folhas Metálicas 
para aplicação em embalagens) 
 
Folha de Flandres - A principal folha é a FOLHA-
DE-FLANDRES, que é uma folha laminada de aço 
baixo carbono, com espessura inferior a 0,45mm, 
revestida em ambas as faces com estanho por 
processo de eletrodeposição. 
Afolha pode ser obtida por simples redução, ou 
por dupla redução, com a qual pode atingir 
pequenas espessuras de até 0,14mm. Na Dupla 
Redução, a folha sofre uma 2ª etapa de 
laminação a frio após passar por tratamento de 
recristalização via recozimento contínuo ou em 
caixa. 
As FOLHAS-DE-FLANDRES, são usadas em 
embalagens metálicas. Tais formatos são gerados 
por ternologias de expansão do corpo da lata, 
originalmente com formato cilíndrico via solda 
elétrica, através de métodos mecânicos, 
hidráulicos ou pneumáticos, CONHECIDAS COMO 
LATAS EXPANDIDAS. 
 
Aços p/ Arames e Fios – Dependendo da 
finalidade pode apresentar caracterisiticas de 
resistência a tração muito maiores. Exemplo, 
cabos e tirantes para construção de pontes, e os 
“fios de música” ou “corda de piano”, os quais 
podem alcançar LR superiores a 2000Mpa. 
 
Aços p/ Molas – As molas helicoidais são 
produzidas a partir de barras e fios. São usados 
aços ao carbono (médio ou alto carbono) ou 
aços-liga, conformando no estado recozido e 
posteriormente temperados e revenidos. As 
propriedades são: elevado limite de escoamento, 
elevado limite de fadiga e elevada resistência ao 
impacto. 
 
Aços de Usinagem Fácil – Caracterizados pela 
elevada usinabilidade, devido a teores acima dos 
normais de enxofre e fósforo, ou ainda apela 
presença de chumbo 
 
Aços p/ Cementação – Normalmente de baixo 
carbono e baixos teores de elementos de liga, 
favorecendo o enriquecimento superficial de 
carbono, mas mantendo o núcleo tenaz após 
tratamento termo—químico de cementação. 
 
Aços p/ Nitretação – Usualmente são aços ao 
carbono, ou com elementos de liga como cromo, 
molibdênio e alumínio quando submetidos ao 
processo clássico de nitretação. 
 
Aços p/ Ferramentas e Matrizes – Usados para 
trabalhar outros materiais, exigindo altas dureza, 
resistência mecânica e ao desgaste ou mesmo 
tenacidade, incluindo altas temperaturas. Nesses 
casos, ainda se exige resistência à corrosão e/ou 
à oxidação, Devem ser tratáveis termicamente, 
visando microestrutura martensítica em extensas 
regiões, algumas vezes cm a presença de 
carbonetos estáveis em altas temperaturas. 
 
Aços Resistentes ao Desgaste – Destaque p/ os 
manganês – austeníticos (Hadfield). São aços de 
alto C (1 a 1,4%) e alto Mn (10 a 14%) 
auesteníticos, cuja austenita sofre transformação 
martensítica induzida por deformação. Suas 
principais aplicações são nas indústrias de 
contrução, mineração, ferroviária. 
 
Aços p/ Construção Mecânica – Aços p/ 
Benefiaciamento, em geral sofrendo tratamento 
térmico de têmpera e revenido. Usualmente são 
aços de médio C (acima de 0,25%), com ou sem 
elementos de liga. Exemplo: AISI 1030, 1045, 
4130, 4140, 4330, 4340, 5130, 5140, 8640,8660, 
300M. 
 
Aços Resistentes à Corrosão – São chamados de 
“inoxidáveis”, com altos teores de CR, Cr – Ni ou 
Cr – Mn. A resistência a corrosão é associada à 
passivação da as superfície, sendo o cormo o 
elemento básico para isso. 
 
Aços Resistentes ao Calor – São chamados de 
REFRATÁRIOS, com elevados teores de cromo e 
níquel. Possuem elevada resistência à oxidação 
pelo calor, e suas propriedades mecânicas podem 
ser mantidas em temperaturas acima da 
ambiente, incluindo resistência à fluência. 
 
Aços p/ Fins Elétricos – Os aços de grão – 
orientado, são usados para núcleo de 
transformadores de força e distribuição. Possuem 
3% de silício, e apresentam uma forte textura 
cristalográfica. 
 
Aços Ultra – Resistentes – Possuem elevada 
relação resistência/peso, com LE sup. a 1500Mpa. 
Exemplo: Aço “Maraging” (C < 0,03%, 18-20% Ni, 
8-10%Co, 3-5% Mo, 0,5-1,5% Ti); Aços TWIP 
austeníticos de alta liga com LE baixo, LR alto e Al 
de 80% 
Aço 4340 é considerado como ultra-alta 
resistência, assim como o aço 300M. 
 
Aços Criogênicos – Aços capazes de suportar 
esforços em baixas temperaturas. A principal 
preocupação é a tenacidade, pois as 
microestruturas se baseam na ferrita. Os 
crescentes teores de níquel alteram tal situação, 
sendo que os inoxidáveis austeníticos (CFC) 
apresentam valores de tenacidade para 
temperaturas até -260ºC. Aplicação: 
Equipamentos para transporte e armazenamento 
de gases e líquidos criogênicos. 
 
Aços Sinterizados – São obtidos pelo processo 
conhecido como “metalurgia do pó” usados 
principalmente para precisão dimensional e bom 
acabamento de peças metálicas 
 
 Ensaio Jominy 
 
TEMPERABILIDADE DOS AÇOS 
 
É a capacidade que um aço tem de formar 
martensita, a partir do resfriamento realizado no 
tratamento térmico de têmpera. 
Elevada temperabilidade possibilita a formação 
de martensita em grandes profundidades (peças 
de grandes dimensões) e com baixas velocidades 
de resfriamento. 
A curva de transformação em resfriamento 
contínuo (CCT (1) ou TRC(2)) do aço permite 
determinar a velocidade de resfriamento crítica 
para completa transformação martensítica. 
 
 
 
ENSAIO JOMINY DE TEMPERABILIDADE 
 
É um ensaio que avalia a temperabilidade através 
do resfriamento com água, a partir de uma das 
extremidades de uma barra padrão aquecida até 
o estado austenítico. 
O CP do ensaio é colocado no forno numa 
temperatura em torno de 900ºC por cerca de 30 
min. Após esse tempo, o CP é retirado 
rapidamente do forno e colocado num 
dispositivo, onde ocorrerá o resfriamento do 
mesmo com água na parte inferior. 
 
Após o resfriamento do CP, ele tem a superfície 
retificada (4mm de profundidade) na diração do 
eixo maior da barra, e são feitas medidas de 
dureza ao longo do seu comprimento 
 
A temperabilidade de um aço pode ser avaliada 
pela curva dos valores de dureza ao longo da 
distância da extremidade resfriada do CP. 
A dureza é sempre maior junto à extremidade do 
CP, onde as taxas de resfriamento são maiores. 
Aço apresentando alta dureza, mesmo para taxas 
mais baixas, indicam sua elevada 
temperabilidade. 
A TEMPERABILIDADE ESTÁASSOCIADA AO 
FORMATO DA CURVA, SENDO MAIOR QUANTO 
MAIS GRADUAL FOR A QUEDA DA DUREZA PARA 
CRESCENTES DISTÂNCIAS DA EXTREMIDADE 
RESFRIADA. 
 
 
AÇO 4340 MAIOR TEMPERABILIDADE.