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ETEC JORGE STREET

ATIVIDADES PROPOSTAS PARA ALUNOS SEM ACESSO AO TEAMS

Assinale para identificar qual o tipo de atividade e o mês correspondente :

( ) PP’s ( X ) Atividades

REFERENTE AO MÊS DE ( X ) MAIO/20 ( ) JUNHO/20 ( ) JULHO/20

Aluno:
Habilitação: Técnico em Mecânica
Ano: 2020 Módulo/Série : 1º BN
Componente Curricular: Tecnologia Mecânica I

Professor Email : michel.chaveiro2@etec.sp.gov.br

Coordenador Email : laszlo.junior@etec.sp.gov.br
DATA LIMITE DO ENVIO DAS ATIVIDADES 30 /06/2020

APÓS A REALIZAÇÃO DAS ATIVIDADES PROPOSTAS, O ALUNO DEVERÁ ENVIAR O ARQUIVO PARA OS
EMAILS DO PROFESSOR E DO COORDENADOR, ACIMA IDENTIFICADOS.
 Noções de siderurgia

Materiais metálicos, processos de

fabricação de ligas ferrosas
 Resumo do processo

• MINÉRIO+ CARVÃO(Coque ou carvão vegetal) + FUNDENTE

(calcário) são adicionados ao ALTO FORNO que produz o FERRO
GUSA. Este é levado para a ACIARIA (processo pode iniciar aqui
com SUCATA) onde é colocado em CONVERSORES OU FORNOS
ELÉTRICOS (nesse caso em geral a partir de SUCATA) ONDE É
FABRICADO O AÇO. Ainda líquido ele é vazado em grandes
lingotes – LINGOTAMENTO CONVENCIONAL, ou na forma de
barras de maneira contínua LINGOTAMENTO CONTÍNUO. Sendo
após CONFORMADO (laminação, trefilação, forjamento, extrusão)
• O FERRO GUSA também é entregue às FUNDIÇÕES, onde é
fundido em fornos CUBILÔ para fabricar os FERROS FUNDIDOS.
O metal líquido é vazado em moldes de areia com resina com uma
cavidade equivalente à forma definitiva da peça a produzir.
Produção do Aço
 O que são materiais ferrosos?

• Os materiais ferrosos, são ligas de ferro e carbono

contendo elementos residuais como silício manganês
fósforo enxofre entre outros.Pode conter elementos
adicionados (cromo molibdênio níquel vanádio e outros)
com algum propósito particular (aços liga ou ligados
ferros fundidos ligados).
• Aços: teor de carbono até aproximadamente 2%
(maioria dos aços tem carbono até 0,5%).
• Ferros fundidos: teor de carbono entre 2% e 6,7% (na
prática entre 2,5 , 4,5 %) em geral contendo silício em
percentual maior que os aços que garante a presença
de grafita (carbono puro) na estrutura.
 Matéria prima dos materiais ferrosos

• Minérios:
Magnetita Fe3O4 coloração preta
Hematita Fe2O3 coloração avermelhada principal minério no Brasil
(itabirito) Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais.
.
• São enriquecidos
Carvão: (reduzem o minério, combustíveis, adicionam carbono ao
ferro)
Coque: destilação seca do carvão mineral à 1000 1100ºC, alta
resistência ao esmagamento (altos fornos) aço com muito enxofre (pior
qualidade)
Carvão vegetal: Destilação seca de madeira. Baixa resistência ao
esmagamento (Altos fornos mais baixos) aços com pouco enxofre (melhor
qualidade)
• Fundentes:
Calcário ou caliça . Baixam o ponto de fusão do minério e da cinza do
carvão ao reagirem com eles formando a escória
 Ferro Primário
• Fontes de Ferro

5mm<Pelotas<18mm 5mm<Sinter<50mm 6mm< Minério

<40mm
granulado
Em detalhe
 Coqueria
• Detalhes do processo

Típica Bateria de coqueificação

Coque incandescente
pronto para ser descarregado
Alto forno
• Serve para produzir o ferro gusa,
que é uma forma intermediária na
produção dos aços

• Entra na parte superior do forno

minério de ferro, coque (ou carvão
vegetal) e fundente.

• É insuflado ar pelas ventaneiras

que queima o coque gerando CO
que faz a redução do minério de
ferro a ferro mas esse ferro
incorpora um percentual de
carbono (ferro gusa).
 Alto Forno
O alto forno é um forno de cuba que operado em regime de
contra corrente.
No topo do forno o coque, calcário, e o material portador de
ferro (sinter, pelotas e minério granulado) são carregado em
diferentes camadas.
A carga sólida, alimentada pelo topo, desce por gravidade
reagindo com o gás que sobe.
Na parte inferior do forno o ar quente (vindo dos
regeneradores) é injetado através das ventaneiras.
Em frente as ventaneiras o O2, presente no ar, reage com o
coque formando monóxido de carbono (CO) que ascende no
forno reduzindo o óxido de ferro presente na carga que
desce em contra corrente.
Alto Forno

John A. Ricketts, Ispat Inland, Inc.

 Alto Forno
A matéria prima requer de 6 a 8 horas para alcançar o fundo
do forno (cadinho) na forma do produto final de metal
fundido (gusa) e escória líquida (mistura de óxidos não
reduzidos). Estes produtos líquidos são vazados em
intervalos regulares de tempo.
Os produtos do alto forno são o gusa (que segue para o
processo de refino do aço), a escória (matéria-prima para a
indústria de cimento), gases de topo e material particulado.
Uma vez iniciada a campanha de um alto forno ele será
operado continuamente de 4 a 10 anos com paradas curtas
para manutenções planejadas.
Alto forno
Alto forno
Alto forno
Obtenção do Ferro Gusa
 Aciaria
• A composição do gusa está longe • Conversores: ar ou O2 é soprado
da composição típica dos aços durante 15 a 20 min.através ou

devendo ser reduzido os teores sobre 100 a 150 ton. de carga,

de carbono enxofre fósforo sendo a fonte de calor a própria

oxidação dos elementos (reações
manganês entre outros.
são exotérmicas)
• O princípio químico é a oxidação
• Tipos de conversores: Thomas ar
dos elementos envolvendo a
insuflado por baixo. Bessemer Ar
injeção controlada de O2 ou de ar
insuflado por baixo, e LD O2
saindo na forma de gases ou
insuflado com lança
passando para a escória.
• Fornos elétricos: Utiliza arco elétrico
entre 3 eletrodos de grafite e a
carga. Em geral utiliza sucata como
carga, tempo de corrida 2 horas (em
geral usado para aços especiais).
 Produção do Aço Líquido-métodos mais
usados atualmente
A produção do aço líquido se dá através da oxidação
controlada das impurezas presentes no gusa líquido e na
sucata.
Este processo é denominado refino do aço e é realizado em
uma instalação conhecida como aciaria.
O refino do aço normalmente é realizado em batelada pelos
seguintes processos:
- Aciaria a oxigênio – Conversor LD (carga
predominantemente líquida).
- Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco – FEA (carga
predominantemente sólida).
 Conversor LD
Responsável por cerca 60% (540 milhões ton/ano) da
produção de aço líquido mundial, a tecnologia continua a ser
a mais importante rota para a produção de aço,
particularmente, chapas de aço de alta qualidade.
Processo industrial teve início em 1952, quando o oxigênio
tornou-se industrialmente barato. A partir daí o crescimento
foi explosivo.
Permite elaborar uma enorme gama de tipos de aços, desde
o baixo carbono aos média-liga.
Conversor LD
Conversor LD
Forno Elétrico
Forno Cubilô
 Metalurgia de Panela

Após o refino, o aço ainda não se encontra em condições de

ser lingotado. O tratamento a ser feito visa os acertos finais
na composição química e na temperatura. Portanto, situa-se
entre o refino e o lingotamento contínuo na cadeia de
produção de aço carbono.
Desta forma o FEA ou o conversor LD pode ser liberado,
maximizando a produção de aço.
- Forno de panela
- Desgaseificação
Forno de Panela

Forno na metalurgia de panela

 Lingotamento

Toda a etapa de refino do aço se dá no estado líquido. É

necessário, pois, solidificá-lo de forma adequada em função
da sua utilização posterior.
O lingotamento do aço pode ser realizado de três maneiras
distintas:
- DIRETO: o aço é vazado diretamente na lingoteira;
- INDIRETO: o aço é vazado num conduto vertical
penetrando na lingoteira pela sua base;
- CONTÍNUO: o aço é vazado continuamente para um
molde de cobre refrigerado à água.
Lingotamento Contínuo
 Lingotamento Contínuo

O lingotamento contínuo é um processo pelo qual o aço

fundido é solidificado em um produto semi-acabado, tarugo,
perfis ou placas para subseqüente laminação.
Antes da introdução do lingotamento contínuo, nos anos 50,
o aço era vazado em moldes estacionário (lingoteiras).

Seções possíveis
no lingotamento
contínuo (mm)
 Conformação
 A grande importância dos metais na tecnologia moderna
deve-se, em grande parte, à facilidade com que eles podem
ser produzidos nas mais variadas formas, para atender a
diferentes usos.
 Os processos de fabricação de peças a partir dos metais no
estado sólido podem ser classificados em:
- Conformação Mecânica: volume e massa são
conservados;
- Remoção Metálica ou Usinagem: retira-se material
para se obter a forma desejada;
 Conformação
 Os processos de conformação mecânica podem ser
classificados de acordo com o tipo de força aplicada ao
material:
- Compressão direta: Forjamento, Laminação;
- Compressão indireta: Trefilação, Extrusão,
Embutimento;
- Trativo: Estiramento;
- Dobramento: Dobramento;
- Cisalhamento: Corte.
 Tipos de Conformação

 Extrusão: Processo no qual um bloco de metal tem

reduzida sua seção transversal pela aplicação de pressões
elevadas, forçando-o a escoar através do orifício de uma
matriz.
 Trefilação: Processo que consiste em puxar o metal através
de uma matriz, por meio de uma força de tração a ele
aplicada na saída dessa mesma matriz.
 Tipos de Conformação

 Forjamento: Processo de transformação de metais por

prensagem ou martelamento (é a mais antiga forma de
conformação existente).
 Laminação: Processo de deformação plástica no qual o
metal tem sua forma alterada ao passar entre rolos e rotação.
É o de maior uso em função de sua alta produtividade e
precisão dimensional. Pode ser a quente ou a frio.
 Tipos de Conformação
Forjamento

Laminação

Dobramento
Extrusão

Trefilação

Matriz τ
Embutimento
Estiramento Profundo Cisalhamento
Lingotamento e Laminação
resfriamento lento

40
41
42
43
L+Fe3C

44
FERRO PURO

 FERRO α = FERRITA
 FERRO γ = AUSTENITA
 FERRO δ = FERRITA δ
 TF= 1538 °C
CARBONO

Nas ligas ferrosas as fases α, γ e δ FORMAM

soluções sólidas com Carbono intersticial
45
 DIAGRAMA DE FASE Fe-Fe3C
TRANSFORMAÇÕES
δ+l

γ+l
l+Fe3C
PERITÉTICA
δ+l→ γ EUTÉTICA
l→ γ+Fe3C

EUTETÓIDE
γ →α+Fe3C
AÇO FOFO
46
 Ferro Puro /Formas
Alotrópicas
FERRO α = FERRITA FERRO γ = AUSTENITA

 Estrutura= ccc  Estrutura= cfc (tem +

posições intersticiais)
 Temperatura “existência”=  Temperatura
até 912 °C “existência”= 912 -
 Fase Magnética até 770 °C 1394°C
(temperatura de Curie)  Fase Não-Magnética
 Solubilidade máx. do  Solubilidade máx. do
Carbono= 0,0218% a 727 °C Carbono= 2,11% a
e 0,008% a T ambiente. 1148°C

47
Ferro Puro /Formas
Alotrópicas
FERRITA AUSTENITA

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 Ferro Puro /Formas
Alotrópicas
FERRO δ
 Estrutura= ccc
 Temperatura “existência”= acima de 1394°C
 Fase Não-Magnética
 É a mesma que a ferrita α
 Como é estável somente a altas
temperaturas não apresenta interesse
comercial
 Solubilidade máx. do Carbono= 0,09%
a 1495 °C
49
 Sistema Fe-Fe3C

 Ferro Puro= até 0,02% de Carbono (727ºC)

 Aço= 0,02 até 2,11% de Carbono
 Ferro Fundido= 2,11- 4,5% de Carbono
 Fe3C (CEMENTITA)= Forma-se quando o
limite de solubilidade do carbono é
ultrapassado (6,7% de C)

50
 CEMENTITA (Fe3C)
 Forma-se quando o limite de solubilidade
do carbono é ultrapassado (6,7% de C)
 É dura e frágil
 Cristaliza no sistema ortorrômbico (com
12 átomos de Fe e 4 de C por célula
unitária)
 É um composto intermetálico
metaestável, embora a velocidade de
decomposição em ferro α e C seja muito
lenta
51
 PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTÉTICO)

 LIGA EUTÉTICA: corresponde à liga de

mais baixo de fusão
 Líquido →FASE γ (austenita) + cementita

 Temperatura= 1148 °C
 Teor de Carbono= 4,3%
 As ligas de Ferro fundido de 2,1-4,3% de C são
chamadas de ligas hipoeutéticas
 As ligas de Ferro fundido acima de 4,3% de C 52
são chamadas de ligas hipereutéticas
 PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTETÓIDE)

 LIGA EUTETÓIDE

 Austenita FASE α (FERRITA) + Cementita

 Temperatura= 727 °C
 Teor de Carbono= 0,77 %
 Aços com 0,02-0,77% de C são chamadas de
aços hipoeutetóides
 Aços com 0,77-2,1% de C são chamadas de aços
53
hipereutetóides
 MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE
Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio

 É similar ao eutético
 Consiste de lamelas alternadas de fase α (ferrita) e
Fe3C (cementita) chamada de
PERLITA
 FERRITA lamelas + espessas e claras
 CEMENTITA lamelas + finas e escuras
 Propriedades mecânicas da perlita
intermediária entre ferrita (mole e dúctil) e cementita
(dura e frágil) 54
MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE

55
MICROESTRUTURA DO AÇO
EUTETÓIDE RESFRIADO
LENTAMENTE

Somente Perlita 56
Aspecto da perlita: Ferrita +
cementita

57
 MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDE
Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
 Teor de Carbono = 0,002-
0,77 %
Estrutura
Ferrita + Perlita

 As quantidades de ferrita e
perlita variam conforme a
% de carbono e podem ser
determinadas pela regra das
alavancas

 Partes claras ferrita pró

eutetóide ou ferrita primária58
MICROESTRUTURA DOS AÇOS
BAIXO TEOR DE CARBONO
AÇO COM ~0,2%C

Ferrita Perlita
59
MICROESTRUTURA DOS AÇOS MÉDIO
TEOR DE CARBONO RESFRIADOS
LENTAMENTE

AÇO COM ~0,45%C

60
Ferrita Perlita
61
 MICROESTRUTURAS /HIPEREUTETÓIDE
Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio

Teor de Carbono = 0,77 - 2,11 %

Estrutura
cementita+ Perlita

 As quantidades de cementita e
perlita variam conforme a % de
carbono e podem ser
determinadas pela regra da
alavanca
 Partes claras cementita
próeutetóide. 62
Micrografia de um aço contendo 1,4% de
carbono:cementita clara - perlita escura
64
Aspecto esquemático de um
aço hipereutetoide

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66
67
 Exercícios
1) Descrever as principais etapas de um processo
de Siderurgia
2) Quais as principais matérias primas que
compõem o Ferro Gusa?
3) Explicar as principais diferenças entre os
processos de Aciaria
4) Descrever as variações alotrópicas do Ferro de
acordo com a faixa de temperatura

5) Explicar os conceitos de Aço Eutetóide,

Hipoeutetóide e Hipereutetóide

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