Quais são as principais classificações dos aços? Quais são as principais normas de aços?
Aula 2 - Diagramas TTT e CCT.
Passo 1
Você perguntou duas coisas principais: (1) “Quais são as principais classificações dos aços?” e (2) “Quais são as principais normas de aços?” Além disso, há o tema da aula indicado: “Diagramas TTT e CCT”.
Informações/requisitos implícitos que vou usar sem te perguntar: o objetivo é uma explicação didática, passo a passo, para que você entenda e consiga aplicar na prova. Vou listar as classificações mais usadas na indústria e na academia, explicar o que cada uma significa, dar exemplos práticos e, na sequência, ensinar os conceitos de diagramas TTT (isotérmicos) e CCT (resfriamento contínuo), como lê-los e como usá-los para prever microestrutura e propriedades após tratamentos térmicos.
Passo 2
Visão geral — por que classificar aços?
Classificar é agrupar materiais que têm comportamento parecido e requisitos de aplicação semelhantes. Ao estudar ou projetar, você precisa saber se um aço é carbono simples, inoxidável, de ferramenta, de baixa liga, etc., porque isso determina microestrutura possível, tratamentos térmicos e propriedades mecânicas (dureza, tenacidade, resistência).
Passo 3
Critérios de classificação usados com frequência
Vou listar os critérios mais práticos e usados na prova/indústria (cada um será explicado nos próximos passos):
- Composição química (aços carbono vs. aços de liga)
- Família/propósito (aço carbono, inoxidável, ferramenta, HSLA, fundidos, etc.)
- Microestrutura/tecnologia (laminados, temperáveis, estrutural)
- Classificação por processo (forjado, fundido, trefilado)
- Classificação por normas/designação (AISI/SAE, EN, ASTM, DIN, JIS, ABNT)
Passo 4
Classificação por composição: aço carbono vs aço de liga
-
Aço carbono (definição prática): contém sobretudo ferro e carbono, com pequenas quantidades de outros elementos (impurezas). O teor de carbono governa fortemente as propriedades. Exemplos e faixas aproximadas:
- baixa liga por carbono: carbono até cerca de
\n - média: entre e \n - alta: acima de (aço para ferramentas e para endurecimento)
- baixa liga por carbono: carbono até cerca de
-
Aço de liga: além de carbono, contêm elementos adicionados para alterar propriedades: cromo (
), níquel ( ), molibdênio ( ), vanádio ( ), manganês ( ), silício ( ). Esses elementos deslocam as curvas de transformação e mudam dureza, resistência à corrosão, tenacidade e usinabilidade.
Didática rápida: pense no carbono como o “controle de dureza” e nos elementos de liga como “ajustes finos” (ex.:
para resistência à oxidação e formação de carbonetos;
para estabilidade da austenita e tenacidade).
Passo 5
Classificação por família / finalidade (as mais importantes — o que cada uma significa e exemplos)
-
Aços carbono (plain carbon steels): usados em estruturas, eixos, chapas; ex.: SAE/AISI
(o último par de dígitos aproxima o teor de carbono em centésimos, ver explicação de códigos depois). -
Aços de baixa liga de alta resistência (HSLA — High Strength Low Alloy): desenhados para ter boa resistência mecânica com baixo carbono, boa tenacidade e soldabilidade (ex.: aços estruturais modernos).
-
Aços ferramenta: projetados para manter dureza em temperatura e resistir ao desgaste; contêm alto teor de carbono e elementos como
, , , . -
Inoxidáveis (stainless steels): têm alto teor de
(tipicamente ) e resistem à corrosão. Dividem-se em subfamílias: - austeníticos (ex.: AISI 304, 316) — alta ductilidade, boa tenacidade, não magnéticos
- ferríticos (ex.: 430) — base
-Fe com Cr, magnéticos - martensíticos (ex.: 410, 420) — temperáveis, usados em lâminas e componentes sujeitos a desgaste
- duplex — mistura ferrita+austenita (maior resistência)
-
Aços para rolamentos (bearing steels): com alto teor de carbono e cromo, concebidos para dureza e resistência à fadiga (ex.: SAE 52100).
-
Aços estruturais e de construção naval, tubulações, e aços para aplicações especiais (oleodutos, plataformas): têm requisitos de tenacidade, resistência e soldabilidade.
Comentário encorajador: não precisa decorar uma lista enorme — entenda a lógica: composição → microestrutura → propriedade → aplicação.
Passo 6
Como funcionam os códigos mais utilizados (formato e interpretação básica)
Vou explicar os sistemas que você encontrará com mais frequência — saber ler o código resolve muita questão prática.
-
Sistema SAE/AISI (comum em provas e indústria):
- Para aços carbono comuns: notação
. O final aproxima o teor de carbono em centésimos. Ex.: ≈ de carbono. - Para aços inoxidáveis, séries comuns:
(austeníticos, ex.: ), (ferríticos/martensíticos).
- Para aços carbono comuns: notação
-
Sistema EN / ISO (Europa e internacional): normalmente usa um número tipo
(que corresponde a AISI ). A EN/ISO também tem designações comerciais (ex.: indica aproximadamente Cr e Ni). -
ASTM: organiza normas por aplicação; por exemplo,
é uma norma muito usada para aço estrutural carbono. -
Outras normas/organizações importantes: DIN (Alemanha), JIS (Japão), ABNT/NBR (Brasil). Essas normas normatizam composições, propriedades mecânicas e ensaios.
Observação prática: em provas, normalmente pedem para interpretar algo como “SAE 1020” ou “AISI 1045” — aplique a regra dos dígitos para carbono e depois complemente com contexto (tratamento térmico, soldagem, etc.).
Passo 7
Principais normas/organismos (o que cada um cobre — explicação curta e exemplos típicos)
- AISI/SAE: designações comerciais de ligas e aços (leitura direta do código é útil). Não é uma “norma técnica de ensaio”, mas um sistema de identificação muito usado.
- ASTM (American Society for Testing and Materials): publica normas que definem requisitos, métodos de ensaio e aplicações (ex.:
para aço estrutural, para ensaios mecânicos). - ISO / EN: séries de normas europeias/internacionais que definem composições e requisitos (ex.: EN 10025 para aços estruturais, EN 10088 para aços inoxidáveis).
- DIN: normas alemãs, ainda largamente referenciadas (p.ex., DIN para grãos de ligas e ferramentas).
- JIS: normas japonesas para aço e processos.
- ABNT / NBR: normas brasileiras que podem referenciar ou adotar normas internacionais; úteis no contexto nacional.
Dica de prova: a questão pode pedir “cite três normas” — citar AISI/SAE, ASTM e EN/ISO é normalmente suficiente.
Passo 8
Introdução aos diagramas TTT e CCT — o porquê e o que eles mostram
-
TTT = Time-Temperature-Transformation (diagrama isotérmico). Mostra o que acontece com a austenita se ela for resfriada rapidamente até uma temperatura e mantida ali (resfriamento isotérmico). O eixo vertical é temperatura, o horizontal é tempo (logaritmo em muitos diagramas). As curvas indicam início e fim de transformações (ex.: início da perlita, fim da perlita, início da bainita). Aparece uma “nose” (o ponto de transformação mais rápida).
-
CCT = Continuous Cooling Transformation (diagrama de transformação sob resfriamento contínuo). Mostra as transformações que ocorrem durante resfriamento a taxas reais (não mantidas isotermicamente). É o que mais se aproxima do que acontece numa têmpera real (banho de óleo, ar, água, ou resfriamento ao ar).
Por que é importante: ambos permitem prever microestrutura final (perlita, bainita, martensita) para uma dada rota térmica, e assim prever propriedades (dureza, resistência, tenacidade).
Passo 9
Elementos chave nos diagramas (termos que você precisa reconhecer)
- “Nose” do diagrama TTT: o ponto de tempo/temperatura onde a transformação é mais rápida. Se você passar o material por essa região durante resfriamento, começa-se a formar perlita/bainita.
-
e : temperaturas de início ( ) e fim ( ) da transformação martensítica durante o resfriamento. Essas são temperaturas, ex.: pode ser algo como em certos aços (valor aproximado variável). - Curvas de início e fim para pearlite/bainite: em TTT aparecem curvas em forma de “C”. Em CCT, as mesmas transformações acontecem, mas as curvas deslocam-se para a direita (ocorrem mais tardiamente) — isso significa que com resfriamento contínuo você precisa de uma taxa de resfriamento suficientemente alta para evitar a formação de perlita/bainita e alcançar martensita.
- “Critical cooling rate” (taxa crítica de resfriamento): taxa mínima de resfriamento para transformar a austenita majoritariamente em martensita sem passar pela região do nariz.
Passo 10
Como ler um TTT — passo a passo prático (faça isso numa prova)
- Encontre a temperatura onde você manteria a peça (isotérmico).
- No eixo de tempo, leia onde a linha vertical dessa temperatura cruza a curva “início de transformação” e “fim de transformação”.
- Entre esses tempos, a fração transformada cresce: antes do tempo de início nada (austenita), entre início/fim parte austenita transforma em perlita/bainita; depois do fim praticamente toda austenita transformada.
- Se, ao final do tratamento isotérmico, a temperatura de resfriamento subsequente passar abaixo de
, há formação de martensita remanescente.
Exemplo concreto: para um aço eutetoide
C, se você arrefecer rapidamente à temperatura isotérmica acima do nariz e mantiver, vai formar perlita fina se mantiver na região apropriada; se mantiver muito alto nada ocorre; se mantiver muito baixo pode formar bainita.
Passo 11
Como ler um CCT — passo a passo prático
- No gráfico CCT, existem curvas de início/fim parecidas com TTT, mas também são traçadas curvas de resfriamento (linhas que representam taxas de resfriamento distintas).
- Pegue a linha de resfriamento que corresponde à sua taxa de resfriamento (por exemplo, ar, óleo, água).
- Veja onde essa linha cruzar as curvas de transformação. Se cruzar a região da perlita/bainita antes de atingir
, parte da austenita transformará nesses constituintes; quanto mais a linha for rápida e “desviar” do nariz, mais martensita se formará ao final. - Assim você prevê frações relativas: ex.: relativamente muita perlita + pouca martensita, ou quase 100% martensita, etc.
Exemplo prático de aplicação: escolher óleo em vez de ar para uma peça de aço temperável quando precisa de mais martensita — você escolhe a taxa de resfriamento que evita cruzar o nariz.
Passo 12
Relação microestrutura ↔ propriedades e tratamentos térmicos que usamos com TTT/CCT
- Perlita (lamelar): equilíbrio de ferrita+cementita — boa combinação de ductilidade e resistência; mais lenta transformação → grãos mais grossos se processo lento → menor resistência.
- Bainita (acicular): mais resistente que perlita, boa tenacidade.
- Martensita: estrutura supersaturada e muito dura → alta resistência, baixa ductilidade/bondade ao impacto; normalmente tempera-se (aquecimento a temperaturas moderadas) para recuperar tenacidade.
Tratamentos térmicos que aparecem ao usar esses diagramas:
- Têmpera (quench): resfriamento rápido para formar martensita (usar CCT para saber se taxa é suficiente).
- Revenido / têmpera temperada (tempering): aquecer martensita para reduzir tensões e recuperar tenacidade.
- Austêmpera: resfriamento até uma temperatura de bainita e manter (usa TTT se isotérmico) para produzir bainita (melhor tenacidade que martensita temperada em alguns casos).
- Martempera (mar-tempering): resfriamento rápido até acima de
e manutenção até igualizar temperatura, depois resfriar para formar martensita homogênea — objetivo reduzir distorções.
Passo 13
Influência dos elementos de liga e do tamanho de grão nas curvas TTT/CCT — regras práticas
- Elementos como
, , , e tendem a deslocar o “nariz” para a direita (transformações mais lentas) e diminuir a taxa crítica de resfriamento — isso facilita formação de martensita com taxas de resfriamento menores (bom para peças grossas). Em palavras: ligas aumentam a “temperabilidade”. - Carbono aumenta a dureza final (mais carbono → martensita mais dura) e também desloca
para temperaturas mais baixas (dificulta formação de martensita a partir de temperatura mais alta). - Grão de austenita fino desloca as curvas para a direita ou esquerda? Regra prática: grão fino acelera nucleação → transformações podem começar mais cedo no tempo; isso altera a cinética e costuma favorecer transformações mais rápidas (a interpretação precisa depende do caso, mas na prática: grão fino melhora tenacidade e influência a velocidade de transformação).
Regra de bolso para prova: "liga aumenta temperabilidade, carbono aumenta dureza e diminui
".
Passo 14
Exemplo aplicado — decidir tratamento para uma peça de aço
\n
Situação: peça de eixo em (aprox.
C). Objetivo: superfície dura e núcleo tenaz.
Situação: peça de eixo em
- Para superfície dura: cementação ou têmpera superficial (nitretação ou cementação seguida de têmpera) — transformação superficial em martensita com alto carbono superficial.
- Para núcleo tenaz: controle da taxa de resfriamento para que o núcleo não se transforme totalmente em martensita (ou se transformar, depois retemperar adequadamente). Em termos de diagramas: usar CCT para ver que com resfriamento por óleo pode obter-se martensita na superfície e perlita/bainita no núcleo se a peça for grande (resfriamento mais lento no núcleo).
Como resolver na prova: desenhe qualitativamente uma curva de resfriamento no CCT e veja onde cruza as curvas de início/fim de perlita/bainita; explique o que parte em superfície e parte no núcleo.
Passo 15
Resumo de “receitas” práticas para provas (passos para responder questões sobre TTT/CCT)
- Identifique o aço (por código/composição) e as exigências de propriedade.
- Pergunte-se: precisa de martensita? bainita? perlita? Recorra às propriedades desejadas (dureza vs tenacidade).
- Use o diagrama TTT se o processo for isotérmico (austêmpera) ou CCT para resfriamento contínuo (têmpera real).
- Marque o caminho térmico no diagrama e leia as transformações (onde cruza). Explique frações e consequências.
- Considere efeito de ligantes e espessura da peça (a temperabilidade muda com liga e com tamanho — peça grossa tem resfriamento mais lento no núcleo).
Encerrando: desenhe sempre o caminho (esquerda para direita no tempo), identifique cruzamentos, e traduza em microestrutura => propriedades.
Resposta
Principais classificações dos aços: Aços carbono (baixa, média e alta %C); Aços de baixa liga/HSLA; Aços de liga (aços ligados com Cr, Ni, Mo, V, etc.); Aços ferramenta (alto carbono e elementos de liga); Aços inoxidáveis (austeníticos, ferríticos, martensíticos, duplex); Aços para rolamentos; Aços estruturais e aços especiais por aplicação (tubulações, naval, etc.).\n\nPrincipais normas/sistemas de designação: AISI/SAE (códigos como
e séries
); ASTM (normas de especificação e ensaio, ex.:
para aço estrutural); EN/ISO (normas europeias/internacionais, ex.: EN 10025 para aços estruturais e EN 10088 para inox); DIN (Alemanha); JIS (Japão); ABNT/NBR (Brasil).\n\nDiagramas TTT e CCT — resumo essencial: TTT (isotérmico) mostra início/fim de transformações a temperatura constante (nariz, curvas de pearlite/bainite,
/
para martensita); CCT (resfriamento contínuo) mostra transformações durante resfriamento real (linhas de resfriamento e taxa crítica); usa-se TTT para processos isotérmicos (austêmpera) e CCT para têmpera/rotas reais — lendo-os você prevê microestrutura (perlita, bainita, martensita) e, assim, propriedades finais (dureza, tenacidade).