Trabalho sobre aços estruturais, Trabalhos de Engenharia de Materiais
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UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE – UNESC

CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

CLEBER PEREIRA FENILI

AÇO ESTRUTURAL

CRICIÚMA, JUNHO DE 2009.

2

CLEBER PEREIRA FENILI

AÇO ESTRUTURAL

Trabalho apresentado à disciplina de Metodologia Cientifica e da Pesquisa, solicitado pelo professor Mário Ricardo Guadagnin, como requisito obrigatório para conclusão da disciplina.

CRICIÚMA, JUNHO DE 2009.

3

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 4

1 HISTÓRICO ............................................................................................................................ 5

2 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS ............................................................................................. 7

2.1 Aços-carbono ................................................................................................................... 7

2.2 Aços de baixa liga e alta resistência ( Aços BLAR )........................................................ 9

2.3 Aços Microligados .......................................................................................................... 13

3 AÇOS ESTRUTURAIS ........................................................................................................ 15

4 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS ESTRUTURAIS ........................................ 16

4.1 DIAGRAMA TENSÃO-DEFORMACÃO .................................................................... 17

4.2 ELASTICIDADE ........................................................................................................... 19

4.3 PLASTICIDADE ........................................................................................................... 19

4.4 DUCTILIDADE ............................................................................................................. 20

4.5 TENSÕES RESIDUAIS ................................................................................................. 20

5 MICROESTRUTURA E PROPRIEDADES MECÂNICAS EM AÇOS ESTRUTURAIS . 22

6 APRESENTAÇÃO DOS PERFIS ESTRUTURAIS ........................................................... 25

6.1 Perfis Laminados ............................................................................................................ 26

6.2 Cantoneiras de Abas Iguais ............................................................................................ 27

6.3 Perfis I de Abas Paralelas (ASTM A6) .................................................................... 28

7 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS ESTRUTURAIS ............................................................... 29

7.1 Classificação dos aços: código de identificação ............................................................. 29

8 APLICAÇÕES ...................................................................................................................... 30

8.1 Qualidade estrutural- DIN. 17100/NBR 6650 ASTM A36 / A283 ................................ 30

8.2 Qualidade estrutural para automóveis- NBR 6655 / LN / NBR 6656 LNE DIN 17100

QST 52.3 / US Rw ................................................................................................................ 31

8.3 Qualidade naval de alta resistência: ASTM A131 (ABS, AH32, DH32, AH36/DH36) 31

8.4 Qualidade estrutura soldável de alta resistência: USI-SAR-50, USI-SAR-55 E USI-

SAR-60 ................................................................................................................................. 31

CONCLUSÃO .......................................................................................................................... 33

REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 34

4

INTRODUÇÃO

Dentre os materiais encontrados no nosso dia-a-dia, muitos são reconhecidos

como sendo metais, embora, em quase sua totalidade, eles sejam, de fato, ligas metálicas. O

conceito de metal está relacionado a certo número de propriedades facilmente reconhecíveis,

como por exemplo, o brilho metálico, opacidade, boa condutibilidade elétrica e térmica,

ductilidade, etc.

Uma liga consiste da união íntima de dois ou mais elementos químicos onde pelo

menos um é um metal e onde todas as fases existentes tem propriedades metálicas. O grande

uso do aço pode ser atribuído às notáveis propriedades desta liga, à abundância das matérias-

primas necessárias à sua produção e o seu preço competitivo. O aço pode ser produzido em

uma enorme variedade de características que podem ser bem controladas, de modo a atender

certo uso específico. O produto final pode ser algo como um bisturi cirúrgico, um grande

prédio, uma ponte gigantesca ou um petroleiro, um reator nuclear, etc.

O aço é uma liga de natureza relativamente complexa e sua definição não é simples,

visto que, devido sua austeridade, os aços comerciais não são ligas binárias. De fato, apesar

dos seus principais elementos de liga serem o ferro e o carbono, eles contêm sempre outros

elementos secundários, presentes devido aos processos de fabricação. Nestas condições,

podemos definir o aço como sendo uma liga Ferro-Carbono, contendo geralmente de 0,008%

até aproximadamente 2,11% de carbono, além de certos elementos secundários (como Silício,

Manganês, Fósforo e Enxofre), presentes devido aos processos de fabricação. O aço é a mais

versátil e a mais importante das ligas metálicas.

Para a maioria das aplicações de estruturas fixas ou móveis, a importância da

resistência mecânica é, de certo modo relativamente pequena do mesmo modo que o fator

peso não é primordial. Assim sendo os aços-carbono comuns, simplesmente laminados sem

qualquer tratamento térmico, são plenamente satisfatórios e constituem porcentagem

considerável dentro do grupo dos aços estruturais. Já em outras aplicações que se exige uma

relação resistência/peso mais satisfatória que é o caso da indústria de transporte onde os

equipamentos utilizados como caminhões, ônibus, aviões, equipamento rodoviário, navios,

etc. Devido às condições próprias do serviço deve-se considerar o peso relativamente baixo e

alta resistência, por se estar sujeito a esforços severos e choques repentinos, além da

resistência a corrosão adequada, visto que nas secções mais leves, a perda de resistência por

ação corrosiva poderia ser fatal.

O que torna o aço estrutural tão utilizado é fato de que pequenas adições de certos

5

elementos, os chamados elementos de liga, possibilitam uma variada gama de propriedades.

Destas propriedades, podemos citar as propriedades mecânicas que se dispõe como principal

característica dos aços estruturais, ao qual ao longo da história fizeram deste material um dos

mais importantes, senão o mais importante em termos destas propriedades.

Pelo fato destas propriedades serem tão abordadas, os aços estruturais aos quais se

colocam como a principal classe de aços em projetos onde se exige principalmente resistência

mecânica. Aliada a esta resistência mecânica, outro dado característico é o módulo de

elasticidade, característica pela qual se apresenta como uma medida de rigidez do material.

Não menos, mas mais importante que estas duas características, é a tensão de escoamento

mínima. Motivo pelo qual esta característica torna-se responsável na qualificação dos aços

estruturais o que permite a seguinte classificação: aço carbono de média resistência, aço de

baixa resistência e alta liga e aços ligados tratados termicamente.

Neste todo, os aços estruturais adquirem uma popularidade absoluta perante a vasta

área de aplicações, tornando-se um produto de extrema importância.

1 HISTÓRICO

Embora o primeiro metal a ser empregado pelo homem tenha sido,

provavelmente, uma liga de bronze, o desenvolvimento da metalurgia ocorreu devido à

necessidade da manufatura do ferro e de sua famosa liga, o aço. A tonelagem de ferro e de aço

produzida anualmente representa cerca de 95% da tonelagem total de metais produzida no

mundo.

Desde quando o homem utiliza o ferro? Essa é uma pergunta que os arqueólogos

ainda não conseguiram responder. Eles, no entanto, encontraram um punhal e um bracelete de

ferro dentro da Grande Pirâmide do Egito, e atestam que os artefatos datam de mais de 5000

a.C.

Como o homem descobriu o ferro? Essa é outra pergunta de difícil resposta.

Dizem que após um grande incêndio na floresta do Monte Ida na antiga Tróia (hoje Turquia),

o solo ficou repleto de uma forma grosseira de ferro devido à grande quantidade do minério

contida no solo da floresta. Entretanto, a maior parte dos historiadores acredita que o homem

descobriu o ferro nos locais de queda de meteoritos.

O domínio da metalurgia do ferro e do aço tem influenciado, desde sempre, o

curso da História. Por exemplo, na batalha de Maratona (490 a.C.) os gregos derrotaram o

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numeroso exército persa devido ao uso de armadura de ferro pelos combatentes gregos. No

Brasil, a decisão de apoiar as Forças Aliadas na 2ª Guerra Mundial foi uma troca com o

governo norte-americano pela construção da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN).

O aço é uma liga metálica composta principalmente de ferro e de uma pequena

quantidade de carbono (entre 0,002% e 2%), além de outros elementos como silício,

manganês, fósforo e enxofre. A manufatura do aço é conhecida há mais de 2000 anos. Com

certeza, o primeiro aço foi obtido quando os elementos constituintes da liga se fizeram

presentes acidentalmente durante a forja do ferro. Com o tempo, o aço passou a ser produzido

introduzindo-se carvão vegetal na forja do ferro: a superfície do metal absorvia parte do

carbono do carvão que era inserido martelando o metal. A repetição desse caro processo

resultava numa camada externa de aço.

Devido ao custo, o emprego do aço ficou durante muito tempo restrito à

fabricação de talheres e ferramentas de corte. Em meados do século XIX, o inglês Sir Henry

Bessemer e o norte-americano William Kelly descobriram, independentemente, que ao se

insuflar ar quente na fundição do ferro retirava-se a maior parte das impurezas. A partir daí, a

produção em escala industrial do aço tornou-se viável, transformando o aço no principal metal

construtivo.

No Brasil, o início da construção metálica coincide, praticamente, com o início da

nossa siderurgia. A nossa primeira usina foi a Companhia Siderúrgica Belgo-Mineira

implantada em 1921 para a produção de fios, arames farpados, perfis leves, etc. Em 1940, foi

criada a Comissão Executiva do Plano Siderúrgico Nacional, e em plena guerra (1941)

iniciou-se a construção da CSN em Volta Redonda - RJ que entrou em operação em fins de

1946. A finalidade da CSN era a produção de chapas, trilhos e perfis que, inicialmente,

seguiam a padronização americana.

Para obter a auto-suficiência na produção do aço, o governo patrocinou a partir da

década de 1960 a ampliação do parque siderúrgico nacional. Surgiram dessa política novas

usinas como, por exemplo, a Companhia Siderúrgica Paulista (COSIPA) em Cubatão - SP, a

USIMINAS em Ipatinga - MG, a Companhia Siderúrgica de Tubarão (CST) em Vitória - ES,

e a Aço Minas em Ouro Branco - MG. O Brasil produz atualmente cerca de 25 milhões de

toneladas de aço, exportando parte de sua produção.

Para difundir o emprego do aço na construção civil, a CSN criou em 1953 a

Fábrica de Estruturas Metálicas (FEM) que iniciou a qualificação da mão de obra nacional

para o fabrico e o projeto de obras metálicas.

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As principais empresas do ramo siderúrgico que operam hoje (2006) no Brasil

são: Arcelor Brasil, CSN, Gerdau e Usiminas. todas elas são conglomerados de outras

empresas com plantas em diversas cidades. A Arcelor Brasil, por exemplo, é resultado da

união da Companhia Siderúrgica Belgo-Mineira, CST e Vega do Sul, sendo uma subsidiária

do Grupo Arcelor.

2 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS

Os aços são classificados em grupos aos quais facilitam o entendimento pela sua vasta

área de aplicações. Abaixo veremos uma classificação dos aços, que nos permite uma

distinção entre aços comuns e aços ligados:

1. Aço-carbono são ligas de Ferro-Carbono contendo geralmente de 0,008% até 2,11% de

carbono, além de certos elementos residuais resultantes dos processos de fabricação;

2. Aço-liga são os aços carbono que contém outros elementos de liga, ou apresenta os

elementos residuais em teores acima dos que são considerados normais.

Esses aços podem ser subdivididos em:

1. Aços de baixo teor de carbono, com [C] < 0,3%, são aços que possuem grande ductilidade,

bons para o trabalho mecânico e soldagem (construção de pontes, edifícios, navios, caldeiras e

peças de grandes dimensões em geral). Estes aços não são temperáveis;

2. Aços de médio carbono, com 0,3 < [C] < 0,7%, são aços utilizados em engrenagens, bielas,

etc.. São aços que, temperados e revenidos, atingem boa tenacidade e resistência;

3. Aços de alto teor de carbono, com [C] > 0,7%. São aços de elevada dureza e resistência

após a tempera, e são comumente utilizados em molas, engrenagens, componentes agrícolas

sujeitos ao desgaste, pequenas ferramentas, etc..

Os aços-liga, por sua vez, podem ser subdivididos em dois grupos:

1. Aços de baixo teor de ligas, contendo menos de 8% de elementos de liga;

2. Aços de alto teor de ligas, com elementos de liga acima de 8%.

2.1 Aços-carbono

Os aços-carbono têm como requisitos fundamentais para estrutura:

- ductilidade e homogeneidade;

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- valor elevado da relação entre limite de resistência e limite de escoamento;

- soldabilidade;

- susceptibilidade de corte por chama, sem endurecimento;

- resistência razoável a corrosão.

Com exceção da resistência a corrosão, todos os outros requisitos são satisfeitos

em maior ou menor grau pelos aços-carbono, de baixo a médio carbono, obtidos por

laminação, cujos limites de resistência à tração variam de 40 a 50 Kgf/mm2 (390 a 490 MPa)

e cujo alongamento gira em torno de 20%.

De fato, o teor de carbono baixo e o trabalho a quente proporcionado pela

laminação dos perfis estruturais garantem a ductilidade necessária, alem de produzir uma

homogeneidade muito boa em toda a extensão das peças, com pequenas variações de

resistência à tração e à compressão, variações essas que, entretanto, não chegam a prejudicar.

A ductilidade que esses aços apresentam, por outro lado, garante excelente

trabalhabilidade em operações tais como corte, furação, dobramento, etc, sem que se originem

fissuras ou outros defeitos.

O limite de escoamento, assim como o modulo de elasticidade, característicos de

grande importância no projeto e calculo das estruturas, são nos aços referidos perfeitamente

satisfatórios, sobretudo considerando-se que sua resistência não deve ser necessariamente

muito elevada.

A soldabilidade é um constitutivo muito importante para esse tipo de material de

construção, visto que a soldagem de peças estruturais é comum. Os aços-carbono comuns

também satisfazem plenamente esse requisito, pois podem ser soldados sem alteração da

estrutura. Da mesma maneira, o corte por chama, muito empregado em peças estruturais,

pouco afeta os aços em estudo, sob o ponto de vista de alterações estruturais, na vizinhança da

zona de corte.

Por fim, a resistência à corrosão só é alcançada com adição de pequenos teores se

cobre, elemento que, adicionado em teores muito baixos, da ordem de 0,25% melhora aquela

propriedade de mais ou menos duas vezes em ralação ao mesmo aço sem cobre.

Para a maioria das aplicações estruturais, o teor de carbono desses aços varia de

0,15% a 0,405, com outros elementos ( Mn, Si e S ) nos teores considerados normais. O aço

com carbono e manganês em torno de 2% e 0,50% respectivamente, apresenta limite de

escoamento de cerca de 24,5 Kgf/mm2 ( 245 MPa ) e limite de resistência de 42,0 Kgf/mm2

(410 MPa).

Nas estruturas, os perfis de aço-carbono utilizados são os mais diversos,

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sobressaindo-se os seguintes: barras chatas, cantoneiras, tês, eles, duplos tês, etc. todos esses

perfis são produzidos por laminação e empregados nesse estado, geralmente sem qualquer

tratamento térmico ou mecânico posterior.

Os aços de alto carbono em torno do eutetóide ou acima já são considerados

barras, geralmente com tratamento térmico particular ou no estado encruado, em estruturas do

tipo pontes pênseis, concretos protendido, cabos, etc.

2.2 Aços de baixa liga e alta resistência (Aços BLAR)

Os aços estruturais de melhor qualidade contem níquel, cromo molibdênio,

chegando até 6% a soma dos teores destes elementos. Pequenos teores de outros elementos,

como boro e vanádio, podem também ser adicionados. Com estes aços se pode chegar e a

Omã grande variedade de microestruturas, com a conseqüente ampla variedade de

propriedades mecânicas. Pode-se fazer com que a austenita se transforme em uma das três

microestruturas básicas: martensita, bainita e ferrita-perlita, dependendo da velocidade de

resfriamento imposta. A maior temperabilidade destes aços, de fato, pode ser problemática em

aplicações que envolvam soldagem. A raiz do problema é que, em soldagem, a importância

do fator temperabilidade funciona do modo diametralmente oposto a sua importância em

tratamento térmico.

Os aços BLAR são com freqüência utilizados na condição temperados e

revenidos, o que normalmente lhes confere a melhor combinação de resistência mecânica e

tenacidade. O risco de formação de trincas de têmpera, especialmente em peças com formas

irregulares, pode ser evitado com o uso do tratamento de martêmpera. Este processo, de uso

industrial há muitos anos, consiste em resfriar rapidamente a austenita em um banho de sal ou

chumbo a uma temperatura logo acima do Mi do aço em questão. A peça é aí mantida o

tempo mínimo necessário para uniformizar as temperaturas do centro e da superfície, desta

forma aliviando as tensões internas presentes, após segue-se com resfriamento ao ar de modo

que a martensita se formará gradualmente ao longo de toda a seção reduzindo a um mínimo as

tensões internas originadas pela transformação A-M.

No mesmo seguimento temos os aços bainíticos que apresentam uma enorme

faixa de propriedades mecânicas e, por isso, o processo industrial de austêmpera foi

desenvolvida para produzir uma estrutura bainítica de baixa temperatura. As propriedades de

impacto destes aços são boas nos níveis mais altos e nos mais baixos de resistência mecânica,

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apresentando valores baixos na faixa intermediária.

Um próximo passo no desenvolvimento de aços BLAR foi a adoção, em bases

comerciais, do tratamento de ausforming. Este processo consiste em resfriar o aço até uma

temperatura abaixo da temperatura de recristalização da austenita ( mas acima de Mi ) e

efetuar uma deformação plástica severa, seguida de resfriamento até a temperatura ambiente

para se produzir a martensita. Os aços baixa liga e alta resistência são utilizados toda vez que

se deseja:

• Aumentar a resistência mecânica permitindo um acréscimo da carga unitária da estrutura

ou tornando possível uma diminuição proporcional da seção, ou seja, o emprego de seções

mais leves;

• Melhorar a resistência à corrosão atmosférica;

• Melhorar a resistência ao choque e o limite de fadiga;

• Elevar a relação do limite de escoamento para o limite de resistência à tração, sem perda

apreciável da ductilidade.

Dentre os aços pertencentes a esta categoria, merecem destaque os aços de alta

resistência e baixa liga resistentes à corrosão atmosférica. Estes aços foram apresentados ao

mercado norte-americano em 1932, tendo como aplicação específica a fabricação de vagões

de carga. (www. cbca-ibs.org.br)

Desde o seu lançamento desenvolveram-se outros aços com comportamentos

semelhantes, que constituem a família dos aços conhecidos como patináveis. Enquadrados em

diversas normas, tais como as normas brasileiras NBR 5008, 5920, 5921 e 7007 e as norte-

americanas ASTM A242, A588 e A709, que especificam limites de composição química e

propriedades mecânicas, estes aços têm sido utilizados no mundo inteiro na construção de

pontes, viadutos, silos, torres de transmissão de energia, etc. Sua grande vantagem, além de

dispensarem a pintura em certos ambientes, é possuírem uma resistência mecânica maior que

a dos aços carbono. Em ambientes extremamente agressivos, como regiões que apresentam

grande poluição por dióxido de enxofre ou aquelas próximas da orla marítima, a pintura lhes

confere um desempenho superior àquele conferido aos aços carbono. O que distingui o novo

produto dos aços carbono, no que diz respeito à resistência à corrosão, é o fato de que, sob

certas condições ambientais de exposição, ele pode desenvolver em sua superfície uma

película de óxidos aderente e protetora, chamada de pátina, que atua reduzindo a velocidade

do ataque dos agentes corrosivos presentes no meio ambiente. A Figura 1 mostra as curvas

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típicas de avaliação da resistência à corrosão de um aço patinável e de um aço carbono

comum expostos às atmosferas industrial, urbana, rural e marinha. (www.cbca-ibs.org.br)

Figura 1: Resistência à corrosão de um aço patinável (ASTM A242) e de um aço carbono comum (ASTM A36) exposto às atmosferas industriais (Cubatão, S.P.), marinha (Bertioga, S.P.), urbana (Santo André, S.P.) e rural (Itararé, S.P.). A medida é feita em termos da perda de massa metálica em função do tempo de exposição em meses. ((www.cbca-ibs.org.br)

A formação da pátina é função de três tipos de fatores. Os primeiros a destacar estão

ligados à composição química do próprio aço. Os principais elementos de liga que contribuem

para aumentar-lhe a resistência frente à corrosão atmosférica, favorecendo a formação da

pátina, são o cobre e o fósforo. O cromo, o níquel, e o silício também exercem efeitos

secundários. Cabe observar, no entanto, que o fósforo deve ser mantido em baixos teores

(menores que 0,1%), sob pena de prejudicar certas propriedades mecânicas do aço e sua

soldabilidade. Em segundo lugar vêem os fatores ambientais, entre os quais sobressai a

presença de dióxido de enxofre e de cloreto de sódio na atmosfera, a temperatura, a força

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(direção, velocidade e freqüência) dos ventos, os ciclos de umedecimento e secagem etc.

Portanto, enquanto a presença de dióxido de enxofre, até certos limites, favorece o

desenvolvimento da pátina, o cloreto de sódio em suspensão nas atmosferas marítimas

prejudica suas propriedades protetoras. Não se recomenda à utilização de aços patináveis não

protegidos em ambientes industriais onde a concentração de dióxido de enxofre atmosférico

seja superior a 168mgSO2/m 2 dia (Estados Unidos e Reino Unido) e em atmosferas marinhas

onde a taxa de deposição de cloretos exceda 50mg/m2.Dia (Estados Unidos) ou 10 mg/m2.dia

(Reino Unido).(www.cbca-ibs.org.br)

Afinal, há fatores ligados à geometria da peça, que explicam por que diferentes

estruturas do mesmo aço dispostas lado a lado podem ser atacadas de maneira distinta. Esse

fenômeno é atribuído à influência de seções abertas/fechadas, drenagem correta das águas de

chuva e outros fatores que atuam diretamente sobre os ciclos de umedecimento e secagem.

Assim, por exemplo, sob condições de contínuo molhamento, determinadas por secagem

insatisfatória, a formação da pátina fica gravemente prejudicada. Em muitas destas situações,

a velocidade de corrosão do aço patinável é semelhante àquela encontrada para os aços

carbono. Exemplos incluem aços patináveis imersos em água, enterrados no solo ou

recobertos por vegetação. A Tabela 1 relaciona a composição química e propriedades

mecânicas de um aço de carbono de média resistência mecânica (ASTM A36), um aço de alta

resistência mecânica e baixa liga (ASTM A572 Grau 50) e dois aços de baixa liga e alta

resistência mecânica resistentes à corrosão atmosférica (ASTM A588 Grau B e ASTM A242).

Aços de baixa liga e alta resistência, resistentes à corrosão são produzidos no Brasil por várias

siderúrgicas. (www.cbca-ibs.org.br)

13

Tabela 1:Composição química e propriedades mecânicas dos aços A36

2.3 Aços Microligados

São também conhecidos como aços BLAR microligados, porque, de fato, são aços

de alta resistência e baixa liga. Apresentam, entretanto, algumas características que os tornam

uma classe à parte. O nome microligado resulta da presença de teores bem baixos de

elementos como nióbio, vanádio e titânio, adicionados para se obter um perfeito controle da

microestrutura, quando associados a um processamento especial denominado laminação

controlada. O termo microestrutura aqui usado se refere a todos aspectos da estrutura do aço

incluindo a presença de átomos substitucionais e intersticiais na matriz ferrítica, as

deslocações, os precipitados finalmente dispersas, partículas de segunda fase mais grosseiras,

inclusões e a descrição convencional da ferríta e os carbonetos. O controle desta

microestrutura em aços específicos depende do controle da composição química e do

processamento do aço e conduz ao desenvolvimento de propriedades mecânicas especificas

para diferentes aplicações. As propriedades mecânicas de maior interesse incluem a

resistência mecânica, a ductilidade ou deformabilidade e a tenacidade à fratura. Em aplicações

Elemento Químico

ASTM A36 (perfis)

ASTM A572 (Grau 50)

ASTM A588 (Grau B)

ASTM A242 (Chapas)

%C máx. 0,26 0,23 0,20 0,15

%Mn ... (1) 1,35 máx. 0,75-1,35 1,00 máx.

%P máx. 0,01,4 0,04 0,04 0,15

%S máx. 0,05 0,05 0,05 0,05

%Si 0,40 0,40 máx.3

0,15-0,50 ...

%Ni ... ... 0,50 máx. ...

%Cr ... ... 0,40-0,70 ...

%Mo ... ... ... ...

%Cu 0,202 ... 0,20-0,40 0,20 mín.

%V ... ... 0,01-0,10 ...

(%Nb + %V) ... 0,02-0,15 ... ...

Limite de escoamento (MPa) 250 mín. 345 mín. 345 mín. 345 mín.

Limite de resistência (MPa) 400-550 450 mín. 485 mín. 480 mín.

Alongamento Após ruptura, % (lo = 200mm)

20 mín. 18 mín. 18 mín. 18 mín.

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especificas podem ser solicitados aços com maior resistência à corrosão, aços com maior

resistência à fissura induzida pelo hidrogênio, etc. Com exceção da resistência à corrosão,

todos os outros requisitos são satisfeitos em maior ou menor grau pelos aços-carbono, de

baixo a médio carbono, obtidos por laminação, cujos limites de resistência à tração variam de

390 a 490 MPa, e cujo alongamento gira em torno de 20%. De fato, o teor de carbono

relativamente baixo e o trabalho a quente proporcionado pela laminação dos perfis estruturais

garantem a ductilidade necessária, além de produzir uma homogeneidade muito boa em toda a

extensão das peças, com pequenas variações de resistência à tração e à compressão, variações

essas que, entretanto, não prejudicam as propriedades. A ductilidade que esses aços

apresentam, por outro lado, garante excelente trabalhabilidade em operações tais como corte,

furação, dobramento, etc., sem que se originem fissuras ou outros defeitos. (Pannoni)

O limite de escoamento, assim como o módulo de elasticidade, característicos de

grande importância no projeto e cálculo de estruturas, são nos aços referidos perfeitamente

satisfatórios, sobretudo considerando-se que sua resistência não deve ser necessariamente

muito elevada. (Pannoni)

A soldabilidade é outra característica muito importante para este tipo de material de

construção, visto que a soldagem de peças estruturais é comum. Os aços-carbono comuns

também satisfazem plenamente este requisito, pois podem ser soldados sem alteração da

estrutura. Da mesma maneira, o corte por chama, muito empregado em peças estruturais,

pouco afeta os aços em estudo, sob o ponto-de-vista de alterações estruturais, nas vizinhanças

da zona de corte. (Pannoni)

De modo geral, estes aços proporcionam uma grande economia de aço na

estrutura, a um custo muito reduzido. De uma maneira mais sucinta, os aços microligados

podem ser apresentados na Tabela 2, logo abaixo, onde segue um resumo desta classe de aços

comumente ofertados.

15

Tabela 2:Relação dos aços microligados comumente ofertados. (Pannoni)

3 AÇOS ESTRUTURAIS

Aços estruturais são todos os aços que, devido à sua resistência, ductibilidade, e

outras propriedades, são adequados para uso em elementos que suportam cargas. De modo

geral, significa aço conformado na forma de perfis, cantoneiras ou chapas, produzido sob

certas especificações, envolvendo requisitos químicos e propriedades mecânicas e que se

prestam à construção de pontes, edifícios, tanques de estocagem, navios e outras estruturas.

Em construção civil, o interesse maior recai sobre os chamados aços estruturais de

média e alta resistência mecânica, termo designativo de todos os aços que, devido à sua

resistência, ductilidade e outras propriedades, são adequados para a utilização em elementos

da construção sujeitos a carregamento.

Os principais requisitos para os aços destinados à aplicação estrutural são: elevada

tensão de escoamento, elevada tenacidade, boa soldabilidade, homogeneidade microestrutural,

susceptibilidade de corte por chama sem endurecimento e boa trabalhabilidade em operações

tais como corte furação e dobra, sem que se originem fissuras ou outros defeitos.

Dispõe-se, no mercado, na forma de chapas, perfis laminados, tubos e barras, de

um grande número de aços estruturais. (Pinho)

Os aços estruturais podem ser classificados em três grupos principais, conforme a

tensão de escoamento mínima especificada na Tabela 3, logo abaixo:

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Tipo Limite de escoamento mínimo (MPa)

Aço carbono de média resistência 195 a 259

Aço de alta resistência e baixa liga 290 a 345

Aços ligados tratados termicamente 630 a 700

Tabela 3:Classificação dos aços estruturais. (www.cbca-ibs.org.br)

Existem diversas normas nacionais e adventícias que especificam os aços usados no

Brasil; as siderúrgicas criaram, para alguns aços, denominações comerciais próprias. Para

facilitar a escolha do aço mais adequado a cada utilização.

Na tabela 4, a seguir, um resumo dos principais aços estruturais, características e

resistências fazendo referência à denominação da ASTM. (Pinho)

Tabela 4:Principais aços estruturais, suas características e resistências. (Pinho)

4 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS ESTRUTURAIS

As propriedades mecânicas peculiares do aço explicam sua ascensão ao posto de

principal material de engenharia a ser usado nas grandes estruturas do mundo moderno.

17

Contudo, a vertiginosa evolução tecnológica que ele mesmo ajudou a viabilizar levou ao

desenvolvimento de novos materiais e processos, tais como os aços estruturais. Os principais

fatores que afetam os valores medidos das propriedades mecânicas são a composição química,

o histórico termomecânico do material, a geometria, temperatura, estado de tensões e

velocidade de deformação da estrutura, ductilidade, elasticidade e plasticidade.

4.1 DIAGRAMA TENSÃO-DEFORMACÃO

Uma barra metálica submetida a um esforço crescente de tração sofre uma

deformação progressiva de extensão (figura 2). A relação entre a tensão aplicada (s = F/área)

e a deformação linear específica (e = Dl /l) de alguns aços estruturais pode ser vista no

diagramas tensão-deformação da figura 2.1.

FIGURA 2.1 – Deformação em um corpo de prova submetido à tração

FIGURA 2.1 - Diagrama tensão-deformação em escala real

Até certo nível de tensão aplicada, o material trabalha no regime elástico-linear,

isto é, segue a lei de Hooke e a deformação linear específica é proporcional ao esforço

18

aplicado. A proporcionalidade pode ser observada (figura 2.2) no trecho retilíneo do diagrama

tensão-deformação e a constante de proporcionalidade é denominada módulo de deformação

longitudinal ou módulo de elasticidade. Ultrapassado o limite de proporcionalidade (fp), tem

lugar a fase plástica, na qual ocorrem deformações crescentes sem variação de tensão

(patamar de escoamento). O valor constante dessa tensão é a mais importante característica

dos aços estruturais e é denominada resistência ao escoamento. Após o escoamento, a

estrutura interna do aço se rearranja e o material passa pelo encruamento, em que se verifica

novamente a variação de tensão com a deformação específica, porém de forma não-linear. O

valor máximo da tensão antes da ruptura é denominada resistência à ruptura do material. A

resistência à ruptura do material é calculado dividindo-se a carga máxima que ele suporta,

antes da ruptura, pela área da seção transversal inicial do corpo de prova. Observa-se que fu é

calculado em relação à área inicial, apesar de o material sofrer uma redução de área quando

solicitada à tração. Embora a tensão verdadeira deva ser calculada considerando-se a área real,

a tensão tal como foi definida anteriormente é mais importante para o engenheiro, pois os

projetos são feitos com base nas dimensões iniciais. Em um ensaio de compressão, sem a

ocorrência de flambagem, obtém-se um diagrama tensão-deformação similar ao do ensaio de

tração.

FIGURA 2.2 – Diagrama tensão-deformação dos aços estruturais, em escala deformada.

19

4.2 ELASTICIDADE

Uma peça de aço, sob efeito de tensões de tração ou de compressão sofre

deformações, que podem ser elásticas ou plásticas. Tal comportamento deve-se à natureza

cristalina dos metais, pela presença de planos de escorregamento ou de menor resistência

mecânica no interior do reticulado.

Elasticidade de um material é a sua capacidade de voltar à forma original em ciclo

de carregamento e descarregamento (figura 2.3). A deformação elástica é reversível, ou seja,

desaparece quando a tensão é removida. A deformação elástica é conseqüência da

movimentação dos átomos constituintes da rede cristalina do material, desde que a posição

relativa desses átomos seja mantida. A relação entre os valores da tensão e da deformação

linear específica, na fase elástica, é o módulo de elasticidade, cujo valor é proporcional às

forças de atração entre os átomos. Nos aços, o módulo de elasticidade vale aproximadamente

20 500 kN/cm2.

4.3 PLASTICIDADE

Deformação plástica é a deformação permanente provocada por tensão igual ou

superior à fp - resistência associada ao limite de proporcionalidade (fig. 2.3). É o resultado de

um deslocamento permanente dos átomos que constituem o material, diferindo, portanto, da

deformação elástica, em que os átomos mantêm as suas posições relativas.

A deformação plástica altera a estrutura interna do metal, tornando mais difícil o

escorregamento ulterior e aumentando a dureza do metal. Esse aumento na dureza por

deformação plástica, quando a deformação supera εs (vide fig. 2.2), é denominado

endurecimento por deformação a frio ou encruamento e é acompanhado de elevação do valor

da resistência e redução da ductilidade do metal.

20

FIGURA 2.3 - Ciclo de carregamento e descarregamento

4.4 DUCTILIDADE

Ductilidade é a capacidade dos materiais de se deformar sem se romper. Pode ser

medido por meio do alongamento (ε) ou da estricção, ou seja, a redução na área da seção

transversal do corpo de prova.

Quanto mais dúctil o aço, maior será a redução de área ou o alongamento antes da

ruptura. A ductilidade tem grande importância nas estruturas metálicas, pois permite a

redistribuição de tensões locais elevadas. As barras de aço sofrem grandes deformações antes

de se romper, o que na prática constitui um aviso da presença de tensões elevadas.

4.5 TENSÕES RESIDUAIS

As diferentes velocidades de resfriamento, após a laminação, conforme o grau de

exposição, da chapa ou perfil laminado, levam ao aparecimento de tensões que permanecem

nas peças, recebendo o nome de tensões residuais (σr). Em chapas, por exemplo, as

extremidades resfriam-se mais rapidamente que a região central, contraindo-se; quando a

21

região central da chapa resfria-se, as extremidades, já solidificadas, impedem essa região de

contrair-se livremente. Assim, as tensões residuais são de tração na região central e de

compressão nas bordas (figura 2.4a). Essas tensões são sempre normais à seção transversal

das chapas e, evidentemente, tem resultante nula na seção.

As operações executadas posteriormente nas fábricas de estruturas metálicas

envolvendo aquecimento e resfriamento (soldagem, corte com maçarico, etc.) também

provocam o surgimento de tensões residuais. Esse é o caso dos perfis soldados onde, nas

regiões adjacentes aos cordões de solda, permanecem tensões longitudinais de tração após o

resfriamento (figura 2.4b).

(a) (b)

FIGURA 2.4 - Tensões residuais em: (a) chapas (b) perfis soldados

Por simplicidade, a norma NBR 8800/86 indica um valor único a ser adotado para

a tensão residual em vigas, σr = 115 MPa, para tração ou para compressão. Portanto o

diagrama tensão-deformação didaticamente adotado para projeto é o apresentado na figura

2.5.

22

(a) (b)

FIGURA 2.5 - Diagrama tensão-deformação teórico para:(a) aço virgem (b) aço com

tensão residual

5 MICROESTRUTURA E PROPRIEDADES MECÂNICAS EM AÇOS

ESTRUTURAIS

Há uma relação bastante significativa entre as microestruturas e as propriedades

mecânicas dos aços, particularmente os do tipo estrutural. A compreensão e quantificação dos

efeitos microestruturais sobre as propriedades mecânicas destes metais é o caminho para o

desenvolvimento de produtos cada vez melhores, tornando possível atender de maneira

econômica aos requisitos cada vez mais severos impostos pelos seus usuários.

Particularmente aços estruturais, requerem um conhecimento aprofundado sobre

seus mecanismos microestruturais de endurecimento. O princípio básico desses mecanismos

consiste em dificultar ao máximo a mobilidade das discordâncias presentes na estrutura

cristalina do metal, pois são justamente esses defeitos que fazem com que a resistência

mecânica dos materiais reais corresponda a menos de 10% do valor teoricamente possível.

A resistência mecânica de um aço estrutural corresponde à somatória das contribuições dos

diversos mecanismos de endurecimento atuantes em sua microestrutura.

Os principais tipos são:

• Resistência básica dos átomos de ferro;

• Endurecimento por solução sólida, proporcionado pelos elementos de liga solubilizados (C,

N, P, Mn, Si, Cr, Mo, etc.);

• Endurecimento por refino do tamanho de grão;

• Endurecimento por precipitação de compostos intermetálicos;

23

• Endurecimento por segunda fase;

• Endurecimento por discordâncias.

A contribuição desses mecanismos de endurecimento varia conforme o tipo de

aço considerado. Todos eles elevam as propriedades mecânicas determinadas sob condições

estáticas, ou seja, as que são medidas sob baixas velocidades de deformação, como é o caso

dos limites de escoamento e resistência, levantados por meio de ensaios de tração.

Infelizmente, a maioria dos mecanismos de endurecimento tende a degradar as propriedades

mecânicas determinadas sob condições dinâmicas, ou seja, as medidas sob altas velocidades

de deformação, como a tenacidade ou a capacidade que o material tem para resistir à

nucleação e avanço de uma trinca – por exemplo, a energia absorvida durante um ensaio de

impacto Charpy ou a temperatura de transição entre fratura dúctil e frágil.

O endurecimento por solução sólida decorre da presença de átomos de elementos de liga

solubilizados no reticulado do elemento solvente – no caso, o Fe. Com exceção do P, todos os

demais provocam dilatação do reticulado. A intensidade de seu efeito no endurecimento é

função dos seguintes fatores:

• Diferença de tamanho entre os átomos de soluto e o de solvente;

• Perturbações na estrutura eletrônica, que podem estar presentes em termos da diferença no

módulo de cisalhamento entre o soluto e solvente;

• Concentração do soluto.

Do ponto de vista prático, o efeito do endurecimento por solução sólida é

diretamente proporcional ao teor em peso do soluto. A tabela 5 mostra o efeito de

endurecimento por solução sólida de diversos elementos de liga comumente presentes no aço.

ElementoPSnCuMoCrNi

Fator

(MPa/%peso)

680 124 39 12 0 -31

Tab. 5Coeficientes de endurecimento por solução sólida para vários elementos de liga

normalmente presentes nos aços

O endurecimento por refino de tamanho de grão ∆σtg é quantificado pela já

consagrada equação de Hall-Petch, sendo proporcional ao inverso da raiz quadrada do

diâmetro médio dos grãos:

24

onde ktg é uma constante que depende da liga e d é seu tamanho de grão.

Este é o único mecanismo de endurecimento que aumenta tanto a resistência

mecânica como a tenacidade dos metais. Por esse motivo, o refino de grão geralmente é o

primeiro mecanismo de endurecimento cogitado durante a definição dos processos

metalúrgicos de conformação e tratamento térmico de aços estruturais.

O endurecimento por precipitação ∆σppt é muito comum nos aços microligados,

em razão das partículas extremamente finas que se precipitam na ferrita durante o

resfriamento lento desses aços após laminação a quente ou tratamento térmico. A intensidade

desse endurecimento depende das características das partículas precipitadas, tais como

resistência, mecânica, estrutura, espaçamento, tamanho, formato e distribuição. Ele pode ser

quantificado a partir do modelo de Ashby-Orowan:

onde ∆σppt é o endurecimento por precipitação, Xp é a fração de precipitados na

microestrutura e x é o diâmetro médio do intercepto planar dos precipitados. Esta fórmula

deixa claro que o endurecimento por precipitação é diretamente proporcional à quantidade dos

precipitados e inversamente proporcional ao seu diâmetro. Sua aplicação prática é restrita, já

que nos aços microligados os precipitados que aumentam a dureza somente podem ser

detectados por microscopia eletrônica de transmissão, cuja complexidade dificulta muito a

obtenção das grandes massas de dados necessárias para o ajuste estatístico das equações

experimentais.

O endurecimento por segunda fase decorre da presença de mais de uma fase ou

constituinte na microestrutura do aço – como a perlita, por exemplo. No caso específico de

uma microestrutura ferrítico-perlítica, a resistência mecânica pode ser calculada de acordo

com a lei de misturas:

onde σy é o limite de escoamento do aço, Xf é a fração de ferrita, σyf é o limite de escoamento

da ferrita e σyp é o limite de escoamento da perlita.

O endurecimento por discordâncias ∆disc ocorre, por exemplo, em aços

microligados que contenham constituintes formados sob temperaturas relativamente baixas

como, por exemplo, ferrita acicular ou bainita. A ferrita acicular, ao contrário da poligonal,

contém discordâncias em sua estrutura que aumentam sua resistência mecânica. O efeito de

25

endurecimento é diretamente proporcional à raiz quadrada da densidade de discordâncias ρ

presente na microestrutura:

onde kdisc é uma constante que depende da liga.

Eventualmente, esse tipo de endurecimento pode ocorrer na própria ferrita

poligonal, que originalmente está isenta de discordâncias. Por exemplo, em determinados aços

a transformação da austenita dá origem a grandes frações de ferrita poligonal, formadas sob

temperaturas relativamente altas. Contudo, a ferrita rejeitada durante essa transformação se

concentra em uma pequena fração de austenita remanescente, que assim ganha

temperabilidade e se estabiliza momentaneamente. Dessa forma, ela só irá se transformar

posteriormente, sob temperaturas relativamente baixas, formando constituintes aciculares,

como ferrita acicular, bainita ou mesmo martensita. O volume desses constituintes é

significativamente maior em relação à austenita que lhes deu origem. Isso gera tensões de

compressão na matriz de ferrita poligonal já existente, deformando-a localmente e gerando

discordâncias na mesma, as quais também exercem efeito endurecedor.

6 APRESENTAÇÃO DOS PERFIS ESTRUTURAIS

Os Perfis Estruturais são a forma como o aço se apresenta para uso estrutural. O

desempenho de um perfil estrutural depende de muitos fatores, como a sua forma, a

resistência do aço de que é produzido, o processo de conformação, etc. A escolha do perfil

estrutural mais adequado deve passar por uma análise de diversas características do perfil e da

estrutura ou equipamento. A tabela 6 fornece algumas das mais importantes características de

cada tipo de perfil encontrado no mercado brasileiro.

26

Tabela 6: Comparativo entre alguns Perfis estruturais e suas principais características.

(Pinho)

Posteriormente, veremos os principais perfis estruturais disponíveis no mercado

brasileiro. Eles englobam as diversas tecnologias de fabricação, dimensões e principais

propriedades. É importante ressaltar que o mercado apresenta rápida evolução, assim, o

surgimento de novas seções e novas necessidades podem gerar variações importantes na

relação custo/massa. (Pinho)

6.1 Perfis Laminados

O primeiro exemplo referente à classe de Perfis Laminados que segue é uma

demonstração dos Perfis I de Abas Inclinadas (NBR7007Padrão Americano). Esta

demonstração está representada logo abaixo, na figura 3.

27

Figura 3:Perfis I de Abas Inclinadas (NBR 7007 - Padrão Americano). (Pinho)

Segue demonstrado abaixo, na figura 4, uma amostra dos Perfis U de Abas Inclinadas

(NBR7007Padrão Americano). Este perfil é quase semelhante ao anterior quando a sua

diferença reside nas extremidades da geometria da peça.

Figura 4:Perfis U de Abas Inclinadas (NBR7007Padrão Americano). (Pinho)

6.2 Cantoneiras de Abas Iguais

Com uma ampla gama de bitolas nas séries polegadas e métrica, têm aplicações

nas estruturas metálicas e na indústria. Produzidas regularmente no aço ASTM A36 e sob

consulta em outros aços, como, A572 G50 e A588. Podem ser fornecidas em barras com

comprimentos de 6,00 m ou 12,00 m.

Abaixo, segue representada na figura 5, uma demonstração dos Perfis de Cantoneiras

de Abas Iguais.

28

Figura 5:Perfis de Cantoneiras de Abas Iguais. (Pinho)

6.3 Perfis I de Abas Paralelas (ASTM A6)

Diferentemente dos Perfis de abas Paralelas, os Perfis de Abas Paralelas

apresentam-se como outra forma de perfis estruturais no mercado brasileiro. Abaixo, na figura

6, uma representação o Perfil de Paralelas.

Figura 6: Perfil de Abas Paralelas ( ASTM A6). (Pinho)

29

7 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS ESTRUTURAIS

Aços Estruturais podem ser vergalhões para reforço de concreto, barras, chapas e

perfis para aplicações estruturais. São aqueles que são adequados para o uso em elementos

que suportam cargas. Os principais requisitos para os aços destinados à aplicação estrutural

são:

· elevada tensão de escoamento para prevenir a deformação plástica generalizada;

· elevada tenacidade para prevenir fratura rápida (frágil) e catastrófica;

· boa soldabilidade para o mínimo de alterações das características do material na junta

soldada;

· boa formabilidade para o material ou a peça que necessitar receber trabalho mecânico;

· custo reduzido.

7.1 Classificações dos aços: código de identificação

Neste item apresenta-se a classificação dos aços para uso estrutural no sistema

ASTM. Neste sistema, os aços são identificados pela letra A, seguida por dois, três ou quatro

dígitos. Os aços com especificação de quatro dígitos são usados para aplicações de engenharia

mecânica, máquinas e veículos e formam uma classificação distinta que não será apresentada

aqui.

A tabela abaixo lista as especificações gerais para os aços estruturais do grupo A,

englobando de construção civil, construção naval e ferroviárias. Estas especificações com dois

ou três dígitos aplicam-se a laminados planos, formas estruturais, chapas perfis

interconectáveis e barras. Os aços mais utilizados na construção civil são listados abaixo, nas

tabelas 7 e 8 respectivamente.

30

Tabela 7: Aços estruturais designados por composição e tratamento. (www.cimm.com.br)

Por Composição e Tratamento

Aço carbono A36/A36M , A53/A53M , A500 , A501, A529, A529M Aço de alta resistência e baixa liga

A441 , A572/572M , A618

Aços de alta resistência e baixa liga resistentes à corrosão

A242/A242M , A588/A588M

Aços de liga temperados e revenidos

A514/A5514M , A517

Tabela 8: Aços estruturais designados por utilização. (www.cimm.com.br)

Por Utilização

Formas estruturais laminados a quente

A36/A36M, A529/A529M, A572/A572M, A588/A588M, A709/A709M, A913/A913M, A922/A922M

Tubos A500, A501,A618, A847 Tubos de seção circular A53/A53M Placas e chapas grossas A36/A36M, A242/A242M, A283/A283M, A514/A514M,

A529/A529M, A572/A572M, A588/A588M, A709/A709M, A852/A852M, A1011/A1011M

Barras e vergalhões A36/A36M, A529/A529M, A572/A572M, A615/A615M, A616, A617, A706/A706M, A709/A709M

Chapas A606, A1011/A1011M

8 APLICAÇÕES

8.1 Qualidade estrutural- DIN. 17100/NBR 6650 ASTM A36 / A283

São aços para aplicação em componentes estruturais onde as propriedades físicas

são bem definidas para permitirem sua utilização em projetos que exigem dobramento e boa

soldabilidade. São aplicadas em varias estruturas desde as comuns até as mais elaboradas,

como pontes, locomotivas, estruturas metálicas e outras. Nesse grupo destacan-se os aços de

especificação DIN – 17100, ASTM e NBR.

31

8.2 Qualidade estrutural para automóveis- NBR 6655 / LN / NBR 6656 LNE DIN

17100 QST 52.3 / US Rw

São aços para aplicação de longarinas, travessas, chassis, aro e disco de rodas.

Neste grupo enquadram-se as chapas de especificação NBR-6655-LN-20, 24, 28 E 36, NBR-

6656-LNE-20, 23, 26, e LNE-38 assim como DIN-17100-QST-52.3 e USI-RW-28, 30, 32,

35, 44 E RW-46. São aços de qualidade estrutural com resistência superior a 280 N/mm² e

com características de conformabilidade e soldabilidade. Quando desoxidados, apresentam

bom desempenho à fadiga. São qualidades fornecidas com garantia de propriedades

mecânicas como tração e dobramento transversal.

8.3Qualidade naval de alta resistência: ASTM A131 (ABS, AH32, DH32,

AH36/DH36)

São aços estruturais de alta resistência nos graus AH-32, AH-36, DH-32, DH-36,

EH-36 e AH-34-S com limite de resistência superior a 440N/mm², homologados conforme as

entidades internacionais American Bureau of Shipping, Bureau Veritas, Lloyd's Register,

Germanischer Lloyd e Det Norske Veritas, Nippon Kaiji Kyokai e ainda pela norma ASTM-

A-131. Devido à alta resistência, os aços da classe AH, DH e EH são indicados para navios de

grande porte, onde a redução do peso é o fator fundamental. Dos requisitos suplementares

destaca-se a TTP (Through Thickness Properties), normalmente requisitada para aplicações

sujeitas à ocorrência de ruptura lamelar.

8.4 Qualidade estrutura soldável de alta resistência: USI-SAR-50, USI-SAR-55 E

USI-SAR-60

Aplicação: estrutura em geral, pontes, edifícios, guindastes, vagões, implementos

agrícolas, tanques, comportas, equipamentos de terraplenagem, vasos de pressão, máquinas e

componentes industriais, tais como: condutos forçados, turbinas e comportas. Este

agrupamento refere-se aos aços ao carbono de resistência superior a 400N/mm², traduzindo

assim redução de peso do material, o que os indica para montagens de grande porte. Neste

grupo destacam-se os aços USI-SAR, desenvolvidos pela Usiminas para atender os requisitos

32

de alta resistência, boa soldabilidade, alta eficiência das juntas soldadas, boa trabalhabilidade

e boa resistência à abrasão. Podem ser fornecidos segundo três graus: - USI-SAR-50, USI-

SAR-55 E USI-SAR-60 com limites de resistência superiores a 500, 550 e 600N/mm²,

respectivamente. São normalmente utilizados na construção de componentes industriais

sujeitos a especificações rígidas, visto serem bem definidos os esforços a que estão

submetidos os equipamentos.

33

CONCLUSÃO

É possível verificar que os aços estruturais por sua maior versatilidade estão muito

bem representados no mercado de trabalho devido a sua variedade de aplicações. Mas quando

falamos em microestrutura, temos alguns inconvenientes pois a partir da composição química

e parâmetros micro estruturais observados em aços estruturais sua aplicabilidade a casos

específicos não é totalmente garantida e a determinação experimental dos parâmetros micro

estruturais quantitativos requer procedimentos algo demorados e eventualmente complexos,

considerando nossa realidade industrial. Ainda assim, baseado nas equações é possível termos

um entendimento dos principais fatores que afetam o desempenho desses aços e conseguirmos

definir o rumo dos desenvolvimentos a serem feitos, visando obter materiais cada vez

melhores.

Os aços estruturais são aços utilizados no dia-dia devido ao fato de terem um

custo baixo e uma vasta aplicação, principalmente na área de construção civil que exige

grande absorção de carga e baixo peso na qual o aço estrutural se aplica por absorver estas

qualidades.

34

REFERÊNCIAS

1. PINHO, Fernando O. PANNONI, Fábio D. Produtos Estruturais Metálicos. Instituto

Brasileiro do Concreto.

2. PANNONI, Fábio D; Aços Estruturais.

3. CHIAVERINI, V. Aços e ferros fundidos. São Paulo: ABM (Associação Brasileira

de Metais), 7ª edição, 2002.

4. COUTINHO, C. B. Materiais metálicos para engenharia. Fundação Christiano

Ottoni. Belo Horizonte, 1992.

5. Properties and Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys was

published in 1990 as Volume 1 of the 10th Edition Metals Handbook. With the

second printing (1993), the series title was changed to ASM Handbook. The Volume

was prepared under the direction of the ASM International Handbook Committee.

6. G:\material para aço estrutural\D_AÇO. mht. Acessado em 27 de abril de 2009.

7. www.cbca-ibs.org.br/acos_estruturais.asp. Acessado em 27 de abril de 2009.

8. www.cimm.com.br/cimm/construtordepaginas. Acessado em cinco de maio de 2009.

9. http://mp.no.sapo.pt/tec/tec.htm. Acessado cinco de maio de 2009

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