"O domínio e o conhecimento dos materiais
sempre representou poder para o Homem"
FERRO FUND.
Ñ FERROSOS
Ñ METÁLICOS
Média Liga
1.2 Definição de Propriedade dos Materiais
"UMA PROPRIEDADE É UMA QUALIDADE QUE O MATERIAL
APRESENTA QUANDO SOLICITADO, INDEPENDENTE DAS
CONDIÇÕES EM QUE O MESMO ESTEJA , ISTO É , A
PROPRIEDADE É UMA QUALIDADE INTRÍNSECA DO MATERIAL"
Classificação das Propriedades dos Materiais
- Cizalhamento
- Fadiga (esforço cíclico)
- Tenacidade ( resist. ao impacto)
- Fluência (escoamento a quente)
- Resistência Mecânica ( Creep)
- Capacidade de Absorção de Calor
- Resistência ao Calor ( Refratariedade)
PROP. ÓTICAS
- Condutibilidade Luminosa
σ ENSAIO DE TRAÇÃO Deformação.Tensão. ε 6 .
ENSAIO DE TRAÇÃO 7 .
Têmpera . TRATAMENTO MECÂNICO .Alívio de Tensões .Esferoidização .Carbonitretação .Sulfinização 3 .Normalização .PROPRIEDADES DOS MATERIAIS Métodos de Alteração das Propriedades dos Materiais 1 .Esmaltação 4 . TRATAMENTOS DE SUPERFÍCIE .Zincagem .Niquelagem .Calibração .Anodização .Recozimento . TRATAMENTOS TERMO .QUÍMICOS .Cromagem .Cobreamento .Revenimento 2 .Nitretação .Cementação . TRATAMENTOS TÉRMICOS .Boretação .Trefilação .Cunhagem 9 .Roletamento .Encruamento (Laminação) .
10 .Interação entre os critérios de classificação de aço.
002 % a 2. Como exemplo teremos os aços: ABNT 1020.DEFINIÇÃO DE AÇOS Aços são ligas se natureza relativamente complexa.3 . 11 .11 %. a rigor consideradas "binárias". resultantes do processo de fabricação do material. além de elementos residuais como o Silício. 1045. Fósforo e Enxofre. 1080. onde os principais elementos constituintes são o FERRO e o CARBONO. Manganês. Aços comerciais contém geralmente teores de carbono entre valores de 0. 1060. etc.DEFINIÇÕES DE AÇOS E AÇOS LIGA 1.
magnéticas.DEFINIÇÕES DE AÇOS E AÇOS LIGA 1. 4140.DEFINIÇÃO DE AÇOS . 4320. 12 . etc..). etc. elétricas. etc. não ultrapassa a 3.liga são materiais ferrosos contendo além dos elementos Ferro e Carbono. Molibdênio. Como exemplo teremos: ABNT 8620.4 .5 % sendo que neste caso não ocorrem alterações significativas na estrutura do material e de suas propriedades mecânicas. São classificados em: * AÇOS DE BAIXA LIGA Representam os aços em que a soma dos teores de elementos de liga (Ex. 5150. Níquel.: Cromo. outros componentes cuja função básica é a melhoria das propriedades mecânicas . Vanádio.LIGA Os Aços .
T 5. Como exemplo teremos : ABNT H 11. H 13. * AÇOS DE ALTA LIGA São os aços que contém elementos de liga no mínimo 10 % a 12 %.DEFINIÇÕES DE AÇOS E AÇOS LIGA * AÇOS DE MÉDIA LIGA Correspondem ao grupo intermediário de aços . nestes materiais observamos profundas alterações na microestrutura. principalmente Resistência à Tração. O 1. Estas ligas já apresentam uma melhoria considerável nas propriedades mecânicas. etc. D 6. S 1. sendo que estas ligas exigem Tratamentos Térmicos para ajustarem suas Propriedades Finais. etc. Tenacidade e Dureza após Tratamento Térmico. onde a soma dos teores de elementos de liga se situa na faixa entre 4% e 10%. 13 . Como exemplo teremos : ABNT M 2. D 3.
AÇOS EXTRA .DUROS. contém entre 0. contém menos do que 0.60 % e 0.90 % de Carbono 14 .AÇOS EXTRA .25 % a 0.DOCE.AÇOS MEIO .40 % e 0.AÇOS DOCES.10 % de Carbono 2 .AÇOS DUROS. contém acima de 0. contém entre 0. contém entre 0.40% de Carbono 4 .ESPECIFICAÇÕES SAE / ABNT CLASSIFICAÇÃO POPULAR DOS AÇOS AO CARBONO 1 .AÇOS MEIO .60 % de Carbono 5 .10 % a 0.DUROS.90 % de Carbono 6 .DOCE. contém entre 0.25 % de Carbono 3 .
ESPECIFICAÇÕES SAE / ABNT 15 .
NÍQUEL AÇO MOLIBDÊNIO AÇO CROMO AÇO CROMO .MOLIBDÊNIO AÇO SILÍCIO .ESPECIFICAÇÕES ABNT ALGARISMO NÚMERO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Exemplos: ELEMENTO PRINCIPAL SEM ELEMENTO DE LIGA AÇO NÍQUEL AÇO CROMO .Níquel .VANÁDIO AÇO TUNGSTÊNIO AÇO CROMO .NÍQUEL .Molibdênio 16 .MANGANÊS Aço 1045  Aço sem elemento de liga Aço 2140  Aço ligado ao Níquel Aço 5150  Aço ligado ao Cromo Aço 8620  Aço ligado ao Cromo .
5 . tornando . apresentamos uma tabela que relaciona os aços denominados Aços Ferramentas. que serão estudadas em detalhes mais a frente neste Curso de Materiais.CLASSIFICAÇÃO DAS LIGAS ESPECIAIS Muitos aços comerciais não estão incluídos na classificação vista anteriormente. como é o caso dos aços de alto teor de elementos de liga para Ferramentas ou ainda os Aços Inoxidáveis. estes foram classificados pelo órgão americano AISI.1 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS FERRAMENTAS A seguir. 17 .se o método oficial de denominação para estes Materiais. nestes casos são adotadas denominações especiais. sendo que posteriormente a ABNT aplicou a mesma forma de especificação.ESPECIFICAÇÕES ABNT 1.5. 1.
ESPECIFICAÇÕES ABNT CLASSIFICAÇÃO ABNT / SAE DOS AÇOS FERRAMENTAS CLASSIFICAÇÃO AISI / ABNT ESPECIFICAÇÃO DO AÇO AÇO TEMPERÁVEL EM ÁGUA W AÇO RESISTENTE AO CHOQUE S AÇO BAIXA LIGA L AÇO TUNGSTENADO F AÇO PARA MOLDES PLÁSTICOS P AÇO TEMPERÁVEL EM ÓLEO O AÇO TEMPERÁVEL AO AR A AÇO ALTO CARBONO / CROMO D AÇO DE TRABALHO A QUENTE H AÇO RÁPIDO AO TUNGSTÊNIO T AÇO RÁPIDO AO MOLIBDÊNIO M 18 .
H . que para cada Classe de Aço Ferramenta. P .1.20. etc. M . A . L .6.ESPECIFICAÇÕES ABNT Observação: É importante notar. S .2.13. D . existe uma subdivisão identificada por um número.2. O -1.1.. 19 .7. assim por exemplo temos os aços: W .
Exemplo de Aço de construção mecânica 4140 Filete de rosca 200x 100x • Parafuso de fixação 100x 22 .
Exemplos de Microestrutura em Conformidade aos Procedimentos Aumento 500 x 23 .
Exemplos de Microestrutura Não Conforme 24 .
Sem ataque metalográfico.Exemplo de elevado nível de inclusões não metálicas. 25 . Aumento 100 x.
Aumento 400 x.Descarbonetação parcial na superfície de fixador.5% Topo do Componente 26 . Ataque Nital 3.
Aumento 400 x.Microestrutura heterogênea.5%. Ataque Nital 3. constituída de Martensita Revenida e Residuais de Ferrita. Ferrita 27 .
Temperado e Revenido com 60 HRc Microestrutura: Matriz de Martensita Fina. Ataque: Nital 3.ESTRUTURAS DOS AÇOS FERRAMENTAS Aço ABNT D-6.5% Aumento: 200 x 28 . com dispersão de Carbonetos Primários e Secundários.
Temperado e Revenido com 59 HRc Microestrutura: Matriz de Martensita Fina. com dispersão de Carbonetos Primários e Secundários.ESTRUTURAS DOS AÇOS FERRAMENTAS Aço ABNT D-3.5% Aumento: 200 x 29 . Ataque: Nital 3.
30 . . Tem aspecto com tendência globular e apresentam pequeno tamanho. Me7C23. . durante a solidificação do aço..Carbonetos Primários são formados a partir do Resfriamento do Líquido do Metal.Carbonetos Secundários são formados durante o Resfriamento da Austenita. já no estado sólido. Me3C. Tem estequiometria tipo MeC. resultando da redução da Solubilidade de Carbono nesta Fase.ESTRUTURAS DOS AÇOS FERRAMENTAS O QUE SÃO CARBONETOS PRIMÁRIOS E SECUNDÁRIOS Os Carbonetos são Fases Cerâmicas. formados por átomos de Metais (Me) combinados com átomos de Carbono (C). etc. apresentando normalmente grande tamanho e morfologia irregular.
5. notadamente o Cromo e o Níquel. Uma primeira classificação. nos quais foram adicionadas quantidades superiores de elementos de liga.2 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS INOXIDÁVEIS Esta sem dúvida é uma das classes mais importantes dos Aços Liga Especiais representando aqueles Materiais.ESPECIFICAÇÕES ABNT 1. subdivide estes aços em: * Aços Inoxidáveis * Aços Resistentes ao Calor * Aços Resistentes a Ácidos * Aços Resistentes ao Desgaste 31 .
seguindo a Norma AISI / ABNT. classifica os Aços de Liga Especial Inoxidáveis em função da sua ESTRUTURA METALÚRGICA em: * Aços Inox Ferríticos * Aços Inox Austeníticos * Aços Inox Martensíticos * Aços Inox Endurecidos por Precipitação (PH)  Portanto em função do Tipo de Estrutura que o Material apresenta. 32 . este será classificado de forma diferenciada.ESPECIFICAÇÕES ABNT Já uma segunda classificação.
Classe Ferrítico Matriz Monofásica. Ataque: Marble. com presença de pequena quantidade de Carbonetos Mistos de Ferro-Cromo. 33 .ESTRUTURAS DOS AÇOS INOXIDÁVEIS Aço ABNT Série 430 . formada por Grãos de Ferrita.
Ataque: Marble.Classe Austenítico Matriz Monofásica.ESTRUTURAS DOS AÇOS INOXIDÁVEIS Aço ABNT Série 316 . formada por Grãos de Austenita. 34 .
Classe Martensítico Matriz formada por Martensita Revenida.ESTRUTURAS DOS AÇOS INOXIDÁVEIS Aço ABNT Série 420 . Ataque: Marble. 35 . com presença de pequena quantidade de Carbonetos Secundários de Cromo.
Ataque: Glicéria. 36 .Classe Inox Duplex F A Matriz Bifásica. formada por Grãos de Austenita e Ferrita.ESTRUTURAS DOS AÇOS INOXIDÁVEIS Aço ABNT Série 316 .
Metálicos. Aços inoxidáveis. Ferro fundido. divididos em: • Ferrosos: Aços-carbono. Ferros ligados e Ferro nodular. Ferro forjado. • Não-ferrosos: Cobre. • A ASTM especifica mais de 500 tipos diferentes. Latões. Cobre-níquel. 37 . Dentre estes destacam-se os materiais: . Níquel e ligas. zircônio. Metal Monel. Chumbo e Titânio. Aços-liga.Materiais utilizados para fabricação de tubos • Atualmente a variedade de materiais utilizados na fabricação de tubos é muito grande.
38 . Polietileno. • Cimento-amianto. porcelana entre outros. etc.Materiais utilizados para fabricação de tubos . • Cerâmica. • Vidro. A seleção e especificação do material mais adequado para uma determinada aplicação pode ser um problema difícil cuja solução depende de diversos fatores. • Concreto armado. Acetato de celulose. Epóxi.Não metálicos: • Materiais plásticos: Cloreto de polivinil (PVC). Acrílicos. Fenólicos. • Elastômeros (borrachas). Poliésteres. • Barro vidrado.
sobrecargas. ação do vento. os fatores determinantes podem ser conflitantes entre si. pH. reações de dilatações térmicas. • Nível de tensões do material – O material deve ter resistência mecânica compatível com a ordem de grandeza dos esforços presentes. 39 . pesos. mesmo que sejam condições transitórias ou eventuais). esforços de montagem etc. Velocidade. • Fluido conduzido – Natureza e concentração do fluido Impurezas ou contaminantes. • Condições de serviço – Temperatura e pressão de trabalho (Consideradas as condições extremas. ( pressão do fluido. Toxidez. Como acontece com a corrosão e o custo. Resistência à corrosão.Fatores de influência na seleção de materiais A seleção adequada é um problema difícil porque. Possibilidade de contaminação. na maioria dos casos.
Compressão. • Disponibilidade dos materiais. Esforços estáticos ou dinâmicos. Vibrações. Choque s. 40 .Fatores de influência na seleção de materiais • Natureza dos esforços mecânicos – Tração. Esforços cíclicos etc. • Sistema de ligações – Adequado ao tipo de material e ao tipo de montagem. Flexão.
Fatores de influência na seleção de materiais • Custo dos materiais – Fator frequentemente decisivo. usinabilidade. 41 . e os consequentes custos de reposição e de paralisação do sistema. • Facilidade de fabricação e montagem – Entre as limitações incluem-se a soldabilidade. • Tempo de vida previsto – O tempo de vida depende da natureza e importância da tubulação e do tempo de amortização do investimento. • Experiência prévia – É arriscado decidir por um material que não se conheça nenhuma experiência anterior em serviço semelhante. Deve-se considerar o custo direto e também os custos indiretos representados pelo tempo de vida. facilidade de conformação etc. • Segurança – Do maior ou menor grau de segurança exigido dependerão a resistência mecânica e o tempo de vida.
Histórico Falhas no campo em revestimento 42 .
000 kg POR 30 s • MEDIDAS: DIÂMETRO DA IMPRESSÃO 43 .ENSAIO DE DUREZA • DUREZA BRINELL: • TESTE ANTIGO E MAIS UTILIZADO • Esfera DE AÇO OU CARBETO DE W ÉUSADA PARA IMPRESSIONAR SUPERFÍCIE • CARGAS: 500 OU 3.
• DUREZA VICKERS: • SEMELHANTE ÀDUREZA BRINELL • PIRÂMIDE DE DIAMANTE ÉUSADA PARA IMPRESSIONAR SUPERFÍCIE • CARGAS: MENORES QUE A DUREZA BRINELL • MEDIDAS: DIÂMETRO DO LOSÂNGO 44 .
• DUREZA ROCKWELL: • SEMELHANTE ÀS DUREZAS BRINELL E VICKERS • CONE DE DIAMANTE OU ESFERA DE AÇO SÃO USADOS PARA IMPRESSIONAR SUPERFÍCIE • CARGAS: DE 15 A 150 kg • MEDIDAS: PRODUNDIDADE DE PENETRAÇÃO 45 .
SEM ATINGIR A RUPTURA • FRAGILIDADE: OPOSTO ÀDUCTILIDADE • DUREZA: CAPACIDADE EM RESISTIR ÀPENETRAÇÃO EM SUA SUPERFÍCIE 46 . SEM ATINGIR O CAMPO ELÁSTICO –RELAÇÃO ENTRE TENSÃO E DEFORMAÇÃO ÉDADA PELO MÓDULO DE ELASTICIDADE • DUCTILIDADE: CAPACIDADE EM SE DEFORMAR PLASTICAMENTE.PROPRIEDADES MECÂNICAS • ELASTICIDADE: CAPACIDADE EM SE DEFORMAR ELASTICAMENTE.
SOB ALTAS TEMPERATURAS • RESISTÊNCIA: MÁXIMA CARGA SUPORTADA 47 .PROPRIEDADES MECÂNICAS • TENACIDADE: CAPACIDADE EMN ARMAZENAR ENERGIA SEM SE ROMPER • RESISLIÊNCIA: CAPACIDADE EM ARMAZENAR ENERGIA NO CAMPO ELÁSTICO • FLUÊNCIA: CAPACIDADE EM SE DEFORMAR LENTAMENTE. QUANDO SUBMETIDO A TENSÕES MENORES QUE A DE ESCOAMENTO.
48 . • Fornecer operações com cargas máximas admissíveis.Execução de Projeto de revestimento e tubulação • Garantir a integridade mecânica do poço. • Otimizar os custos do poço.
e concentração máxima de proponente • Pressão máxima de superfície de faturamento antecipado • Composição do fluido de produção 49 . tipo proponente.Informações necessárias para o Projeto do revestimento • Pesos de lama • Pressões Formação • Gradientes Fratura • Sapatas do revestimento • Tamanhos do revestimento • Planos direcionais • Programa de cimento • Perfis de temperatura • Base do fluido fraturamento.
refrigeração a ar. para o aquecimento cerca de 650 °C. • Normalização e têmpera: aquecimento do tubo para cerca de 870°C. • Três processos de tratamento térmico estão normalmente disponíveis para aços carbono e baixa liga.Fabricação dos tubos • Os dois processos básicos utilizados no fabrico de tubos OCGT (Oil country tubular goods) são o processo contínua e o de processo de soldagem resistência elétrica (ERW). em 50 seguida. • Estes processos podem ser usada tanto para tubos sem costura ou ERW e são: • Têmpera e revinido: aquecimento do tubo a cerca de 870 °C. refrigeração a ar. arrefecimento rápido com água ou óleo. . e em seguida arrefecimento a ar. aquecimento a aproximadamente 540 °C e refrigeração a ar. • A normalização: o aquecimento do tubo para cerca de 930 °C e.
Por exemplo. Estes aços são muitas vezes fabricados usando processos particulares para obter as propriedades materiais desejadas final. • Aços de muito alta de liga leve são frequentemente chamados de ligas resistentes à corrosão (CRAs). eles podem ser trabalhado a frio em vez de tratado termicamente para aumentar a força de rendimento.Fabricação dos tubos • O processo de têmpera e revenido é geralmente visto como o melhor processo de tratamento térmico e é necessário para atingir os níveis de resistência mais elevados. 51 .
API e ISO fornecer boletins sobre as propriedades de desempenho mínimos recomendados (5C2 1999 API de Bull. dimensões físicas e procedimentos de teste de controle de qualidade. tanto para tubos e acoplamentos são a força.) e fórmulas (TRC API 5C3 2008) para o cálculo de propriedades mínimos de desempenho. 5CT/ ISO 11960. 52 . 2005). • Entre as propriedades incluídas nas normas API e ISO (API Spec. • Em aplicação destas normas.Padronização do Revestimento • API e ISO desenvolveram padrões de revestimento e outros produtos tubulares que foram aceitas internacionalmente pela indústria de produção de petróleo.5 a 20 pol. • O revestimento é definido como a tubulação tubular com uma gama de OD de 4.
O número designa o rendimento mínimo resistência do aço em milhares de psi.Grau API e ISO • É adotado uma designação de classe de cobertura para define as características de resistência do tubo. Porque existem variações significativas nos pontos fortes de rendimento medidos para tubulação fabricado. 53 . • O código de classe é constituída por uma letra seguida por um número. • Esta valor é um pouco além do limite elástico. • A resistência ao escoamento é definida como a tensão de tração necessária para produzir um alongamento total específica por unidade de comprimento em uma amostra de teste padrão. tem sido adotada. em vez de uma força média de resistência. no mínimo o critério de forca de escoamento.
API e ISO especificar a força máxima de resistência. a resistência à tração mínima. e o alongamento mínimo por unidade de comprimento de ruptura (Tabela 7. 54 . • A designação de letra é também utilizado para distinguir entre os vários de ruptura à tração requisitos ou diferentes métodos de tratamento térmico usada no revestimento com a mesma força de rendimento mínimo.1). • A designação de letra no grau foi selecionado arbitrariamente para proporcionar uma designação única para cada grau de revestimento descrito nas normas.Grau API e ISO • Além de especificar a força de rendimento mínimo aceitável de cada qualidade de revestimento.