LIGAS METÁLICAS E TIPOS DE AÇOS

1. LIGAS METÁLICAS E TIPOS DE AÇOS Profª Janaína Araújo

2. INTRODUÇÃO • ORIGEM • Os metais provêm dos depósitos naturais de minérios na crosta terrestre; • A maioria dos minérios é contaminada com impurezas que devem ser removidas por meios mecânicos ou químicos; • O metal extraído do minério purificado é conhecido como metal primário ou metal virgem, e o metal proveniente da ganga é designado metal secundário.

3. INTRODUÇÃO • CONCEITOS BÁSICOS • O ferro é o metal mais utilizado pelo homem; • A abundância do material, o custo relativamente baixo de produção e as múltiplas propriedades físico-químicas que podem ser obtidas com a adição de outros elementos de liga são fatores que dão ao metal uma extensa variedade de aplicações.

4. INTRODUÇÃO • CONCEITOS BÁSICOS • No uso prático, o ferro está sempre ligado ao carbono e a outros elementos e, assim, no âmbito da ciência dos materiais e também na linguagem do dia-a-dia, a palavra “ferro” deve ser sempre entendida como uma liga dos elementos químicos ferro, carbono e outros.

5. INTRODUÇÃO • CONCEITOS BÁSICOS • AÇOé a denominação genérica para ligas de Ferro-carbono com teores de carbono de 0,008 a 2,11%, contendo outros elementos residuais do processo de produção e podendo conter outros elementos de liga propositalmente adicionados. Se o aço não contém estes últimos, é chamado especificamente de aço-carbono. Do contrário, aço-liga.

6. INTRODUÇÃO • CONCEITOS BÁSICOS • FERRO FUNDIDO é a designação genérica para ligas de ferro-carbono com teores de carbono acima de 2,11%.

7. LIGAS METÁLICAS • São substâncias que consistem em de dois ou mais elementos químicos, dos quais pelo menos um é metal, e possuindo propriedades metálicas; • As ligas constituem uma combinação de duas ou mais variedades de átomos, resultando numa substância que apresenta alterações às vezes muito profundas, tanto nas propriedades físicas como químicas, em relação aos elementos correspondentes.

8. LIGAS METÁLICAS • Para apenas dois componentes existe uma grande variedade de combinações e para cada combinação específica de uma liga, procura-se determinar as modificações estruturais que podem ocorrer às diversas temperaturas, a partira da sua temperatura de fusão; • Um diagrama relativamente simples permite descrever esses fenômenos, em função dos teores dos elementos presentes.

9. LIGAS METÁLICAS • Diagramas de equilíbrio • São obtidos por diversos métodos como: raio-X, curvas de resfriamento, medidas dilatométricas, medidas de condutibilidade elétrica etc.

11. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-CARBONO • AÇOS-LIGA OU AÇO LIGNADO • AÇOS FERRAMENTA • AÇOS

12. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-CARBONO • Possuem na sua composição apenas quantidades limitadas dos elementos Carbono, Silício, Manganês, Cobre, Enxofre e Fósforo. Outros elementos apenas em quantidades residuais;

13. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-CARBONO • A quantidade de carbono presente no aço define a sua classificação: • baixo carbono (máximo 0,30% C) • médio carbono (0,30 a 0,60% C) • alto carbono (0,60 a 1,0% C)

14. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-CARBONO • Classificação : • Grau  faixa de composição química do aço • Tipo  processo de desoxidação utilizado • Classe  descreve outros atributos (resistência, acabamento) • A designação do Grau, Tipo e Classe utiliza uma letra, número, símbolo ou nome

15. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-CARBONO • Sistemas de designação para aços: • SAE (Society of Automotive Engineers) • AISI (American Iron and Steel Institute) • ASTM (American Society of Testing and Materials) • ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) • UNS (Unified Numbering System)

16. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-CARBONO • Qualidade: os aços-carbono seguem uma divisão padronizada na indústria, o que permite que fornecedores e consumidores se comuniquem com maior eficiência. • Os grupos de descrição de qualidade utilizados são os seguintes:

17. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-CARBONO • Semi-acabados para forjamento • Estrutural • Placas • Barras laminadas a quente e acabadas a frio • Chapas: finas laminadas a quente e a frio; com esmaltagem porcelânica; chumbadas compridas; galvanizadas e revestidas por zincagem eletrolítica • Bobinas laminadas a quente e a frio • Folhas de flandres • Arames comuns e achatados • Tubos comuns e estruturais • Produtos tubulares e fios

18. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-CARBONO • Sistema de classificação: O mais adotado na prática é o SAE-AISI. Nele, o aço-carbono utiliza o grupo 1xxx, e é classificado da seguinte forma: • 10xx: aço-carbono comum (Mn: 1,0 máx) • 11xx: ressulfurado • 12xx: ressulfurado e refosforizado • 15xx: aço-cabono comum (Mn: 1,0 a 1,65%) • Os últimos dois dígitos (xx) representam o conteúdo de carbono, ex: SAE 1020 (0,20% C)

19. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-CARBONO • Aplicações • Baixo carbono  baixa resistência e dureza e alta tenacidade e ductilidade (chapas automobilísticas, perfis estruturais, placas para tubos, construção civil, pontes)

20. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-CARBONO • Aplicações • Médio carbono  maior resistência e dureza e menor tenacidade e ductilidade (rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens, peças de máquinas)

21. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-CARBONO • Aplicações • Alto carbono  são os de maior resistência e dureza e menor tenacidade e ductilidade (talhadeiras, folhas de serrote, martelos, facas)

22. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-LIGA OU AÇO LIGADO • Contêm quantidades específicas de elementos de liga diferentes daqueles normalmente utilizados nos aços comuns; • Costumam ser designados de acordo com os seus elementos predominantes, exemplo: aço-níquel, aço-cromo.

23. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-LIGA OU AÇO LIGADO • Seguem a mesma classificação dos aços-carbono. • Usos: • Placas • Barras laminadas a quente e acabadas frio • Arames • Tubos para oleodutos • Produtos tubulares para campos petrolíferos e especiais

24. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-LIGA OU AÇO LIGADO • Sistema de classificação • Possuem várias numerações diferentes no sistema SAE-AISI. São considerados aço-liga os que ultrapassem 1,65% de Manganês, 0,60% de Silício ou 0,60% de Cobre. • Aço-manganês • 13xx: Mn 1.75% • Aço-níquel • 23xx:Ni 3.5%

25. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-LIGA OU AÇO LIGADO • São encontrados praticamente em todos os segmentos industriais.

26. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-FERRAMENTA • São os utilizados nas operações de corte, formação, afiação e quaisquer outras relacionadas coma a modificação de um material para um formato utilizável; • Apresentam elevada dureza e resistência à abrasão, boa tenacidade e manutenção das propriedades de resistência mecânica em elevadas temperaturas; • Possuem elevado teor de carbono.

27. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-FERRAMENTA • Aços rápidos  ferramentas, brocas, perfuratrizes • Aços para trabalho a quente  ao cromo e ao tungstênio (transformações mecânicas em elevadas temperaturas:matriz de extrusão) • Aços deformação a frio facas de cisalhamento, punções, corte de chapas, estampagem • Aços resistentes a choques  talhadeiras, formões, contra-rebites, brocas

28. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-FERRAMENTA

29. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-INOXIDÁVEIS • São os que contêm um mínimo de 10,5% de Cromo como principal elemento de liga; • São aços que não sofrem oxidação em ambientes normais; • A formação do óxido impede o contado do metal base com a atmosfera agressiva.

30. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-INOXIDÁVEIS • Divididos em cinco famílias, de acordo com a microestrutura, estrutura cristalina das fases presentes ou tratamento térmico utilizado: • Martensíticos • Ferríticos • Austeníticos • Duples • Endurecíveis

31. TIPOS DE AÇOS • AÇOS-INOXIDÁVEIS • Tubulações em ambiente marinho, esferas de rolamentos etc.