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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CAMPUS DO SUL E SUDESTE DO PARÁ DISCIPLINA: TERMODINÂMICA DOS MATERIAIS FACULDADE DE ENGENHARIA DE MATERIAIS – TURMA 2009

TRABALHO AVALIATIVO pesquisa sobre os tipos de aço utilizados na indústria

Docente: PROF. MSc. Márcio Correa Discente: Daniel Rodrigues Oliveira Mat.: 09123000607

Marabá – PA Novembro de 2010

Os aços são ligas ferro-carbono que podem conter concentrações apreciáveis de outros elementos de liga; existem milhares de ligas que possuem composições e/ou tratamentos térmicos diferentes. As propriedades mecânicas são sensíveis ao teor de carbono, que é normalmente inferior a 1%p. alguns dos aços mais comuns são classificados de acordo com a concentração de carbono: aços com baixo, médio e alto teor de carbono. Também existem subclasses dentro de cada grupo, de acordo com as concentrações de outros elementos de liga.

Neste trabalho vamos apresentar os seguintes tipos de ligas de aço: • Aços ferramenta;

• Aços inoxidáveis;

• Aços para construção mecânica;

• Ferro fundido

Os aços ferramenta representam um importante segmento da produção siderúrgica de aços especiais. Estes aços são produzidos e processados para atingir um elevado padrão de qualidade e são utilizados principalmente em: matrizes, moldes, ferramentas de corte intermitente e contínuo, ferramentas de conformação de chapas, corte a frio, componentes de máquina, etc. Apesar de existirem mais de 100 tipos de aços ferramenta normalizados internacionalmente, procurando atingir as mais diversas aplicações e solicitações, a indústria de ferramentaria trabalha com uma gama reduzida de aços que possuem suas propriedades e desempenho consagrados ao longo do tempo, como por exemplo, os aços AISI H13, AISI D2 e AISI M2, entre outros.

Os aços ferramenta são classificados de acordo com suas características metalúrgicas principais ou de acordo com seu nicho de aplicação. A classificação da "American Iron and Steel Institute", AISI, é a mais utilizada pela indústria de ferramenta e tem se mostrado útil para a seleção de aços ferramenta.

Devido às diversas utilizações dos aços-ferramenta, eles são divididos em diferentes tipos de acordo com a sua aplicação e características. São eles:

• Aços-rápidos • Aços para trabalho a quente

• Aços para deformação a frio

• Aços resistentes ao choque

• Aços baixa-liga para aplicações especiais

• Aços para moldagem

• Aços temperáveis em água

Veja a tabela abaixo mostrando a forma de simbolizar os aços ferramenta:

Nome Símbolo

Aços Ferramenta Temperáveis em Água W Aços Ferramenta Resistentes ao Choque S Aços Ferramenta para Trabalho a Frio Temperáveis em Óleo O Aços Ferramenta para Trabalho a Frio D Aços Ferramenta para Trabalho a Quente H Aços Ferramenta para Moldes P Aços Rápido ao Molibdênio M

Estes aços são essencialmente aços carbono e encontram-se entre os aços ferramenta de menor custo do mercado. Estes aços precisam ser temperados em água para atingir a dureza necessária. Por sua baixa temperabilidade, apenas em Ferramentas de pequeno porte é possível conseguir o endurecimento total da seção transversal. Em peças maiores, a superfície endurece na têmpera, mas o núcleo se mantém com baixa dureza. A tabela abaixo mostra as Designações, Composições e Aplicações para seis Aços Ferramenta:

Número Número Composição (%p)

AISI UNS C Cr Ni Mo W V Aplicações Típicas

ferramentas de torno

matrizes para gravação em relevo

Cutelaria, matrizes de trefilação

Folhas de tesoura, ferramentas de corte

brocas para concreto

Ferramentas de ferreiro, ferramentas para madeira

Aços Ferramenta Resistentes ao Choque

Os aços resistentes ao choque são aços ligados, entre os quais a quantidade de liga pode variar amplamente, o que resulta em uma ampla variação de temperabilidade. Todos os aços da série S são projetados para que exijam o máximo de tenacidade. Os aços tipo S1 e S5 são os mais utilizados.

Aços Ferramenta para Trabalho a Frio Temperáveis em Óleo

A temperabilidade destes aços é muito maior do que os da família W; portanto, estes aços podem ser temperados em óleo. O aço O1 é de longe o mais utilizado desta família.

Aços Ferramenta para Trabalho a Frio

Os aços desta família são aqueles que contêm elevada quantidade de carbono e cromo como elementos de liga, sendo também conhecidos como aços ledeburíticos. Dentre estes aços, os mais populares são os D2 e D6. Estes aços são caracterizados por uma elevada temperabilidade e por atingirem uma elevada dureza após o beneficiamento, na faixa de 58 – 62 HRC. Pertencem à família dos aços ditos indeformáveis no tratamento térmico, entretanto, tanto trabalhos experimentais quanto a prática de tratamento térmico mostram que estes aços são passíveis de deformação no tratamento térmico.

Aços Ferramenta para Trabalho a Quente

Os aços ferramenta para trabalho a quente são amplamente utilizados para a fabricação de matrizes e moldes. A principal família destes aços são os ligados principalmente ao cromo, com adições de Mo e V em menores quantidades, que constituem a família de aços H. O mais popular destes aços é o AISI H13. Este aço é utilizado em uma faixa ampla de dureza, entre 4-50 HRC, a qual deve ser especificada em função das condições de aplicação da ferramenta. O aço H13 é um aço que permite a têmpera a vácuo com bons resultados, prática amplamente empregada pela HT. Suas propriedades finais dependem não apenas da dureza após o tratamento térmico, mas da qualidade do material de partida. norma da "North American Die Casting Assossiation" prevê a qualidade do aço H13 tanto no que ser refere ao material de partida quanto ao tratamento térmico. Veja nas figuras abaixo exemplos de aços ferramenta:

Os aços inoxidáveis são altamente resistentes a corrosão (ferrugem) em diversos ambientes, especialmente na atmosfera ambiente. Seu elemento de liga predominante é o cromo; uma concentração de cromo de pelo menos 1% p é necessária. A resistência a corrosão também pode ser melhorada através de adições de níquel e molibdênio.

O aço inoxidável apresenta também uma maior resistência à oxidação a altas temperaturas em relação a outras classes de aços, quando, neste caso em particular, recebe a denominação de aço refratário. A resistência à oxidação e corrosão do aço inoxidável se deve principalmente a presença do cromo, que a partir de um determinado valor e em contato com o oxigênio, permite a formação de uma película finíssima de óxido de cromo sobre a superfície do aço, que é impermeável e insolúvel nos meios corrosivos usuais.

Os aços inoxidáveis são divididos em três classes, com base na fase constituinte predominante na sua microestrutura – martensíticos, ferríticos ou austeniticos.

Uma ampla faixa de propriedades mecânicas, combinadas com uma excelente resistência a corrosão, torna os aços inoxidáveis muito versáteis nas suas possibilidades de aplicações.

Os aços inoxidáveis ferríticos são magnéticos e os austeníticos não magnéticos.Porém os aços austeníticos quando conformados, podem vir a ter a austenita de sua estrutura transformada em martensita, o que conferirá um caráter magnético ao material.

Aços inoxidáveis são ligas (combinação de dois ou mais elementos químicos, obtida através de fusão de compostos), contendo:

- Ferro - Baixos teores de carbono

- No mínimo 1% de cromo e

- No máximo 30% de níquel e

- Mas outros elementos adicionados ao inox - níquel, molibdênio, vanádio e tungstênio

- também elevam a resistência desse aço à corrosão, além de garantirem ao produto múltiplas aplicações. A seleção correta do tipo de inox e de sua superfície de acabamento é importante para assegurar uma longa vida útil ao material.

Cada um destes elementos que foram mostrados acima possui uma influência específica diferente. Veja abaixo um resumo sobre a influência de cada elemento importante incorporado a liga de aço inox:

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