Classificação dos aços

Classificação dos aços

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São indicados com a letra C, seguido do teor de carbono multiplicado por 100. Exemplo: C20, C45

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Caruso c) Aços liga 1) Aços de baixa liga

É constituído de dois algarismos que indicam o teor de carbono multiplicado por 100, seguido pelos símbolos químicos dos elementos de liga que caracterizam o aço, acrescido por números que exprimem os teores desses elementos de liga multiplicados por um fator K, que é dependente do elemento de liga em questão. Exemplos:

20 Cr Mo 9 15 – aço ao cromo e molibdênio, com: 0,20% C 1,25% Cr 1,5% Mo

2 Cr Mo 54 – aço ao cromo e molibdênio com: 0,2% C 1,25% Cr 0,4% Mo

25 S 20 – aço ressulfurado com: 0,25% C 0,20% S 2) Aços de alta liga (ver item 6.2)

São aços cuja quantidade percentual de elementos de liga presentes é maior do que 5%. A designação para esses tipos de aço é formada pela letra "X" seguida pela quantidade de carbono multiplicado por 10, seguida dos símbolos dos elementos químicos existentes, seguido de números que representam a quantidade percentual desses elementos de liga. Exemplos:

X 10 Cr Ni Ti 18 9 2 Aço ao cromo, níquel e titânio com: 0,10% C, 18%Ni e 2%Ti

4 Classificação dos Aços Quanto ao Processamento

Por processamento entende-se o tipo de operação que se executa sobre o aço visando mudar a forma e/ou a estrutura. Os processamentos que visam impor uma forma são a conformação mecânica (a frio ou a quente, tal como a laminação, extrusão, trefilação), a fundição e a consolidação por sinterização (metalurgia do pó). Assim, existem aços trabalhados (a quente ou a frio), fundidos ou sinterizados. Os processamentos que visam alterar a estrutura são os tratamentos térmicos, tais como recozimento, normalização, recristalização, coalescimento e a têmpera (e revenimento). O processamento altera a microestrutura do aço e portanto, afeta as propriedades. A tabela 2 ilustra a relação entre processamento, microestrutura e propriedades.

Figura 3 – Aço durante o processo de usinagem.

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Tabela 2 – Relação entre o processamento, microestrutura e propriedades dos aços PROCESSAMENTO MICROESTRUTURA PROPRIEDADES

Trabalhado a frio

Encruada (alta densidade de discordâncias) Grãos alongados (orientados)

Elevada resistência Baixa ductilidade Grande anisotropia

Trabalhado a quente

Recristalizada (baixa densidade de discordâncias) Grãos refinados e equiaxiais Ausência de tensões residuais

Moderada resistência Elevada ductilidade Moderada anisotropia

Fundido

Estrutura dendrítica Grãos colunares e equiaxiais Baixa densidade de discordâncias Presença de segregação Presença de tensões residuais Presença de porosidade (em muitos casos)

Baixa resistência Moderada ductilidade Moderada anisotropia

Sinterizado

Recristalizada(baixa densidade de discordâncias) Heterogeneidade química Presença de poros

Baixa resistência Baixa ductilidade Moderada anisotropia

5 Classificação dos Aços Quanto à Microestrutura

A classificação de acordo com a microestrutura é típica da área metalúrgica, existindo os seguintes grupos: a) Aços Encruados Estes aços geralmente são de microestrutura predominantemente ferrítica, com um pouco de perlita, sendo resultantes de processos de deformação a frio. Normalmente são aços de baixo teor de carbono (inferior a 0,4% C) e com baixa quantidade de elementos de liga. b) Aços Ferríticos-Perlíticos Obviamente os aços ferríticos-perlíticos possuem teor de carbono abaixo de 0,8% (hipoeutetóides), e são resultantes de processos em que houve resfriamento lento tais como material trabalhado a quente, recozido ou normalizado. c) Aços Martensíticos Os aços constituídos de martensita revenida geralmente são aplicados em situações em que se exige resistência elevada ao longo de toda a seção transversal, tais como eixos e punções. Os aços martensíticos com carbonetos primários são aplicados em situações que exigem resistência ao desgaste elevada, tais como em ferramentas de corte ou de trabalho a quente. A martensita propicia a elevada resistência e os carbonetos primários propiciam durezas elevadas. d) Aços Bainíticos Sob determinadas combinações de resistência e dureza a estrutura bainítica propicia maior tenacidade que a martensítica, tornando tais aços preferíveis em situações que se necessite resistência associada à tenacidade. e) Aços Austeníticos Uma vez que a austenita não é um constituinte estável em temperatura ambiente, sua estabilização depende da presença de elementos de liga, tais como o cromo e o manganês. A austenita, por ser não magnética, encontra aplicação em situações em que se deseja minimizar efeitos de campos magnéticos induzidos, tais como em suportes de bússolas.

Figura 4 – Aplicação do aço inoxidável em tubulação de indústria petroquímica.

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Além disso, a austenita, quando estabilizada pelo manganês, pode se transformar em martensita mediante impacto, possuindo elevada resistência ao impacto e à abrasão, sendo utilizada para revestimentos de moinhos e outros componentes de equipamentos de moagem (britadores ou martelos). Há ainda o caso de aços austeníticos inoxidáveis, porém neste caso a resistência a oxidação é predominantemente devida aos elevados teores de cromo e níquel presentes em tais aços. f) Aços Dúplex ou Bifásicos Por aços dúplex costuma-se denominar duas categorias distintas de estruturas. Na primeira, do tipo austenítico-ferrítica (delta), encontram-se certos aços inoxidáveis, cuja resistência mecânica e à corrosão é superior àquela obtida nos inox austeníticos. A segunda categoria consiste de microestrutura ferrítico-martensítica, resultante de têmpera a partir de temperatura de dentro da zona crítica (entre as linhas A1 e A3 do diagrama Fe- C). Os aços de baixo carbono com esta estrutura apresentam combinação de resistência e ductilidade mais elevadas que os equivalentes ferríticos-perlíticos.

6 Classificação Quanto à Composição Química

6.1 Aços Carbono

A maior quantidade de aço consumida pertence à categoria dos aços carbono. Isto se deve ao baixo custo, em relação aos aços ligados e à ampla gama de propriedades que pode ser obtida mediante variação do teor de carbono e do estado de fornecimento (encruado, temperado, etc.). Pode-se estabelecer a seguinte subdivisão dos aços carbono para fins de aplicação. a) Baixo carbono (abaixo de 0,3%) São aplicados em situações que exigem ductilidade elevada, por exemplo, chapas para estampagem, tubos, fios para arames lisos e farpados, ou telas. Neste caso o estado de fornecimento pode ser laminado a quente, recozido ou normalizado. Podem ser aplicados em situações que envolvem exigências quanto à soldabilidade, pois o baixo carbono é necessário para evitar formação de martensita que ocorre no resfriamento subseqüente à soldagem. Os aços de baixo carbono, quando combinados com elementos de liga e cementados, são aplicados quando se necessita combinar resistência ao desgaste (dureza superficial) com tenacidade (no núcleo), tais como eixos, engrenagens, pinos, ferramentas de impacto. Ex.: 8620, 4320. b) Aços de médio carbono (entre 0,3 e 0,5%C) Aços de médio carbono são aplicados em produtos forjados pois possuem ductilidade a quente (para forjamento) associado à média resistência a frio no estado forjado (ferríticoperlítico). Quando combinados com elementos de liga, são utilizados em situações que exijam alta resistência (obtida mediante têmpera e revenido) mantendo ainda alguma ductilidade. A temperabilidade é obtida mediante emprego de elementos de liga. Ex.: eixos e engrenagens de caminhão. Aço 4340, 8640. c) Aços de alto teor de C (acima de 0,5%C) São utilizados em casos que se exige elevados limites de escoamento, tais como molas e vergalhões de concreto. O alto limite de escoamento é obtido mediante encruamento ou, se no presença de elementos de liga, mediante têmpera e revenido.

Figura 5 – Aplicações dos aços ligados na indústria em geral.

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Quando combinados com elementos de liga, também são utilizados para fins de obtenção de dureza elevada, através de carbonetos primários (VC, Mo2C, WC) como no caso de aços ferramentas.

6.2 Aços Ligados

O uso de elementos de liga geralmente é feito com as seguintes finalidades:

Aumentar a profundidade de têmpera (temperabilidade)

Aumentar a resistência ao revenido (isto é, evitar o amolecimento entre 300 e 550oC).

Introduzir propriedades especiais tais como: resistência à corrosão em aços inoxidáveis resistência ao desgaste em aços Hadfield resistência à quente em aços ferramenta (rápidos)

Pode-se dividir em três categorias: a) Aços de baixa liga São aços cuja quantidade dos elementos de liga é inferior a 5% e têm a finalidade de aumentar a temperabilidade e a resistência ao revenido. Os elementos típicos são: Cr, Mo, Ni, Mn e Si São aplicados para os seguintes fins:

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