Material Metalog I P1

Material Metalog I P1

AÇOS

  • Profa. Nadja Valéria Vasconcellos de Avila

Aço ao Carbono

  • Definição (ABNT):

    • Aço que contém teores de silício e manganês não superiores a 0,60 e 1,65%, respectivamente, e elementos de liga dentro dos seguintes limites:
      • Cromo = 0,20% máximo
      • Níquel = 0,25% máximo
      • Molibidênio = 0,06% máximo
      • Alumínio = 0,10% máximo
      • Boro = 0,0030% máximo
      • Cobre = 0,35% máximo
        • A adição de elementos com a finalidade específica de melhorar as características de usinabilidade não descaracteriza o aço ao carbono.

Aço ao Carbono

  • Microestrutura de Ferrita, Perlita e Cementita

  • Propriedades dependem do tratamento térmico e/ou % de deformação plástica

  • Elevada rigidez

  • Podem atingir elevada resistência e dureza

  • Material por excelência para construção mecânica

Aço ao Carbono - Classificação

  • Baixo Carbono - (%C < 0,25)

    • Grande ductilidade
    • Bons para trabalho mecânico(grandes deformações) e para soldagem
    • Construção de pontes, edifícios, navios, caldeiras, e peças de grandes dimensões em geral
    • Não temperáveis

Aço ao Carbono - Classificação

  • Médio Carbono - (0,25<%C < 0,5)

    • Temperados e revenidos atingem boas tenacidade e resistência
    • Usados em veios, engrenagens, bielas, carris, etc

Aço ao Carbono - Classificação

  • Alto Carbono - (%C > 0,50)

    • Elevadas dureza e resistência depois de têmpera
    • Pequenas ferramentas de baixo custo
    • Componentes agrícolas sujeitos a desgaste
    • Molas, engrenagens, cames e excêntricos

Aço ao Carbono - Classificação

  • Os aços ao carbono podem ainda ser obtidos no estado de “laminado a frio” (cold finished) ou de “laminado a quente” (hot finished), este último para %C > 0,25

Aço ao Carbono - Características

  • Não temperáveis

    • 1006/1010
    • 1020
    • 1030
  • Usináveis

    • 1112
    • 1140 (temperável)
    • 1150 (temperável)

Aço ao Carbono - Características

  • Vantagens:

    • Gama larga de propriedades
    • Relativamente baratos
    • Representam 80% de toda a produção de aço

AÇO AO CARBONO – ABNT

  • 10XX – aço carbono

  • 11XX – aço carbono ressulfurado (corte fácil)

  • 12XX – aço carbono ressulfurado e refosforado (corte fácil)

Aços - Propriedades

Aços de Baixa Liga (Construção Mecânica)

  • São usualmente fornecidos para atender faixas de composição química, uma vez que, normalmente, são tratados termicamente para obter propriedades finais após o processamento pelo comprador.

  • A principal característica visada, ao se definir a composição química, é a TEMPERABILIDADE.

Aços de Baixa Liga - ABNT

  • 13XX – Mn 1,75

  • 23XX – Ni 3,5

  • 25XX – Ni 5,0

  • 31XX – Ni 1,25, Cr 0,65

  • 33XX – Ni 3,50, Cr 1,55

  • 40XX – Mo 0,25

  • 41XX – Cr 0,50 ou 0,95, Mo 0,12 ou 0,20

  • 43XX – Ni 1,80, Cr 0,50 ou 0,80 Mo 0,25

Aços de Baixa Liga - ABNT

  • 46XX – Ni 1,55 ou 1,80, Mo 0,20 ou 0,25

  • 47XX – Ni 1,05, Cr 0,45 Mo 0,20

  • 48XX – Ni 3,50, Mo 0,25

  • 50XX – Cr 0,28 ou 0,40

  • 51XX – Cr 0,80 a 1,05

  • 5XXXX – Cr 0,50 ou 1,00 ou 1,45, C1,00

  • 61XX – Cr 0,80 ou 0,95, V 0,10 ou 0,15 mín.

  • 86XX – Ni 0,55, Cr 0,50 ou 0,65, Mo 0,20

Aços de Baixa Liga - ABNT

  • 87XX – Ni 0,55, Cr 0,50, Mo 0,25

  • 92XX – Mn 0,85, Si 2,00

  • 93XX – Ni 3,25, Cr 1,20, Mo 0,12

  • 98XX – Ni 1,00, Cr 0,80, Mo 0,25

TEMPERABILIDADE

  • O conceito de temperabilidade está associado a capacidade de endurecimento do aço durante o resfriamento rápido ( TÊMPERA), ou seja é a capacidade de um aço em obter martensita em profundidade.

      • A temperabilidade é uma característica de um aço.
  • Para se aumentar a temperabilidade do aço, deve-se retardar a formação de ferrita, cementita, perlita e bainita.

TEMPERABILIDADE

  • Como é possível aumentar a temperabilidade?

    • Adição de elementos de liga dissolvidos na austenita (exceto o cobalto)
    • Granulação grosseira da austenita
      • Para diminuir as áreas de nucleação heterogênea dos compostos difusionais (ferrita, cementita, perlita e bainita). Os contornos de grão da austenita são sítios preferenciais para a nucleação destes compostos.
    • Homogeneidade da austenita, com ausência de inclusões ou precipitados, para dificultar a nucleação dos compostos difusionais.

Métodos utilizados para avaliar a temperabilidade:

  • Taxa de Resfriamento Crítico

  • Ensaio Grossmann

  • Ensaio Jominy

Taxa de Resfriamento Crítico

  • Corresponde a menor taxa de resfriamento que pode ser utilizada para que toda a estrutura obtida ainda seja martensita.

    • É um método simples e pode ser utilizado diretamente da curva CCT ( ver livro André pág 106)
  • Dificuldades para utilização deste método:

    • É pequena a quantidade de curvas CCT encontradas na literatura;
    • Para se fazer o levantamento destas curvas necessita-se de um dilatômetro (equipamento sofisticado e caro) e de pessoal bastante especializado.

Ensaio Grossmann

  • Consiste em resfriar, a partir do estado austenítico, uma série de barras cilíndricas, de diâmetros crescentes, em condições controladas de resfriamento.

  • As barras são serradas e mede-se a dureza no centro delas.

  • Coloca-se, então, em um gráfico, a dureza do centro das barras versus o seu diâmetro.

  • Na região na qual ocorre uma inflexão nesta curva, é definido o “Diâmetro crítico – Dc”.

Ensaio Grossmann

  • Uma das limitações do Ensaio Grossmann é que, para se determinar o diâmetro crítico, necessita-se de uma série de barras com diferentes diâmetros.

Ensaio Jominy

  • Utiliza-se uma única barra de uma polegada de diâmetro por quatro polegadas de comprimento.

  • Essa barra é austenitizada e, em

  • seguida, refriada com

  • um jato de água em

  • condições

  • padronizadas.

Depois de resfriada, faz-se longitudinalmente, uma trilha

  • Depois de resfriada, faz-se longitudinalmente, uma trilha

  • retificada na amostra e mede-se

  • a dureza a partir da extremidade

  • resfriada.

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