Aço: características e propriedades
A importância do aço para a humanidade é de fato algo indiscutível. Só em 2019, o mundo produziu cerca de 1,8 milhão de toneladas de aço bruto, as quais o Brasil participou com a produção de 31 milhões de toneladas, se tornando o 9º maior produtor de aço no mundo, onde o primeiro colocado é a China com aproximadamente 996 milhões de toneladas.
O consumo de aço por um país é utilizado como termômetro da sua industrialização, isto é, quanto mais um país consome aço, mais industrializado ele é, devido a alta empregabilidade de setores em que esse material pode atuar de forma direta e indireta. Os setores mais atuantes da indústria do aço são a indústria de construção civil, o setor automotivo, bens de capital, utilidades domésticas e comerciais, tubulações e entre outros. Sendo o setor brasileiro mais consumidor de aço, a indústria da construção civil, que atinge uma parcela de 34,1% do consumo total.
Classificação:
Dentre os materiais metálicos ferrosos os aços, são ligas do sistema ferro-carbono, onde a composição de carbono na liga fica entre 0,008 e 2,11%p de C. Assim, os aços podem ser classificados de três diferentes formas: pela composição química; pela estrutura; pela aplicação;
Aço-carbono
Os aços-carbono representam por volta de 80% da produção mundial de aço. Esse tipo de liga possui como principal elemento de liga o Carbono, isto é, em sua composição outros elementos de liga apresentam baixa concentração. A classificação mais aplicável para os aços-carbono é referente a sua composição química, a qual segue os sistemas da AISI, SAE e ABNT. Assim, nessa classificação os aços são subdivididos de acordo com a concentração de carbono presente no sistema, sendo esses:
- Aço baixo teor de carbono (até 0,25% de C);
- Aço médio teor de carbono ( de 0,25 a 0,6% de C);
- Aço alto teor de carbono ( de 0,6 a 1,4% de C);
Os diferentes teores de carbono nos aços reproduzem a diferença nas propriedades, com o aumento do teor de carbono a tendência do aço é de elevar sua dureza e resistência ao desgaste, em contrapartida reduz a ductilidade do material
As principais vantagens do aço-carbono estão relacionadas ao seu baixo custo e sua boa faixa propriedades, o que de fato abre um grande leque para suas aplicações, como:
- Chapas;
- Tubos;
- Arames;
- Construção civil;
- Equipamentos ferroviários;
- Maquinários;
Porém, alguns fatores limitam a utilização dos aço-carbono, a sua baixa resistência à corrosão e baixa tenacidade limitam algumas aplicações em ambientes mais agressivos, o que só é possível com a utilização de aços liga.
Aços liga
Aços liga, são aços onde ocorre a adição de algum elemento de liga no sistema, de modo que a concentração desse elemento seja superior a concentração presente de carbono. Essa incorporação de outros elementos químicos na liga visa por melhora nas propriedades, sejam elas químicas, físicas ou mecânicas do aço em questão. Propriedades como:
- Resistência à fadiga;
- Temperabilidade;
- Usinabilidade;
- Resistência a corrosão;
- Ductilidade;
- Dureza;
- Trabalhabilidade;
- Resistência ao desgaste;
- Refino de grão;
Assim, a presença de diferentes elementos (Mn, Si, Cr, Ni, Mo, Nb, Co, V) e a variação da sua concentração vai refletir em um efeito diferente nas propriedades finais do aço trabalhado.
Aço Inox
Um dos aços ligados mais utilizados no mundo é o Aço Inox, nesse tipo de liga o principal ligante é o cromo (Cr), contendo de 10 a 30% do elemento na composição, o molibdênio (Mo) e o níquel (Ni) também são importantes ligantes nesse tipo de aço. Este último, por exemplo, atribui uma melhora nas propriedades mecânicas da liga, aumentando a resistência do aço.
As vantagens de se utilizar os Aço Inox, estão intimamente ligadas a alta resistência a corrosão que ele apresenta, o cromo interage com o oxigênio do ambiente formando uma camada passiva no material, que protege o aço de uma possível oxidação. Essa camada atribui um grande atributo estético ao material, algo que também contribui com a higienização da peça.
Com a variação da composição, algumas propriedades são potencializadas no sistema, assim, a família dos Inox abrange um grande leque de aplicações, entre elas:
- Utensílios domésticos
- Adornos
- Aplicação em ambientes agressivos de corrosão
- Tanques armazenamento
- Parafusos e porcas
- Equipamentos alimenticios
- Indústria química
- Tubulações
Aço Ferramenta
Outro importante tipo de aço liga são os Aços Ferramentas, que como o próprio nome já diz são utilizados como ferramentas, são ligas onde as propriedades mecânicas são altamente exploradas. Como cada ferramenta será utilizada em um diferente ambiente e por diferentes aplicações as propriedades finais do material tem de ser cuidadosamente estudadas e só serão atingidas com o controle composicional, tanto do carbono como dos elementos de liga que serão utilizados, além da forma como a peça for processada e o tratamento térmico que sofreu.
Os Aços Ferramenta podem ser classificados pelas suas diversas aplicações, onde cada uma dessas aplicações carece de propriedades específicas. São essas classificações:
- Aços para trabalho a quente
- Aços para trabalho a frio
- Aços rápidos
- Aços para resistência ao choque
No caso dos aços para trabalho a quente, espera-se que as propriedades mecânicas se mantenham a altas temperaturas, por isso são utilizados elementos de liga como Cr e Mo. Os aços ferramentas para trabalho a frio, são utilizados em aplicações onde não ocorre aquecimentos, como, rolos de laminação a frio. Já os aços rápidos são empregados em situações onde a ferramenta trabalha em alta velocidade, como no caso de brocas de perfuração e usinagem, como elementos de liga são utilizados tungstênio e molibdênio. Por fim, os aços para resistência ao choque, são ligas que necessitam suportar impactos, como no caso de aplicações em punções, talhadeiras ou ferramentas pneumáticas, requerendo excelente resistência à fadiga, dureza e tenacidade.
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