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PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.5- Etapa 4: Lingotamento PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.5- Etapa 4: Lingotamento O objetivo desta etapa é a de solidificar o aço em uma forma desejável para as etapas subsequentes O aço produzido na Aciaria pode seguir 3 rotas : • Fabricação de peças: cilindros de laminação, potes de escória • Lingotamento convencional: (5%) menor rendimento em peso 80-88%), • Lingotamento contínuo: (95 %) maior produtividade, menor custo, maior rendimento do aço produzido (96-98%) PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.5- Etapa 4: Lingotamento A) Lingotamento Convenc ional. • Menor rendimento em peso (80-88%): Custo maior • Útil quando: • Se deseja obter aços efervescentes, mas aços acalmados também podem ser fabricados • Menor investimento de instalação, • permite maior redução entre o tamanho do lingote e o produto semi-acabado final (maior resistência mecânica) Aços efervescentes: Muito baixa adição de desoxidantes. Apresentam nítida diferenças de composição química e propriedades entre superfície e núcleo (segregação: diferenças de concentração de C,P e S), proporciona um melhor acabamento de superfície: mais utilizado em alguns tipos de chapas. Aços acalmados: Aços completamente desoxidados (muito baixa evolução de gases durante a solidificação. Possuem composição química e propriedades mais uniformes , utilizado em aplicações importantes como em forjamento, cementação, etc. As chapas e tiras apresentam melhores características de estampabilidade PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.5- Etapa 4: Lingotamento B) Lingotamento Contínuo: generalidades • Elevada produtividade • Menor custo operacional • Permite produção de lingotes com tamanho bem mais próximo ao produto semi-acabado final (menos operações /passes de laminação) • Maior aproveitamento do aço produzido: superior ao lingotamento convencional • Tipo de aço produzido: acalmado • Resfriamento mais rápido produzindo uma estrutura menos grosseira, menor segregação e ausência de rechupe PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.5- Etapa 4: Lingotamento B) Lingotamento Contínuo: processo • Vazamento do aço líquido em um molde de cobre refrigerado aberto no topo • Início da solidificação da superfície com formação de uma “pele” . • Avanço da solidificação: aumento da espessura da pele (presença de um sistema de suportes de rolos para impedir a expansão). Presença de sprays para aumentar a velocidade de solidificação de forma controlada • Solidificação completa do “veio” • Corte do veio em tamanho adequado para a etapa posterior de laminação: placas, tarugos. • Inspeção Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=d-72gc6I-_E PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.5- Etapa 4: Lingotamento: Fenômenos que ocorrem durante a solidificação do lingote A) Contração volumétrica durante a solidificação No lingotamento convencional ocorre um defeito denominado “rechupe” devido a contração volumétrica do aço ao passar do estado líquido para o estado sólido. Para evitar que os produtos obtidos apresentem esse vazio , a parte superior do lingote é cortada fora havendo grande perda de material. Para diminuir o tamanho do rechupe a parte superior do lingote é mantida aquecida por um tempo mais longo (massalote) PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: B) Segregação: • Segregação é a diferença de composição química que ocorre ao longo do produto solidificado devido a diferença de solubilidade de determinados elementos entre o estado líquido e sólido. • Elementos como C, P e S possuem tendência a segregar, de modo que as propriedades ao longo do lingote são diferentes. • O efeito da segregação é reduzido por uma maior velocidade de resfriamento, como ocorre no lingotamento contínuo 3.5- Etapa 4: Lingotamento: Fenômenos que ocorrem durante a solidificação do lingote Obs. As barras de aço ou chapas a serem adquiridas da Usina , mesmo após a etapa 5 (laminação) apresentam remanescentes do processo de solidificação, ou seja podem apresentar segregação (variação de composição entre o núcleo e a superfície). Por essa razão caso seja necessária uma maior uniformidade do material, esta será obtida se o lingote for proveniente de lingotamento contínuo. PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: C) Trincas: • O molde do lingotamento ao receber o metal líquido se expande e o metal se contrai pois passa do estado líquido para o sólido, e se separa do molde ficando uma “pele” bem fina de metal sólido. Caso a pressão do metal líquido exerça uma pressão excessiva a pele poderá romper provocando ruptura ou trinca do lingote. • Quando o material solidifica é criado um gradiente térmico: entre superfície e núcleo. Como a superfície solidifica mais rápido, a contração da região do núcleo é restringida pela superfície (já solidificada), gerando tensões. Se as tensões forem excessivas podem provocar trincas no material 3.5- Etapa 4: Lingotamento: Defeitos que ocorrem durante a solidificação PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: D) Estrutura do lingote: A estrutura do lingote solidificado apresenta essencialmente tres regiões: • Zona coquilhada ou zona refrigerada (chill zone) : é uma faixa estreita de grãos orientados aleatoriamente na superfície • Zona colunar: contém grãos alongados orientados na direção central (perpendicular as paredes do molde) • Zona equiaxial: grãos solidificados de forma aleatória de tamanho similar em todas as direções e de tamanho bem maior que os grãos formados na zona coquilhada. A solidificação dos grãos colunares formam dentritas (solidificação no formato de ramificações). 3.5- Etapa 4: Lingotamento: Defeitos que ocorrem durante a solidificação Obs. A estrutura solidificada não é uma estrutura boa em termos de propriedades mecânicas devido a presença de micro-segregação (maior quantidade de impurezas) que ocorre entre as dentritas, além do centro apresentar grãos maiores o que é negativo para a resistência do material PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação A) Introdução • O lingote produzido não está na condição ideal para ser utilizado pelas indústrias. • A estrutura do lingote é uma estrutura bruta solidificada e por isto menos resistente, além de não estar com a geometria apropriada necessária para sua aplicação industrial. • A etapa de laminação justamente atende a estas duas necessidades: • Transforma o lingote de aço em produtos capazes de serem utilizados por outras indústrias tais como barras, chapas, perfis, tubos, etc. • “Quebra” a estrutura bruta solidificada refinando e uniformizando o tamanho do grão, caldeando porosidades e produzindo uma aço mais resistente, dúctil e tenaz PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação A) Introdução • O processo de laminação “quebra” a estrutura bruta de fusão do lingote produzindo um material mais resistente pelo refino e uniformidade dos grãos produzidos • Uma rosca produzida por laminação é mais resistente que a produzida por usinagem PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação A) Introdução O processo é o mais importante processo de conformaçãomecânica • Laminação é um processo de conformação no qual o material é forçado a passar entre dois cilindros que giram à mesma velocidade periférica, mas em sentidos opostos e espaçados entre si a uma distância menor que o valor da dimensão inicial do material a ser deformado. • Ao passar entre os cilindros, surge uma tensão no produto em processamento o qual promove uma deformação plástica que resulta na redução da sua secção transversal e um aumento do seu comprimento • Apresenta alta produtividade • Geralmente o material passa por vários passes para atingir a redução de área desejada PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 4. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação B) Classificação O processo de laminação pode ocorrer em altas temperaturas e mesmo na temperatura ambiente. • Laminação a quente • Laminação a frio Laminação a quente Laminação a frio PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 4. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação B) Classificação Laminação a quente • É geralmente realizada no início do processo de laminação, partindo de um lingote na forma de placa ou tarugo • A temperatura de trabalho se situa acima da temperatura de recristalização • O aço é laminado a quente em temperaturas da ordem de 900 a 1200ºC, deste modo reduzindo a resistência a deformação plástica (mais fácil para conformar), permitindo grandes reduções das secções transversais • Em cada passe o material é recristalizado evitando o encruamento/endurecimento para os passes subsequentes Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=AuuP8L-WppI PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação B) Classificação Laminação a frio • É geralmente realizada a partir de um produto semi acabado previamente laminado a quente. • A temperatura de trabalho se situa abaixo da temperatura de recristalização geralmente na própria temperatura ambiente, obtendo-se produtos com melhores tolerâncias dimensionais, • Durante a laminação a frio ocorre uma aumento da resistência à deformação de modo que não se consegue em cada passe reduções da secção transversal tão elevadas quanto na laminação a quente. Para permitir uma sequência de passes de laminação a frio ela tem que ser intercalada com tratamentos térmicos de recozimento (recristalização), que restauram a ductilidade do material • Em função destas características a laminação a frio é aplicada para as operações finais quando as especificações do produto indicam a necessidade de um melhor acabamento superficial e maior precisão dimensional. PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação C) Tipos de produtos obtidos por laminação Chapas e bobinas Muitas chapas disponíveis podem estar revestidas com uma proteção especial de Zn ou de Sn para melhorar a resistência à corrosão PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação C) Tipos de produtos obtidos por laminação Barras PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação C) Tipos de produtos obtidos por laminação Barras Fio máquina: Produto genérico na forma de barras laminadas a quente (diâmetro na ordem de 5 a 35 mm) disponibilizadas na forma de bobinas. Serve de base para a produção de inúmeros outros produtos ou componentes por conformação a frio (comumente a trefilação) ou por usinagem. Os principais produtos obtidos a partir do fio máquina são os arames , cordoalhas, pregos etc. utilizados tanto para a construção mecânica quanto civil. Fio máquina Cordoalha PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação C) Tipos de produtos obtidos por laminação Formatos estruturais / perfis PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação C) Tipos de produtos obtidos por laminação Tubos sem costura Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=ztcEyel47Kg PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação D) Defeitos em materiais laminados 1. Defeitos internos: Ex. porosidades (Podem ser detectados por Ultrassom) PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação D) Defeitos em materiais laminados 2. Marcas e Trincas superficiais Podem ser detectados por Ensaio de partículas magnéticas: Magnaflux Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=qpgcD5k1494 PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação D) Defeitos em materiais laminados 2. Marcas e Trincas superficiais Podem ser detectados por Ensaio de Eddy current ou Correntes parasitas PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 3. Fabricação do aço: 3.6- Etapa 5: Laminação D) Defeitos em materiais laminados 2. Marcas e Trincas superficiais Podem ser detectados por Sistemas óptico de verificação de defeitos Parsytech Verifica defeitos superficiais em placas ou barras laminados a quente , laminados a frio ou revestidos PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 4. Outros Processos de Conformação de produtos siderúrgicos A) Trefilação Processo normalmente realizado a frio, e é utilizado na fabricação de arames. O processo consiste em puxar o metal através de uma matriz, por meio de uma força de tração a ele aplicada. B) Extrusão Na extrusão o material é forçado através de uma matriz (similar ao aperto de uma pasta de dente). Pode ser realizada a frio ou a quente PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 4. Outros Processos de Conformação: C) Forjamento • Consiste no trabalho mecânico ou na deformação geralmente de uma única peça de metal: pode ser a quente (mais comum), ou a frio • Pode ser através de golpes sucessivos (Martelo) ou contínuo (Prensas) • Itens forjados são os que possibilitam as melhores propriedades mecânicas • Exemplos: virabrequins, bielas, eixos, componentes de transmissão, pinhões, coroas, etc. Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=YobXFODkp50 PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 4. Outros Processos de Conformação: D) Estampagem: Processo de fabricação de peças, através do corte, dobramento ou deformação de chapas em operação de prensagem, geralmente realizadas a frio Corte Dobramento Embutimento Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=6PD6c8gNGyA PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 5. Fundição: O processo de fundição consiste em vazar o metal líquido em um molde contendo uma cavidade na geometria da peça desejada, permitindo que esfrie e solidifique Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=2Qn0gZ86Xzg PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 6. Classificação dos aços: 6.1 Introdução: Os aços são classificados conforme vários critérios e todas eles são utilizados conforme a necessidade, ênfase, ou especificação por uma determinada indústria ou literatura em geral: • Prática de desoxidação (aços acalmados, aços efervescentes) • Método ou processo de fabricação (laminados a quente ou a frio) • Forma do produto (chapas, barras, tubos, perfis) • Microestrutura (ferrítico, perlítico, martensítico) • Tratamento térmico (recozido, normalizado, temperado, etc.) • Aplicação (aços para rolamentos, arames, cementação, ferramentas, etc.) • Composição química (classificação mais usual) PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 6.2 Classificação quanto à composição química: A) Aços comuns: • Apresenta os elementos sempre presentes no aço tais como: C , P, S, Mn, Si, .• Não apresentam elementos de liga adicionados intencionalmente. • São classificados pelo teor de carbono: • Baixo C: até 0,25% • Médio C: de 0,25 a 0,50 % • Alto C > 0,50% Observações: • Os elementos de liga conferem ao aço determinadas características como objetivo de melhorar suas propriedades como resistência, dureza, resistência ao impacto, resistência à corrosão, etc. Os elementos de liga mais comuns no aço são: Cr, Ni, Mo, • Além dos elementos sempre presentes outros poderão aparecer devido ao processo de fabricação sem adição intencional. Estes elementos são chamados de residuais e são especificados pelo seu limite máximo visto que sua presença não é desejável. Exemplo: Cu, Sn, Cr, etc. PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 6.2. Classificação quanto à composição química: B) Aços de baixa liga: • Apresenta os elementos sempre presentes no aço tais como: C , P, S, Mn, Si, em níveis normais. • Além dos elementos normais apresentam elementos intencionalmente adicionados a fim de melhorar as propriedades dos aços . A soma destes elementos não ultrapassa 6 % (alguns livros adotam 5% ) • Exemplo: SAE 4140: 0,38-0,43% C; 0,80-1,10%Cr; 0,75-1,00%Mn; 0,15-0,30%Si; 0,15-0,25% Mo; S < 0,040%; P< 0,035% Σ Elementos de liga < 6% PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 6.2. Classificação quanto à composição química: C) Aços de alta liga: • Apresenta os elementos normais do aço tais como: C , P, S, Mn, Si, em níveis normais. • Além dos elementos normais apresentam elementos intencionalmente adicionados a fim de melhorar as propriedades dos aços . A soma destes elementos é superior a 6 % (alguns livros adotam 5% ) • Exemplos: •Aços inoxidáveis: apresentam Cr superior a 11% •Alguns aços ferramentas: H13 (0,32-0,45% C; 4,75-5,50 % Cr; 0,20-0,50%Mn; 0,80-1,20 % Si; 1,10-1,75% ; S < 0,030%; P< 0,03% ; 0,80-1,20%V Σ Elementos de liga > 6% PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 6.2 Classificação quanto à composição química: D) Aços microligados: (aços HSLA= high strength low alloy) • São aços que contém elementos de liga especiais que em proporções muito pequenas (< 0,20 % ) são capazes de conferir uma melhoria significativa nas propriedades mecânicas dos aços. • Elementos microligantes: Nb, Ti e V. São fortes formadores de nitretos e/ou carbonetos, tendo ainda adições de Mn ≈ 1,5 %. • Geralmente o carbono é baixo ou médio. • Os aços HSLA foram inicialmente desenvolvidos para as indústrias de óleo e gás. Atualmente aplicados em navios, estruturas off shore (alto mar ou longe da costa) , automóveis, equipamentos fora de estrada (off-road) e vasos de pressão. 6.2 Classificação quanto à composição química: DIN 30 MnVS6 • 0,26-0,33%C • 0,15-0,80%Si • 1,20-1,60% Mn • 0,02 – 0,06%S • 0,08-0,20% V • 0,01-0,02%N PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III D) Aços microligados: (aços HSLA= high strength low alloy) PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 6.2 Classificação quanto à composição química: Exercício Elemento químico C Ni Mn P S Si Mo Cu Cr Ti Aço A Mínimo (%) 0,38 1,65 0,60 - - 0,15 0,20 - 0,70 - Máximo (%) 0,43 2,00 0,80 0,03 0,04 0,35 0,30 0,35 0,90 0,02 Aço B Mínimo (%) 0,42 - 0,40 - - 0,10 - - - - Máximo (%) 0,48 0,10 0,60 0,04 0,05 0,40 0,05 0,25 0,10 0,02 Aço C Mínimo (%) - 10 1 - - 0,2 2,0 - 16,5 - Máximo (%) 0,08 13 2 0,05 0.02 0,6 2,5 0,10 18,5 0,01 Para cada um dos aços A,B, ou C cujos limites de composição estão descritos abaixo responder: a) Se ao aço é comum ao carbono, de baixa liga, de alta liga ou microligado b) Os elementos de liga e os elementos residuais presentes c) Os elementos que estão sempre presentes PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 6.3 Sistemas de Classificação dos aços: Existem muitos sistemas diferentes de classificação: • Cada país de modo geral apresenta o seu sistema baseado ou não no sistema de outros países. • Ao mesmo tempo várias instituições de um mesmo país podem também apresentar diferentes sistemas de classificação. • Além disto muitas empresas também fazem designações especiais para os aços fabricados por eles Principais sistemas de classificação dos aços • Brasil: ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) • Alemanha: DIN (Deutsches Institut für Normung) • Estados Unidos: • AISI (American Iron and Steel Institute), • SAE (society of Aumotive Engineers): • ASTM (American Society for Testing and Materials) • ASME (American Society of Mechanical Engineers) • UNS (Unified Numbering system) PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 6.3 Sistemas de Classificação dos aços: A) Classificação conforme ABNT, AISI e SAE Aços Carbono: 10XX aços carbono comuns (P< 0,04%; S< 0,05%; Mn até 1,0%) 11XX aços ressulfurados (S entre 0,08 e 0,13%) 12XX aços ressulfurados e refosforados (P entre 0,04 e 0,12%; S entre 0,10 a 0,35%) 15XX aços Manganes (Mn entre 1,00 e 1,65%) XX – Valor do % de C multiplicado por 100.(Ex. SAE 1010, 1045, 1070) L – indica adição de Pb (Ex. 12L14) : 0,15 a 0,35%Pb PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 6.3 Sistemas de Classificação dos aços: A) Classificação conforme ABNT, AISI e SAE Aços de baixa liga YYXX YY Indica os elementos de liga presentes e determinados percentuais conforme indicados na tabela XX Indica o % de carbono multiplicado por 100 da mesma forma que os aços comuns Designação Tipos de Aço AISI-SAE 13XX Aços-Mn com 1,75% de Mn médio 40XX Aços-Mo com 0,25% de Mo médio 41XX Aços-Cr-Mo com 0,4 a 1,1% de Cr e 0,08 a 0,25% de Mo 43XX Aços-Ni-Cr-Mo com 1,65 a 2 de Ni, 0,4 a 0,9% de Cr e 0,2 a 0,3% de Mo 46XX Aços-Ni-Mo com 0,7 a 2% de Ni e 0,15 a 0,3% de Mo 47XX Aços-Ni-Cr-Mo com 1,05% de Ni, 0,45% de Cr e 0,14-0,40 % de Mo 48XX Aços-Ni-Mo com 3,25 a 3,75% de Ni e 0,2 a 0,3% de Mo 50XX Aços Cr com0,20 – 0,60 % Cr 51XX Aços-Cr com 0,7 a 1,15% de Cr 52XX Aços-Cr com 1,45% de Cr médio 61XX Aços-Cr-V com 0,6 – 1,10 % de Cr e 0,1 ou 0,15% de V mín. 86XX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,50% de Cr e 0,2% de Mo 87XX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,50% de Cr e 0,25% de Mo 88XX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,50% de Cr e 0,3 a 0,4 de Mo 92XX Aços-Si com 1,8% a 2,2% de Si ; Cr até 0,80 % 94XX Aços-Ni-Cr-Mo com 0,45% de Ni, 0,4% de Cr, 0,12% Mo PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 6.3 Sistemas de Classificação dos aços: A) Classificação conforme ABNT, AISI e SAE Aços de alta liga: A classificação apresenta uma maior complexidade • Aços inoxidáveis • Série 300: aços austeníticos: Ex. AISI 304 (C<0,08%; 17% Cr; 8% Ni) (não são magnéticos) • Série 400: aços ferríticos ou martensíticos: AISI 420 (martensítico com 12% Cr e 0,35% C), AISI 430 (ferríticos: 17% Cr , < 0,12%C). Martensíticos somente resistem a corrosão quando temperados (Carbono está presente na martensita e por isto não há formação de carboneto de Cromo) • Aços para ferramentas e matrizes: (alguns aços ferramentas podem ser de baixa liga) • Série T e M: Aços rápidos (aços para cortes em alta velocidade: furação, fresamento. Ressitência e dureza em alta temperatura • T15 (1,5-1,6%C; 3,75-5,00 %Cr; 11,75-13,00%W; 4,50-5,25%V; 4,75-5,25% Co ; • M1 (0,78-0,88% C; 3,50-4,00 %Cr; 8,20-9,20 %Mo; 1,00-1,35%V; 1,40-2,10% W) • Série H: Aços para trabalho a quente: (Matrizes de forjamento) • H11 (0,3-0,43%C; 4,75-5,50% Cr; 1,10-1,60%Mo; 0,30-0,60%V) • Série D, O ou A: Aços para trabalho a frio: (operações de corte) • D6 (2,10%C; 12%Cr) PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 6.3 Sistemas de Classificação dos aços: B) Classificação conforme ASTM • Norma de especificações que não está baseado na composição, mas também em produtos e suas aplicações. É a mais utilizada nos Estados Unidos. (Produtosem geral são: barras, arames, rolamentos, parafusos, chapas, vasos de pressão, trilhos). • Apresenta especificações completas, geralmente com objetivos de aquisição, ou seja inclui propriedades mecânicas , composição e outras características metalúrgicas • Identificação: • Letra A: refere-se a materiais ferrosos e vem seguida de um número com dois ou tres algarismos relacionado ao tipo de produto. Não há uma necessriamente uma sequencia lógica. Ex. ASTM A36 – Aços ao carbono estruturais ; ASTM A 131- Aço estrutural para navios. ASTM A-572 – Aço estrutural HSLA (=ARBL = aço microligado) com presença de Nb e V. ASTM A 414 – Aços pra vasos de pressão. Ao final do número pode vir um complemento (Grade= grau) e uma letra (A,B, C, etc.) que significa uma variante do aço, em geral à medida que avança o alfabeto há um aumento no valor da resistência. Outras letras poderão suceder a palavra Grade significando outra situações. • Letra B: refere-se a metais não ferrosos. Exemplo: B209- Alumínio e ligas de Alumínio PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 6.3 Sistemas de Classificação dos aços: B) Classificação conforme ASTM PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 6.3 Sistemas de Classificação dos aços: C) Classificação conforme ASME • Norma para classificação dos aços, basicamente segue o sistema da ASTM, apresentando um “S” adicional antes da letra A. • Exemplo: ASTM A 106 = ASME SA 106 – Tubos de aço carbono sem costura para trabalho em alta temperatura. • Para caldeiras e vasos de pressão apresentam outros códigos PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 7. Ferros Fundidos • Os ferros Fundidos são uma importantes classe de produtos siderúrgicos com várias aplicações na indústria • A presença de carbono corresponde a 2,0 a 6,67% , mas geralmente não ultrapassa a 4,5 %; • Apresenta uma temperatura de fusão em um intervalo de 1150-1300ºC o que o facilita sua fusão, até porque em geral são muito frágeis não se adaptando a processos de conformação como os aços • Alguns ferros fundidos apresentam a fase grafita ao invés de cementita devido a velocidade de resfriamento e a presença de Silício variando entre 0,5 e 3 % Si Aços Ferros fundidos 7.1 Introdução: PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 7. Ferros Fundidos 7.2 Classificação: • Há vários tipos de ferros fundidos, cada um possuindo características distintas em termos de composição e/ou propriedades • Quanto á composição química os tipos de ferros fundidos apresentam variantes conforme a presença de carbono e de silício: • Branco • Cinzento • Maleável • Nodular Obs. Ferro Gusa: 3-4,5%C; 1-2%Si; 0,20%S; 0,05- 0,20% P PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 7. Ferros Fundidos 7.3 Ferros Fundidos Brancos Carbono: 2 – 3,6% Silício: 0,5 – 1,9% Enxofre (S): 0.06-0,2% Fósforo: (P) 0,06-0,2% • A superfície de fratura é clara (branca) • É duro e frágil: Carbono presente está na forma de cementita. • Apresenta elevada resistência ao desgaste e difícil usinagem • Aplicações: onde se necessita componentes com elevada resistência a abrasão: revestimentos de moinhos, bolas de moinhos de bolas, revestimentos de moinhos, cilindros de laminação cementita PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 7. Ferros Fundidos 7.4 Ferros Fundidos Cinzentos • A superfície de fratura é escura (cinzenta) • É o mais utilizado entre os tipos de ferros fundidos. • Carbono apresenta-se na forma de veios de grafita • Baixa ductilidade, baixa resistência ao impacto • Boa resistência a compressão, boa usinabilidade, alta fluidez, permitindo fabricação de peças de geometria complexa; possui boa capacidade de amortecimento e por isto é aplicado em bases de máquinas que sofrem vibração • Aplicações: bases e carcaças , blocos de motor, conexões, válvulas, etc. Carbono: 2,5 – 4,0 % Silício: 1– 3 % Si; S: 0,02-0,25%S P: 0,02-1% P Grafita na forma de veios (Veios são agudos servindo como pontos de concentração de tensões PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 7. Ferros Fundidos 7.5 Ferros Fundidos Maleáveis Carbono: 2,5 – 4,5 %; Silício: 1-3 % Si; S: 0,02-0,25%S, P: 0,02-1% P • É obtido por tratamento térmico do ferro fundido branco (longo tempo entre 800 a 900ºC) pela decomposição da cementita em grafita com um formato arredondado ( ≈ pipocas) • Apresenta ductilidade maior que os ferros fundidos cinzentos ou brancos devido ao formato da grafita • Aplicações: conexões de tubos, engrenagens partes de válvulas, flanges PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 7. Ferros Fundidos 7.6 Ferros Fundidos Nodulares (ou dúcteis) • É obtido pela adição de pequenas quantidades de material com presença de Mg ou Cério (Ex.: FeSiMg) no metal líquido um pouco antes do vazamento. Com a adição do inoculante a grafita toma uma forma esférica (nódulos de grafita) • A grafita na forma esférica permite ao material apresentar uma maior resistência e uma certa ductilidade quando comparado com o ferro fundido cinzento e se aproximando dos valores obtidos para os aços • Aplicações: válvulas, engrenagens, virabrequins Carbono: 3,0-4,0 %; Silício:1,8 – 2,8 % Si; S: 0,01 -0,03 % P: 0,01-0,1% PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 7. Ferros Fundidos Comparação das propriedades mecânicas típicas dos ferros fundidos PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 8. Exercícios: Tipo de ferro fundido O que caracteriza sua microestrutura ? Fragilidade (baixa resistência ao choque Aplicações Outras características Branco Cinzento Maleável Nodular Faça uma tabela resumindo os tipos de ferros fundidos existentes PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 8. Exercícios: Tipo de ferro fundido O que caracteriza sua microestrutura ? Fragilidade (baixa resistência ao choque Aplicações Outras características Branco Presença de cemenita (Fe3C) Muito duro e frágil e alta resistência ao desgaste Moinho de bolas, cilindro de laminação Cinzento Presença de grafita em veios É frágil Bases de máquinas; válvulas; Blocos de motor Capacidade de amortecer vibrações; boa usinabilidade; alta fluidez Maleável Presença de grafita próximo de uma esfera “pipoca” Menos frágil que o Branco e o cinzento Flanges conexões Obtido a partir do ferro fundido branco por TT Nodular Presença de grafita em nódulos Menos frágil Virabrequins; engrenagens Apresenta razoável ductilidade e usinabilidade Faça uma tabela resumindo os tipos de ferros fundidos existentes PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 8. Exercícios: PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 8. Exercícios: PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 8. Exercícios: PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 8. Exercícios: PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 9. ANEXOS: A) Normas ASTM para produtos de aço PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 9. ANEXOS: A) Normas ASTM para produtos de aço PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 9. ANEXOS: A) Normas ASTM para produtos de aço PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 9. ANEXOS: A) Normas ASTM para produtos de aço PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 9. ANEXOS: A) Normas ASTM para produtos de aço PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 9. ANEXOS: B) Normas ASTM para aços microligados (HSLA) PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 9. ANEXOS: C) Efeito de alguns elementos de liga no aço PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE II 9. ANEXOS: D) Tolerâncias dimensionais Os produtos na forma de chapas, barras, perfis apresentam tolerâncias dimensionais que devem ser consideradas em projeto, PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE II 9. ANEXOS: E) Tolerâncias levando em conta os defeitos superficiais Para utilização em projetos também deve ser considerado a profundidade de defeitos superficiais que são admissíveis por norma. PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE II 9. ANEXOS: E) Tolerâncias levando em conta os defeitos superficiais Para utilização em projetos também deve ser considerado a profundidade de defeitos superficiais que são admissíveis por norma. O sobremetl para barras forjadas não é o mesmo do utilizado para barras laminadas Obs. No Brasil o maior diâmetro de barra obtido por laminação é de 230 mm, o importado pode vir até 340 mm. Qualquer barra produzida no Brasil com diâmetro superior a 230 mm é proveniente de forjamento. PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE II 9. ANEXOS: F) Macro segregação em lingotes PRODUTOS SIDERÚRGICOS – PARTE III 9. ANEXOS: G) Propriedades Mecânicas - Forjamento Permite as melhores propriedades mecânicas obtidas pelo material devido a otimização da estrutura fibrosa que se consegue pelo escoamento do material em direções preferenciais.
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