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* * * Arlindo Silva MATERIAIS II MATERIAIS METÁLICOS FERROSOS NÃO FERROSOS Ligas Fe-C Ferros fundidos Aços Sem liga Baixa liga HSLA Ligados Outras Fe Fe-Ni Fe-Cr (-Ni) Ferríticos Austeníticos Martensíticos Duplex PH Fe-C-Mn Ligas leves Ligas Al Ligas Mg Ligas Be Ligas Ti Ligas Cu Bronzes Cu-Ni Latões Ligas Ni Ligas Tm Ligas Tm (INOX) (HADFIELD) (MARAGING) (REFRACTÁRIOS) * * * Arlindo Silva MATERIAIS II * * * Arlindo Silva MATERIAIS II * * * Arlindo Silva MATERIAIS II * * * Arlindo Silva MATERIAIS II Nomenclatura AISI-SAE para Aços ao Carbono e Aços ligados * * * Arlindo Silva MATERIAIS II Nomenclatura UNS para Ligas Metálicas (ferrosas e não ferrosas) Outros elementos da nomenclatura AISI-SAE * * * Arlindo Silva MATERIAIS II LIGAS FERRO-CARBONO AÇOS FERROS FUNDIDOS Sem liga ou Aço-carbono 0<%C<2 2<%C<4 Se não contiver nenhum elemento de liga em quantidade superior aos mínimos indicados Aço ligado Se nenhum elemento de liga atingir um teor de 5% Aço de baixa liga Aço de alta liga Se pelo menos um el. de liga ultrapassar um teor de 5% * * * Arlindo Silva MATERIAIS II Aços de construção Aços-ferramenta Aços rápidos Aços trabalho quente Aços trabalho a frio Aços resist ao choque Aços especiais Resist. à corrosão Resistentes a altas temperaturas Aços para molas, etc Alto teor em C (%C0,7) Independentemente de ser ou não ligado, um aço pode ser classificado segundo vários critérios: Valor da tensão limite de elasticidade: Aços correntes σ600MPa Aços de alta resistência 600σ1100MPa Aços de muito alta resistência 1100σ1800MPa Aços de ultra alta resistência σ1800MPa Resistência mecânica Teor em C Utilização Hipoeutectoides (%C0,8) Baixo teor em C (%C0,3) Médio teor em C (0,3%C0,7) Eutectoides (%C = 0,8) Hipereutectoides (%C0,8) * * * Arlindo Silva MATERIAIS II AÇOS AO CARBONO E DE BAIXA LIGA Propriedades dependem do trat. térmico e % de deformação plástica Elevada rigidez Podem atingir elevada resistência e dureza Material por excelência para construção mecânica * * * Arlindo Silva MATERIAIS II AÇOS AO CARBONO Grande ductilidade Bons para extenso trabalho mecânico e para soldadura Construção de pontes, edifícios, navios, caldeiras, e peças de grandes dimensões em geral Não temperáveis Baixo Carbono (%C0,3) Médio Carbono (0,3%C0,7) Alto Carbono (%C0,7) Temperados e revenidos atingem boas tencidade e resistência Usados em veios, engrenagens, bielas, carris, etc Elevadas dureza e resistência depois de têmpera Pequenas ferramentas de baixo custo Componentes agrícolas sujeitos a desgaste Molas, engrenagens, cames e excêntricos 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 %C0,25. * * * Arlindo Silva MATERIAIS II AÇOS AO CARBONO - PROPRIEDADES * * * Arlindo Silva MATERIAIS II APLICAÇÕES DOS AÇOS AO CARBONO AERONAVES NAVIOS AUTOMÓVEIS MOLAS Apenas no trem de aterragem (AISI 4340) Aço “macio” com %C entre 0,18 e 0,23 para facilitar a soldadura Casca: 1006, 1008 Suspensão e direcção: 1021~1046 Motor: 1046, 1049 (cambota), 1041 (biela), 1041 (pino do êmbolo), 1040, 1010 (martelo), 1041, 1547 (válv. Admissão) Veio de transmissão: 1024, 1036, 1045 end. superficialmente 1050, 1070, 1095 temp. e revenidos * * * Arlindo Silva MATERIAIS II REPERTÓRIO DE AÇOS AO CARBONO AISI 1006/1010 AISI 1020 AISI 1030 Não temperáveis Maquináveis Temperáveis AISI 1112 AISI 1140 (temperável) AISI 1150 (temperável) AISI 1040 AISI 1045 AISI 1050 AISI 1060 AISI 1080 AISI 1095 Algumas recomendações na selecção de aços ao carbono a e b devem ser usados para peças que levarão extensa deformação plástica NUNCA SOLDAR AÇOS COM %C SUPERIORES A 0,3 c e j são por vezes usados para obter melhor resist. sem t.t. Peças laminadas a frio devem ser encomendadas com recozido d~f devem usar-se quando peças requerem maquinagem g~j usam-se para endurecimento superficial k~l são para têmpera total * * * Arlindo Silva MATERIAIS II VANTAGENS E LIMITAÇÕES DOS AÇOS AO CARBONO Gama larga de propriedades Relativamente baratos Representam 80% de toda a produção de aço Resistência sempre inferior a 700MPa (sem t.t.) Têmpera difícil para largas espessuras (perigo de distorção/fractura) Fraca resistência ao impacto a baixas temperaturas Baixa resistência à corrosão Rápida oxidação a temp. elevadas Difíceis de trabalhar para teores elevados de carbono Cuidado na soldadura de aços com %C>0,3 AÇOS DE LIGA * * * Arlindo Silva MATERIAIS II EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA NOS AÇOS Juntam-se elementos de liga ao aço para obter propriedades e características particulares que não são possíveis de outra forma: Melhoria de propriedades mecânicas Melhoria da temperabilidade Maior maquinabilidade, resistência ao desgaste, à fadiga, etc Melhoria de resistência à corrosão e oxidação Melhoria de propriedades mecânicas a baixas e/ou altas temperaturas * * * Arlindo Silva MATERIAIS II FORMA COMO SE ECONTRAM OS ELEMENTOS DE LIGA DISSOLVIDOS NA MATRIZ FORMANDO CARBONETOS FORMANDO COMPOSTOS INTERMETÁLICOS * * * Arlindo Silva MATERIAIS II Influência dos elementos de liga nas propriedades dos aços * * * Arlindo Silva MATERIAIS II Aços de liga para têmpera total Todos os aços de liga cuja percentagem de carbono exceda os 0,3%. Os mais usados são os AISI 4140 e 4340 Nota: 1000psi=6,8MPa * * * Arlindo Silva MATERIAIS II Aços de liga para endurecimento superficial Todos os aços de liga cuja percentagem de carbono não exceda os 0,3%. Os mais usados são os AISI 9310 e 4615 Dureza superficial Dureza no núcleo * * * Arlindo Silva MATERIAIS II Aços H Aços com características de tratamento térmico garantidas Característica importante em indústrias de produção em massa, garantindo reprodutibilidade Distingue-se das designações normais por um H no fim AISI 4140H : Aço-Crómio-Molibdénio com 0,40%C com características de tratamento térmico garantidas Aços B Aços com teores de Boro desde 0,0005 a 0,003% Confere aos aços de baixo e médio carbono uma excelente temperabilidade, só atingível com elementos de liga mais caros e em maior quantidade Pode ser também usado em aços de baixa liga AISI 50B44 : Aço-Crómio com 0,44%C e Boro. * * * Arlindo Silva MATERIAIS II Aços microligados - HSLA São especificados pela resist. e não pela composição Desenvolvidos a partir dos aços de baixo carbono com pequenas adições de Mn (até 2%) e outros elementos em níveis muito pequenos Apresentam maior resistência que os aços de baixo carbono idêntico, mantendo a ductilidade e soldabilidade Destinados a estruturas onde a soldadura é um requisito primário (=>C baixo) e a resistência é importante! Grande ganho de peso a custo reduzido! Temp. Transição dúctil-frágil muito baixa e tenacidade à fractura elevada Ganho de resistência é obtido por solução sólida dos el. Liga e não por trat. térmico Nb, Ti, V, N formam precipitados inibindo o cresc. grão e melhoram a tenacidade Adição de 0,5%Cu max conferem melhor resist. à corrosão * * * Arlindo Silva MATERIAIS II Aços microligados - HSLA Exemplo: AISI 1030 – σc=250MPa ASTM A572 Grade 50 - σc=345MPa (mesma %C, com Mn, V, Cu, Si)
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