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Ligas metálicas. Não Ferrosas Ferrosa Ferro Branco Ferro Cinzento Ferro Dúctil. Ferro Maleável Ferro Fundido Aços Baixa Liga Alta Liga Baixo Carbono Médio Carbono Alto Carbono Plano Alta resistência e baixa Liga Plano Tratáveis Termicamente Plano Aço Ferramenta Inox Aços • Aços são ligas Fe-C que podem conter outros elementos Propriedades mecânicas dependem do %C %C < 0,25% →Baixo Carbono 0,25% < %C <0,60% → Médio Carbono. 0,60% < %C < 1,4% → Alto Carbono • Aços planos Baixíssima concentração de elementos de liga. • Aços Ligas. Outros elementos de liga em concentração apreciável. Aços baixo carbono • Planos Microestrutura constituída de ferrita e perlita. Macios e pouco resistentes muito dúcteis e tenazes. Insensíveis a tratamentos térmicos. Custo mais baixo de produção. Uso em painéis de carro, tubos, pregos, arames e outros. • Alta Resistência e baixa liga (HSLA). Contem outros elementos como Cu, Va, Ni e Mo. Mais resistentes mecanicamente e mais resistentes à corrosão. Aceitam tratamentos térmicos. Usos em estruturas para baixas temperaturas, chassis de caminhão, vagões, e outros. Aços médio carbono • Planos Microestrutura na forma de martensita (fase extremamente duras porem frágeis) que quando temperada (tratamento térmico para aumentar sua tenacidade) se torna um pouco mais dúctil Custo mais baixo de produção. Uso em facas, martelos, talhadeiras, serra de metal e outros. • Tratáveis termicamente. A presença de impurezas aumenta a resposta a tratamentos térmicos. Tornam-se mais resistentes, porem menos dúcteis e tenazes.. Aceitam tratamentos térmicos. Usos em molas, pistões, engrenagens e outros. Aços alto carbono • Planos e ferramentas Extremamente duros e resistentes mecanicamente,porem com ductilidade muito baixa. Resistentes ao desgaste e mantêm o fio de corte. Combinam-se com o Cr, V, W, para formarem carbonetos(Cr23C6; V4C3; e WC), que são extremamente duros, e conferem maior resistência ao aço, ao tempo em que reduz, um pouco, a quantidade de carbono pela própria formação dos carbonetos. Uso em facas, moldes, molas, lâmina de barbear e outros. Comparação de propriedades Liga Classificação AISI Tipo Limite de Resistência (Mpa) Ductilidade (%EL) 1010 Baixo C, plano. 180 28 A656 HSLA 552 21 1040 Médio C, plano. 780 23 4063 Tratamento térmico 2380 24 409 Inox ferrítico. 448 25 304 Inox austenítico. 586 55 410 Inox martensítico. 483 30 440A Inox martensítico. 1790 5 Impurezas nos aços. Algumas impurezas presentes nos aços, que devem ser controladas para a garantia das propriedades desejadas: Impureza Influência geral Influências nas Propriedades Teor máximo Manganês Auxilia na desoxidação. Neutraliza o efeito nocivo do enxofre. Forma MnS que aumenta a forjabilidade, a temperabilidade, a resistência ao choque e o limite elástico. Mn3C. Diminui ductilidade. Até 1,65% Alumínio Acalma o aço. Diminui ou elimina o desprendimento de gases na solidificação. Auxilia na desoxidação Fósforo Necessário rígido controle principalmente em aços duros. Forma composto frágil. Aços com baixo teor de carbono. -Auxilia o aumento da dureza; da resistência à tração e corrosão, na usinabilidade. Aços com elevado teor de carbono. -Uso restrito pois aumenta a Menor que 0,4% fragilidade do aço à frio. Enxofre Difícil de eliminar. Combina com o ferro formando o FeS, que provoca o rompimento o aço ao ser laminado, forjado ou vergado acima de 1000°C Usualmente adiciona-se Manganês que forma MnS, de pouca influência nas propriedades dos aços. Usualmente 2:1. Até 0,05% Silício Auxilia na desoxidação e impede a formação de bolhas nos lingotes Melhora as propriedades mecânicas em geral Até 0,6% Estes elementos também formar inclusões não metálicas que podem influenciar nas propriedades dos aços, tais como: Alumina (Al2O3) – Influencia quando em maiores quantidades. Silicatos (a partir do silício) – Favorecem o aparecimento de microtrincas. Sulfetos (a partir do enxofre) – Mais influentes no aparecimento de microtrincas. Alem destes, tem-se também as inclusões provenientes das reações com os gases normalmente usados no processo de obtenção do aço, tais como o nitrogênio, oxigênio e hidrogênio que formam respectivamente os nitretos, óxidos e hidretos. É importante também considerar os elementos oriundos dos resíduos metálicos provenientes das sucatas, tais como níquel, cobre, molibdênio e cormo, e as possíveis influencias destes nas propriedades dos aços. Para todos estes e de real importância ter-se o controle da presença e quantidade destes elementos na estrutura dos aços, para se garantir as propriedades desejadas. Elementos de liga nos aços. As propriedades desejadas de um metal qualquer podem ser obtidas através da aplicação de adequados tratamentos térmicos, de processos de fabricação por conformação ou, ainda pela adição de elementos de ligas. Os elementos de liga usualmente adicionados aos aços para obter propriedades desejadas são: Elemento de Liga Influência na Estrutura Influências nas Propriedades Aplicações Produtos Níquel Refina o grão. Diminui a velocidade de transformação na estrutura do aço. Aumenta a resistência à tração. Alta ductilidade Aço para construção mecânica. Aço Inoxidável. Aço resistente a altas temperaturas. Peças para automóveis. Utensílios domésticos. Caixas para tratamentos térmicos Manganês Estabiliza os carbonetos. Ajuda a criar microestrutura dura por meio de têmpera. Diminui a velocidade de resfriamento Aumenta a resistência mecânica e a temperabilidade da peça. Resistência ao choque. Aços para construção mecânica. Peças para automóveis e peças para uso geral em engenharia mecânica. Cromo Forma carbonetos . Acelera o crescimento dos grãos. Aumento da resistência a corrosão e a oxidação. Aumento da resistência a altas temperaturas. Aços para construção mecânica. Aços ferramentas Aços inoxidáveis Produtos para a indústria química; talheres; válvulas e peças para fornos. Ferramentas de corte. Molibdênio Influencia na estabilização do carboneto. Alta dureza ao rubro. Aumento da resistência à tração. Aumento da temperabilidade Aços ferramenta. Aços cromo - níquel. Substituto do tungstênio em aços rápidos. Ferramenta de corte Vanádio Inibe o crescimento dos grãos. Forma carbonetos. Maior resistência mecânica. Maior tenacidade e temperabilidade. Resistência à fadiga e à abrasão. Aços Cromo Vanádio Ferramentas de corte. Tungstênio Forma carbonetos muito duros. Diminui a velocidade das transformações. Inibe o crescimento dos grãos. Aumento da dureza. Aumento da resistência a altas temperaturas. Aços rápidos Aços ferramenta. Ferramentas de corte. Cobalto Forma carbonetos (fracamente) Aumento da dureza. Resistência à tração. Resistência à corrosão e erosão. Aços rápidos. Elemento de liga de aços magnéticos. Lâminas de turbina de motores a jato Silício Auxilia na desoxidação. Auxilia na grafitização. Aumenta a fluidez. Aumento da resistência à oxidação em temperaturas elevadas. Melhora a temperabilidade e da resistência a tração. Aços com alto teor de carbono. Aços para fundição em areia. Peças fundidas Classificação dos aços. Classificação Normalizadados Materiais Metálicos. Geralmente os serviço envolvendo fabricação mecânica à partir de um produto metálico (Liga ou metal), estão explicitados em uma “Ordem de Serviço” da qual contam informações como o desenho da peça, com suas dimensões e material a ser aplicado, processo de fabricação, tipo de acabamento superficial, e outras. Existem várias maneiras de classificar qualquer produto e com os metálicos não é diferente. Os aços podem ser classificados: Pela forma do produto semi-acabado. Chapas, barras, laminados, etc. Pelo processo de acabamento. Aços laminados à quente, à frio, aços fundidos, forjados, etc. Pelo tipo de procedimento de desoxidação: Aço semi-acalmado, aço acalmado, etc. Pelo tipo de aplicação (Mais complexa, dada a grande variedade de aplicação) Aço para tratamento térmico. Aço para componentes específicos (molas, engrenagens, trilhos, etc.) Aços para tipos de processos de fabricação (Aço de fácil usinagem, de fácil conformação, etc). Pela composição química; pelo teor de carbono ou de elementos de liga presentes. Os catálogos de fabricantes de aço trazem todas estas informações. Contudo, a informação relativa a composição química dos aços, assim como das outras ligas metálicas, e a que consta das normas técnicas adotadas mundialmente. Desta forma, na informação sobre o material a ser usado na fabricação, constante de “Ordem de Serviço”, está explicitado um número que “diz” todas as informações sobre tal material. Este número é padronizado, ou tem seu correspondente nas várias normas internacionais, de modo que se possa conhecer a história do material usado na execução do serviço. Classificação dos aços segundo a norma ABNT. No Brasil, a Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, possui várias normas que classificam os materiais metálicos e não metálicos, os procedimentos de fabricação, os métodos de ensaio e caracterização de propriedades, e outros procedimentos relativos aos materiais. No item relativo à classificação dos metais e ligas a norma brasileira, como outras internacionais, usa um código que é representado por números ou uma combinação de números e letras, dependendo do material indicado. Classificação dos aços, segundo a ABNT, é feita através da norma técnica NBR 6006, e se dá da seguinte forma: Os dois primeiros dígitos indicam o grupo ao qual o aço pertence. Isto esta relacionado com a presença de elementos de liga como o manganês, o fósforo e o enxofre. Ou seja; Aços 10XX – Contêm até 1,00% de manganês. Aços 11XX – Contêm enxofre (aço de fácil usinagem). Aços 12XX – Contêm enxofre e fósforo (aço de fácil usinagem). Aços 13XX – Contêm 1,75% de manganês. Aços 14XX – Contêm nióbio. A tabela abaixo apresenta a classificação geral dos aços, segundo a citada norma da ABNT. Importante destacar que existem outras normas de classificação dos aços, adotadas mundialmente. Nos Estados Unidos, existem as normas da SAE – Society of Automotive Engineers; Normas da AISI – American Iron and Steel Institute; e a norma da ASTM – American Society for Testing and Materials. As duas primeiras, AISI/SAE apresentam designação para os aços, de modo semelhante ao adotado pela ABNT. Já a norma da ASTM classifica os aços de forma mais ampla, envolvendo, principalmente, a futura aplicação do aço e sua composição química; esta norma é mais aplicada na industria petroquímica, do petróleo e similares. Tipo Classe Designação Teor aproximado dos elementos que identificam a classe 10XX Carbono Mn – máximo 1,00% 11XX Resulfurado ----------------- 12XX Ressulfurado e refosfatado ----------------- 14XX Aço com adição de nióbio Nb – 0,10% Aços-carbono 15XX Carbono Mn – entre 1,00 e 1,65 % 13XX Manganês Nb – 1,75% 23XX Níquel Ni – 3,50% 31XX Níquel-Cromo Ni – 1,24 e Cr – 0,65 41XX Cromo-Molibdênio Cr – 0,50; 0,80 e 0,95% 43XX Cromo–Níquel - Molibdênio Ni – 1,80; Cr – 0,50 a 0,80 e Mo – 0,25% 50XX Cromo Cr – 0,27; 0,40; 0,50 e 0,65% 61XX Cromo–Vanádio Cr – 0,60; 0,80; 0,95 e 1,05% V – 0,10 ou 0,15% min. 86XX Cromo–Níquel Molibdênio Cr – 0,50%; Ni – 0,55% e Mo – 0,20% Aços-liga 92XX Silício Si – 2,00% e Mn – 0,85% XXBXX Aço com adição de boro ----------------- Aços com adições especiais XXLXX Aço com adição de chumbo ----------------- Algumas características de aços segundos as normas ASTM e AISI/SAE.
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