Aula 05 - Classificação dos aços

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Classificação dos aços
Classificação dos aços
Os critérios usados na classificação dos aços são:
quanto à composição química;
quanto à aplicação;
quanto ao processo de fabricação;
quanto à normas técnicas.
Classificação dos aços
QUANTO AS PROPRIEDADES OU APLICAÇÃO
	Aços para fundição
	Aços para ferramentas
	Aços estruturais
	Aços para nitretação
	Aços resistentes ao calor
	Acos para fins elétricos
	Aços para fins magnéticos
Classificação dos aços
Aços especiais (ligas)
Aços de construção: são usados na manufatura de componentes de equipamentos industriais.
Aços para ferramentas e matrizes: compreendem os aços resistentes ao choques, para trabalho a frio e a quente e aços rápidos. 
Aços Inoxidáveis e resistentes ao calor: correspondem aos aços inoxidáveis martensíticos, ferríticos e austeníticos, mais aços refratários.
Aços com características especiais: como por exemplos, aços para imans permanentes, para núcleos de transformadores,... 
Classificação dos aços
Quanto ao processo de fabricação
Aços Siemens – Martin;
Aços Bessemer;
Aços LD: conversor de oxigênio de Linz-Donawitz;
Aços elétricos, etc.
Classificação dos aços
QUANTO A COMPOSIÇÃO
Aço-Carbono  sem elemento de liga
	 (elementos residuais: Si, Mn, P, S)
	 Alto, baixo e médio teor de carbono
Aço-Liga baixa liga (máximo 3-3,5%) 			 	 média liga
	 alta liga (teor total mínimo de 10-12%)
Classificação dos aços
Quanto a composição química 
	Extra – doce	< 0,15% C	Baixo Carbono
	Doce	0,15 - 0,30% C	
	Meio – doce	0,30 - 0,40% C	Médio Carbono
	Meio – duro	0,40 - 0,60% C	
	Duro	0,60 - 0,70% C	Alto Carbono
	Extra – Duro	0,70 - 1,20% C	
Classificação dos aços
AÇOS BAIXO CARBONO
Equipamentos elétricos, engrenagens,...
AÇOS MÉDIO CARBONO
Indústrias automobilística, ferroviária, naval, tratores,..
AÇOS ALTO CARBONO
Matrizes, cilíndros de laminadores, partes de máquinas,...
Classificação dos aços
Aplicações 
1) 0,05% a 0,15% de C (extra doce)
Chapas, fios, parafusos, tubos trefilados e produtos de caldeiraria
2) 0,15% a 0,30% (doce)
Barras laminadas e perfiladas, arruelas e outros órgãos de máquinas.
3) 0,30% a 0,40% (meio doce)
Peças especiais de máquinas, motores e ferramentas para agricultura
4) 0,40% a 0,60% (meio duro)
Peças de grande dureza, ferramentas de corte, molas e trilhos
5) 0,60% a 1,5% (duro e extra duro) 
Peças de grande dureza e resistência, molas, cabos, etc.
Classificação dos aços
	Elemento	Teor máximo (%p)	Função
	Mn	1,65	Desoxidante e dessulfurante
	Si	0,30	Desoxidante
	P	0,04	Normalmente
 nocivo
	S	0,05	Normalmente 
nocivo
Composição química dos aços-carbono
Teores máximos de alguns elementos nos aços sem liga:
Al – 0,10%
Bi – 0,10
B – 0,0008
Cr – 0,30
Co – 0,10
Cu – 0,05
Mn – 1,65
Mo – 0,08
Ni – 0,30
Nb – 0,06
Pb – 0,40
Se – 0,10
Si – 0,50
Ti – 0,05
W – 0,01
V – 0,10
Classificação dos aços
OBJETIVOS DA ADIÇÃO DE ELEMENTOS DE LIGA:
Alterar as propriedades mecânicas.
Aumentar a usinabilidade, a temperabilidade e a resistência ao desgaste.
VANTAGENS DO AÇO-LIGA SOBRE O AÇO-CARBONO:
Maior temperabilidade.
Menor distorção e trincas após tratamento térmico de têmpera.
Maior resistência à fadiga.
Maior ductilidade com maior resistência mecânica.
DESVANTAGENS: 
Custo mais alto.
Maiores cuidados durante o tratamento térmico, entre outras.
Classificação dos aços
EXEMPLO: Aço ABNT NBR 6006 1020.
Aço ABNT NBR 6006 XXYY(Y)
No de registro da norma
Classe
Teor médio de carbono X 100: YY: %p C < 1,0% YYY: %p C > 1,0 %
Classificação dos aços
Exemplo de representação do aço ABNT para construção civil:
ABNT CA 25A – aços para construção civil com sesc=25Kgf/mm2.
ABNT – SAE – construção mecânica
	SAE 1010 - aço carbono com 0,10% de carbono.
	SAE 1008 - aço carbono com 0,08% de carbono.
	
1 – indica que é um aço carbono, desconsidera a presença de pequenas quantidades de outros metais como Mn, Si, P, S;
0 – indica a % de elementos de liga.
	Elemento
De ligas	Influência na estrutura	Influência nas propriedades	Aplicações	Produtos
	Níquel 	Refina o grão.
Diminui a velocidade de transformação na estrutura do aço.	Aumenta a LRT.
Boa ductilidade.	Aço para construção mecânica.
 	Peças para automóveis.
Utensílios domésticos.
Caixa para tratamento térmico.
	Manganês.	Estabiliza os carbonetos.
Aumenta temperabilidade.
Diminui a velocidade de transformações.	Aumento da resistência mecânica e temperabilidade.
Resistência ao choque.	Aço para construção mecânica.	Peças para automóveis e peças para usos gerais em engenharia mecânica
	Cromo.	Forma carbonetos.
Acelera o crescimento dos grãos. 	Aumenta a resistência a corrosão e a oxidação.
Aumento da resistência a altas temperaturas.	Aços para a construção mecânica. 
Aços-ferramentas.
Aços inoxidáveis.	Indústria química; talheres; válvulas e peças para fornos.
Ferramentas de cortes. 
	Molibdênio	Influência na estabilidade do carboneto.	Alta dureza ao rubro.
Aumento da LRT.
Aumento da temperabilidade.	Aços-ferramentas, Aço cromo-níquel, substitui W em aços rápidos. 	Ferramentas de cortes.
	Vanádio	Inibe o crescimento grãos.
Forma carbonetos.	Maior resistência mecânica, tenacidade e temperab.
Resistência a fadiga e abrasão. 	Aços cromo-vanádio. 	Ferramentas de cortes.
	Tungstênio	Forma carbonetos duros.
Diminui a velocidade das transformações.
Inibe crescimento dos grãos. 	Aumento da dureza.
Resistência da resistência a altas temperaturas. 	Aços rápidos.
Aços-ferramentas.	Ferramentas de corte.
	Cobalto.	Forma carboneto.
(fracamente).	Aumento da dureza.
Resistência à tração.
Resistência à corrosão.
Resistência à erosão.	Aços rápidos.
Aços ferramenta.	Ferramentas de cortes.
	Silício.	Auxilia na desoxidação.
Auxilia na grafitização.
Aumenta a fluidez.	Resistência a temperaturas elevadas.
Melhora temperab./ LRT.	Aços alto carbono.
Aços para a fundição em areia.	Peças fundidas.
Classificação dos aços
	1 	aço carbono
	2 	Ni
	3 	Ni – Cr
	4 	Mo
	5 	Cr
	6 	Cr – V
	7 	W
	8 	Ni – Cr – Mo
	9 	Si - Mn
Classificação dos aços
Exemplos
SAE 2350
Aço ao níquel com 3% de níquel e 0,50% C;
SAE 5130
Aço ao cromo com 1% de cromo e 0,30% de C; 
SAE 9220
Aço ao silício – manganês com 2% de Si-Mn e 0,20% C. 
Classificação dos aços
CLASSIFICAÇÃO SAE* DOS AÇOS-CARBONO E AÇOS DE BAIXA LIGA
	TIPO	SAE	TIPO	SAE
	AÇOS-CARBONO	1XXX	AÇOS COM MOLIBDÊNIO	4XXX
	Simples (% p Mn MAX = 1,00)	10XX	AÇOS-CROMO	5XXX
	Ressulfurado	11XX	AÇOS-CROMO-VANÁDIO	6XXX
	Ressulfurado e refosforado	12XX	AÇOS-TUNGSTÊNIO-CROMO	7XXX
	Com adição de Nióbio (Nb)	14XX	AÇOS-NÍQUEL-CROMO-MOLIBDÊNIO	8XXX
	Simples (%p Mn > 1,00 %)	15XX	AÇOS-SILÍCIO-MANGANÊS	92XX
	AÇOS-MANGANÊS	13XX	AÇOS-NÍQUEL-CROMO-MOLIBDÊNIO	93XX, 94XX, 97XX, 98XX
	AÇOS-NÍQUEL	2XXX	AÇOS COM BORO	XXBXX
	AÇOS-NÍQUEL-CROMO	3XXX	AÇOS COM CHUMBO	XXLXX
Classificação dos aços
	Classe	Designação	Teor aproximado dos elementos que identificam a classe
		Aços-carbono 	
	10XX	Carbono	Mn máx.: 1,00 %p
	11XX	Ressulfurado	S: 0,08 a 0,33 %p
	12XX	Ressulfurado e refosforado	-
	14XX	Adição de Nióbio	Nb: 0,10 %p
	15XX	Carbono	Mn: de 1,00 a 1,65 %p
		Aços-liga	
	13XX	Manganês	Mn: 1,75 %p 
	23XX	Níquel	Ni: 3,5 %p
	24XX	Níquel	Ni: 5,00 %p
	31XX	Níquel-cromo	Ni: 1,25 %p, Cr: 0,65 a 0,80 %p
AÇOS PARA CONSTRUÇÃO MECÂNICA ABNT NBR 6006/80
Classificação dos aços
	Classe	Designação	Teor aproximado dos elementos que identificam a classe
		Aços-liga	
	32XX	Níquel-cromo	Ni: 1,75 %p, Cr: 1,07 %p
	33XX	Níquel-cromo	Ni: 3,5 %p, Cr: 1,50 a 1,57 %p
	34XX	Níquel-cromo	Ni: 3,00 %p, Cr: 0,77 %p
	41XX	Cromo-molibdênio	Cr: 0,50, 0,80 e 0,95 %p
Mo: 0,12, 0,20, 0,25 e 0,30 %p
	43XX	Níquel-cromo-molibdênio 	Ni: 1,82 %p, Cr: 0,50 e 0,80 %p, Mo: 0,25%p
	47XX	Níquel-cromo-molibdênio	Ni: 1,05 %p, Cr: 0,45 %p, Mo: 0,20e 0,35 %p
	81XX	Níquel-cromo-molibdênio	Ni: 0,30 %p, Cr: 0,40 %p, Mo: 0,12 %p
	86XX	Cromo-níquel-molibdênio	Ni: 0,55 %p, Cr: 0,50 %p, Mo: 0,20 %p
	87XX	Cromo-níquel-molibdênio	Ni: 0,55 %p, Cr: 0,50 %p, Mo: 0,25 %p 
	88XX	Cromo-níquel-molibdênio	Ni: 0,55 %p, Cr: 0,50 %p, Mo: 0,35 %p
Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
Classificação dos aços
	Classe	Designação	Teor aproximado dos elementos que identificam a classe
		Aços-liga	
	93XX	Cromo-níquel-molibdênio	Ni: 3,25 %p, Cr: 1,20 %p, Mo: 0,12 %p
	94XX	Cromo-níquel-molibdênio	Ni: 0,45 %p, Cr: 0,40 %p, Mo: 0,12 %p
	97XX	Cromo-níquel-molibdênio	Ni: 0,55 %p, Cr: 0,20 %p, Mo: 0,20 %p
	98XX	Cromo-níquel-molibdênio	Ni: 1,00 %p, Cr: 0,80%p, Mo: 0,25 %p
	46XX	Níquel-molibdênio	Ni: 0,85 e 1,82 %p, Mo: 0,20 e 0,25 %p
	50XX	Cromo	Cr: 0,27, 0,40, 0,50, 0,65 %p
	51XX	Cromo	Cr: 0,80, 0,87, 0,92, 1,00, 1,05, 1,15 e 1,25 %p
	50XXX	Cromo	Cr: 0,50 %p
	51XXX	Cromo	Cr: 1,02 %p
	52XXX	Cromo	Cr: 1,45 %p
	61XX	Cromo-vanádio	Cr: 0,60, 0,80, 0,95 e 1,05 %p, V: 0,10 a 0,15 %p
Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
Classificação dos aços
Classes dos aços para construção mecânica ABNT NBR 6006/80
	Classe	Designação	Teor aproximado dos elementos que identificam a classe
		Aços com adições especiais	
	XXBXX	Adição de boro	-
	XXLXX	Adição de chumbo	Pb: 0,15 a 0,35 %p 
Classificação dos aços
CLASSE 10XX: compreende os aços-carbono comuns, DE BAIXO CUSTO, com teor MÁXIMO de carbono de 0,96%p. 
APLICAÇÕES: serviços de menor responsabilidade, onde não se exijam elevadas resistência mecânica e/ou resistência ao desgaste e a temperatura não é muito alta.
Aços com baixo teor de carbono:
1010: painéis de automóveis, pregos e arames.
1020: tubos, chapas.
Aços com médio teor de carbono:
1040: virabrequins, parafusos.
1080: talhadeiras, martelos.
1095: facas, lâminas de serra para metais.
Classificação dos aços
CLASSE 11XX (RESSULFURADO): apresenta teor de S mais alto (de 0,08 a 0,33 %p), o que torna os aços dessa classe de FÁCIL USINAGEM:
O S forma MnS (SULFETO DE MANGANÊS), inclusão não-metálica FRÁGIL e ALONGADA.
O MnS atua como CONCENTRADOR DE TENSÃO, facilitando a QUEBRA DO CAVACO durante a operação de usinagem do material.
Microestrutura de um aço 11XX
Inclusões frágeis de MnS
Classificação dos aços
CLASSE 12XX: apresenta teores de S e P mais altos, o que torna também os aços dessa classe de FÁCIL USINAGEM:
Além do efeito do S, descrito anteriormente na classe 11XX, o P torna a ferrita MAIS DURA, ao formar SOLUÇÃO SÓLIDA SUBSTITUCIONAL com o Ferro.
CLASSE 14XX: os aços dessa classe apresentam Nióbio em sua composição (0,10 %p), o qual promove o refino de grão do material:
O Nb forma CARBONETOS e CARBONITRETOS quando presente no aço, os quais se precipitam no contorno de grão da austenita.
Esses carbonetos agem como uma espécie de CINTURÃO, impedindo mecanicamente o crescimento do grão.
Classificação dos aços
CLASSE 12XX: apresenta teores de S e P mais altos, o que torna também os aços dessa classe de FÁCIL USINAGEM:
Além do efeito do S, descrito anteriormente na classe 11XX, o P torna a ferrita MAIS DURA, ao formar SOLUÇÃO SÓLIDA SUBSTITUCIONAL com o Ferro.
CLASSE 14XX: os aços dessa classe apresentam Nióbio em sua composição (0,10 %p), o qual promove o refino de grão do material:
O Nb forma CARBONETOS e CARBONITRETOS quando presente no aço, os quais se precipitam no contorno de grão da austenita.
Esses carbonetos agem como uma espécie de CINTURÃO, impedindo mecanicamente o crescimento do grão.
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Aços para Construção Mecânica
Aços para construção mecânica
CLASSE 13XX (AÇOS-MANGANÊS): apresenta teor mais alto de Mn (de 1 a 1,6 %p):
O Mn reduz a composição de carbono da reação eutetóide, aumentando a quantidade de PERLITA que se forma, comparada a de um aço comum COM O MESMO TEOR DE CARBONO.
A maior proporção de perlita torna o material mais resistente mecanicamente, sem que se precise aumentar o teor de carbono.
O baixo teor de carbono garante uma boa SOLDABILIDADE.
A combinação BOA RESITÊNCIA MECÂNICA + BOA SOLDABILIDADE faz com que os aços dessa classe sejam normalmente empregados como COMPONENTES ESTRUTURAIS.
Durante a operação de soldagem, o RESFRIAMENTO RÁPIDO da junta soldada aliado a um TEOR MAIS ALTO DE C favorecem a formação de MARTENSITA, o que fragiliza a junta soldada.
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CLASSES 2XXX (AÇOS-NÍQUEL): o teor de níquel mais elevado nesses aços aumenta a temperabilidade, permitindo um resfriamento mais lento nos tratamentos de têmpera.
CLASSES 3XXX (AÇOS-NÍQUEL-CROMO): o níquel aumenta a ductilidade e tenacidade, enquanto o cromo confere maior temperabilidade.
APLICAÇÕES: eixos, engrenagens, pinos para altos esforços mecânicos, peças cementadas, entre outras. 
CLASSE 41XX (CROMO-MOLIBDÊNIO): são baratos, apresentam boa temperabilidade, soldabilidade e ductilidade.
APLICAÇÕES: vasos de pressão, peças estruturais para aeronáutica, eixos.
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CLASSES 43XX e 47XX (AÇOS-CROMO-NÍQUEL-MOLIBDÊNIO): de grande aplicação, devido à excelente resposta aos tratamentos de têmpera + revenido e austêmpera. Apresentam alta temperabilidade e boa resistência à fadiga (principalmente os aços 43XX).
APLICAÇÕES: peças grandes que necessitam de alta resistência com boa ductilidade e tenacidade, componentes sujeitos a altas cargas periódicas, engrenagens de avião e peças para aeronáutica.
CLASSES 8XXX e 9XXX (AÇOS-CROMO-NÍQUEL-MOLIBDÊNIO): apresentam teores mais baixos de elementos de liga. Possuem alta tenacidade e ótima resposta à tempera e revenido.
APLICAÇÕES: em peças onde o esforço mecânico não é muito intenso, brocas, engrenagens, serras e peças fundidas.
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CLASSE 46XX (AÇOS-NÍQUEL-MOLIBDÊNIO): possui altas resistência mecânica, ductilidade, tenacidade, altas resistência à fadiga e à abrasão.
APLICAÇÕES: onde se necessita de alta resistência mecânica associada com alta resistência à fadiga, engrenagens de transmissão, mancais, eixos rotativos, pinos de corrente etc.
CLASSES 5XXX (AÇOS-CROMO): apresentam boa temperabilidade, resistência mecânica e ao desgaste. 
APLICAÇÕES: esferas e roletes para mancais.
CLASSE 6XXX (AÇOS-CROMO-VANÁDIO): apresenta boa temperabilidade, tenacidade e propriedades de fadiga.
APLICAÇÕES: eixos, pinhões, engrenagens de alta resistência mecânica, à fadiga e à fluência. A liga 6150 é usada em molas, devido ao seu alto limite elástico na condição tratada termicamente.
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Seção transversal de uma barra temperada e revenida a 177 ºC por 1 hora (a região mais clara é martensita): a) aço 1035; b) aço 10B35
a
b
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CLASSE XXBXX (AÇOS COM ADIÇÃO DE BORO): o boro é usado em aços-carbono e aços-liga contendo só Cr ou Ni-Cr-Mo para aumentar a temperabilidade. O teor de boro é de 0,0005 a 0,003%p. 
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CLASSE XXLXX (AÇOS COM ADIÇÃO DE CHUMBO):o chumbo melhora a usinabilidade. É introduzido em teores de 0,15 a 0,35%p na maioria dos aços das séries 10XX e 11XX, ainda líquidos, durante o vazamento em moldes.
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Efeito dos elementos de adição (liga):	
 Vanádio (V): Tenacidade e excelente desoxidante;
Cromo (Cr): Aumento a resistência ao desgaste;
 	Boro (B): Resistência a fadiga;
 Níquel (Ni): Boa ductilidade e resistência à corrosão;
 Tungstênio (W): Alta resistência mesmo em altas TºC;
 Manganês (Mn): Ductilidade, resistência ao desgaste/choque;
 Silício (Si): Aumentaa elasticidade e resistência;
 Alumínio (Al): Desoxidante; 
 Molibdênio (Mo): alta resistência ao amolecimento;
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