Trabalho Tm

ETEC GETULIO VARGAS TRABALHO TECNOLOGIA DOS MATERIAS1


SUMÁRIO1 Introdução...........................................................................................................................5

2 Apresentação.......................................................................................................................5

3 Noções básicas de Siderurgia..............................................................................................5

3.1 Obtenção siderúrgica do ferro:.....................................................................................6

4 Produtos utilizados na obtenção do ferro gusa...................................................................7

4.1 Carvão..........................................................................................................................7

4.2 Minério de ferro...........................................................................................................7

4.3 Calcário ou fundente....................................................................................................7

5 Alto forno............................................................................................................................8

5.1 Produtos gerados no alto – forno..................................................................................8

5.2 Ferro Gusa....................................................................................................................8

5.3 Escória..........................................................................................................................9

5.4 Gases............................................................................................................................9

6 O Aço..................................................................................................................................9

6.1 Introdução.....................................................................................................................9

6.1.1 Definição de aço...................................................................................................9

6.1.2 Fabricação do aço.................................................................................................9

6.2 Processo Bessemer e Thomas – Bessemer.................................................................10

6.3 Conversor a Oxigênio (LD)........................................................................................11

6.4 Conversor Siemens – Martin......................................................................................12

6.5 Forno elétrico.............................................................................................................13

6.6 Forno de arco voltaico................................................................................................13

6.7 Forno de indução........................................................................................................14

7 Influência dos elementos de liga nas propriedades do aço...............................................14

7.1 Introdução...................................................................................................................14

7.1.1 Fosfóro................................................................................................................14

7.1.2 Enxofre................................................................................................................15

7.1.3 Carbono...............................................................................................................15

7.1.4 Mangânes............................................................................................................15

7.1.5 Cromo.................................................................................................................15

7.1.6 Tungstênio...........................................................................................................15

7.1.7 Molibdênio..........................................................................................................16

7.1.8 Chumbo...............................................................................................................16


7.1.9 Boro.....................................................................................................................16

7.1.10 Alumínio.............................................................................................................16

7.1.11 Magnésio.............................................................................................................16

7.1.12 Silício..................................................................................................................17

7.1.13 Vanádio...............................................................................................................18

7.1.14 Cobalto................................................................................................................20

8 Sistema de Classificação dos aços....................................................................................21

8.1 Introdução...................................................................................................................21

8.2 Classificação normativa SAE/AISI............................................................................23

8.2.1 Especificações e aplicações de aços SAE segundo tabela acima.......................25

8.2.2 Utilização de alguns aços conforme norma AISI/SAE e suas aplicações..........28

8.2.3 Aços baixo carbono.............................................................................................28

8.2.4 Aços Alto carbono..............................................................................................30

8.2.5 AÇOS CARBONO RESSULFURADOS (USINAGEM FÁCIL).....................31

8.2.6 AÇOS CARBONO RESSULFURADOS E REFOSFORADOS (USINAGEM FÁCIL) 31

8.2.7 Com adição de Chumbo......................................................................................32

8.2.8 Aços ao Manganês..............................................................................................32

8.2.9 Aços ao Níquel-Cromo.......................................................................................32

8.2.10 Aço Cromo – Molibdênio...................................................................................33

8.2.11 Aço ao níquel - cromo –molibdênio...................................................................33

8.2.12 Aços ao Cromo...................................................................................................35

8.3 Aço Cromo Vanádio...................................................................................................36

8.3.2 Aço Silício – Manganês......................................................................................37

8.4 Aços não comuns - Aços inoxidáveis e resistentes a corrosão e calor.......................37

8.4.1 Ao Cromo – Níquel.............................................................................................37

8.4.2 Ao Cromo............................................................................................................39

8.4.3 Para válvulas de motores de combustão interna.................................................40

8.5 Aços não comuns utilizados em ferramentas e matrizes............................................40

8.5.1 Ao carbono temperáveis em água.......................................................................40

8.5.2 Resistente ao choque...........................................................................................41

8.5.3 Para trabalho a frio..............................................................................................41

8.5.4 Para trabalho a quente.........................................................................................42

8.5.5 Aços Rápidos......................................................................................................43

9 Conclusão..........................................................................................................................44

10 REFERÊNCIAS................................................................................................................45


1 Introdução

As ligas ferrosas são as mais utilizadas dentre todas as ligas metálicas.O ferro é um metal de fácil processamento, abundante na crosta terrestre e caracteriza-se por ligar com muitos outros elementos metálicos e não-metálicos, o principal dos quais é o carbono.Além disso, a propriedade polimórfica do ferro é outro fator importante que explica a vasta utilização desse metal em todos os setores da engenharia e da indústria. Esse característico permite que as ligas ferrosas sejam submetidas a determinadas operações de tratamento térmico que modificam profundamente as suas propriedades mecânicas e possibilitam estender sua aplicação nas mais variadas condições de serviços.Acrescente-se a esses fatos, o constante progresso que está ocorrendo no aperfeiçoamento das técnicas de produção, visando a obtenção de ligas ferrosas cada vez mais ‘’limpas’’ e com propriedades mecânicas superiores.A correta aplicação das ligas ferrosas exige um conhecimento adequado dos seus característicos estruturais e mecânicos e dos fatores que podem afetá-los, desde os efeitos das condições de fabricação, dos tratamentos térmicos, dos elementos de liga básicos e da introdução de elementos de ligas especiais.Por esses motivos, tanto o produtor como o consumidor devem estar ao par destas peculiaridades, com maior ou menor profundidade, dependendo do seu campo de atuação; como é o nosso caso ‘’ profissionais Técnicos em Mecânica’’.

2 Apresentação

Neste trabalho iremos falar um pouco sobre o aço e suas classificações, iremos conhecer também a influência de alguns elementos de liga.

3 Noções básicas de Siderurgia

O ferro é um metal que existe em grande quantidade na natureza principalmente em forma de minério. Ligado ao carbono, o ferro dá origem ao aço, que é uma liga metálica de extrema utilidade no mundo moderno.No quadro abaixo encontram-se os nomes de alguns dos principais minérios de ferro, as fórmulas químicas e as percentagens de ferro que os minérios apresentam:


minério Fórmula Teor aproximado de

ferro

Hematita

Magnetita

Limonita

Siderita

Fe2O3

Fe3O4

2 Fe2O3 . 3 H2O

FeCO3

72 %

70 %

52 a 66 %

48 %

3.1 Obtenção siderúrgica do ferro:O processo de obtenção siderúrgica do ferro gusa pode ser resumido pelo diagrama abaixo:


Não é nosso objetivo estudarmos os processos siderúrgicos de obtenção do ferro gusa mas vamos fazer algumas observações sobre os produtos que entram no alto forno para a obtenção do ferro gusa.

4 Produtos utilizados na obtenção do ferro gusa

4.1 Carvão

É o combustível utilizado no alto forno é o carvão – coque ou de madeira – cuja ação se faz

sentir em três sentidos:

Fornecedor de calor para a combustão.

Fornecedor de carbono para a redução do óxido de ferro.

Indiretamente, fornecedor de carbono como principal elemento de liga do ferro

gusa.

4.2 Minério de ferro

O minério de ferro pode ser de diferentes tipos dependendo da região em que é extraído, sendo constituído de diferentes percentagens de ferro. Independente disto o mesmo deve ser preparado por diferentes processos para que ao entrar no alto forno possa apresentar um maior rendimento no processo, com um menor gasto de energia.

4.3 Calcário ou fundente


Tem como função combinar-se com as impurezas (ganga) do minério e com cinzas do carvão, formando as chamadas escórias fazendo com que a mesma fique flutuando por sobre o metal fundido, ferro gusa, sendo assim fácil a sua separação.Abaixo apresentamos um esquema simplificado de um alto forno:

5 Alto forno

O alto - forno é um forno vertical, com cerca de 30m de altura, cujo diâmetro varia de 4 a 10m, com formato de dois troncos de cone ligados pela base.Na parte inferior encontra-se um cadinho, a partir do qual se ergue uma parte cônica crescente chamada rampa.A parte superior do alto - forno ê formada pela cuba que se estreita para cima. A cuba é munida de um sistema de comportas cônicas pelas quais se carrega q alto - forno.Internamente o alto - forno é revestido com materiais refratários, isto é, materiais que suportam altas temperaturas. Esses materiais refratários são do tipo sílico - aluminoso, conhecidos por tijolos refratários de chamota.

O cadinho, onde se deposita o material fundido, constitui o fundo do alto - forno, sendo formado por tijolos de grafita.

5.1 Produtos gerados no alto – forno

Há três produtos que são gerados no alto – forno: o ferro – gusa, a escória e os gases. Passemos a uma breve descrição de cada um deles:

5.2 Ferro Gusa


Também chamado de ferro de primeira fusão, possui de 2,5 a 5% de carbono dissolvido e é descarregado do alto forno através do furo de corrida, a intervalos entre 3 e 5 horas. Nesse estado, o gusa apresenta uma temperatura entre 1250 a 1450°C.O ferro gusa é o principal produto do alto forno cuja utilização é feita nas aciarias para onde é encaminhado no estado líquido e transformado em aço; o mesmo é ainda utilizado no estado sólido como principal matéria prima das fundições de ferro fundido.

5.3 Escória

A escória fundida, flutua no ferro-gusa. Ela é descarregada através de um orifício (orifício de escória) para os moldes, nos quais se solidifica formando blocos. Os blocos de escória são utilizados como pedras de construção ou pavimentação e para a fabricação de cimento.

5.4 Gases

Os gases do alto forno, limpos de pó, são usados como combustível nas instalações de produção.O ferro-gusa, saindo do alto forno, pode seguir dois caminhos: ser transformado em aço ou em ferro fundido. Quando destinado ao fabrico de aço, o ferro-gusa, no estado líquido, é colocado em carros - torpedos que são dirigidos para a aciaria. No estado sólido, o ferro-gusa é a matéria-prima das fundições que fabricam ferro fundido

6 O Aço

6.1 Introdução

O funcionamento do mundo moderno tal qual conhecemos é extremamente dependente do aço. Ferramentas, equipamentos industriais, estruturas na construção civil, indústria bélica, automóveis, navios, trens, máquinas agrícolas, além de diversos utensílios domésticos são em grande parte compostos por aço. Mesmo os produtos que não utilizam diretamente esta matéria-prima, de alguma forma, são dependentes dela. Existe também a importância no mercado financeiro, uma vez que a cadeia produtiva do aço movimenta bilhões de dólares diariamente. Em outras palavras, o aço tem força no mercado e nas nossas vidas.

6.1.1 Definição de aço

E uma liga de ferro e carbono que contém no máximo 2,0% de carbono, além de certos elementos residuais resultantes dos processos de fabricação.

6.1.2 Fabricação do aço

Sendo o ferro gusa uma liga ferro – carbono em que o teor de carbono e as impurezas normais (silício, manganês, fósforo e enxofre) se encontram em teores elevados, a sua transformação em aço, corresponde a um processo de oxidação por intermédio do qual a porcentagem daqueles elementos é reduzida até aos valores desejados. Assim sendo, os processos para a produção de aço podem ser classificados de acordo com o agente oxidante em:


Processos pneumáticos, onde o agente oxidante é ar ou oxigênio;Processo Siemens Martin, elétrico, dúplex, etc., em que os agentes oxidantes são substâncias sólidas contendo óxido.Por outro lado, dependendo da composição do ferro gusa e do tipo de aço desejado, pode se considerar ainda outra divisão dos processos de sua fabricação.Processos ácidos, em que podem ser diminuídos ou removidos facilmente os elementos carbono, silício e manganês, não acontecendo, entretanto o mesmo com o fósforo e o enxofre.Processos básicos, em que todos os elementos acima podem ser reduzidos aos valores desejados.

6.2 Processo Bessemer e Thomas – Bessemer

O conversos Bessemer tem um revestimento de tijolos de sílica que não pode ser utilizado com ferro gusa rico em fósforo.O conversos Thomaz – Bessemer, por sua vez, tem um revestimento de tijolos de dolomita rica em cal adequada para trabalhar com ferro gusa rico em fósforo.Em ambos os processos, Bessemer ou Thomas – Bessemer, reduz-se o teor de carbono no ferro gusa pela injeção de ar por orifícios que existem no fundo do conversor.O ferro gusa líquido procedente do misturador é vertido no conversor em posição horizontal, adicionando-se cal ou dolomita.


Colocando-se o conversor na posição vertical, o ar enriquecido com oxigênio é soprado durante dez a vinte minutos. Durante esse tempo o oxigênio reage com o carbono, e o silício, o manganês e a cal reagem com o fósforo formando a escória.A escória do conversor Thomaz – Bessemer é moída e utilizada como adubo por possuir alto teor de fósforo.Produtos do conversor Bessemer e Thomas - Bessemer:Aço ao carbono não – ligados.

6.3 Conversor a Oxigênio (LD)

Nos conversores a oxigênio, é fabricada mais de 50% da produção mundial de aço. No Brasil, eles são também amplamente utilizados.A carga desse conversor é constituída de ferro gusa líquido, sucata de ferro, minério de ferro e aditivos (fundentes).Com uma lança refrigerada com água, injeta-se oxigênio puro a uma pressão de 4 a 12 bar no conversor.A oxidação do carbono e dos acompanhantes do ferro libera grande quantidade de calor. Para neutralizar essa elevada temperatura que prejudicaria o refratário, adiciona-se sucata ou minério de ferro.Pela adição de fundentes como a cal, os acompanhantes do ferro como o manganês, silício, fósforo e enxofre unem-se formando a escória.Para aumentar a quantidade do aço, adicionam-se os elementos de liga no final ou quando o aço está sendo vertido na panela.

Os aços produzidos no LD não contém nitrogênio pois não se injeta ar, daí a alta qualidade obtida. Esse conversor oferece vantagens econômicas sobre os conversores Thomas – Bessemer e Siemens – Martin.

Produtos do conversor a oxigênio (LD)

-Aços não - ligados-Aços para cementação-Aços de baixa liga


6.4 Conversor Siemens – Martin

O forno Siemens – Martin é um forno de câmara fixo. A carga do forno pode ser constituída de 70% de sucata e o resto de ferro gusa e fundentes (cal) para formar a escoria.

A temperatura de fusão é de 1800 oC, que se consegue pela queima de gás ou óleo.Os gases produzidos pela combustão saem do forno e passam, através de um empilhamento de tijolos, pela parte inferior do forno (recuperador) onde cedem calor dirigindo-se depois para a chaminé. A cada vinte minutos mais ou menos, o sentido dos gases é invertido de modo que o ar passe pelo recuperador que esta aquecido.

Produtos do conversor Siemens – Martin

-Aços carbono não – ligados-Aços de baixa liga-Aços – ferramenta que não exigem alta qualidade


6.5 Forno elétrico

Os aços finos, em particular os altamente ligados, são obtidos em fornos elétricos.Com o aço vindo do conversor a oxigênio ou Siemens - Martin e mais sucata selecionada alimenta-se o forno elétrico. Nesse forno, o aço é purificado e adicionam-se os elementos de liga desejados. Como a geração de calor se dá por uma corrente elétrica, não existe nenhuma chama de gás que desprenda enxofre.Existem dois tipos de fornos elétricos para a produção de aço, como veremos a seguir.

6.6 Forno de arco voltaico

Tem dois ou três eletrodos de carvão. Ao ligar, a corrente elétrica salta em arco voltaico das barras de carvão passando pelo material a fundir. A temperatura obtida neste processo é da ordem de 3600oC, o que torna possível fundir elementos de liga como o tungstênio (temperatura de fusão de 3370oC) ou molibdênio (temperatura de fusão de 2600oC).


6.7 Forno de indução

A corrente alternada passa por uma bobina situada ao redor de um cadinho, com isto se induzem correntes parasitas no material a fundir que aquecem o banho. Esse forno é empregado para fabricação de aços altamente ligados e de ferro fundido nodular.

7 Influência dos elementos de liga nas propriedades do aço

7.1 Introdução

Ligar é o processo de adicionar um metal ou um não metal aosmetais puros tais como cobre, alumínio ou ferro. Desde o tempo emque se descobriu que as propriedades dos metais puros poderiam sermelhoradas adicionando-se outros elementos, os aços ligados tornaram mais conhecidos. Na realidade os aços raramente estão no estado puro. As propriedades mais importantes que podem ser melhoradas pela adição de pequenas quantidades de elementos de liga são a dureza, a resistência mecânica, a ductilidade e a resistência à corrosão. A seguir verificaremos os elementos de liga mais comuns e seusefeitos nas propriedades dos aços.

7.1.1 Fosfóro

Em teores elevados, prejudica os aços tornando-os frágeis e quebradiços


7.1.2 Enxofre

Também e prejudicial pois além de frágeis torna os aços ásperos e granulosos devido aos gases que produz na matriz metálica. Em alguns casos, é conveniente a adição de enxofre em proporções de até 0,30%, o que torna o aço fácil de usinar pois os cavacos destacam-se em pequenos pedaços, permitindo altas velocidades de corte.

7.1.3 Carbono

É o mais importante devido à necessidade de haver carbonetos na estrutura para conferir a dureza e a resistência necessárias a aplicação. Geralmente o teor de carbono é elevado, situando-se entre 0,8 e 2%. Quando tenacidade é um fator importante para a aplicação (tais como martelos e talhadeiras devido aos esforços de impacto), emprega-se teores de carbono mais baixos (entre 0,5 e 0,7%C), tal como nos aços resistentes ao choque (tipo S).

7.1.4 Mangânes

Atua também como desoxidante além de dessulfurante. É empregado em teores inferiores a 0,5%. O manganês tem forte efeito na temperabilidade, porém a partir de teores mais elevados (1,5%). O mesmo forma carbonetos menos estáveis que o ferro, não contribuindo para a resistência ao revenido.

7.1.5 Cromo

É o elemento adicionado com a função principal de elevar a temperabilidade, pois é o que apresenta melhor relação custo/benefício. Além disso o cromo forma carbonetos endurecedores que são facilmente solúveis no tratamento de austenitização que precede a têmpera.O efeito de aumento de temperabilidade pelo cromo geralmente é máximo para teores de 4%Cr, sendo este o valor tipicamente empregado em aços ferramentas para trabalho a quente e em aços rápidos. No caso de aços para trabalho a frio, o teor de cromo pode atingir 12% quando se deseja dureza elevada. Neste caso o teor de cromo é mais elevado para fins de gerar maior quantidade de carbonetos de cromo na matriz (o teor de carbono situa-se, então, em cerca de 2%C). O cromo tem ainda o efeito (em teores acima de 4%) de elevar a resistência a quente por aumentar a resistência a oxidação e contribuir para a formação do pico de dureza secundária.

7.1.6 Tungstênio

Também atua como formador de carbonetos, favorecendo a obtenção do pico de dureza secundária no tratamento de revenimento. Em teores inferiores a 1,5% (mesmo com alto carbono) o tungstênio tem pequeno efeito no aumento de dureza. Em teores próximos a 4% há aumento significativo da resistência ao desgaste, a ponto de dificultar operações de retificação após a têmpera. Em teores de 12 a 20%, o tungstênio eleva significativamente a dureza a quente (até 600°C) e, por isso, é empregado frequentemente em aços rápidos (grupo W e/ou grupo T).


7.1.7 Molibdênio

Tem efeitos similares ao tungstênio, tendo sido usado para substituí-lo. O custo do molibdênio é maior, porém a quantidade empregada é menor (normalmente o teor de molibdênio substitui duas vezes a quantidade de tungstênio. A maioria dos aços rápidos emprega Molibdênio e Tungstênio.

7.1.8 Chumbo

Em pequenas quantidades (0,2% até 0,25%), este elemento melhora a usinabilidade do aço, sem qualquer prejuízo às propriedades mecânicas.

7.1.9 Boro

Em quantidades que variam de 0,001% até 0,003%, o boro melhora a temperabilidade e a resistência a fadiga.

7.1.10 Alumínio

Tem efeito parecido com o silício devido a sua grande afinidade com o oxigênio. Também é considerado desoxidante. Muitas vezes é utilizado nos aços a serem nitretados, pois o alumínio tem também grande afinidade com o nitrogênio.

7.1.11 Magnésio

As ligas de magnésio possuem boas características de resistência mecânica, módulo de elasticidade e baixa densidade ( 1,7 g/cm3 ), além de uma baixa relação resistência/densidade. Estas propriedades dão ao magnésio uma vasta utilização em aplicações estruturais. O magnésio possui também boa condutibilidades elétrica e térmica, e absorção às vibrações elásticas. Seu ponto de fusão é baixo, em torno de 650 °C. Tem boa usinabilidade e pode ser forjado, extrudado, laminado e fundido. Sua estrutra cristalina é hexagonal compacta. O magnésio possui boa resistência à corrosão em atmosferas pouco agressivas, mas é susceptível à corrosão em meios marinhos.

7.1.11.1 Obtenção

O magnésio é o sexto elemento mais abundante na crosta terrestre. Não é encontrado livre na natureza, porém entra na composição de mais de 60 minerais, sendo os mais importantes industrialmente os depósitos de dolomita, magnesita, brucita, carnallita, serpentina, kainita e olivina.O metal é obtido principalmente pela eletrólise do cloreto de magnésio ( MgCl), método que já foi empregado por [Robert Bunsen]], obtendo-o de salmouras e água de mar.

7.1.11.2 Aplicações

As ligas de magnésio são largamente utilizadas na indústria aeronáutica em componentes de motores, na fuselagem e em trens de aterrisagem, por exemplo. Encontra aplicação, também,


na indústria automobilística (caixas de engrenagem, rodas, colunas de direção), indústria bélica (mísseis) e em alguns componentes eletro-eletrônicos.

Exemplos de aplicações das ligas de Magnésio

7.1.12 Silício

Tem função desoxidante na fabricação do aço. Normalmente situa-se entre 0,10 e 0,30%, pois teores mais elevados tendem a favorecer a grafitização. Em alguns poucos casos (aços resistentes ao choque) emprega-se silício elevado (1% ou 2%) para fins de aumento de temperabilidade e aumento da resistência ao revenido sem que haja abaixamento da linha Ms (favoreceria a austenita retida). Para estas combinações de médio carbono (0.5 a 0.7%) e alto silício (1 a 2%), a tendência à grafitização é reduzida devido ao baixo carbono e eventual presença de elementos formadores de carbonetos (Mo, Cr,V).

7.1.12.1 Obtenção

Apenas os compostos de silício podem ser encontrados na natureza. O silício é o segundo elemento mais abundante da crosta terrestre; 26 a 28% da crosta terrestre é composto de silício. Em abundância na crosta terrestre o silício fica atrás apenas do oxigênio, que compõe quase a metade de toda a crosta. Na água do mar, a sua concentração é relativamente baixa, com apenas 3 mg de silício por litro. Pode-se encontrar no espaço um átomo de silício para cada 30000 átomos de hidrogênio

O silício é um componente essencial da grande maioria das rochas que formam a crosta terrestre. Arenitos, argila e granito são exemplos de rochas que contém compostos de silício. Entre os compostos silicosos significativamente presentes na argila, formada basicamente por feldspato, são a ortoclase (KAlSi3O8) e a plagioclase ((Na, Ca)Al1-2Si2). O quartzo (SiO2 - silica) pode apresentar diferentes cores de acordo com a presença de pequenas quantidades de elementos estranhos. A sílica quase pura é conhecida como quartzo ou simplesmente cristal. Os quartzos de cor púrpura ou lilás são conhecidos como ametista, os cristais de coloração amarela são conhecidos como citrinos.


A opala, silica amorfa hidratada, é encontrada em várias cores. Atualmente, as maiores quantidades de opala se encontram nas minas da Austrália e América Central, incluindo o México e a Eslováquia.


Utilizado para a produção de ligas metálicas, na preparação de silicones, na indústria cerâmica e, por ser um material semicondutor muito abundante, tem um interesse muito especial na indústria eletrônica e microeletrônica, como material básico para a produção de transistores para chips, células solares e em diversas variedades de circuitos eletrônicos. O silício é um elemento vital em numerosas indústrias. O dióxido de silício, areia e argila são importantes constituintes do concreto armado e azulejos ( ladrilhos ), sendo empregadas na produção do cimento Portland.Outros importantes usos do silício são:

-Como carga em materiais de revestimento e compósitos de cimento, como cerâmicas.-Como elemento de liga em fundições.-Fabricação de vidro e cristais para janelas e isolantes, entre outros usos.-O carboneto de silício é um dos abrasivos mais importantes.-Usa-se em lasers para a obtenção de luz com um comprimento de onda de 456 nm.-O silício é um dos componentes do polímero silicone.-Na fabricação dos diodos e diversos componentes eletrônicos.

chapas de aço silício

7.1.13 Vanádio

Atua como forte desoxidante (geralmente empregado em teores até O.5%). 0 vanádio tem forte efeito sobre a temperabilidade quando dissolvido na austenita. Entre tanto a sua função principal é a de atuar como estabilizador de grão pois o seu respectivo carboneto é de difícil solubilização na austenita no tratamento de têmpera, evitando que haja o crescimento da mesma. Em aços rápidos (devido ao emprego de corte a quente), o teor de vanádio situa-se entre 1% e 2%.


7.1.13.1 Obtenção

O vanádio nunca é encontrado no estado nativo, porém está presente em cerca de 65 minerais diferentes, entre os quais se destacam a patronita, VS4, a vanadinita, Pb5(VO4)3Cl, e a carnotita, K2(UO2)2(VO4)2·3H2O. Também é encontrado na bauxita, assim como em depósitos que contém carbono, como por exemplo no carvão, óleos crus de petróleo. É extraído do petróleo empregando porfirinas. É encontrado também em minérios de ferro, rochas vulcânicas e argilominerais.A maior parte das reservas mundiais, cerca de 10 milhões de toneladas, encontram-se na Rússia, China e África do Sul.Os minérios que contém vanadatos são dissolvidos por uma fusão alcalina. Em meio ácido, após outros processos, é obtido o V2O5 que, reduzido parcialmente com carbono e, em seguida com cálcio em atmosfera de argônio, o que permite obter vanádio metálico.Quando se parte de um mineral que não contenha vanadatos, porém contém sulfeto deste elemento, este é oxidado a vanadato e, posteriormente, realizam-se os mesmos procedimentos descritos para a obtenção do vanádio.O método mais comum de obtenção do vanádio é pela redução do pentóxido de vanádio, V2O5, e cloreto de cálcio a uma temperatura de 950 °C em bomba de aço, sob pressão.

V2O5 + 5 Ca + 5 CaCl2 ---> 2 V + 5 (CaO + CaCl2)

Para a obtenção do vanádio pode-se também utilizar a aluminotermia, que consiste em aquecer o óxido misturado com alumínio em pó:

3 V2O5 + 10 AL ---> 6 V + 5 Al2O3

Para a obtenção de um vanádio mais puro pode-se empregar também o método Van Arkel-de Boer, que é a formação de um composto mais volátil para posterior decomposição.


Aproximadamente 80% do vanádio produzido é empregado como ferrovanádio ou como aditivo em aço.

-É usado para a produção de aços inoxidáveis para instrumentos cirúrgicos e ferramentas, em aços resistentes a corrosão e, misturado com alumínio em ligas de titânio, é empregados em motores de reação. Também, em aços, empregados em eixos de rodas, engrenagens e outros componentes críticos.-É um importante estabilizador de carbetos na fabricação de aços.-Emprega-se em alguns componentes de reatores nucleares.-Forma parte de alguns imãs supercondutores.-Alguns compostos de vanádio são utilizados como catalisadores na produção de anidrido maleico e ácido sulfúrico. É muito usado o pentóxido de vanádio, V2O5, empregado em cerâmicas.


O Vanádio é muito utilizado na fabricação de ferramentas, como a chave dessa fotografia.

7.1.14 Cobalto

Tem a função principal de aumentar a dureza a quente dos aços rápidos, apesar de não ser endurecedor. O cobalto aumenta a temperatura solidus, permitindo que se empregue temperaturas mais elevadas de austenitização na têmpera. Isto permite maior dissolução de carbonetos (dos outros elementos, tais como carbonetos de vanádio, molibdênio e tungstênio, já que o cobalto por si só não é formador de carbonetos). O efeito final do cobalto é o de aumentar a dureza no estado temperado (por elevar a dissolução de outros elementos). Aços rápidos com 5 ou 10% são usados para obter maior velocidade em corte contínuo (em corte intermitente há problema de quebra de ferramenta devido elevada dureza e baixa tenacidade.

7.1.14.1 Obtenção

O metal não é encontrado em estado nativo, mas em diversos minerais, razão pela qual é extraído normalmente junto com outros produtos, especialmente como subproduto do níquel e do cobre. Os principais minérios de cobalto são a cobaltita, eritrina, cobaltocalcita e skuterudita. Os maiores produtores de cobalto são a China , Zâmbia , Rússia e Austria.


Ligas metálicas: superligas usadas em pás de turbinas a gás, turbinas de aviões, ligas resistentes a corrosão, aços rápidos, carbetos e ferramentas de diamante.Imãs do tipo (Alnico) e em cintas magnéticasCatálise do petróleo e indústria química.Revestimentos metálicos por eletrodeposição devido ao seu aspecto, dureza e resistência a corrosão.


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0c/Kreuzschl%C3%BCssel.jpg

- Secante para pinturas: tintas e vernizes.- Revestimento base de esmaltes vitrificados.- Pigmentos: cobalto preto e cobalto verde.- Eletrodos de baterias elétricas.- Cabos de aço de pneumáticos.- O Co-60, radioisótopo é usado como fonte de radiação gama em radioterapia, esterilização de alimentos (pasteurização fria) e radiografia industrial para o controle de qualidade de metais (detecção de fendas).

Broca de aço Cobalto

8 Sistema de Classificação dos aços

8.1 Introdução

Dada a grande variedade de tipos de aços, foram criados sistemas para sua classificação, os quais periodicamente são submetidos a revisões. Os aços podem ser classificados em grupos, em base de propriedades comuns:a- composição, como aços-carbono e aços-ligab- processo de acabamento, com aços laminados a quente ou aços laminados a frioc- forma do produto acabado, como barras, chapas grossas, chapas finas, tiras, tubos ou prefis estruturais. Há anteriores subdivisões desses grupos, como aços-carbono de baixo, médio ou alto teor de carbono. Os aços-liga são freqüentemente classificados de acordo com o principal ou principais elementos de liga presentes. Uma das classificações mais generalizadas - e que, inclusive, serviu de base para o sistema adotado no Brasil - é a que considera a composição química dos aços e, dentre os sistemas conhecidos, são muito usados os da "American Iron and Steel Institute -AISI" - e da "Society of Automotive Engineers - SAE".Os alemães - cujas normas são também populares no Brasil - adotam um critério de classificação diferente. A norma DIN 17100 classifica os "aços para construção em geral", por exemplo, em função o seu limite de resistência à tração. Assim, a designação St 42 corresponde a um aço com limite de resistência à tração entre 42 e 50 kgf/mm2 (410 e 490 MPa), St 60, limite de resistência à tração entre 60 e 72 kgf/mm2 (590 e 710 MPa). Já a norma DIN 17200, os classifica de acordo com a composição química: por exemplo, C35 significa aço-carbono com carbono médio de 0,35%; 34 CrMo4 corresponde a aço com carbono médio de 0,35% com cromo e molibdênio, equivalente ao tipo A151 4135 (*).


No Brasil, a Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABTN, por intermédio das normas NBR 6006 (102) classifica os aços-carbono e os de baixo teor em liga segundo os critérios adotados pela AISI e SAE. Muitos aços-liga são igualmente especificados pela sua edurecibilidade quando esse característico é exigido. Nesse caso, emprega-se o sufixo "H" (hardenability) para distingui-los dos tipos correspondentes que não apresentam exigências de endurecibilidade. Para os produtos de aço, as especificações mais utilizadas são da "American Society for Testing Materials - ASTM" e muitas dessas especificações da ASTM são adotadas pela "American Society of Mechanical Engineers - ASME", com pequena ou nenhuma modificação.

De acordo com a norma 6006 da ABTN, os aços-carbono são assim chamados quando os teores de silício e manganês não ultrapassam os teores de 0,6% (Si) e 1,65% (Mn). Neles, podem ainda ser especificados teor máximo de 0,1% de alumínio, teor mínimo de boro de 0,0005%, teor máximo de cobre de 0,3% ou ainda um teor máximo de chumbo de 0,35%. Se forem adicionados outros elementos como selênio, telúrio e bismuto, para melhorar as características de usinabilidade dos aços, estes são ainda considerados aços-carbono, do mesmo modo que o aço com adição de nióbio. Ainda de acordo com a ABTN, os aços-liga são os aços em que possuem outros elementos de liga, não se considerando como tais os elementos adicionados para melhorar sua usinabildade. A soma de todos esses elementos, inclusive carbono, silício, manganês, fósforo e enxofre não pode ultrapassar 6%. No caso dos elementos silício, manganês e alumínio, sempre presentes nos aços-carbono, os aços serão considerados ligados quando seus teores ultrapassarem 0,6%, 1,65% e 0,1 respectivamente.Vamos verificar a classificação normativa SAE/AISI.


8.2 Classificação normativa SAE/AISI

Essa designação normativa estabelece uma chave alfanumérica para a identificação dos aços, que segue o seguinte critério:yyAxxB em que:

yy - tipo de aço (ao carbono, ao manganês, ao cromo).

A - acréscimo de elementos de liga especiais (acrescentar quando aplicável).Aços ao boro – xyBxx: B denota aço ao Boro.

Aços ao chumbo – xxLxx : L denota aço ao Chumbo.

Aços ao vanádio – xxVxx : V denota aço ao Vanádio.

xx - percentual de carbono contido no aço x 100

B - requisitos adicionais de qualidade (temperabilidade) (acrescentar quando aplicável).


Tabela abaixo conforme codificação SAE/AISI


TIPOS DENOMINAÇÃO CARACTERÍSTICAS E COMPOSIÇÃOAPROXIMADASAE AISI

Aço

s C

10xx

11xx

13xx

C10xx

C11xx

13xx

Comuns

Usinagem ou corte fácil, com alto teor dessulfurado.

Aço – manganês – 1,75% Mn

Aço

s N

i

20xx

21xx

23xx

25xx

23xx

25xx

31xx

E 33xx

Aço – Níquel com 0.5% Ni

1.5 Ni

Aço – Níquel com 3,5% de Ni

Aço – Níquel com de 5,0% Ni

Aço

s N

i-C

r

30xx

31xx

32xx

33xx

34xx

30xx

―

40xx

41xx

43xx

13xx

23xx

Inox e resistente a altas temperaturas

Aço – 1,25% Ni – 0,65% Cr

Aço – 1,75% Ni – 1,0% Cr

Aço – 3,5% Ni – 1,5% Cr

Aço – 3,0% Ni – 0,8% Cr

Resistentes ao calor

Aço

s M

o

40xx

41xx

43xx

46xx

47xx

48xx

25xx

31xx

E 33xx

46xx

47xx

48xx

Aço – 0,25% Mo

Aço – 0,90% Cr – 0,20% Mo

Aço – 1,75% Ni – 0,80% Cr – 0,25% Mo

Aço – 1,75% Ni – 0,25% Mo – 0,25% Mo

Aço – 1,05% Ni – 0,45% Cr – 0,20% Mo

Aço – 3,5% Ni – 0,15%

Aço

s C

r

50xx

501xx

51xx

511xx

514xx

515xx

52xx

521xx

50xx

―

51xx

E511xx

―

―

52xx

E521xx

Aço – 0,3% ÷ 0,6% Cr

Aço – 0,5% Cr (para rolamentos)

Aço – 0,8% ÷ 1,05% Cr

Aço – 1,0% Cr (para rolamentos)

Resistente ao calor

Resistente ao calor

Aço – 1,20% Cr

Aço – 1,45% Cr

Aço

s N

i – M

o

86xx

87xx

93xx

97xx

98xx

86xx

87xx

93xx

97xx

98xx

Aço – 0,55% Ni – 0,5% Cr – 0,10% Mo

Aço – 0,55% Ni – 0,5% Cr – 0,25% Mo

Aço – 3,25% Ni – 1,2% Cr – 0,12% Mo

Aço – 0,55% Ni – 0,17% Cr – 0,20% Mo

Aço – 1,0% Ni – 0,8% Cr – 0,25% Mo

Vár

ios

61xx

70xx

92xx

94xx

xxBxx

xxLxx

61xx

70xx

92xx

94xx

xxBxx

CxxLxx

Aço – 0,9% Cr – 0,15% V

Aço tungstênio

Aço – 2,0% Si – 0,55% Mn

Aço – 1,0% Mn – 0,45% Ni – 0,4% Cr – 0,12% Mo

Aço boro – ≥ 0,0005% B

Aço chumbo – 0,15% ÷ 0,35% Pb

8.2.1 Especificações e aplicações de aços SAE segundo tabela acima.

8.2.1.1 Aços Carbono

Os aços baixo carbono possuem, normalmente, baixas resistência e dureza e altas tenacidade e ductilidade. Além disso, são bastante usináveis e soldáveis e apresentam baixo custo de produção.

Estes aços normalmente não são tratados termicamente. Entre as suas aplicações típicas estão as chapas automobilísticas, perfis estruturais e placas utilizadas na fabricação de tubos, construção civil, pontes e latas de folhas-de-flandres.

Exemplos de aplicações dos aços-carbono: latas de folha-de-flandres e chapas automobilísticas

8.2.1.2 Aços Níquel

O aço níquel se apresenta como um metal branco prateado, similar em muitos aspectos ao metal ferro, porém com uma boa resistência à oxidação e à corrosão. É utilizado principalmente na melhoria de resistência mecânica a altas temperaturas, resistência à corrosão e outras propriedades, para uma ampla faixa de ligas ferrosas e não-ferrosas. Outras propriedades que se destacam são: as condutividades térmica e elétrica, como também uma excelente propriedade magnética. Propriedades que fazem do níquel e suas ligas, metais bastante valiosos. As aplicações dos aços que contêm determinadas quantidades de níquel são bastante difundidas na engenharia em geral, onde as vantagens da alta resistência e da boa ductilidade e tenacidade são exigidas.

8.2.1.3 Aço Níquel - Cromo

As ligas níquel - cromo formam um sistema onde com até 30% de cromo tem-se solução sólida; e a principal finalidade de adição do cromo é elevar a resistência mecânica e à oxidação do níquel (e, também, a resistividade elétrica). As ligas níquel - ferro - cromo, de custo menor do que as anteriores, tem menor resistência a oxidação. Esse sistema, nas composições usuais, forma uma variada faixa de soluções sólidas nas quais poder-se-ia incluir os aços inoxidáveis com níquel (por exemplo, a liga de ferro com 18% Cr e 8% Ni). As ligas desse sistema possuem elevada resistência à corrosão a diversos meios tanto ácidos como básicos e de características oxidantes ou redutoras; porém, como no caso das ligas níquel - cromo, possuem elevada resistência mecânica e à oxidação em temperaturas elevadas.


8.2.1.4 Aço Molibdênio

O molibdênio é um metal de transição. O metal puro é de coloração branco prateado e muito duro; além disso, tem um dos pontos de fusão mais altos entre todos os elementos puros. Em pequenas quantidades, é aplicado em diversas ligas metálicas de aço para endurecê-lo e torná-lo resistente à corrosão. Por outro lado, o molibdênio é o único metal da segunda série de transição cuja essencialidade é reconhecida do ponto de vista biológico; é encontrado em algumas enzimas com diferentes funções, concretamente em oxotransferases (função de transferência de elétrons ), como por exemplo a xantina oxidase, e na nitrogenase (função de fixação de nitrogênio molecular ).

Aproximadamente dois terços do molibdênio consumido é empregado em ligas metálicas. O uso deste elemento remonta da Primeira Guerra Mundial, quando houve uma forte demanda de wolfrâmio, que começou a escassear, e havia necessidade de aços muito resistentes. O molibdênio passou a ser usado na produção de ligas de alta resistência, que suportassem bem temperaturas elevadas e resistissem à corrosão. Estas ligas são usadas na construção de peças para aviões e automóveis.

8.2.1.5 Aço Cromo

O uso mais importante do cromo é a produção de ácidos especiais. Ele é adicionado ao aço sob a forma de liga com o ferro, conhecido como ferro-cromo (contendo 40 a 80% de cromo), que se prepara quer pelo processo da alumino termia, quer reduzindo-se uma mistura de óxidos de ferro e de cromo, num forno elétrico, com carbono. O aço inoxidável é constituído por uma liga contendo aproximadamente 84% de ferro, 13% de cromo e 1% de níquel. Um aço ao cromo, com 1 a 1,5% de carbono e 2,5 a 4% de cromo, é tão duro que não pode ser trabalhado pelos aços endurecidos das ferramentas ordinárias, de modo que ele é à prova de perfuração. Usa-se na fabricação de caixas de segurança à prova de roubo, revestimento dos pilões de trituradores, ligações dos trilhos de estrada de ferro, etc. O aço ao cromo e ao vanádio é muito duro e resistente, sendo usado, atualmente, na fabricação de engrenagens, molas, eixos de transmissão, rodas de locomotivas, etc. Possui a propriedade muito importante de poder variar supreendentemente suas características, pelo tratamento térmico. Os aços ao cromo-níquel são usados na fabricação de chapas para blindagem; e os aços ao cromo-tungstênio e ao cromo-molibdênio usam-se para fabricar ferramentas que trabalham a grandes velocidades.

8.2.1.6 Aço Cromo-Vanádio

Não é utilizado o aço vanádio simples. O vanádio se associa a outros elementos, tais como o cromo. Porém ele tem alta resistência a ruptura e alta dureza, resiste ao calor da abrasão (fricção)Com os aços cromo-vanádio são fabricados quase todas as ferramentas manuais, usadas em mecânica de automóveis, como chave de boca, chave estrela etc.


8.2.1.7 Aço Níquel – Molibdênio

As ligas níquel - molibdênio apresentam também uma solução sólida com até 20% de molibdênio. E a função desse metal é igualmente elevar a resistência EM833 – SELEÇÃO DE MATERIAIS 85 à corrosão e a resistência mecânica do níquel, particularmente às temperaturas elevadas. O teor de molibdênio normalmente permanece abaixo do limite de solubilidade (à temperatura ambiente) para não reduzir substancialmente a ductilidade da liga. A presença de cromo, nessas ligas, se destina a elevar a resistência à oxidação.

8.2.1.8 Aço Tungstênio

A adição do tungstênio no aço dá a ele maior capacidade de corte, através do aumento da dureza, resistência à ruptura, resistência ao calor, sendo por esta razão bastante empregado nos aços rápidos.O aço tungstênio tem propriedades magnéticas.Com este tipo de aço são fabricadas as ferramentas de corte de alta velocidade, matrizes, e fabricação de imãs.

8.2.1.9 Aço Cromo – Níquel – Molibdênio

O aço Cromo – Níquel – Molibdênio, reúne três principais elementos: o cromo, o níquel e o molibdênio. O Cromo aumenta a resistência ao desgaste e a resistência à alta temperatura. O níquel aumenta a resistência à oxidação e à corrosão e aumenta também o limite de ruptura e a tenacidade. O molibdênio aumenta a dureza à quente, melhora à resistência à corrosão e a penetração da têmpera.Com os aços cromo-níquel-molibdênio, fabricam-se engrenagens de câmbio e de diferencial, terminais de direção eixos comando de válvulas, pinos de pistão, castanhas de tornos etc. Este tipo de aço é usado onde requer resistência do núcleo de 80 a 105kg/mm², resistência ao desgaste na camada cementada e tenacidade no núcleo.


8.2.2 Utilização de alguns aços conforme norma AISI/SAE e suas aplicações

8.2.3 Aços baixo carbono

8.2.3.1 AISI/SAE 1006

Aplicações: Retrefilação; repuxamento a frio; artefatos de uso comum.

8.2.3.2 8.2.1.1.3 – AISI/SAE 1008

Aplicações: Retrefilação – rebites – correntes - artefatos em geral – pregos – arames – parafusos recalcados a frio – chapas - chapas e tiras para estampagem profunda, como aros de rodas, etc...

8.2.3.3 AISI/SAE 1010

Aplicações: Pregos – arames – parafusos recalcados a frio – peças para máquinas e construção civil – de baixa solicitação – perfis para aros de rodas, etc.Este aço cementado é utilizado para peças de máquinas em geral como:Buchas, pinos, eixos, alavancas, etc...

8.2.3.4 AISI/SAE 1012

Aplicações: Pregos, cravos, arames, peças de baixa solicitação.

8.2.3.5 AISI/SAE 1015 e 1016

Aplicações: Parafusos, chassis, travessas, aros de rodas, alavancas, buchas, pinos, eixos, etc....

8.2.3.6 AISI/SAE 1017 e 1018

Aplicações: Industria automobilística, em chassis, longarinas, travessas, etc. Peças de máquinas em geral como pinos buchas, eixos, etc... Submetidos a esforços pequenos.

8.2.3.7 AISI/SAE 1020

Indicado para parafusos, trefilados duros, longarinas, chassis, discos de roda, peças em geral para máquinas e veículos submetidos a esforços pequenos e médios. É um aço altamente tenaz, particularmente indicado para fabricação de peças que devam receber tratamento superficial para aumento de dureza, principalmente cementação. Utilizado ainda para eixos em geral, forjados.


COMPOSIÇÃO QUÍMICA

C Mn P S Si Ni Cr Mo

0,18/0,23 0,30/0,60 0,040 0,050 - - - -

TRATAMENTOS TÉRMICOS

Recozimento ºC Normalização ºCTÊMPERA

ºC MEIOS

860 / 900 900 / 930 870 / 900 ÁGUA

8.2.3.8 AISI/SAE 1021,1022 e 1023

Aplicações: Peças diversas para industria automobilística e de construção de máquinas, submetidas a esforços pequenos e médios.

8.2.3.9 AISI/SAE 1024 e 1027

Aplicações: Parafusos, peças em geral para máquinas e veículos, peças forjadas.

8.2.3.10 AISI/SAE 1030

Aplicações: Parafusos, porcas, almas para cabos de alumínio, cordoalhas mensageiras, peças forjados em geral, eixos laminados e forjados, peças para industria automobilística e de construção de máquinas.

8.2.3.11 AISI/SAE 1035

Aplicações: Parafuso, cabos, molas, engrenagens simples, pinhões ferramentas para madeiras, chassis, travessas, peças forjadas, ferramentas agrícolas, peças em geral.

8.2.3.12 AISI/SAE 1038

Aplicações: Peças e eixos e, geral, peças forjadas.

8.2.3.13 AISI/SAE 1040

Parafusos, cabos, molas, grampos para cabelo, reforços para chassis, fitas para cortarmármore, peças forjadas , aplicações gerais em construção de máquinas.

8.2.3.14 AISI/SAE 1041

Aplicações: Eixos, pinos, parafusos, porcas, engrenagens, forjados em geral.


8.2.3.15 AISI/SAE 1043

Aplicações: Peças para transmissão de média solicitação.

8.2.3.16 AISI/SAE 1045

Indicado para transmissão de média solicitação, parafusos, cabos, malas, eixos para vagões ferroviários. É um aço de médio teor de carbono que se presta muito bem para ser endurecido ou beneficiado por tratamento térmico. Pode ser tratado seletivamente por indução ou chama. Devido a isso, encontra grande aplicação na fabricação de forjados, partes estruturais de máquinas e eixos em geral.



0,43/0,50 0,60/0,90 0,040 0,050 - - - -



ºC MEIOS

860 / 900 900 / 930 870 / 900 ÁGUA

8.2.3.17 AISI/SAE 1050

Aplicações: Terás e fitas laminadas a frio para molas, molas de relógio, molas para máquinas em geral, eixos, parafusos, pinos, peças forjadas submetidas a esforços elevados.

8.2.3.18 AISI/SAE 1055

Aplicações: Almas para cabos de alumínio.

8.2.4 Aços Alto carbono

8.2.4.1 AISI/SAE 1060

Aplicações: Arruelas de pressão, molas, grampos para cabelos, implementos agrícolas, coroa e pinhão de bicicleta, molas para veículos, peças forjadas submetidas a esforços elevados, parafusos de alta resistência.

8.2.4.2 AISI/SAE 1065

Aplicações: Almas para cabos de alumínio, chapas para tratores, ferramentas, peças para máquinas de alta resistência.


8.2.4.3 AISI/SAE 1070

Arruelas de pressão, molas, almas para cabos de alumínios, chapas para tratores, serra para madeira, ferramentas, peças para máquinas de alta resistência, eixos e peças em geral laminadas e forjadas.

8.2.4.4 AISI/SAE 1074

Aplicações: Peças de alta resistência ao desgaste.

8.2.4.5 AISI/SAE 1080

Aplicações: Discos arados, laminas de tratores, molas de alta resistência, ferramentas, peças e eixos laminados e forjados de alta resistência para aplicação mecânica.

8.2.4.6 AISI/SAE 1084

Aplicações: Laminas para máquinas de terraplanagem.

8.2.4.7 AISI/SAE 1085 e 1090

Aplicações: Peças para maquinas e molas de alta resistência, ferramentas.

8.2.5 AÇOS CARBONO RESSULFURADOS (USINAGEM FÁCIL)

8.2.5.1 AISI/SAE 1008 e 1151

Aplicações: Usinagem difícil e / ou abundante. A usinabilidade estes aços com teor de enxofre de 0,08 a 0,13 % apenas, já é sensivelmente melhor que a dos aços carbonos correspondentes. A durabilidade das ferramentas igualmente aumenta. Esses aços podem ser forjados e soldados com eletrodos de capa básica.

8.2.6 AÇOS CARBONO RESSULFURADOS E REFOSFORADOS (USINAGEM FÁCIL)

8.2.6.1 AISI/SAE C1211, C1212, 1213

Aplicações: Devido as ótimas condições de usinabilidade, são indicados para produção seriada, oferecendo ótimos rendimentos das máquinas operatrizes. Os cavacos que apresentam são curtos e quebradiços devido a presença do enxofre em porcentagens elevadas.Não são indicados para transformações a frio, soldagem e forjamento.

8.2.6.2 AISI/SAE Sulfaloy Super

Aplicações: Permite as mais altas velocidades de corte. Pode ser cementado e temperado, forjado e soldado com eletrodos de capa básica.


8.2.7 Com adição de Chumbo

8.2.7.1 AISI/SAE 12L14

Aplicações: Aço para tornos automáticos, utilizados na produção seriada de peças de pequeno e médio portes. Em função do balanceamento químico e da adição de Chumbo (Pb) na composição química, estes aços apresentam cavacos quebradiços durante a usinagem, o que proporciona a obtenção de peças com ótimo acabamento superfical e baixo consumo de ferramentas. Aço com alto teor de enxofre, ótima usinabilidade e baixa resistência mecânica. A adição de chumbo propicia a lubrificação da aresta de corte das ferramentas, permitindo o aumento da velocidade de usinagem. As melhores condições de utilização são obtidas mediante o processo de trefilação a frio, o que provoca encruamento superficial e aumenta os níveis de resistência mecânica. Não é indicado para operações de soldas e tratamentos térmicos em temperaturas acima de 450°C.

8.2.7.2 AISI/SAE Chumboloy Super

Aplicações: Uso recomendado para peças com grau de usinagem elevada e com exigências no sentido de precisão e aspectos na superfície. Permite elevadíssima velocidade de corte.

8.2.8 Aços ao Manganês

8.2.8.1 AISI/SAE 1330

Aplicações: Forjados grandes, eixos, arvores de solicitação média.

8.2.9 Aços ao Níquel-Cromo

8.2.9.1 AISI/SAE 3115

Aplicações: Aço próprio para cementação. Aplicado em peças de tamanho médio onde se deseja grande dureza superficial e núcleo tenaz como rodas dentadas, engrenagens cônicas, suportes, pinhões de acionamento, guias, engrenagens pequenas de alta resistência, etc...

8.2.9.2 AISI/SAE 3120

Aplicação: Aços para núcleo de média temperabilidade e próprio para cementação. Presta-se adequadamente á fabricação de peças que devam ser cementadas e endurecidas superficialmente sem maiores riscos de formação. Utilizado para fabricação de engrenagens, pinos, eixos, etc, em que devam ser aliadas altas tenacidades no núcleo para resistir a choques e alta dureza superficial para resistir ao desgaste.

8.2.9.3 AISI/SAE 3130

Aplicações: Aço para beneficiamento. Para peças de alta resistência para veículos e maquinas. Eixo de média solicitação.


8.2.9.4 AISI/SAE 3135

Aplicações: Aço para beneficiamento,de média temperabilidade, aplicado em bielas, braços e ponteiras de direção, porcas, parafusos, e outras peças de pequena seção que exijam resistência e tenacidade facilmente alcançáveis com os tratamentos térmicos.

8.2.9.5 AISI/SAE 3140

Aplicações: Aço para beneficiamento próprio para peças de alta resistência para veículos e máquinas.

8.2.9.6 AISI/SAE 3310

Aplicações: Juntas cardam de média solicitação, rodas dentadas, eixos, etc...

8.2.10 Aço Cromo – Molibdênio

8.2.10.1 AISI/SAE 4130

Aplicações: Aço de temperabilidade média que combina alta resistência com elevada tenacidade.

8.2.10.2 AISI/SAE 4140

Aplicações: Aço especial para beneficiamento, média temperabilidade para peças que exigem grande dureza, resistência e tenacidade. Indicado para fabricação de engrenagensvirabrequins, eixos, parafusos de alta resistência, equipamentos de perfuração,alavanca para peças de direção de veículos, estribos de mola. Dentre os aços demedio teor de liga é o que se apresenta melhor endurecibilidade. Pode sertemperado integralmente até o diâmetro de cerca de 50 milímetros.

8.2.10.3 AISI/SAE 4150

Aplicações: Aço para beneficiamento próprio para peças de alta resistência como arvores, eixos, estribos para molas, alavancas para peças de direção de veiculo.

8.2.11 Aço ao níquel - cromo –molibdênio

8.2.11.1 AISI/SAE 4320

Aplicações: Aço de cementação, para núcleo de alta temperabilidade para peças onde se deseja grande dureza superficial e boa tenacidade no núcleo. Indicado para eixos, coroas, terminais de direção, engrenagens normais e para corrediças, etc...


8.2.11.2 AISI/SAE 4340

Aplicações: Aço de alta temperabilidade. Indicado para peças de grandes espessuras e que estejam sujeitas a elevados esforços, como virabrequins, bielas, engrenagens, parafusos de alta resistência, etc.Em virtude de suas propriedades este aço aplica-se bem a peças que devam manter adureza nas temperaturas mediamente altas.

8.2.11.3 AISI/SAE 8615

Aplicações: Aço para cementação utilizado na confecção de peças para a industria automobilística e de maquinarias em geral.

8.2.11.4 AISI/SAE 8620

Aplicações: Aço para peças cementadas com 80 a 110 Kmf/mm2 no núcleo. Indicado para engrenagens de câmbio e diferencial, terminais, setores e sem-fins de direção, eixos, comandos de válvulas, cruzetas, pinos, pistões, etc.



0,18/0,23 0,70/0,900,0350,0400,15/0,350,40/0,700,40/0,60 0,15/0,25


Recozimento ºCNormalização

ºCTÊMPERA

ºC MEIOS

860 / 900 900 / 930900 / 930

ÓLEO OU BANHO DE SAL

8.2.11.5 AISI/SAE 8625 e 8630

Aplicações: Peças de alta resistência e tenacidade, submetidas a beneficiamento, para a industria automobilística e de maquinas em geral.

8.2.11.6 AISI/SAE 8640

Aplicações: Aço padrão de beneficiamento para peças com espessuras médias, indicado para eixos em geral na indústria mecânica e na indústria de autopeças, engrenagens, bielas, virabrequins, juntas, peças para equipamento de perfuração, etc.




0,38/0,43 0,75/1,000,0350,0400,15/0,350,40/0,700,40/0,60 0,15/0,25



ºC MEIOS780 / 800 860 / 900 840 / 880 ÓLEO

8.2.11.7 AISI/SAE 8645

Aplicações: Aço para beneficiamento utilizado em peças para a industria automobilística e de máquinas em geral.

8.2.11.8 AISI/SAE 8650 e 8660

Aplicações: Aços próprios para peças submetidas a beneficiamento e sujeitas a elevados esforços de flexão e torção. Recomendado na fabricação de semi-eixos de caminhões, molas para altas cargas etc...

8.2.11.9 AISI/SAE 9315

Aplicações: Aço para cementação, de alta temperabilidade, permitido grande resistência ao desgaste na camada cementada e um Maximo de tenacidade no núcleo. Empregado em eixos, coroas, engrenagens, equipamentos pesados, etc...

8.2.12 Aços ao Cromo

8.2.12.1 AISI/SAE 5115 e 5120

Aplicações: Para peças cementadas com 65 a 90 kg / mm² o núcleo. Indicado na fabricação de eixo de cames, pinos e êmbolos, engrenagens pequenas e os eixos para as mesmas, etc...

8.2.12.2 AISI/SAE 5130 e 5135

Aplicações: Indicado para parafusos beneficiados e peças com tratamento de cianetação. Aplicado ainda para molas, alavancas, eixos, hastes, pinos, parafusos resistentes ao calor, etc...

8.2.12.3 AISI/SAE 5132

Aplicações:Cilindros de motores de carros e aviões.

8.2.12.4 AISI/SAE 5140


Aplicações: Aço de baixa temperabilidade , para peças beneficiadas de dimensões medias como ponteiras, semi-eixos de transmissão, molas, alavancas,eixos, haste de êmbolos, pinos, parafusos resistentes ao calor, rodas dentadas com tratamento de cianetação, etc...

8.2.12.5 AISI/SAE 5145 e 5160

Aplicações: Peças em geral submetidas a beneficiamento como molas, alavancas, eixos, hastes de embolo, pinos, parafusos resistentes ao calor, etc...

8.2.12.6 AISI/SAE 5150

Aplicações: Aço padrão para molas, semi-eliticos e helicoidais para automóveis, caminhões, tratores, etc.Outras aplicações semelhantes as do aço 5145.

8.2.12.7 AISI/SAE 52100

Aplicações: Este aço é empregado na fabricação de capas de rolamentos, esferas, punções vazadores, pinos guia para matrizes de injeção, pino extrator, roletes de rolamentos e peças em geral. É utilizado em componentes de média resistência mecânica.

Temperaturas de Tratamento Térmico (ºC)

Recozim. Normaliz. TêmperaMeio deResfr.

Temperatura de Revenimento

730/790/°C 900/825°C 815/870°C Óleo apropriado 400/600*

8.3 Aço Cromo Vanádio

8.3.1.1 AISI/SAE 6120

Aplicações: Utilizados na fabricação de ferramentas manuais, usadas em mecânica de automóveis, como chave de boca, chave estrela, chave de roda, etc...Possui alta resistência à ruptura e alta dureza, resiste ao calor de abrasão (fricção).

8.3.1.2 AISI/SAE 6150

Aplicações: Barras de torção, eixos, alavancas, etc...


8.3.2 Aço Silício – Manganês

8.3.2.1 AISI/SAE 9250 e 9315

Aplicações: Utilizados na fabricação de engrenagens, coroas e pinhões de automóveis, tratores e aviões, moldes de plásticos e de borracha que exigem polimento fino. È um aço que com a têmpera permite obter resistência ao desgaste máximo na camada superficial e grande tenacidade no núcleo.

8.3.2.2 AISI/SAE 9260

Aplicações: Aço padrão para molas semi-eliticos e helicodais para automóveis, caminhões, tratores, etc...

8.4 Aços não comuns - Aços inoxidáveis e resistentes a corrosão e calor

8.4.1 Ao Cromo – Níquel

8.4.1.1 AISI/SAE 301

Aplicações: Ornamentação, utensílios domésticos, fins estruturais, equipamentos para industrias químicas, alimentícias e de transporte.

8.4.1.2 AISI/SAE 302

Aplicações: Aço tipo 18-8. utilizado principalmente em equipamentos para industrias alimentícias, instrumentos para odontologia, ornamentação, etc...

8.4.1.3 AISI/SAE 302 S

Aplicação: Apresenta melhor resistência a formação de casca de oxido nas altas temperaturas, devido a presença do silício na sua composição.

8.4.1.4 AISI/SAE 303

Aplicações: Aço tipo 18-8 de usinagem fácil, próprio para usinagem em tornos automáticos. Utilizados em eixos, parafusos, peças de carburadores, etc...

8.4.1.5 AISI/SAE 304

Aplicações: Aço semelhante ao 302 porem com maior resistência a corrosão. Utilizado para equipamentos soldados para industrias alimentícias, facas não cortantes, sede deválvulas, etc...

8.4.1.6 AISI/SAE 304L


Aplicações: Peças usinadas para industrias alimentícias e de laticínios.

8.4.1.7 AISI/SAE 308

Aplicações: Apresenta maior resistência a corrosão que o 18-8.Utilizado para eletrodos de solda, etc...

8.4.1.8 AISI/SAE 309

Aplicações: Boa resistência mecânica e a oxidação nas altas temperaturas. Aplicado em equipamentos para indústria químicas, peças de torno, estufas, etc...

8.4.1.9 AISI/SAE 310

Aplicações: Aço de elevada resistência a corrosão, resistente a oxidação até a temperatura de1100ºC.

8.4.1.10 AISI/SAE 314

Aplicações: Aço refratário austenítico, resistente até 1.200º C, bom para solda elétrica e autógena, de ótima resistência contra gases oxidantes para teores máximos de 0,7g de enxofre por metro cúbico de gás.

8.4.1.11 AISI/SAE 316

Aplicações: Aço inoxidável austenítico, com adição de molibdênio. Possui boa resistência a corrosão pela água do mar. Indicado para peças soldadas com grande resistência a agentes oxidantes, equipamentos para industrias químicas, de papel, etc...

8.4.1.12 AISI/SAE 317

Aplicações: Apresenta melhor resistência a corrosão que o 316, tendo aplicações similares.

8.4.1.13 AISI/SAE 321

Aplicações: Aço tipo 18-8 astabilizado contra corrosão inter cristalina nas altas temperaturas.Indicado para aplicações que exigem solda.

8.4.1.14 AISI/SAE 347

Aplicações: Peças e equipamentos das industrias alimentícias, químicas e de artigos de luxo. Bom para serviços a alta temperatura e de onde se exige solda.

8.4.2 Ao Cromo


8.4.2.1 AISI/SAE 403

Aplicações: Peças estruturais e palhetas de turbinas.

8.4.2.2 AISI/SAE 405

Aplicações: Não endurecível devido a presença do alumínio. Indicado para tubos de radiadores, caldeiras, recipientes para industria petrolíferas, instalações de craqueamento.

8.4.2.3 AISI/SAE 410

Aplicações: Aço de alta resistência mecânica e resistência moderada a corrosão. Usado para válvulas e hastes de registros para vapor, porcas, parafusos e prisioneiros da industria de petróleo, moldes para plásticos, partes estruturais de alta resistência em geral.

8.4.2.4 AISI/SAE 416

Aplicações: Palhetas para turbinas e vapor e aplicação similares.

8.4.2.5 AISI/SAE 420

Aplicações: Aço de alta resistência a corrosão quando temperado. Utilizado principalmente para facas de mesa e cutelaria em geral, moldes para plástico e vidro, instrumentos cirúrgicos, molas, etc...

8.4.2.6 AISI/SAE 430

Aplicações: É o tipo mais comum deste grupo por ser de conformação muito mais fácil. Utilizado para equipamentos de industria químicas, restaurantes e cozinhas, adorno para automóveis e decorações arquitetônicas, etc...

8.4.2.7 AISI/SAE 430F

Aplicações: Aço de usinagem fácil, para parafusos e porcas, etc...

8.4.2.8 AISI/SAE 431

Aplicações: Partes estruturais de alta resistência.


8.4.3 Para válvulas de motores de combustão interna

8.4.3.1 AISI/SAE EV-5

Aplicações: Para válvulas de escape de motores que utilizam gasolina contendo chumbo tetra tila e outros aditivos.

8.4.3.2 AISI/SAE EV-11

Aplicações: Aço austenitico para válvulas de motores a gasolina. Tem alta resistência a corrosão e boas características mecânicas nas altas temperaturas.

8.4.3.3 AISI/SAE HNV-3

Aplicações: Válvula de admissão de motores a gasolina e válvulas de escape de motores diesel.

8.4.3.4 AISI/SAE HNV-6

Aplicações: Válvula de escape de motores que utilizam gasolina com alto índice de octanas.

8.5 Aços não comuns utilizados em ferramentas e matrizes.

8.5.1 Ao carbono temperáveis em água

8.5.1.1 AISI/SAE W1

Aplicações: Aço ao carbono, de temperabidade controlada para ferramentas que requerem alta dureza superficial e núcleo tenaz. Os aços W1 são indicados para talhadeiras manuais, matrizes para corte a frio, ponteiros, machados, facas curtas, martelos, ferramentas para repuxar chapas, tampas de forjamento a quente, e em geral para ferramentas de pouco desgaste e pequena retenção de corte.

8.5.1.2 AISI/SAE W2

Aplicações: Aço ferramenta ao carbono de baixa temperabilidade, do tipo tenaz – extra – duro.Indicado para ferramentas que devem apresentar alta dureza superficial e boatenacidade no núcleo. Utilizado em ferramentas de corte, brocas espirais, cossinetes, laminas de formão e ferramentas para madeira em geral, facas para máquina de moer carne, punções, estampas para maquina de pregos e rebites, ferramentas e cunhagem, estampas para forjamentos, martelo - de - queda, pistões para martelos pneumáticos.

8.5.1.3 AISI/SAE W5

Aplicações: Matrizes para cunhagem e para gravação em relevo etc..


8.5.2 Resistente ao choque

8.5.2.1 AISI/SAE S1

Aplicações: Aço de alta dureza e elevada tenacidade para ferramentas que devem resistir a choque e abrasão. Indicado para ferramentas de trabalho a frio, como punção para chapas acima de 2 mm, rebitadeiras e outras ferramentas de rebarbação, laminas de tesouras de cortes pesados, facas de faqueadeiras e desfolhadeira. Para trabalho a quente é indicado para buchas internas e intermediarias de prensas de extrusão de metais ferrosos e não ferros, facas de tesouras e matrizes de prensagem a quente, permitindo esfriamento com água.

8.5.2.2 AISI/SAE S4

Aplicações: Pinças de torno, chaves de fenda, etc. de alta elasticidade e dureza..

8.5.3 Para trabalho a frio

8.5.3.1 AISI/SAE O1

Aplicações: Aço ferramenta temperavel em óleo. Suas principais características são boa usinabilidade no estado recosido, baixa deformação na têmpera, alta resistência ao desgaste e boa tenacidade. Indicado para ferramentas de corte e estampagem,especialmente macho, cossinetes, facas de alto rendimento para corte de papel eoutros materiais semelhantes, brochas e punções. Utilizados ainda em instrumentos de medição, como calibradores, padrões, réguas, etc...

8.5.3.2 AISI/SAE O7

Aplicações: Aço de alta dureza e grande capacidade de corte. Indicado para ferramentas de acabamento e de corte com gumes delgados, como brochas, machos, cossinetes,alargadores, broca helicoidial, fresas, facas para papel, couro e fume, ferramentas rotativas para madeira, ferramentas de acabamento de caneluras em cilindros de laminação.

8.5.3.3 AISI/SAE D3

Aplicações: Aço indeformável com alta tenacidade e resistência a abrasão. Indicado para matrizes de corte de alto rendimento, punções e facas para corte a frio, de chapas até 5mm, ferramentas rebarbadoras para trabalhos a quente, peças estampadas, ferramentas de “broaching” e de recravadeira, roletas de maquinas de tubos soldados, cilindros para laminação a frio, bigornas para forjamento a quente de peças finas, como foices e enxadas, fieiras de arame e barras, revestimentos para moldes de ladrilhos e tijolos.


8.5.3.4 AISI/SAE D6

Aplicações: Aço indeformável com liga adicional de tungstênio e vanádio, de excepcional resistência á abrasão e máxima retenção de corte. Indicado para matrizes de corte e de facas de tesouras de alto rendimento, corte de chapas siliciosas e chapas de aço até 4 mm de espessura, estampas para cortes de precisão, nas industrias de cartonagem e relojoaria, placas para revestimentos de moldes de tijolos e ladrilhos, ferramentas para prensagem de pós metálicos e de materiais altamente abrasivos, guia para máquinas operatrizes, réguas para retificadoras “ centerless “, peças de desgaste de calibradores e micrômetros, ferramentas em geral.

8.5.4 Para trabalho a quente

8.5.4.1 AISI/SAE H 10

Aplicações: Aço de boa condutibilidade térmica. Indicado para ferramentas de prensas de extrusão de tubos, principalmente punções refrigerados a água, matrizes estampas e punções para forjamento de parafusos, porcas e rebites,ferramentas para fundição, sob pressão, de metais pesados, partes postiças de matrizes de prensagem.

8.5.4.2 AISI/SAE H11 e H13

Aplicações: Moldes de fundição sob pressão e aplicação similares.

8.5.4.3 AISI/SAE H12

Aplicações: Aço para trabalho a quente de grande tenacidade e resistência a choque térmico. Apresenta pequena deformação na temperatura. Indicado para moldes de fundição sob pressão e matrizes para extrusão, de metais não ferrosos, facas para tesouras a quente, peças de inserção (inserta) para matrizes de forjamento, etc...

8.5.4.4 AISI/SAE H21

Aplicações: Aço de alto teor de ligas com grande resistência ao revenimento e á abrasão em temperaturas elevadas.Indicadas para ferramentas de trabalho contínuo em altas temperaturas,não sujeitas a grandes choques térmicos. Suas principais aplicações são em matrizes de prensar e repuxar a quente em prensas e máquinas “ upset”, punções a quente refrigerados a óleo, punções, matrizes e disco de prensas de extrusão, ferramentas de alta solicitação de máquinas de forjamento de parafusos, porcas e rebites, ferramentas para fundição, sob pressão de metais não ferrosos.


8.5.4.5 AISI/SAE 56 Ni Cr Mo V7

Aplicações: Indicado para a confecção de matrizes ou estampas de forjamento a quente em martelos de queda e martelo de contra - golpe de matais leves ou pesados.

8.5.4.6 AISI/SAE X 30 W Cr V41

Aplicações: Ferramentas para produção de parafusos, ferramentas de prensagem para trabalho com ou não ferrosos.

8.5.4.7 AISI/SAE 35 Ni Cr Mo 16 e X 45 Ni Cr Mo 4

Aplicações: Componentes para matrizes de prensagem e aplicações similares.

8.5.5 Aços Rápidos

8.5.5.1 AISI/SAE T 1

Aplicações: Aços de elevada tenacidade e grande retenção de corte. Indicado para ferramentas de corte na usinagem de ferro, aço e metais não ferrosos. Aplicado em ferramentas para tornos, fresadoras, plinas, machos cossinetes, brocas espirais, serras, alargadores, etc...


Aplicações: Ferramentas de grande tenacidade para operações de desbaste e acabamento, fresas, etc...


Aplicações: Ferramentas para torno e plaina que necessitam corte de grande resistência e tenacidade.


Aplicações: Aço de alto teor de cobalto e tungstênio. Possui grande resistência a quente e elevada retenção de corte mesmo nas altas temperaturas. Indicado para fresas, “bits”, facas de alto rendimento e ferramentas em geral para trabalho com materiais muito duro.


9 Conclusão

Na sociedade moderna, a produção de aço deve está próxima ao topo da lista. O aço está presente em uma ampla gama de produtos modernos, como por exemplo, carros, tratores, pontes, trens (e seus trilhos), ferramentas, estrutura de prédios, armas, navios; até mesmo uma caneca de aço, todos dependem do aço.Há muitos tipos de aços no mercado, com as mais variadas composições químicas para diversas aplicações.O conhecimento das normas que classificam este material, é essencial para a escolha correta do aço que atenda às necessidades de um projeto.Neste trabalho apresentamos de forma simplificada este assunto para que os profissionais da área aprendam um pouco mais desse material que faz parte do nosso cotidiano.Verificando este trabalho surgiu no pensamento: como seria a vida sem o aço...


10 REFERÊNCIAS

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TECNOLOGIA DOS MATÉRIAS [Online] Disponível:http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfEPgAK/classificacao-dos-acos. Acessado em Novembro de 2012.

TECNOLOGIA DOS MATÉRIAS:Livro: Materiais Autores: A. Remy /M. Gay / R. Gonthier Editora: hemus

TECNOLOGIA DOS MATÉRIAS:Livro: Nova mecânica industrial Autor: Américo Yoshida Editora: Brásilia Vol. 04


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