Ferros & aços II-10

MSPC - Informações Técnicas

Ferros & aços II-10

Efeitos do teor de carbono

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Conforme mencionado em página anterior, o teor de carbono exerce significativa influência nas propriedades mecânicas dos aços.

As curvas do gráfico da Figura 01 mostram, de forma aproximada, as variações de dureza e de tensões de tração máxima e de escoamento com o teor de carbono do aço.

Fig 01

Pode-se notar que a dureza aumenta progressivamente com o teor de carbono e que as tensões de tração também aumentam nos aços hipoeutetóides, mas tendem a estabilizar-se nos hipereutetóides.

Na maioria dos materiais, a contrapartida para maior dureza é maior fragilidade ou menor ductilidade. E essa regra é também válida para os aços.

Alongamento e resistência ao impacto x teor de carbono

Fig 02

Os gráficos da Figura 02 dão variações aproximadas do alongamento e resistência ao impacto em função do teor de carbono. Portanto, teores maiores de carbono implicam maior fragilidade e menor ductilidade.

Outro aspecto, importante em aplicações estruturais, é a capacidade de soldagem. Aços com até 0,3% C são considerados de soldagem fácil. De 0,3 a 0,5%, média. E, acima de 0,5% C, são de soldagem difícil.

Efeitos dos elementos de liga

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Quando mencionado elementos de liga, deve ficar subentendido que são outros elementos além do ferro e do carbono, uma vez que estes últimos são os constituintes básicos do aço.

Alumínio (Al): é usado em pequenas proporções, como desoxidante e agente de controle do crescimento dos grãos.

Chumbo (Pb): não se liga ao aço mas, quando adicionado, distribui-se na estrutura em forma de partículas microscópicas, o que resulta em maior facilidade de usinagem. Entretanto, devido ao baixo ponto de fusão (cerca de 327°C), aços com chumbo não devem ser usados em temperaturas acima de 250°C.

Cobalto (Co): aumenta a dureza do aço sob altas temperaturas.

Cobre (Cu): melhora a resistência à corrosão por agentes atmosféricos, se usado em teores de 0,2 a 0,5%.

Cromo (Cr): melhora a resistência à corrosão (aço com cerca de 12% Cr resiste à ação da água e de vários ácidos), aumenta a resistência à tração (em média, 80 MPa para cada 1% de cromo), melhora a facilidade de têmpera, aumenta a resistência à alta temperatura e ao desgaste.

Enxofre (S): é, na maioria dos casos, um elemento indesejável, oriundo do processo de produção. Se combinado com o ferro na forma de sulfeto, deixa o aço quebradiço. Entretanto, se combinado com o manganês no forma do respectivo sulfeto, favorece a usinagem com a formação de cavacos que se quebram facilmente.

Fósforo (P): é considerado um elemento prejudicial, resultante do processo de produção. Torna o aço frágil, efeito que se acentua com o aumento do teor de carbono. Assim, os teores máximos permitidos devem ser controlados com rigor em aços para aplicações estruturais ou críticas.

Manganês (Mn): em média, para cada 1% de manganês, a resistência à tração aumenta 100 MPa. Para aços temperáveis, aumenta a dureza após o processo de têmpera.

Molibdênio (Mo): melhora a resistência a altas temperaturas, a resistência ao desgaste e a dureza após a têmpera. Para aços inoxidáveis, melhora a resistência à corrosão.

Níquel (Ni): em média, para cada 1% de níquel, a resistência à tração aumenta 40 MPa, mas o limite de elasticidade é mais favorecido. Melhora significativamente a capacidade de têmpera, possibilitando redução da velocidade de resfriamento. O níquel altera a alotropia do ferro e teores acima de 25% fazem reter a austenita em temperaturas usuais, fazendo um aço austenítico, que é não magnético e bastante resistente à corrosão. Com 36% de Ni, o aço tem o menor coeficiente de dilatação térmica e é usado em instrumentos de medição. Em conjunto com o cromo, o aço pode ser austenítico com a combinação 18% Cr e 8% Ni.

Silício (Si): é um agente desoxidante na produção do aço. Aumenta a resistência à corrosão e a resistência à tração, mas prejudica a soldagem. O silício aumenta significativamente a resistividade elétrica do aço e, por isso, aços com silício são amplamente usados em núcleos magnéticos (motores, transformadores, etc) devido às menores perdas com as correntes parasitas que se formam.

Tungstênio (W): aumenta a resistência à tração em altas temperaturas. Forma carbonetos bastante duros e é usado em aços para ferramentas (aços rápidos).

Vanádio (V): refina a estrutura do aço, impedindo o crescimento dos grãos. Forma carbonetos duros e estáveis e é usado em aços para ferramentas para aumentar a capacidade de corte e dureza em altas temperaturas.

Codificação de aços

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Existem várias entidades que estabelecem normas para codificação de aços de acordo com o teor de carbono e dos elementos de liga. Na tabela abaixo, alguns códigos da SAE (Society of Automotive Engineers).

Código SAE	Descrição ou principais elementos de liga
10xx	Aços-carbono de uso geral
11xx	Aços de fácil usinagem, com enxofre
13xx	Manganês (1,75%)
15xx	Manganês (1,00%)
23xx	Níquel (3,50%)
25xx	Níquel (5,00%)
31xx	Níquel (1,25%), cromo (0,65%)
33xx	Níquel (3,50%), cromo (1,55%)
40xx	Molibdênio (0,25%)
41xx	Cromo (0,50 ou 0,95%), molibdênio (0,12 ou 0,20%)
43xx	Níquel (1,80%), cromo (0,50 ou 0,80%), molibdênio (0,25%)
46xx	Níquel (1,55 ou 1,80%), molibdênio (0,20 ou 0,25%)
47xx	Níquel (1,05%), cromo (0,45%), molibdênio (0,25%)
48xx	Níquel (3,50%), molibdênio (0,25%)
50xx	Cromo (0,28% ou 0,40%)
51xx	Cromo (0,80, 0,90, 0,95, 1,00 ou 1,05%)
61xx	Cromo (0,80 ou 0,95%), vanádio (0,10 ou 0,15%)
86xx	Níquel (0,55%), cromo (0,50 ou 0,65%), molibdênio (0,20%)
87xx	Níquel (0,55%), cromo (0,50%), molibdênio (0,25%)
92xx	Manganês (0,85%), silício (2,00%)
93xx	Níquel (3,25%), cromo (1,20%), molibdênio (0,12%)
94xx	Manganês (1,00%), níquel (0,45%), cromo (0,40%), molibdênio (0,12%)
97xx	Níquel (0,55%), cromo (0,17%), molibdênio (0,20%)
98xx	Níquel (1,00%), cromo (0,80%), molibdênio (0,25%)

Obs: os dois últimos algarismos (xx) indicam o teor de carbono em 0,01%. Exemplo: um aço SAE 1020 tem 0,20 % de carbono.

Topo | Última revisão ou atualização: Set/2009