O aço carbono é melhor que o aço macio?

Ou são iguais?

O aço carbono é melhor que o aço macio? Pergunta de truque! O aço macio é um tipo de aço carbono. O elemento carbono está presente em todos os aços. Sempre que este carbono for o principal elemento de liga, a liga é considerada um aço carbono. Aço "baixo carbono" é outro nome para aço macio. Existem outros aços carbonos, com diferentes teores de carbono. Qual é o melhor depende da aplicação para a qual o aço será usado.

Mais de 1,5 bilhão de toneladas de aço são produzidas todos os anos para fabricar produtos tão diversos quanto agulhas de costura e vigas estruturais para arranha-céus. Os aços carbono são as ligas de aço mais usadas, representando aproximadamente 85% de toda a produção nos EUA. O teor de carbono do produto está na faixa de 0 a 2%. Este carbono afeta a microestrutura do aço, conferindo-lhe resistência e tenacidade lendárias. Essas ligas também contêm pequenas quantidades de manganês, silício e cobre. Aço doce é um termo comercial para aço de baixo carbono, onde o teor de carbono está na faixa de 0,04 a 0,3%.

Categorias de aço carbono

O aço carbono pode ser categorizado dependendo da composição química e das características do produto. O aço macio também se enquadra na categoria de aço de baixo carbono, pois é composto de teor de carbono semelhante. O aço carbono simples é livre de ligas e pode ser classificado em quatro categorias:

1. Aço de baixo carbono ou aço macio

O aço de baixo carbono tem 0,04-0,3% de teor de carbono e é o tipo mais comum de aço carbono. O aço macio também é considerado aço de baixo carbono, pois é definido como tendo um baixo teor de carbono de 0,05 a 0,25%. O aço macio é dúctil, altamente moldável e pode ser usado para peças de carroceria de automóveis, chapas e produtos de arame. No limite superior da faixa de baixo teor de carbono, e com a adição de manganês de até 1,5%, as propriedades mecânicas são adequadas para estampados, forjados, tubos sem costura e placas de caldeira.

2. Aço médio carbono

O aço médio carbono tem uma faixa de carbono de 0,31 a 0,6% e uma faixa de manganês de 0,6 a 1,65%. Este aço pode ser tratado termicamente e temperado para ajustar ainda mais a microestrutura e as propriedades mecânicas. Aplicações populares incluem eixos, eixos, engrenagens, trilhos e rodas ferroviárias.

3. Aço de alto carbono

O aço de alto carbono tem uma faixa de carbono de 0,6 a 1% com um teor de manganês de 0,3 a 0,9%. As propriedades dos aços de alto carbono os tornam adequados para uso como molas e fios de alta resistência. Esses produtos não podem ser soldados a menos que um programa detalhado de tratamento térmico seja incluído no procedimento de soldagem. O aço de alto carbono é usado para ferramentas com arestas, fios de alta resistência e molas.

4. Aços de carbono ultra-alto

O aço de carbono ultra-alto tem uma faixa de carbono de 1,25 a 2% e é conhecido como uma liga experimental. A têmpera pode produzir um aço com um grande nível de dureza, o que é útil para aplicações como facas, eixos ou punções.

Fabricação de aço carbono

O aço carbono e o aço macio são fabricados em três etapas:

1. Fabricação de aço primário
2. Aciaria secundária
3. Fundição

Seguem-se várias técnicas de acabamento que têm um efeito direto nas características do produto final.

1. Siderurgia primária

O aço pode ser feito de material 100% reciclado ou de uma combinação de material reciclado e aço virgem. O aço virgem é produzido em alto-forno a partir de minério de ferro, coque (produzido a partir de carvão) e cal. As matérias-primas são adicionadas ao topo do forno, que opera a 3000°F. À medida que o minério de ferro derrete e se mistura com o coque em chamas, o carbono é liberado no produto fundido. As impurezas são absorvidas pela cal em uma escória na superfície, que pode ser retirada do aço líquido. O produto nesta fase contém cerca de 4% de carbono e ainda apresenta algumas impurezas. O aço virgem fundido é transferido para o forno básico de oxigênio (BOF), que já contém sucata reciclada. O oxigênio puro é soprado através do aço líquido para oxidar o excesso de carbono, formando um produto acabado com até 1,5% de teor de carbono.

A sucata reciclada pode ser reprocessada sem a adição de aço virgem em um forno elétrico a arco. Arcos elétricos de alta potência derretem o metal em temperaturas de até 3000°F. À medida que a sucata derrete, mais lotes de sucata podem ser adicionados ao forno até a sua capacidade. Uma vez que um banho plano de aço fundido é alcançado, o oxigênio é soprado da mesma maneira que o BOF. Em ambos os casos, o aço fundido é extraído do forno para panelas ou banhos de aço para processamento posterior, enquanto a escória superficial contendo impurezas é removida.

2. Siderurgia secundária

As demandas do mercado por produtos de aço de alta qualidade e propriedades consistentes impulsionaram o desenvolvimento de processos secundários de fabricação de aço.

Forno a arco elétrico

A composição do aço é alterada em um forno elétrico a arco pela adição ou remoção de componentes individuais ou pela manipulação da temperatura.

• Mexendo
  Campos eletromagnéticos são usados ​​para induzir correntes turbulentas na panela. Este método separa facilmente inclusões não metálicas, que flutuam na superfície, garantindo uma mistura e composição homogêneas do aço.
• Forno panela
  A panela atua como um forno de eletrodo secundário, permitindo o controle preciso da temperatura e a injeção medida dos componentes da liga.
• Injeção em concha
  O gás inerte é injetado no fundo do banho de aço. À medida que o gás aquece e sobe através do aço fundido, é alcançado um efeito de agitação.
• Desgaseificação
  Remove hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, além de reduzir o teor de enxofre do produto. Várias técnicas usadas para desgaseificar o aço fundido, incluindo vácuo, injeção de gás inerte e controle de temperatura.
• Ajuste de composição (borbulhamento de argônio selado com sopro de oxigênio – CAS-OB)
  A agitação é obtida pela injeção de gás argônio no banho de aço selado. Um arranjo de snorkel evita que a escória seja perturbada enquanto o conteúdo de hidrogênio é reduzido e as inclusões de óxido flutuam para a superfície. O oxigênio é alimentado ao banho através de uma lança e o alumínio é adicionado através do snorkel, proporcionando um maior nível de controle de temperatura e composição final precisa.

Aço desoxidante

Um aspecto crítico da siderurgia secundária é a remoção de oxigênio. A presença de oxigênio no aço fundido, à medida que começa a solidificar, resulta em uma reação com o carbono para liberar o gás monóxido de carbono. O controle da desoxidação pode ser utilizado para alterar as características do produto acabado e, portanto, a adequação do aço a ser utilizado para diferentes aplicações.

• Aços de rimar
  Os aços de aro são aços não desoxidados ou parcialmente desoxidados. Altos níveis de monóxido de carbono são produzidos durante a solidificação, resultando em boa qualidade de superfície, mas com a presença de muitos furos.
• Aços revestidos
  Os aços revestidos seguem o mesmo padrão do riming inicialmente, mas após cerca de um minuto, o molde é tampado para suprimir a formação de monóxido de carbono.
• Aços semi-acabados
  Aços semi-mortos foram parcialmente desoxidados antes do vazamento no molde e geralmente têm teor de carbono na faixa de 0,15 a 0,3%.
• Aços mortos
  Os aços mortos foram totalmente desoxidados, de modo que não há formação de monóxido de carbono durante a solidificação. O produto acabado tem uma estrutura homogênea e sem bolhas. O alumínio é adicionado à panela ou molde como desoxidante primário para "matar" a formação de monóxido de carbono; no entanto, existem aplicações em que a adição de alumínio ao produto acabado é indesejável. Alternativas ao alumínio são ferroligas de manganês e silício ou silicato de cálcio.

3. Fundição

Os métodos de fundição tradicionais envolvem o levantamento da panela por guindaste para que o aço fundido possa ser colocado em moldes individuais montados em vagões. Os moldes de lingotes são levemente afunilados para facilitar a remoção dos lingotes após a solidificação. Os lingotes são transferidos para poços de imersão onde são reaquecidos para laminação a quente.

As máquinas de fundição permitem a fundição contínua de aço fundido em formas mais adequadas para processamento posterior. As panelas são levantadas para uma plataforma elevada onde descarregam o aço fundido em um distribuidor, que alimenta a máquina de lingotamento. O aço fundido é alimentado do distribuidor em um molde resfriado a água com uma placa de fundo móvel. À medida que a pele de aço se solidifica, a placa é abaixada lentamente, permitindo que mais aço fundido entre no molde. O aço é formado em placas, blocos ou tarugos em uma máquina de lingotamento contínuo. O produto solidificado é puxado por rolos antes de ser endireitado e cortado no final da máquina. Esse processo pode continuar por dias ou semanas sem interrupção.

Acabamento em aço carbono

Após a conclusão do processo de fabricação do aço carbono, ele é finalizado usando laminação, tratamento térmico, tratamento de superfície ou processamento secundário a jusante.

Rolagem do produto

Os lingotes sólidos fundidos devem ser laminados em formas e tamanhos mais úteis, como os produzidos por lingotamento contínuo. O aço é comprimido e puxado por rolos rotativos. Os rolos giram em um ritmo mais rápido do que o aço ao entrar na máquina, empurrando o aço para frente e comprimindo-o.

Formação a quente

O aço é aquecido acima da temperatura de recristalização para quebrar a microestrutura fundida. Isso produz um tamanho de grão mais uniforme e distribuição uniforme de carbono dentro do aço.

Formação a frio

A conformação a frio é realizada abaixo da temperatura de recristalização. Este processo aumenta a resistência por encruamento em até 20%, enquanto melhora o acabamento e permite tolerâncias mais apertadas. O aço emerge do processo de laminação como produtos semi-acabados na forma de blocos, tarugos ou placas, dependendo das dimensões finais. Um bloom é uma laje retangular muito grossa, um tarugo tem uma espessura semelhante, mas uma largura mais estreita, e uma laje é um produto mais fino e mais largo.

Os produtos semi-acabados são processados ​​posteriormente em produtos intermediários em um laminador para torná-los prontos para fabricação e processamento final por empresas a jusante.

PRODUTOS E APLICAÇÕES DE FORMAÇÃO A FRIO

PRODUTOS

APLICATIVOS

Flores

Aplicações estruturais

Trilhos

Guarda-corpos
Corrimãos
Grades personalizadas

Barras laminadas

Construção de máquinas
Construção

Placas (espessura acima de 1/4 de polegada)

Fabricação pesada
Caldeiras
Pontes
Embarcações industriais
Tanques
Navios

Planilhas (espessura abaixo de 1/4 de polegada)

Carrocerias
Electrodomésticos
Equipamento de escritório
Latas de bebidas

Varas redondas/quadradas

Estruturas de construção
Suspensórios
Veios
Eixos


Uma vez que o aço sai do laminador, as empresas a jusante usam diferentes técnicas de processamento secundário para evitar a corrosão e melhorar as propriedades do metal. A técnica predominante para fazer isso é o tratamento térmico.

Tratamento térmico

O objetivo do tratamento térmico do aço é manipular suas propriedades mecânicas alterando a distribuição de carbono no produto e a microestrutura interna. Ao manipular as propriedades mecânicas do aço, um aumento na ductilidade resulta em uma redução de dureza e resistência e vice-versa.

Normalização

O aço é aquecido a uma temperatura de aproximadamente 130°F acima da temperatura crítica superior. A temperatura é mantida até que todo o produto seja aquecido uniformemente, após o que é resfriado a ar. Esta é a forma mais comum de tratamento térmico e confere ao aço alta resistência e dureza.

Recozimento

A temperatura do aço é elevada ao estado de solução sólida por uma hora antes de resfriar a uma taxa de 70°F por hora. Um aço macio e dúctil resulta sem tensões internas.

Extinção

Um processo semelhante à normalização, mas o resfriamento é acelerado pela têmpera do aço em água, salmoura ou óleo. O produto resultante é muito duro – até quatro vezes mais duro que o aço normalizado – mas muito quebradiço, tornando-o suscetível a quebras e rachaduras. Por esta razão, a têmpera a uma temperatura predeterminada é normalmente seguida por uma taxa de resfriamento controlada até a temperatura ambiente em um processo chamado de têmpera ou alívio de tensão. Ao projetar os parâmetros de temperatura e taxa de resfriamento durante o tratamento térmico, as propriedades do aço podem ser controladas com precisão.

Tratamento de superfície

Aproximadamente um terço do aço produzido é tratado com um revestimento de superfície para inibir a corrosão, melhorar a soldabilidade e a capacidade de pintura.

Galvanização por imersão a quente

A galvanização é um processo de aplicação de uma camada de zinco na superfície do aço. O aço é aquecido antes de entrar em um banho de zinco, onde o zinco líquido cobre a superfície do produto. A espessura do revestimento é controlada com facas de gás. Para evitar que o revestimento de zinco rache, uma pequena quantidade de alumínio é adicionada à solução de zinco.

Galvanização eletrolítica

Outro processo para aplicação de uma camada de zinco em produtos de aço é através da galvanização eletrolítica. O zinco é depositado na superfície do aço controlando a corrente em uma solução eletrolítica. Esta técnica permite um melhor controle da espessura do revestimento. Também pode ser usado para aplicar revestimentos diferenciais com diferentes espessuras em ambos os lados de um produto, ou revestimentos de liga de zinco para otimizar as características desejadas.

Processamento secundário a jusante

As empresas a jusante processam ainda mais suas matérias-primas de aço em produtos acabados. Diferentes técnicas de processamento são usadas, como a usinagem, que envolve a remoção uniforme do metal da superfície com máquinas-ferramentas. A união de aço também é comum e utiliza várias técnicas de soldagem.

Reciclagem de aço carbono

A reciclagem de metais é uma das histórias de sucesso da vida sustentável e da minimização do impacto das atividades humanas no meio ambiente. O aço é o material mais reciclado do planeta, mais do que todos os outros materiais combinados.

As fontes de aço reciclado incluem sucata de siderúrgicas, fabricantes secundários e produtos de aço no final do ciclo de vida do produto. Muitas vezes não há aço reciclado suficiente para atender à demanda de fabricação, então quase sempre há uma combinação de aço virgem e reciclado na produção de produtos acabados.

A reciclagem de aço também é econômica, pois reduz o custo dos produtos acabados. Por esse motivo, a indústria siderúrgica tem se envolvido ativamente na promoção e no estabelecimento de redes de reciclagem para facilitar a reciclagem de produtos em fim de vida.

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