Aço Liga Explicado: Tipos, Composição, Propriedades e Principais Aplicações

Neste artigo, discutiremos Aço Liga, muito usado na indústria e no dia a dia. Começando pela definição, veremos composição, tipos, usos e propriedades.

O que é Aço Liga?

Aço liga pode ser definido como aços aos quais elementos além de carbono são adicionados em quantidades suficientes para produzir melhorias nas propriedades.

Os elementos de liga mais comuns adicionados ao aço são cromo, níquel, manganês, silício, vanádio, molibdênio, tungstênio, fósforo, cobre, titânio, zircônio, cobalto, colúmbio e alumínio. Cada um confere certas qualidades aos aços aos quais é adicionado. Podem ser usados separadamente ou em combinação para produzir características desejadas.

Propriedades do aço liga: Como o carbono, vários elementos de liga são solúveis para produzir ligas com resistência, ductilidade e tenacidade melhoradas. O carbono, além de formar composto intermetálico com ferro, combina com muitos elementos de liga e forma carbonetos de liga. Estes carbonetos de liga e ferroligas são geralmente duros e carecem de tenacidade.

Alguns elementos de liga são adicionados para prevenir ou restringir crescimento de grão. Alumínio é considerado o mais eficaz. Outros: zircônio, vanádio, cromo e titânio. Estruturalmente, a adição de elementos de liga quase sempre afeta o mecanismo de transformação austenita-ferrita, mudando a temperatura na qual a transformação de gama para alfa ferro ocorre. Alguns abaixam e outros elevam a temperatura crítica.

As mudanças composicionais e estruturais produzidas pelos elementos de liga alteram e melhoram as propriedades físicas, mecânicas e de processamento do ferro e aço. Em geral, aços liga podem dar melhor resistência, ductilidade e tenacidade que não podem ser obtidas em aço carbono. Consequentemente, engenheiros de projeto e produção devem considerar aços liga em projetos sujeitos a altas tensões e/ou carga de impacto.

Quase todos os aços liga são produzidos com estruturas de grão fino. Aços de grão fino têm menor tendência a trincar durante tratamento térmico, mas têm melhor tenacidade e resistência a choque. Aços de grão grosso exibem melhores propriedades de usinagem e podem ser endurecidos mais profundamente que os de grão fino.

Qual Aço Liga é Usado para Fazer Ímã Permanente?

1. Aço silício
2. Aço vanádio
3. Aço manganês
4. Aço cobalto

Resposta certa é 4. Aço cobalto

Liga Alnico, liga de ferro com alumínio, níquel e cobalto. Aço liga Alnico usado para fazer ímãs permanentes fortes. Ampliamente usado em eletrônica industrial e de consumo.

Qual Aço Liga é Usado para Fazer Instrumentos de Precisão?

1. Aço silício
2. Aço manganês
3. Vanádio
4. Aço Invar

Resposta certa é 4. Aço Invar

Composição do Aço Liga

Efeitos dos Elementos de Liga

Para selecionar o aço liga mais adequado para um dado projeto, os efeitos dos principais elementos de liga devem ser considerados:

• Níquel proporciona tenacidade, resistência à corrosão e endurecimento profundo
• Cromo melhora resistência à corrosão, tenacidade e endurecibilidade
• Manganês desoxida e contribui para resistência e dureza, diminui taxa crítica de resfriamento
• Silício desoxida e promove resistência à oxidação em alta temperatura, eleva temperatura crítica para tratamento térmico, aumenta suscetibilidade à descarburização e grafitização
• Molibdênio promove endurecibilidade, aumenta resistência à tração e fluência (creep) em alta temperatura
• Vanádio desoxida e promove estrutura de grão fino. Cobre aumenta resistência à corrosão e atua como agente de fortalecimento
• Alumínio desoxida, promove estrutura de grão fino e auxilia nitratação
• Boro aumenta endurecibilidade

Um resumo dos efeitos dos principais elementos de liga no aço é dado na Tabela 4.6.

Baixo Aço Liga (Low Alloy Steel)

Um baixo aço liga é uma liga metálica de aço e metais adicionais com qualidades desejáveis. Cerca de 1% a 5% de elementos de liga estão presentes. Como resultado, tem composições químicas precisas que fornecem propriedades mecânicas melhoradas para resistir à corrosão.

Durante fabricação, baixos aços liga são geralmente tratados termicamente, normalizados e revenidos. Também podem ser soldados. Tratamento térmico de solda, por outro lado, é necessário para prevenir trincas de solda.

Baixos aços liga fornecem vantagens sobre aço doce:

• Resistência de escoamento excepcional
• Capaz de suportar temperaturas extremas
• Boa resistência a fluência (creep)
• Resistência à oxidação
• Resistência ao hidrogênio
• Ductilidade a baixas temperaturas

Tipos de Aço Liga ou Classificação

Aços liga podem ser classificados segundo composição química, classe estrutural e finalidade.

Classificação Segundo Composição Química

Neste aspecto, dividem-se em aços de três componentes (um elemento de liga além de ferro e carbono), quatro componentes (dois elementos), etc.

Classificação Segundo Classe Estrutural

Baseada na estrutura obtida quando espécimes de pequena seção são resfriados ao ar. Classificam-se como: 1. Perlíticos 2. Martensíticos 3. Austeníticos 4. Ferríticos 5. Carbídicos.

Classificação Segundo Finalidade

Quanto aos usos para os quais suas propriedades os adequam:

1. Aços estruturais
2. Aços ferramenta
3. Aços com propriedades físicas especiais

1. Aço Estrutural Liga

Divididos em três grupos: baixa liga (até 5% elementos de liga), média liga (acima de 5%) e alta liga (mais de 10%). IS: 7598-1974.

Amplamente empregados na indústria para peças sujeitas a cargas estáticas e dinâmicas. Têm conjunto de propriedades mecânicas mais favorável que aços carbono, especialmente para artigos de grande seção. Elementos de liga fortalecem a ferrita, constituinte principal; aumentam endurecibilidade, refinam grão e aumentam resistência ao amolecimento em aquecimento a temperaturas moderadas.

Principais elementos em aços estruturais: cromo, níquel, manganês. Tungstênio, molibdênio, vanádio, titânio não são usualmente adições independentes; adicionados em conjunto com cromo, níquel e manganês.

2. Aço Ferramenta Liga

Empregados na fabricação de ferramentas quando vida útil de aço carbono é insuficiente.

Indústria de ferramentas é suprida com:

1. Baixos aços liga que retêm alta dureza a temperaturas até 250°C
2. Médios e altos aços liga, ex: aços de alta velocidade (high speed steels) que retêm alta dureza até 620°C. Adquirem altas propriedades de corte apenas após tratamento térmico adequado

Aços ferramenta liga são fundidos em fornos a céu aberto e elétricos e pertencem a classes de alta qualidade.

3. Aços Liga com Propriedades Físicas Especiais

Podem ser divididos em vários grupos: (1) Aços inoxidáveis (2) Aços resistentes a carepa e calor (3) Aços resistentes ao desgaste (4) Aços magnéticos (5) Aços com propriedades térmicas especiais como aços resistentes a fluência (creep), etc.

Aço Liga Especial

Em situações de serviço onde aços devem resistir a altas temperaturas, corrosão, choque, etc., aços liga especiais são inestimáveis. Os grupos mais importantes são descritos a seguir.

Aços Magnéticos

Aços de alto cobalto, quando corretamente tratados termicamente, são frequentemente usados na fabricação de ímãs permanentes para magnetos, alto-falantes e outras máquinas e instrumentos elétricos. Aços com composições 15-40% cobalto, 0,4-10% tungstênio possuem propriedades magnéticas melhoradas.

Aços Resistentes ao Calor

Aços resistentes ao calor são particularmente adequados para trabalho em altas temperaturas. Devem resistir às influências que levam à falha de aços comuns sob alta temperatura. Um aço controlado (desenvolvido para série inoxidável) fornece combinação útil de propriedades anti-carepa e retenção de resistência com resistência à corrosão ácida comparável à de aços inoxidáveis.

Aços liga contendo 23-30% cromo com carbono <0,35% são usados principalmente para serviço entre 815°C e 1150°C. Peças de forno, caixas de recozimento e equipamentos requerendo resistência a altas temperaturas são feitos destes aços.

Aços Resistentes a Choque

Aços resistentes a choque resistem a choque e tensões de fadiga severas. Um grau contém 0,50% C, 2,25% W, 1,50% Cr, 0,25% V. Outro grau, aços silício-manganês, contém 0,55% C, 2,00% Si, 0,80% Mn, 0,30% Mo. Este tipo é usado principalmente para molas laminadas e helicoidais.

Aço Inoxidável

Aços inoxidáveis são essencialmente aqueles contendo cromo, junto com outros elementos como níquel, agrupados como:

• Aço inoxidável austenítico. O mais importante contém 15-20% Cr e 7-10% Ni. Aço com 18% Cr e 8% Ni é amplamente usado, conhecido como 18/8 inoxidável
• Aço inoxidável martensítico. Tipos cromo puro, contêm 10-14% Cr, sem outro elemento principal. Todos endurecíveis por tratamento térmico
• Aço inoxidável ferrítico. Contém 14-18% ou 23-30% Cr, sem outro elemento principal. Não endurecíveis por tratamento térmico

Aço Maraging

Ligas base ferro contendo 18% Ni, 8% Co, 5% Mo com pequenas quantidades de Al, Ti e <0,03% C. Resistência mantida com aumento de espessura de seção e até 350°C. Usados em componentes de estrutura e motor de aeronaves, moldes de injeção e matrizes.

Ao resfriar da condição austenítica, a liga transforma em martensita tipo lâmina fina, e endurecimento por precipitação é induzido por maraging a 480°C. Têm alta tenacidade à fratura devido a combinação de tamanho de grão fino da martensita e alta densidade de discordâncias, levando a precipitação fina.

Aço de Alta Velocidade (High Speed Steel)

Aços de alta velocidade (HSS) recebem este nome pois podem operar como ferramentas de corte em velocidades muito maiores que aços ferramenta de carbono puro. Operam em velocidades de corte 2-3 vezes maiores que aços carbono.

Quando material duro é usinado em alta velocidade com cortes pesados, calor suficiente pode desenvolver para que a temperatura da aresta de corte atinja calor vermelho. Isto amoleceria aço ferramenta de carbono mesmo com até 1,5% C, destruindo capacidade de corte. Certos aços altamente ligados, designados HSS, foram desenvolvidos para reter propriedades de corte a temperaturas até 600-620°C.

Tentamos cobrir todos os detalhes do tópico Aço Liga em grande extensão: Definição, Composição, Propriedades e Usos. Se gostou, compartilhe com amigos e deixe feedback nos comentários.