Tipos de Aço e Sua Composição: Guia Abrangente

Neste artigo, falaremos sobre Classificação do aço. Diferentes Tipos de Aço são definidos em bases diferentes. Também aprenderemos sobre constituintes do aço, o que o aço inoxidável contém e mais.

Classificação do Aço

Segundo IS: 7598-1974, aços serão classificados como:

1. Aços não ligados, comumente chamados aços carbono comuns
2. Aços liga

Aço Não Ligado ou Aço Carbono Comum

Os fatores principais que afetam propriedades do aço carbono comum são teor de carbono e microestrutura. Carbono é o principal determinante de muitas propriedades de desempenho. Tem efeito de fortalecimento e endurecimento. Ao mesmo tempo, reduz ductilidade, evidenciada por diminuição de alongamento e redução de área.

Além disso, aumento do teor de carbono reduz usinabilidade e diminui soldabilidade. A quantidade de carbono também afeta propriedades físicas e resistência à corrosão. Com aumento de carbono, condutividade térmica e elétrica declinam, permeabilidade magnética diminui drasticamente, e resistência à corrosão cai.

A microestrutura é determinada pela composição (carbono, manganês, silício, fósforo, enxofre sempre presentes, e elementos residuais: oxigênio, hidrogênio, nitrogênio) e pela operação final de laminação, forjagem ou tratamento térmico. A maioria destes aços é usada sem tratamento térmico final, logo operações de laminação e forjagem influenciam microestrutura.

Aços carbono são predominantemente perlíticos em condições de fundido, laminado ou forjado. Constituintes de aços hipoeutetóides (até 0,87% C) são ferrita e perlita; de aços hipereutetóides (acima de 0,87% C) são cementita e perlita.

Tipos de aço segundo teor de carbono. Baseado no teor de carbono, aços carbono comuns dividem-se em:

1. Baixo carbono ou aço doce - 0,05-0,30% C
2. Médio carbono - 0,30-0,60% C
3. Alto carbono - 0,60-1,50% C
4. Aço ferramenta (alto carbono) - 0,90-1,50% C

Nota: teores de carbono não são rígidos; pode haver sobreposição entre tipos.

Tipos de Aço Baseados na Prática de Desoxidação

Aços são frequentemente identificados pelo grau de desoxidação durante produção:

1. Aços Mortos (Killed Steels)

Fortemente desoxidados, caracterizados por alta uniformidade de composição e propriedades. Todos aços forjados e, em geral, todos com >0,25% C são mortos. Qualidade essencial: solidez (ausência de bolhas e segregação). Quando desoxidado suficientemente, não há evolução de gás e superfície superior do lingote solidifica quase imediatamente. Símbolo K = aço morto.

2. Aços Semi-mortos ou Balanceados (Semi-killed / Balanced Steels)

Intermediários entre mortos e bordados (rimmed), com grau variável de uniformidade. Aços estruturais com 0,15-0,25% C são geralmente semi-mortos. Em aço semi-morto, objetivo é produzir metal livre de bolhas superficiais e piping. Superfície deve ter pele sadia de espessura considerável. Chapas e produtos estruturais normalmente feitos de aço semi-morto. Nenhum símbolo denota qualidade semi-morta, que compreende 90% da produção total.

3. Aços Bordados (Rimmed Steels)

Na bordadura (rimming), o aço é parcialmente desoxidado. Em aço bordado, objetivo é produzir superfície limpa no teor de carbono. Grande variedade de estampagem profunda feita por processo de bordadura. Especialmente onde facilidade de conformação e acabamento superficial são considerações principais. Ideais para laminação. Chapas e tiras de folhas bordadas têm excelente qualidade superficial e características de conformação a frio. Símbolo R = aço bordado.

Tipos de Aço Baseados na Composição Química

Classificado em quatro (04) tipos básicos baseados na composição química:

1. Aço Carbono
2. Aço Inoxidável
3. Aço Liga
4. Aço Ferramenta

1. Aço Carbono

Aço carbono tem teor de carbono de ~0,05 a 2,1% em peso. É o mais usado na indústria, >90% da produção total. Subdividido em três grupos pelo teor de carbono:

• Baixo Carbono / Aço Doce
• Médio Carbono
• Alto Carbono

2. Aço Inoxidável

Aços inoxidáveis são ligas de ferro (Fe) contendo ~12% e maior cromo (nota: o original diz "carbon" mas é erro; inoxidável contém cromo).

Contêm 10,5% cromo (mínimo). Pela formação de camada muito fina de Cr₂O₃ na superfície, têm resistência à corrosão. Camada também chamada camada passiva. Aumentar cromo melhora resistência à corrosão. Além de cromo, níquel e molibdênio são adicionados para propriedades desejadas. Carbono, silício e manganês também presentes em quantidades variáveis.

Classificação dos Aços Inoxidáveis

1. Aços Inoxidáveis Ferríticos
2. Aços Inoxidáveis Martensíticos
3. Aços Inoxidáveis Austeníticos
4. Aços Inoxidáveis Duplex
5. Aços Inoxidáveis de Endurecimento por Precipitação (PH)

1. Ferrítico: Ligas ferro-cromo com estrutura cúbica de corpo centrado (BCC). Geralmente magnéticos, não endurecíveis por tratamento térmico, mas fortalecíveis por trabalho a frio.

2. Austenítico: Mais resistentes à corrosão. Não magnético, não tratável termicamente. Geralmente muito soldáveis.

3. Martensítico: Extremamente tenazes e fortes, mas menos resistentes à corrosão que os outros dois. Usináveis, magnéticos, tratáveis termicamente.

4. Duplex: Microestrutura bifásica de grãos ferríticos e austeníticos (Ferrita + Austenita). Resistência ~2x a de austeníticos ou ferríticos.

5. Endurecimento por Precipitação (PH): Devido a endurecimento por precipitação, têm resistência extremamente alta.

3. Aço Liga

Em aço liga, proporções variáveis de elementos de liga são usadas para alcançar propriedades desejadas (melhoradas) como soldabilidade, ductilidade, usinabilidade, resistência, endurecibilidade, resistência à corrosão. Elementos comuns e efeitos:

• Manganês – Aumenta resistência e dureza, diminui ductilidade e soldabilidade
• Silício – Desoxidante no processo de fabricação
• Fósforo – Aumenta resistência e dureza, diminui ductilidade e tenacidade a entalhe
• Enxofre – Reduz ductilidade, tenacidade a entalhe e soldabilidade. Encontrado como inclusões de sulfeto
• Cobre – Melhora resistência à corrosão
• Níquel – Melhora endurecibilidade e resistência a impacto
• Molibdênio – Aumenta endurecibilidade e resistência a fluência (creep) de baixos aços liga

4. Aço Ferramenta

Aços ferramenta têm alto teor de carbono (0,5-1,5%). Maior carbono = maior dureza e resistência. Usados para fazer ferramentas e matrizes. Contêm quantidades variadas de tungstênio, cobalto, molibdênio, vanádio para melhorar resistência a calor, desgaste e durabilidade. Ideais para ferramentas de corte e perfuração.

Constituintes do Aço

O aço é liga ferro-carbono. Pode conter vestígios de silício, fósforo, enxofre, oxigênio. Teor de carbono: 0,08-1,5%. Por isso, mais duro que ferro forjado mas menos frágil que ferro fundido. Combinação distinta de dureza, flexibilidade e resistência à tração. Mais durável e mantém fio mais afiado que ferro forjado mole. Mais resistente a choque e tensão que ferro fundido frágil.

Propriedades dependem principalmente do teor de carbono e em grande extensão de silício, manganês, enxofre e fósforo. Entender efeito de cada elemento é necessário na seleção de aço para fins definidos. Constituintes:

Carbono

Aumenta resistência, elasticidade (determinada por limite de escoamento) e dureza; reduz ductilidade (alongamento) e resistência a impacto. Fato importante: acima de 0,3% C, o aço pode ser endurecido por aquecimento e têmpera em água ou óleo.

Silício

No aço acabado, geralmente 0,05-0,30%. Adicionado a aços carbono para evitar porosidade. Atua como excelente desoxidante, remove gases e óxidos, previne bolhas (blowholes), tornando aço mais tenaz e duro.

Manganês

Também serve como valioso agente desoxidante e purificador. Combina com enxofre, diminuindo efeito nocivo deste elemento remanescente. Em aços carbono comuns, torna metal dúctil e de boas qualidades de dobramento. Teor usual <1,00%, comumente 0,30-1,00%.

Enxofre

Ocorre como sulfeto de ferro ou manganês. Sulfeto de ferro, por baixo ponto de fusão, produz "vermelhidão" (redshortness) — fragilidade aumentada a temperaturas elevadas; sulfeto de manganês não afeta tanto. Portanto, sulfeto de manganês é menos objectionável. Quantidade substancial de enxofre (inclusão) afeta desfavoravelmente resistência à tração, limite de escoamento, limite de fadiga, etc., e diminui resistência à corrosão.

Fósforo

Confere "friabilidade a frio" (cold-shortness) — alta fragilidade a temperaturas normais e especialmente baixas. Aumenta resistência à tração mas reduz resistência a impacto e ductilidade. Em ~0,2% P, resistência a impacto é zero. Efeito de fragilização aumenta com aumento de carbono. Soma de C+P geralmente não excede 0,25%. Aços ferramenta de melhor qualidade não contêm >0,02% P.

Teor de enxofre e fósforo é estritamente limitado por seus efeitos nocivos na qualidade do aço.

O que o Aço Inoxidável Contém?

Aços inoxidáveis contêm pelo menos 10,5% cromo, <1,2% carbono e outros elementos de liga. São resistentes à corrosão e propriedades mecânicas podem ser melhoradas por adição de níquel, molibdênio, titânio, nióbio, manganês, etc.

O que o aço inoxidável contém 10%?

Aços inoxidáveis contêm 10,5% de Cromo (mínimo).

O aço inoxidável contém cobre?

Cobre é comumente encontrado como elemento residual em aço inoxidável. Adicionado a poucas ligas para fornecer qualidades de endurecimento por precipitação ou melhorar resistência à corrosão, especialmente em água do mar e condições de ácido sulfúrico.

Qual o tipo mais forte de aço?

Tungstênio tem a maior resistência à tração de qualquer metal puro, até 500.000 psi à temperatura ambiente. Mantém resistência máxima mesmo acima de 1.500°C. Tungstênio puro, porém, é frágil, menos útil em forma pura.

Qual grau de aço é melhor?

Aço inoxidável 304 é o mais usado no mundo por sua superior resistência à corrosão e valor. Suporta a maioria dos ácidos oxidantes. Por durabilidade, fácil de desinfetar, excelente para cozinha e aplicações culinárias.

Tentamos cobrir todos detalhes sobre Aços: tipos de aço, Constituintes e FAQs como o que aço inoxidável contém. Espero que tenha gostado. Deixe feedback nos comentários.