Dando sequência ao nosso ultimo post....
Como mencionado, encontramos no mercado uma gama imensa de aços para diversas aplicações, contudo, um bom técnico, está sempre utilizando codificações e linguagens técnicas na área industrial com o propósito de padronizar suas idéias e projetos.
Não entendeu???? Darei um exemplo....
É muito comum profissionais falarem:
Esse parafuso não quebra porque ele é de aço, mas esse que usaram ai, ahhhhh esse é de ferro! Vai quebrar mesmo.
Por definição, ferro é um mineral que é utilizado na formação do aço, e aço é uma combinação de ferro, carbono e outras ligas (Ni, S, Si, Mg), que formam o aço com diversas qualidades mecânicas.
Independente da terminologia utilizada, o profissional consegue ter o conceito de metais mais resistentes ou menos, dependendo de sua aplicação. Contudo, para a área técnica essa diferença nos materiais são padronizados por diversas normas, será citada nesse post em especial como exemplo a norma SAE (Society of Automotive Engineers - EUA), e AISI (American Iron and Steel Institute-EUA).
As letras XX ou XXX correspondem a cifras indicadoras dos teores de carbono. O teor de carbono indica se o aço é mais resistênte ou não. Assim, por exemplo, nas designações AISI-SAE, a classe "1023" significa aço-carbono com 0,23% de carbono em média e na designação UNS, a classe G10230, significa o mesmo teor de carbono.
A classificação dos aços segundo as normas da SAE (Society of Automotive Engineers - EUA), a mais utilizada em todo o mundo para aços-carbono (aços sem adição de elementos de liga, além dos que permanecem em sua composição no processo de fabricação) e aços de baixa liga (aços com baixas porcentagens de elementos de liga).
A classificação SAE é baseada na composição química do aço. A cada composição normalizada pela SAE corresponde a uma numeração com 4 ou 5 dígitos. A mesma classificação também é adotada pela AISI (American Iron and Steel Institute-EUA). Um extrato contendo exemplos das classificações de alguns aços mais comuns é apresentado na listagem a seguir.
No total são previstas muitas dezenas de classificações. Nelas, os 2 dígitos finais XX indicam os centésimos da porcentagem de C (Carbono) contida no material, podendo variar entre 05, que corresponde a 0,05% de C, a 95, que corresponde a 0,95% de C. Se a porcentagem de C atinge ou ultrapassa 1,00%, então o final tem 3 dígitos (XXX) e a classificação tem um total de 5 dígitos.
Para entender melhor sobre a adição de ligas na composição do aço. A tabela abaixo mostra de forma sucinta a influência dos principais elementos de liga nas propriedades do aço.
Influência dos Elementos de Liga nas Propriedades Mecânicas do Aço
SAE 1XXX – Aço-carbono simples
SAE 10XX – aço-carbono simples (outros elementos em porcentagens desprezíveis, teor de Mn de no máximo 1,0%)
SAE 11XX – aço-carbono com S (Enxofre)
SAE 12XX – aço-Carbono com S e P (Fósforo)
SAE 13XX – aço com 1,6% a 1,9% de Mn (Manganês) (aço-Manganês)
SAE 14XX – aço-Carbono com 0,10% de Nb (Nióbio)
SAE 15XX – aço-Carbono com teor de Mn de 1,0% a 1,65% (aço-Manganês)
SAE 2XXX – aço-Níquel
SAE 23XX – aço com Ni entre 3,25% e 3,75%
SAE 25XX – aço com Ni entre 4,75% e 5,25%
OBS: O Níquel e o manganês reduzem a temperatura eutetóide. A temperatura de transição é reduzida progressivamente com o aumento do teor de níquel (aproximadamente 10 °C para 1% de níquel), mas a redução da temperatura de transformação no resfriamento é maior e irregular. A temperatura de transformação é mostrada na figura para um aço de baixo carbono (0,2%). A mudança ocorre neste caso para um teor de níquel de 8%. Já um aço com 12% de níquel, a transformação começa abaixo de 300 °C no resfriamento
SAE 3XXX – aço-Níquel-Cromo
SAE 31XX – aço com Ni entre 1,10% e 1,40% e com Cr entre 0,55% e 0,90%
SAE 32XX – aço com Ni entre 1,50% e 2,00% e com Cr entre 0,90% e 1,25%
SAE 33XX – aço com Ni entre 3,25% e 3,75% e com Cr entre 1,40% e 1,75%
SAE 34XX – aço com Ni entre 2,75% e 3,25% e com Cr entre 0,60% e 0,95%
SAE 4XXX – Aço-Molibdênio
SAE 40XX – aço com Mo entre 0,20% e 0,30%
SAE 41XX – aço com Mo entre 0,08% e 0,25% e com Cr entre 0,40% e 1,20%
SAE 43XX – aço com Mo entre 0,20% e 0,30%, com Cr entre 0,40% e 0,90% e com Ni entre 1,65% e 2,00%
SAE 46XX – aço com Mo entre 0,15% e 0,30%, com Ni entre 1,40% e 2,00%
SAE 47XX – aço com Mo entre 0,30% e 0,40%, com Cr entre 0,35% e 0,55% e com Ni entre 0,90% e 1,20%
SAE 48XX – aço com Mo entre 0,20% e 0,30%, com Ni entre 3,25% e 3,75%
OBS: O molibdênio pode formar carbonetos complexos no ferro alfa e no ferro gama como (FeMo)6C, Fe21Mo2C6, e Mo2C na presença de carbono. O efeito do molibdênio na forma da curva TTT é similar ao do cromo. O Molibdênio aumenta a temperabilidade e reduz as temperaturas de têmpera. Também ajuda a aumentar a dureza ao rubro e a resistência ao desgaste. O molibdênio é um dos constituintes de alguns aços rápidos, aços resistentes a corrosão e altas.
SAE 5XXX – aço-Cromo
SAE 51XX – aço com Cr entre 0,70% e 1,20%
OBS: O Cromo aumenta a temperabilidade do aço e contribui para a resistência ao desgaste e dureza. Quando o cromo excede 11% em aços de baixo carbono, um filme inerte é formado na superfície, criando resistência ao ataque por reagentes oxidantes. Percentagens mais altas de cromo são encontradas em aços resistentes a altas temperaturas.
Aços com cromo são mais fáceis de usinar do que aços com níquel de resistência mecânica similar.
Os aços com maiores teores de cromo são suscetíveis à fragilização quando resfriados lentamente na faixa de 550/4500C, a partir da temperatura de têmpera. Os aços com cromo são usados quando durezas elevadas são requeridas, como em matrizes, rolamentos, limas e ferramentas.
SAE 6XXX – aço-Cromo-Vanádio
SAE 61XX – aço com Cr entre 0,70% e 1,00% e com 0,10% de V
OBS: O vanádio é um formador de carbonetos (forma VC) e tem ação benéfica nas propriedades mecânicas de aços tratados termicamente, especialmente na presença de outros elementos. Ele precipita no revenido na faixa de 500 - 600 0 e pode induzir endurecimento secundário. O vanádio em pequenas quantidades aumenta a tenacidade pela redução do tamanho de grão. Acima de 1% confere alta resistência ao desgaste especialmente para aços rápidos. Pequenas quantidades de vanádio em combinação com cromo e tungstênio aumentam a dureza ao rubro.
SAE 7XXX – aço-Cromo-Tungstênio
OBS: O tungstênio forma carbonetos WC e W2C, mas na presença de ferro forma Fe3W3C ou Fe4W2C. Quando em solução o tungstênio retarda a transformação austenita / ferrita. Ele refina o tamanho de grão e produz menor tendência a descarbonetação em serviço.
O Tungstênio aumenta a resistência ao desgaste e confere ao aço características de dureza ao rubro. Para um percentual em torno de 1,5% a resistência ao desgaste aumenta moderadamente. Em percentagem de 4%, em combinação com alto carbono, aumenta fortemente a resistência ao desgaste. Em grandes percentagens o tungstênio combinado com cromo aumenta a dureza ao rubro.
SAE 8XXX – aço-Níquel-Cromo-Molibdênio
SAE 81XX – aço com Ni entre 0,20% e 0,40%, com Cr entre 0,30% e 0,55% e com Mo entre 0,08% e 0,15%
SAE 86XX – aço com Ni entre 0,30% e 0,70%, com Cr entre 0,40% e 0,85% e com Mo entre 0,08% e 0,25%
SAE 87XX – aço com Ni entre 0,40% e 0,70%, com Cr entre 0,40% e 0,60% e com Mo entre 0,20% e 0,30%
OBS: O molibdênio pode formar carbonetos complexos no ferro alfa e no ferro gama como (FeMo)6C, Fe21Mo2C6, e Mo2C na presença de carbono. O efeito do molibdênio na forma da curva TTT é similar ao do cromo. O Molibdênio aumenta a temperabilidade e reduz as temperaturas de têmpera. Também ajuda a aumentar a dureza ao rubro e a resistência ao desgaste. O molibdênio é um dos constituintes de alguns aços rápidos, aços resistentes a corrosão e altas temperaturas.
SAE 92XX – aço-Silício-Manganês
SAE 92XX – aço com Si entre 1,80% e 2,20% e com Mn entre 0,70% e 1,00%
OBS: O Silício dissolve na ferrita, atuando como elemento endurecedor. Aumenta a temperatura de transformação e reduz a variação de volume gama-alfa.
SAE 93XX, 94XX, 97XX e 98XX – aço-Níquel-Cromo-Molibdênio
SAE 93XX – aço com Ni entre 3,00% e 3,50%, com Cr entre 1,00% e 1,40% e com Mo entre 0,08% e 0,15%
SAE 94XX – aço com Ni entre 0,30% e 0,60%, com Cr entre 0,30% e 0,50% e com Mo entre 0,08% e 0,15%
SAE 97XX – aço com Ni entre 0,40% e 0,70%, com Cr entre 0,10% e 0,25% e com Mo entre 0,15% e 0,25%
SAE 98XX – aço com Ni entre 0,85% e 1,15%, com Cr entre 0,70% e 0,90% e com Mo entre 0,20% e 0,30%
OBS: O Cobalto tem alta solubilidade em ferro alfa e gama mas uma fraca tendência a formar carbeto. Ele reduz a temperabilidade mas mantém a dureza durante o revenimento. Ele é usado em aços para turbinas e como ligante em metais duros. Ele também intensifica a influência de elementos mais importantes em aços especiais.
O Boro tem sido usado em teores de 0,003 a 0,005% em aços previamente acalmados de grão fino, com o objetivo de aumentar a temperabilidade. Em conjunto com molibdênio, o boro forma um grupo de aços bainíticos de alta resistência à tração. O boro é utilizado em algumas ligas para revestimento de superfícies.
Conclusão:
Como demonstrado, o projetista ou o engenheiro, deve ter bom conhecimento da composição química do aço para que seja aplicado ao seu projeto, pois a má seleção do material, seja ela para melhorar a usinabilidade, resistência ao atrito, soldabilidade, e tantas outras aplicações, é de vital importância o sucesso de seu projeto.
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Espero que tenham gostado, próximo post começarei a falar sobre tratamentos térmicos nos aços.
Espero vocês lá... Grande Abraço.
Engenheiro Christian Eduardo Moreira de Souza – Gerente de Projetos da Promont Engenharia.
Formado pela Universidade Paulista – UNIP – Bacelar, pós-graduação em Gestão de Projetos – PMI e mestrando em Processos de Fabricação pela Universidade Júlio de Mesquita Filho – Unesp – Ilha Solteira.
Engenheiro Christian Eduardo Moreira de Souza
Consultoria, Inspeção Nr13, Treinamento e Palestras
CEL: 018 997587672