INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DO AÇO UPE/POLI Profº: Antônio Fernando de Carvalho Mota Turma: TF Aluna:Karla Cristiane Ribeiro Batista

Influência dos elementos de liga no aço A tabela abaixo mostra de forma sucinta a influência dos principais elementos de liga nas propriedades do aço.  

Influência dos elementos de liga no aço

Influência dos elementos de liga no aço Características e empregos típicos de alguns aços-ligas de baixo teor em liga.

Influência dos elementos de liga no aço

Influência dos elementos de liga no aço

Influência do CARBONO Efeitos do teor de carbono 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.

Influência do CARBONO 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.

Influência do CARBONO 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. Em geral os aços ferramenta são basicamente aços de médio e alto teor de carbono com adições de elementos específicos em diferentes porcentagens para que sejam obtidas características especiais. O carbono aumenta a dureza do aço ferramenta, melhorando a resistência ao corte e ao desgaste. Outros elementos são adicionados para aumentar a tenacidade ou resistência mecânica.

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

APLICAÇÕES Corpo e tampa aparafusada em aço carbono. Conexões do tipo aço carbono. Chapas de aço

CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS INOX Podemos classificar o aço inox nos grupos: ferríticos, austeníticos, martensíticos, endurecíveis por precipitação e Duplex. As diversas microestruturas dos aços são função da quantidade dos elementos de liga presentes. Existem basicamente dois grupos de elementos de liga: os que estabilizam a ferrita (Cr, Si, Mo, Ti e Nb); e os que estabilizam a austenita (Ni, C, N e Mn). A composição química junto com o processamento termo-mecânico, confere aos aços inoxidáveis propriedades diferentes. Assim, cada grupo de aço inox tem uma aplicação. Abaixo, temos algumas aplicações dos aços inoxidáveis. Austenítico (resistente à corrosão) : equipamentos para indústria química e petroquímica equipamentos para indústria alimentícia e farmacêutica construção civil baixelas e utensílios domésticos.

Níquel Níquel – ponto de fusão 1.453°C. Confere ao aço maior penetração de têmpera, homogeneizando a dureza obtida. Diminui consideravelmente a velocidade crítica de resfriamento. O níquel é um elemento estabilizador da austenita e quando ligado ao cromo, aumenta a tenacidade do aço beneficiado, especialmente em temperaturas mais baixas. Auxilia a resistência à corrosão atmosférica e em grandes teores, junto ao cromo, torna o aço resistente ao calor e à corrosão. Influi diretamente para que o grão se torne mais fino. Não é elemento formador de carbonetos. Grandes aumentos de níquel, nos levam às ligas Ni-Cr-Fe, onde o elemento com maior presença no material já não é ferro e sim o níquel. Estes materiais não são conhecidos como aços inoxidáveis e sim como aços ligas a base de níquel, e apresentam resistência à corrosão em diversos meios e altas temperaturas. O elevado teor de níquel dá também garantia de uma boa resistência à corrosão sob tensão.

Soldas em moldes, estampos, peças técnicas Soldas em moldes, estampos, peças técnicas. Soldas de manutenção e recuperação de peças automotivas e automobilísticas, eixos carter, blocos de motor, engrenagens. Processos Tig, Mig, Mag, Oxi-Acetilênica e Solda à Ponto. Soldas em aços, aços inoxidavéis, ferro fundido, alumínio, bronzes e titânio. Soldas Especiais. Soldas de revestimento anti desgastes.

MANGANÊS È importante para a fabricação de aços. O manganês reage com o enxofre presente formando sulfeto de manganês, MnS, evitando que o enxofre reaja com o ferro, aumentando a fragilidade e tornando-o mais difícil de forjar, também o excesso pode reagir com o carbono, originando carbetos de manganês, melhorando as propriedades químicas do aço. Além disso, o manganês tem propriedades desoxidantes evitando a formação de bolhas. Contribuição para a melhoria da temperabilidade: moderada; estabiliza a austenita, principal efeito: melhora a maquinabilidade, formando sulfuretos de manganês; permite produzir aços austeníticos de alto carbono; permite produzir aços austeníticos de baixo carbono em conjunto com o Ni e o Cr; melhora a resistência da ferrita; forte desoxidante.

MATERIAIS DE AÇOS COM MANGANÊS COMO ELEMENTO DE LIGA

CROMO 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.

SILÍCIO È 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. Auxilia na grafitização; Aumenta a fluidez; O Silício dissolve na ferrita, atuando como elemento endurecedor. Aumenta a temperatura de transformação e reduz a variação de volume gama-alfa. Principal efeito: aumenta a resistência à corrosão e oxidação; melhora a resistência a alta temperatura; melhora a resistência ao desgaste para aços de alto teor em carbono.

Molibdênio O molibdênio dificulta o forjamento, melhora a temperabilidade, a resistência à fadiga e propriedades magnéticas. Exerce notável influência nas propriedades da solda. É elemento formador de carbonetos. Em aços rápidos, aumenta a tenacidade, mantendo as propriedades de dureza a quente e retenção de corte. Substitui o tungstênio para a formação de carbonetos, na proporção de1% de molibdênio para 2% de tungstênio. Melhora a resistência a altas temperaturas, a resistência ao desgaste e a dureza após a têmpera. Para aços inoxidáveis, melhora a resistência à corrosão. Ponto de fusão 2.620°C. Aumenta a resistência a quente e, em presença do níquel e do cromo, aumenta o limite de resistência à tração e o limite de escoamento.

MATERIAIS DE AÇOS COM molibdênio COMO ELEMENTO DE LIGA Válvulas de porta da flange

Vanádio 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. Pequenas adições de vanádio aumentam a dureza a quente e diminuem o tamanho do grão. Nos aços rápidos o vanádio melhora a retenção do corte, aumenta o limite de resistência à tração e o limite de escoamento.

titÂnio Evitam o fenômeno de corrosão intergranular, dos aços inox cromo-níquel; Adicionado em pequenas quantidades tem a função de estabilizar o crescimento de grão austenítico (em altas temperaturas), homogeneizar e refinar o grão. Também produz carbonitretos de alta dureza que elevam a resistência dos aços. Em certos aços inoxidáveis austeníticos, o titânio é adicionado em relações bem definidas com o carbono para estabilizar o aço contra a formação de carbonetos de cromo no contorno de grão.

Fósforo Porém, pode ser utilizado em aplicações específicas como em aços para usinagem fácil, resistentes à corrosão atmosférica e endurecíveis por tratamento em estufa (bake hardening) È 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

Tomógrafos de ressonância magnética Nióbio Tomógrafos de ressonância magnética Turbinas para aviões

Nióbio O nióbio é usado principalmente para a fabricação de ligas ferro-nióbio, de elevados índices de elasticidade e alta resistência a choques, usadas na construção pontes, dutos, locomotivas, turbinas para aviões etc. O nióbio otimiza o uso do aço na indústria de aviação, petrolífera e automobilística”,

Nióbio como elemento de liga Por ter propriedades refratárias e resistir à corrosão, o nióbio é também usado para a fabricação de superligas, à base de níquel (Ni ) e, ou de cobalto (Co), para a indústria aeroespacial (turbinas a gás, canalizações etc.), e construção de reatores nucleares e respectivos aparelhos de troca de calor. Pequenos teores deste elemento permitem aumentar o limite de resistência e limite de escoamento, pois promove o refino de grão e a geração de carbonitretos no interior do aço. O nióbio permite utilizar menores teores de carbono e de manganês, assim melhorando a soldabilidade e a tenacidade dos aços e tornando-se a base de aços de alta resistência e baixa liga.

COBRE Melhora os limites de resistência à tração e o limite de escoamento dos aços, mas diminui as propriedades de elasticidade. Em pequenas quantidades, torna o aço resistente à corrosão atmosférica. Pode produzir fragilização a quente, por isso costuma ser utilizado em conjunto com o níquel.

CSN – Companhia siderúrgica nacional A Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) é a maior indústria siderúrgica do Brasil e da América Latina, e uma das maiores do mundo. Sua usina situa-se na cidade de Volta Redonda, no Vale do Paraíba, no sul do estado do Rio de Janeiro, tendo suas minas de minério de ferro e outros minerais na região de Congonhas e Arcos, ambas cidades do estado de Minas Gerais e também de carvão na região de Siderópolis no estado de Santa Catarina.

CSN – Companhia siderúrgica nacional Um dos mais relevantes investimentos da CSN para o setor automotivo é a GalvaSud, uma planta destinada à produção de aço galvanizado. Além dos produtos zincados convencionais, esta planta está equipada com um moderno centro de serviço que contempla Linha de Slitter, Linha de Prensa (Blank Line) e Linha de Solda à Laser (Blanks Soldados). Veículo produzido com aço da CSN para a indústria automobilística

BIBLIOGRAFIA http://paginas.fe.up.pt/demetwww/disciplinas/lf/aulas/LF08.pdf http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6362-elementos-qumicos-presentes-e-sua-influencia http://www.iq.ufrgs.br/aeq/html/publicacoes/matdid/livros/pdf/siderurgia.pdf http://www.mspc.eng.br/ciemat/aco210.shtml http://www.noticiaro.com/mostrar.asp?id_conteudo=2032&titulo=Floresta%20privatizada%20em%20Rond%F4nia%20esconde%20ni%F3bio,%20o%20mineral%20mais%20estrat%E9gico%20e%20raro%20no%20mundo