Aula 10 – Aços carbono e baixa liga

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1 Aula 10 – Aços carbono e baixa liga
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2 Material para a aula: Metalografias utilizadas na aula de ensaio de materiais.

3 Aços O aço é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono. Nos aços o percentual de carbono varia de > 0,0 até 2,11%. Aço é diferente de ferro fundido. No ferro fundido o teor de carbono varia de >2,11% até 6,67%.

4 Aços Apesar do aço ser uma liga metálica formada basicamente por ferro e carbono, não impede que haja a presença de outros elementos químicos nos aços. Na verdade os aços podem conter concentrações apreciáveis de outros elementos químicos, e estes por sua vez são normalmente chamados de elementos de liga.

5 Mas o que é “elemento de liga”?
Quando um elemento químico é adicionado intencionalmente numa liga metálica com a finalidade de alterar as propriedades do material, ele é chamado de elemento de liga. Já quando ele não é adicionado intencionalmente, ou seja, quando ele vem na forma de impureza devido a matéria- prima ou ao processo de fabricação, ele é chamado de elemento residual.

6 Classificação dos aços
Os aços podem ser classificados quanto a: Composição química Processamento Microestrutura Propriedades e etc...

7 Ligas Metálicas Ferrosas Não ferrosas Aço Ferro Fundido Alumínio Cobre
Estanho Ao carbono Cinzento Titânio Nodular Níquel etc... Baixa liga Liga Alta liga Branco Maleável

8 Classificação dos aços
A classificação mais comum é de acordo com a composição química, da seguinte forma: Aços ao carbono Aços Liga Aços baixa liga (a soma de todos os elementos de liga é < 5%) Aços alta liga (a soma de todos os elementos de liga é > 5%)

9 Aços ao carbono e baixa liga

10 Ligas Metálicas Ferrosas Não ferrosas Aço Ferro Fundido Alumínio Cobre
Estanho Ao carbono Cinzento Titânio Nodular Níquel etc... Baixa liga Liga Alta liga Branco Maleável

11 Classificação dos aços - Norma
Em nossas aulas, para classificar os aços- carbono e aços de baixa liga, iremos usar a norma SAE que é a mais utilizada em todo o mundo para esses aços. Mas ainda existem outras normas como a ASTM, DIN, ABNT e etc…

12 Classificação dos aços - Norma
Segundo a norma SAE os aços ao carbono e aços baixa liga são classificado conforme abaixo: SAE YYXX Onde: YY indica a série do aço XX é o percentual de carbono multiplicado por 100.

13 Classificação dos aços - Norma
A série do aço varia conforme a composição química que ele tem de acordo com a tabela a seguir: **Entregar tabela ou o livro para os alunos

14 Classificação dos aços - Norma
A norma SAE classifica os aços em: Aços ao carbono e aços baixa liga.

15 Classificação dos aços - Norma
Os aços ao carbono são os que possuem as séries: 10XX 11XX 12XX 14XX 15XX

16 Classificação dos aços - Norma
Os aços baixa liga são os que possuem as séries: 13XX 23XX 25XX 30XX 31XX 32XX 33XX 34XX 35XX 40XX 41XX 42XX 43XX 44XX 45XX 46XX 47XX 48XX 50XX 51XX 61XX 62XX 81XX 86XX 87XX 88XX 92XX 93XX 94XX 95XX 97XX 98XX

17 Exemplos 1020 - aço sem liga com 0,20%C 1045 - aço sem liga com 0,45%C
aço com Mn de 1,0 – 1,65% + 0,22C

18 Teste seu conhecimento
Descubra quais são os aços a seguir:

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22 Aplicações 1015 ao 1035: Aços estruturais (pontes, torres de transmissão) 1070 ao 1090: Aços para molas 1010, 3120, 5120, 4320, 8620: Aços para nitretação e cementação (elementos de máquinas que devem ter dureza e resistência ao desgaste, Ex.: biela de compressor)

23 Teste seu conhecimento
d) O aço SAE 1030 é um aço: ( ) Liga com 0,10% de cromo e 0,30% de carbono. ( ) Carbono com 0,30% de carbono. ( ) Liga com 0,10% de cromo. ( ) Carbono com 0,10% de carbono. ( ) Liga com 0,30% de cromo.

24 Teste seu conhecimento
e) De acordo com a classificação da ABNT, são aços carbono comuns: ( ) 4320, 2545, 4818. ( ) 1045, 1020, 1006. ( ) 2320, 1045, 5045. ( ) 1020, 1015, 4140.

25 Efeitos dos elementos de liga nos aços em geral

26 Efeitos dos elementos de liga nos aços em geral
Silício Elemento acrescentado ao metal líquido, para desoxidar material e assim evitar a formação de bolhas nos lingotes.

27 Efeitos dos elementos de liga nos aços em geral
Manganês Adicionado para auxiliar na desoxidação do metal líquido.

28 Efeitos dos elementos de liga nos aços em geral
Alumínio Elemento usado para diminuir ou eliminar o desprendimento de gases que agitam o aço, quando ele está se solidificando.

29 Efeitos dos elementos de liga nos aços em geral
Carbono Quanto MAIS C: MAIOR dureza, tensão de escoamento, tensão de ruptura, MENOR ductilidade, tenacidade, soldabilidade.

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31 Efeitos das impurezas nos aços em geral
Enxofre No aço, ele pode se combinar com o ferro e formar o sulfeto ferroso (FeS), que faz o aço se romper com facilidade ao ser laminado ou forjado, em temperaturas acima de 1000°C

32 Efeitos das impurezas nos aços em geral
Fósforo Elemento cuja quantidade deve ser controlada, principalmente nos aços duros, com alto teor de carbono, pois reduz à resistência ao choque e a tenacidade. Dentre as impurezas, o fósforo foi considerado, por muito tempo, um elemento exclusivamente nocivo, devido à fragilidade a frio que confere aos aços, sobretudo nos aços duros, de alto carbono e quando seu teor ultrapassa certos limites. Pos essa razão, as especificações são rigorosas a respeito. Certas especificações restringem as porcentagens máximas admissíveis aos valores abaixo, conforme as aplicações consideradas (103). Trilhos                                    eixos                                   estrutura de pontes                              estrutura de construção e barras de concreto armado0,04%0,05%0,06%0,10%   Nos aços-liga, o fósforo é especificado com 0,04% no máximo em alguns casos e em outros, 0,025% máximo. Não possui esse elemento tendência a formar carbonetos, mas dissolve-se na ferrita, endurecendo-a e aumentando o tamanho de grão do material, ocasionando a “fragilidade a frio”, representada por baixa resistência ao choque ou baixa tenacidade. Essa influência é tanto mais séria, quanto mais alto o teor de carbono do aço.

33 Teste seu conhecimento
a) Na produção do aço, o é adicionado para auxiliar na desoxidação do metal líquido. ( ) fósforo; ( ) enxofre; ( ) carbono; ( ) manganês.

34 Teste seu conhecimento
b) O silício é acrescentado ao metal líquido para e impedir a formação de bolhas nos lingotes. ( ) oxidar; ( ) melhorar a usinabilidade; ( ) desoxidar; ( ) melhorar a resistência a corrosão.

35 Teste seu conhecimento
c) Quando a porcentagem de carbono é alta na composição do ferro fundido, ele se torna: ( ) mais frágil; ( ) macio; ( ) laminável; ( ) forjável.

36 Antes de começarmos a falar sobre a aços alta liga, vamos conhecer a microestrutura dos aços ao carbono.

37 Quais fases estão presentes?
1ª Passo: Saber a composição química e o tratamento térmico que o material sofreu.

38 Normalizado Dureza 114 – 170HB Dureza 170 – 230HB

39 2ª Passo: Pegar o diagrama TTT acordo com a composição química e verificar a microestrutura conforme o resfriamento realizado.

40 Neste caso: Ferrita: fase clara Perlita: fase escura Ferrita e perlita

41 Para evitar confusões geralmente é colocado uma escala nas imagens ou é descrita a ampliação na qual a foto foi tirada. Geralmente utiliza-se uma ampliação de 100x

42 Microestrutura 1005 Normalizado
Perlita 200x Ferrita

43 Microestrutura 1020 Normalizado
120x Perlita Ferrita 346x

44 Microestrutura 1045 Normalizado
120x Perlita Ferrita

45 Microestrutura 1045 Normalizado
Perlita Ferrita

46 Microestrutura 1045 Temperado
Martensita

47 Microestrutura 1070 Normalizado
Perlita

48 Observações: Quanto mais carbono um aço tem, mais perlita ele tem, e vai duro ele fica. Quanto mais duro, maior a resistência mecânica e ao desgaste. Mas quanto mais duro, menor a ductilidade do material.

49 Atividade Ir no laboratório, com as amostras trabalhadas na aula de metalografia e identificar o seu material