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METALURGIA GERAL: Fundamentos Básicos e Aplicações

Módulo 1 – Introdução à Metalurgia

METALURGIA GERAL

FUNDAMENTOS BÁSICOS E APLICAÇÕES

WILLY ANK DE MORAIS


7.Especificação dos metais pela composição química



• Muitas vezes a composição química de um material é

especificada por uma designação comercial ou em um

código deste material.

• Nos metais comercialmente puros, nos aços e demais ligas

metálicas adições de diferentes elementos químicos geram

diferentes tipos de características.

• Existem diversas formas de classificação em dependência

da entidade que produz o padrão de classificação, como

por exemplo, a SAE, ASTM, ISO, CEN, UNS, ANSI, AA,

CDA, etc.



Ligas Ferrosas

• Existem várias classificações para as ligas

ferrosas, especialmente para os aços.

• A maioria destas classificações fazem referência

não só à composição química da liga mas também

às suas propriedades mecânicas e algumas vezes

às suas características químicas (corrosão) e

físicas.



Ligas Ferrosas (SAE)

• Em 1941, a divisão de ferro e aço da SAE, + AISI, criou um

método de expressar as faixas de composição para os

aços.

• O nome genérico pode ser composto por 4 algarismos

descritos abaixo:

SAE Y Y X X

1o 2o 3o 4o

1o algarismo - Indica a classe do aço de acordo com a tabela 1.2:

2o algarismo - Indica variação nos teores dos elementos de liga (L ou B).

3o e 4o algarismos - Indica o teor médio de carbono multiplicado por 100.

Pode aparecer a letra “H” uma variação especial da faixa normal do aço.



Ligas Ferrosas (SAE)

• Os códigos de ligas SAE:



Particularidades de norma SAE



Ligas Ferrosas (DIN)

• A Norma DIN também é muito conhecida pela sua relativa

simplicidade, já que no nome do aço aparecem os

elementos de ligas e os respectivos teores.

– Tradicionalmente o nome (letras + números) da liga é oferecido em

três etapas (descritas a seguir).

– Entretanto geralmente se encontra o nome do aço com apenas um

número ao final do nome que indica o teor médio do elemento de

liga de maior importância




• 1a etapa - O número que aparece à frente dos símbolos dos elementos

de liga indica o teor médio de carbono multiplicado por 100, a exemplo

do que ocorre na Norma SAE.

Entretanto, geralmente o arredondamento para valores fracionários

iguais a 0,5 se dá para 1.

– Exemplos:

• % C mínimo = 0,18 % : 1o número = 0,18 × 100 = 18

• % C máximo = 0,23 % : 1o número = 0,23 × 100 = 23

• % C médio = 0,205 % : 1o número = 0,205 × 100 = 20,5 = 21




• 2a etapa - Devem-se indicar os elementos de liga presentes no aço

através de seus símbolos químicos e colocá-los na ordem de maior

teor médio presente no aço.

Para isto devem-se observar os seguintes casos:

– Os elementos manganês e silício só são considerados elementos de liga para

valores médios acima de 1,00 %.

– O elemento enxofre quando estiver em valores acima de 0,10 % tem preferência

sobre os demais elementos em aços baixa liga.

– Quando houver empate no teor médio dos elementos, colocar na ordem seqüencial

de aparecimento na tabela de faixas químicas.




• 3a etapa - Na Norma DIN aparece um ou mais números após os

símbolos dos elementos químicos.

Estes números indicam os teores médios dos elementos de liga que

compõem o nome do aço e são sempre algarismos inteiros.

Se ocorrer números fracionários, estes devem ser arredondados.

Em aços que possuem mais de um elemento de liga, podem-se

separar estes números por vírgulas ou pontos.

– Exemplo: DIN 20MnCr5.4 - Neste caso o número 5 indica o teor

médio do elemento manganês, enquanto o número 4 indica o teor

médio do elemento cromo.




• A norma DIN também permite estabelecer um aço com

apenas um número ao final, indicando o teor médio do

elemento de liga de maior importância.

• A definição destes números se dá através do multiplicador

respectivo a cada elemento de liga de acordo com:

ELEMENTOS DE LIGA MULTIPLICADOR

Cr, Mn, Ni, Si, Co, W 4

Al, Be, Pb, B, Cu, Mo,

Nb, Ta, Ti, V, Zr 10

C, P, S, N, Ce 100

Obs.: Esta tabela é válida somente para AÇOS BAIXA LIGA (soma dos elementos de liga é menor que 5 %).




• Para aços de média e alta liga (em que a soma dos

elementos de liga é superior a 5%) é colocada a letra “X” à

frente do nome do aço.

• O números que aparecem após os elementos de liga são

os teores médios respectivos destes elementos de liga.

• No caso de aços carbono comuns o nome do aço deve

conter apenas o símbolo do elemento carbono seguido do

seu teor médio multiplicado por 100.



• Exemplo 1: No caso do aço DIN 20MnCr5.4 os teores

médios de manganês e cromo são: %Mnméd= 5/4 = 1,25%

e %Crméd = 4/4 = 1,00%.

• Exemplo 2: DIN X 7 Cr 13 - é um aço alta liga com %

Crméd = 13 %

• Exemplo 3: DIN X 10 CrNi 18.8 - é um aço alta liga com %

Crméd = 18 % e Niméd = 8 %.

• Exemplo 4: DIN C 20 e DIN C 45 com 0,20 e 0,45% Cméd,

respectivamente.



Ligas de Alumínio (AA)

• Norma ANSI H35.1 é um sistema para designação de

alumínios e ligas de alumino que incorpora:

– a forma do produto (conformado, fundido ou lingotes),

– sua composição química e

– tratamento térmico (com a exceção dos lingotes que não tem

classificação de tratamento térmico).

• A Aluminum Association (AA) emprega o sistema da ANSI

H35.1 para designar as ligas de alumínio e os tratamentos

térmicos.




• Nas ligas de alumínio para conformação, é empregado um

sistema de quatro dígitos é utilizado para identificar

alumínios e ligas de alumínio, como mostrado na Tabela:




• A série 10XX é utilizada para designar composições sem

liga, somente com elementos residuais.

• Os últimos dois dígitos indicam o percentual mínimo de

alumínio (por exemplo, AA1099 é alumínio comercialmente

puro com 99% mínimo de alumínio).

– Esta designação lembra a SAE J403 10XX para aços, onde XX é o

teor médio de carbono em centésimos de percentual (por exemplo,

SAE 1010 é um aço com 0,10%C médio).




• Para as séries 2XXX até 7XXX, o grupo de liga é

determinado pelo elemento de liga presente no maior

percentual.

– Uma exceção é a série 6XXX, na qual é considerado o silicieto de

magnésio (Mg2Si) como predominante, assim com o magnésio e o

silício sendo dados pela proporção para formar este composto

químico.

– Outra exceção é feita nos casos em que a liga é originada pela

modificação de uma liga registrada anteriormente.

• Se o maior percentual é o mesmo para mais de um

elemento, a escolha do grupo é na seguinte ordem de

importância: Cu, Mn, Si, Mg, Mg2Si, Zn e outros.




• Nas séries 2XXX a 8XXX, o segundo dígito designa a

modificação da liga: se este dígito for zero isto indica que é

a liga original.

– Se o segundo dígito for um inteiro (de 1 a 9), indica alguma

modificação na liga original.

– Regras foram estabelecidas para determinar quando uma liga pode

ser considerada original (segundo dígito igual a zero) e quando

esta foi modificada.

– Os últimos dois dígitos servem apenas para individualizar a

composição química da liga dentro do grupo.




• Nas ligas de alumínio para fundição é utilizado um sistema de quatro

dígitos numéricos com um ponto decimal.

• A classificação é muito similar à anterior para ligas conformadas.

• A Tabela ilustra esta

classificação:

• Reparem como é similar

à anterior:

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