metais ferrosos usados na indÚstria aeronÁutica

METAIS FERROSOS USADOS NA INDÚSTRIA AERONÁUTICA

METAIS FERROSOS:

Desde sua descoberta, os metais ferrosos tornaram-se de grande importância na construção

mecânica. Os metais ferrosos mais importantes são o aço: material tenaz, de excelentes

propriedades e de fácil trabalho e o ferro fundido: material amplamente empregado na

construção mecânica; pode substituir o aço em diversas aplicações, muitas vezes com grande

vantagem, embora não possua resistência igual. Como esses materiais são fáceis de serem

trabalhados, com eles é construída a maior parte de máquinas, ferramentas, estruturas, bem

como instalações que necessitam materiais de grande resistência.

LIGAS METÁLICAS :

São materiais com propriedades metálicas que contêm dois ou mais elementos, sendo que

pelo menos um deles é metal.As propriedades de uma liga normalmente são diferentes das

propriedades dos seus elementos constituintes, quando analisados separadamente. As ligas

metálicas possuem algumas características que os metais puros não apresentam e por isso

são produzidas e muito utilizadas.

Apesar da grande variedade de metais existentes, a maioria não é empregada em estado puro,

mas em ligas com propriedades alteradas em relação ao material inicial, o que visa, entre

outras coisas, a reduzir os custos de produção.

As indústrias automobilísticas, aeronáuticas, navais, bélicas e de construção civil são as

principais responsáveis pelo consumo de metal em grande escala. São também

representativos os setores de eletrônica e comunicações, cujo consumo de metal, apesar de

quantitativamente inferior, tem importância capital para a economia contemporânea. Ligas

metálicas são materiais de propriedade semelhantes às dos metais e que contêm pelo menos

um metal em sua composição. Há ligas formadas somente de metais e outras formadas de

metais e semimetais (boro, silício, arsênio, antimônio) e de metais e não-metais

(carbono, fósforo).

É interessante constatar que as ligas possuem propriedades diferentes dos elementos que as

originam. Algumas propriedades são tais como diminuição ou aumento do ponto de fusão,

aumento da dureza, aumento da resistência mecânica.

O AÇO

O aço é a liga de ferro e carbono onde a porcentagem deste último é, geralmente, de apenas

0,1 a 1,0%. Em certos aços especiais, o carbono pode chegar a 1,5%. São também

constituintes normais do aço o silício (0,2%) e o manganês (1,5%). O enxofre e o fósforo são

impurezas indesejáveis, e seus teores não devem ser maiores do 0,05%. Quando se adicionam

outras substâncias, para aperfeiçoamento das qualidades do aço, obtêm-se ligas denominadas

aços especiais. Os principais aços especiais contêm um ou mais dos seguintes metais: níquel,

vanádio, tungstênio, molibdênio, titânio, cobalto ou manganês.

O aço é produzido, basicamente, a partir de minério de ferro, carvão e cal. A fabricação do

aço pode ser dividida em quatro etapas: preparação da carga, redução, refino e laminação.

1. Preparação da carga

Grande parte do minério de ferro (finos) é aglomerada utilizando-se cal e finos de coque. O

produto resultante, é chamado de sinter. O carvão é processado na coqueria e transforma-se

em coque.

2. Redução

Essas matérias-primas, agora preparadas, são carregadas no alto forno. Oxigênio aquecido a

uma temperatura de 1000ºC é soprado pela parte de baixo do alto forno.O carvão, em contato

com o oxigênio, produz calor que funde a carga metálica e dá início ao processo de redução

do minério de ferro em um metal líquido: o ferro-gusa. O gusa é uma liga de ferro e carbono

com um teor de carbono muito elevado.

3. Refino

Aciarias a oxigênio ou elétricas são utilizadas para transformar o gusa líquido ou sólido e

sucata de ferro e aço em aço líquido.Nessa etapa parte do carbono contido no gusa é

removida juntamente com impurezas.A maior parte do aço líquido é solidificada em

equipamentos de lingotamento contínuo para produzir semi-acabados, lingotes e blocos.

4. Laminação

Os semi-acabados, lingotes e blocos, são processados por equipamentos chamados

laminadores e transformados em uma grande variedade de produtos siderúrgicos cuja

nomenclatura depende de sua forma e/ou composição química.

Os aços que possuem requisitos de temperabilidade adicionais recebem a adição de um H

após a sua classificação.

Obs: Os últimos dois dígitos, representados pelo xx, representam o conteúdo de carbono do

aço.

NOMENCLATURA E COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS AÇOS

Tipos de aço e sua classificação

Os vários tipos de aços utilizados na industria da construção mecânica podem ser

classificados com o sistema de codificação SAE/AISI que usa em geral quatro algarismos na

forma ABXX onde:

A e B - números que identificam os principais elementos de liga presentes no aço e seus

teores dados em porcentagem de peso.

XX - indicam a porcentagem em peso de carbono do aço multiplicado por 100.

Isso significa dizer que um aço identificado como 1045 contém 0,45 % em peso de carbono

em sua composição química.

Quando a letra B aparece entre os dois primeiros números e os dois últimos indica que o aço

tem um teor de boro no mínimo 0,0005% em peso (o boro, quanto presente no aço em teores

muito baixos, facilita a têmpera do aço, aumentando a sua resistência).

Quando o teor de carbono excede 1% o sistema admite a utilização de cinco algarismos. O

aço prata, utilizado principalmente na fabricação de anéis, esferas e roletes de rolamentos,

pois apresenta uma dureza elevada, é codificado como 52100 o que corresponde a, 1,5% Cr

e 1% de carbono.

DesignaçãoTIPO DE AÇO

SAE AISI

10XX C10XX Aços carbono comuns

11XX C11XX Aços de usinagem (ou corte) fácil, com alto S

13XX 13XX Aço manganês com 1,75% de Mn

23XX 23XX Aços Níquel com 3,5% de Ni

25XX 25XX Aços Níquel com 5,0% de Ni

31XX 31XXAços Níquel Cromo com 1,25% de Ni e 0,65% de Cr

33XX E33XX Aços Níquel Cromo com 3,5 % de Ni e 1,55 Cr

40XX 40XX Aços Molibdênio com 0,25% de Mo

41XX 41XXAços Cromo Molibdênio com 0,50% ou 0,90% de Cr e 0,12% ou 0,20% de Mo

43XX 43XXAços Níquel cromo com molibdênio com 1,80% de Ni e 0,20% ou 0,25% de Mo

46XX 46XXAços Níquel Molibdênio com 1,55% ou 1,80% de Ni e 0,20% ou 0,25% de Mo

47XX 47XXAços Níquel Cromo Molibdênio com 1,05%de Ni, 0,45% de Cr e 0,20 de Mo

48XX 48XXAços Níquel Molibdênio com 3,5 % de Ni e 0,25% de Mo

50XX 50XX Aços cromo com 0,28% ou 0,65% de Cr

50BXX 50BXXAços cromo boro com baixo teor de Cr e no mínimo 0,0005% de B

51XX 51XX Aços cromo com 0,80 a 1,05% de Cr

61XX 61XXAço cromo vanádio com 0,8 ou 0,95% de Cr a 0,1% ou 0,15% de v

86XX 86XXAços níquel molibdênio com baixos teores de Ni, Cr e Mo

87XX 87XX Idem

92XX 92XXAço silício manganês com 0,85% de Mn e 2,0% de Si

93XX 93XXAços silício manganês com 3,25% de Ni, 1,20% de Cr e 0,12% de Mo

94BXX 94BXXAço níquel cromo molibdênio com baixos teores de Ni, Mo e no mínimo 0,0005% de B

98XX 98XXAço níquel cromo molibdênio com 1,0% de Ni,0,80 de Cr e 0,25% de Mo

Sistema de codificação

SAE/AISI

Propriedades químicas, físicas e mecânicas dos aços

Ductilidade

Dureza

Elasticidade

Estricção

Fadiga

Fluência

Fragilidade

Plasticidade

Propriedades eletroquímicas

Propriedades térmicas

Resiliência

Resistência à tração

Resistência ao choque

Soldabilidade

Temperabilidade

Tenacidade

Trabalhabilidade

Diferentes tipos de metal são exigidos para reparar uma aeronave. Isso decorre com a

necessidade de atender a variáveis de projeto, como resistência, peso, durabilidade, etc. Além

disso, a forma específica do componente dita, às vezes, um tipo especial de metal. Na seleção

de materiais para reparar uma aeronave, esses fatores, dentre outros, são considerados com

relação as suas propriedades físicas e mecânicas. Entre os materiais aqueles chamados

metais ferrosos, ou seja; ligas comuns a serem encontrados, estão

metálicas que têm o ferro como base, e mais alguns elementos de liga, que conferem ao

produto final características especiais

Identificação

Caso o carbono seja adicionado ao ferro em percentagens até mais ou menos 1%, a liga

resultante será amplamente superior ao ferro puro, sendo chamado aço- carbono. O aço-

carbono forma a base daquelas ligas de aço, produzidas pela combinação de aço-carbono com

outros elementos conhecidos por melhorar as propriedades do aço. A adição de outros metais

muda ou melhora as propriedades químicas ou físicas do metal base para um uso particular.

As principais ligas ferrosas são: aço carbono, aço inoxidável, aço ferramenta, aço liga e ferro

fundido.

AÇOS - CARBONO

Liga de ferro-carbono contendo de 0,008% até aproximadamente 2,0% de carbono, e outros elementos residuais, resultantes do processo de fabricação, como fósforo, enxofre, manganês e silício. A maior parte do aço produzido no mundo é do tipo aço carbono. Em regra geral, quanto maior o teor de carbono, maior a dureza e menor a dutilidade do aço. . Aços Carbono (mais usual em construção metálica) Segundo a NBR 6215 aço carbono é aquele não contém elementos de liga isto é, apenas teores residuais de Cr = 0,20%, Ni = 0,25% etc e no qual os teores de Si e Mn não ultrapassem limites máximos de 0,60% e 1,65% respectivamente. São classificados em função do teor de carbono.

Aços carbono são essencialmente ligas de ferro e carbono com um teor máximo de 1,2% de

carbono. Porém, a maior partes dos aços contém menos que 0,5% de carbono.

Vamos tratar aqui de alguns tipos de aço-carbono. Cada um destes tipos têm diferentes

características, preços e utilizações. Cada um interage de forma diferente com o meio ambiente

e suas propriedades e modo como podem ser tratados e manipulados também são diferentes.

Os Aços-carbono possuem na sua composição apenas quantidades limitadas dos elementos

Carbono, Silício, Manganês, Cobre, Enxofre e Fósforo. Outros elementos existem apenas em

quantidades residuais. A quantidade de Carbono presente no Aço define a sua classificação:

os baixo carbono possuem no máximo 0,30% de Carbono ; os médio carbono possuem de 0,30

a 0,60% ; e os alto carbono possuem de 0,60 a 1,00%.

Classificação

Os aços, em geral, são classificados em Grau, Tipo e Classe. O Grau normalmente identifica a

faixa de composição química do aço. O Tipo identifica o processo de desoxidação utilizado,

enquanto que a Classe é utilizada para descrever outros atributos, como nível de resistência e

acabamento superficial.A designação do Grau, Tipo e Classe utiliza uma letra, número, símbolo

ou nome. Existem vários sistemas de designação para os Aços, como o SAE (Society of

Automotive Engineers), AISI (American Iron and Steel Institute), ASTM (American Society os

Testing and Materials) e ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). A normalização

unificada vem sendo utlizada com frequência cada vez maior, e é designada pela sigla UNS

(Unified Numbering System).

QualidadeOs aços-carbono seguem uma divisão padronizada na indústria, o que permite que

fornecedores e consumidores se comuniquem com maior eficiência. Os grupos de descrição de

qualidade utilizados são os seguintes:

· Semi-acabados para forjamento· Estrutural· Placas· Barras laminadas a quente· Barras

acabadas a frio· Chapas finas laminadas a quente· Chapas finas laminadas a frio· Chapas com

esmaltagem porcelânica· Chapas chumbadas compridas· Chapas galvanizadas· Chapas

revestidas por zincagem eletrolítica· Bobinas laminadas a quente· Bobinas laminadas a frio·

Folhas-de-flandres· Arames· Arame achatado· Tubos· Tubos estrutural· Tubos para oleodutos·

Produtos tubulares para campos petrolíferos· Produtos tubulares especiais· Fios-máquina

laminados a quente

AÇO DE BAIXO TEOR CARBONO

Os aços baixo carbono possuem, normalmente, baixas resistência e dureza e altas tenacidade

e ductilidade. Além disso, são bastante usináveis e soldáveis e apresentam baixo custo de

produção. Estes aços normalmente não são tratados termicamente. Entre as suas aplicações

típicas estão as chapas automobilísticas, perfis estruturais e placas utilizadas na fabricação de

tubos, construção civil, pontes e latas de folhas-de-flandres.

O aço de baixo teor carbono, tem em sua composição de 0,02% a 0,3% de C. Este tipo de aço

tem aplicações mais simples e são geralmente usados em vigas estruturais para edifícios e

galpões, são usados também como material comum para obras de engenharia e também em

chapas para conformação mecânica.

Na produção e uso destas ligas, são necessários acabamentos superficiais. Este tipo de

serviço pode ser feito com brunimento, lixamento, jateamento, pintura, polimento, pulverização,

retificação, superacabamento e tamboreamento.

A união de peças feitas de liga de aço com baixo teor de carbono, pode ser efetuado por

soldagem ou brasagem (união por mudança de temperatura de uma das peças). A usinagem

destas peças pode ser feita, entre outros processos, por torneamento, aplainamento,

serramento e quimicamente.

A conformação pode ser feita por fundição, extrusão, forjamento, laminação, trefilação,

calandragem, dobreamento, estampagem, explosão e recalcagem.

Abaixo seguem algumas propriedades deste aço-carbono:

1- Propriedades Mecânicas:

Ductilidade: 0.2 a 0.5

Dureza: 800 a 1.8*103

Módulo de elasticidade: 196 a 211 Gpa

2- Desempenho frente ao ambiente:

Água doce: bom

Água salgada: regular

Ácidos fortes: muito ruim

Ácidos fracos: ruim

Bases fortes: bom

Bases fracas: muito bom

Radiação UV: muito bom

Resistência ao desgaste: bom

3- Propriedades Térmicas:

Temp. Max de serviço: 550-700 K

Temp. Min. de serviço: 240-260 K

Pto de Fusão 1,72 * 103 K

Condutividade Térmica: 40-70 W/m * K

Calor Específico: 418-455 J/Kg.K

Aplicações principais do aço de Baixo Carbono: C £ 0,30% Limite de resistência: 440 N/mm²

Características:

- Boa tenacidade, conformabilidade e soldabilidade.

- Baixa temperabilidade. Aplicações:

Pontes, edifícios, navios, vagões, caldeiras, tubos gerais, estruturas mecânicas, etc.

AÇO DE MÉDIO TEOR CARBONO

Os aços médio carbono possuem uma quantidade de carbono suficiente para a realização de

tratamentos térmicos de têmpera e revenimento, muito embora seus tratamentos térmicos

necessitem ser realizados com taxas de resfriamento elevadas e em seções finas para serem

efetivos. Possuem maiores resistência e dureza e menores tenacidade e ductilidade do que os

aços baixo carbono. São utilizados em rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens,

virabrequins e outras peças de máquinas que necessitam de elevadas resistências mecânica e

ao desgaste e tenacidade.

O aço de médio teor carbono tem composição de 0,3 a 0,7% de C. Suas aplicações geralmente

são rolamentos comuns, eixos e engrenagens.

Seu acabmento superficial pode ser feito através dos seguintes processos: brunimento,

lixamento, jateamento, pintura, polimento, pulverização, recartilhamento, retificação,

superacabamento e tamboreamento.

A união de suas peças pode ser efetuada por brasagem ou soldagem. Sua usinagem pode ser

efetuada por torneamento, aplainamento, serramento e quimicamente.

Abaixo seguem algumas propriedades do aço-carbono de médio teor de C:

1.2.1- Propriedades Mecânicas:


Dureza: 1000 a 2000


1.2.2- Desempenho frente ao ambiente:

Água doce: bom




Bases fortes: bom




Aplicações principais do aço de Médio Carbono: 0,30% < C £ 0,50% Limite de resistência: 440

a 590 N/mm²

Características:

Média conformalidade e soldabilidade.

Média temperalidade.

Aço de alto teor carbono

Os aços alto carbono são os de maiores resistência e dureza, porém de menor ductilidade

entre os aços carbono. São quase sempre utilizados na condição temperada e revenida,

possuindo boas características de manutenção de um bom fio de corte. Tem grande aplicação

em talhadeiras, folhas de serrote, martelos e facas.

A composição do aço de baixo teor carbono vai de 0,7% de C a 1,7%. Este aço é geralmente

usado em ferramentas de corte, rolamentos de alta performance e limas.

O acabamento superficial deste pode ser feito por brunimento, lixamento, jateamento, pintura,

polimento, pulverização, retificação, superacabamento e tamboreamento.

Suas peças podem ser unidas por brasagem ou soldagem, e sua usinagem é feita por

torneamento, aplainamento, serramento e quimicamente. A conformação das peças feitas

desta liga é feita por fundição, dobreamento e laminação.

Abaixo, seguem algumas proprieadades deste tipo de liga:

1- Propriedades Mecânicas:


Dureza: 1000 a 2000


2- Desempenho frente ao ambiente:

Água doce: bom




Bases fortes: bom




Aplicações principais do aço de Alto Carbono: Limite de resistência: 590 a 780

N/mm² Características:

Má conformabilidade e soldabilidade. Altas temperaturas e resistência ao desgaste.

AÇOS - INOXIDÁVEIS

O aço inoxidável é uma liga de ferro e crómio, também ligado ao níquel e molibdénio que

apresenta propriedades físico-químicas superiores aos aços comuns, sendo a alta resistência à

oxidação atmosférica a sua principal característica. As principais famílias dos Aços Inoxidáveis,

classificados segundo a sua microestrutura, são: Ferríticos, Austeníticos, Martensíticos,

Endurecíveis por Precipitação e Duplex.

Estes elementos de liga, em particular o crómio, conferem uma excelente resistência

à corrosão quando comparados com os aços carbono. Eles são, na realidade, aços oxidáveis.

Isto é, o crómio presente na liga oxida-se em contacto com o oxigénio do ar, formando uma

película, muito fina e estável, de óxido de crómio - Cr2O3 - que se forma na superfície exposta

ao meio. Ela é chamada de camada passiva e tem a função de proteger a superfície do aço

contra processos corrosivos. Para isto, é necessário uma quantidade mínima de crómio de

cerca de 11% em massa. Esta película é aderente e impermeável, isolando o metal abaixo dela

do meio agressivo. Assim, deve-se tomar cuidado para não reduzir localmente o teor de cromo

dos aços inoxidáveis durante o processamento. Este processo é conhecido em metalurgia

como passivação. Por ser muito fina — cerca de 100 angstrons — a película tem pouca

interacção com a luz e permite que o material continue apresentando seu brilho característico.

Os aços-inoxidáveis são aqueles que contém um mínimo de 10,5% de Cromo como principal

elemento de liga. São aços onde não ocorre oxidação em ambientes normais. Alguns aços

inoxidáveis possuem mais de 30% de Cromo ou menos de 50% de Ferro. Suas características

de resistência são obtidas graças à formação de um óxido protetor que impede o contato do

metal base com a atmosfera agressiva. Alguns outros elementos como níquel, molibdênio,

cobre, titânio, alumínio, silício, nióbio, nitrogênio e selênio podem ser adicionados para a

obtenção de características mecânicas particulares.

Esses aços caracterizam-se, fundamentalmente por resistirem à corrosão atmosférica, embora

possa resistir à ação de outros meios gasosos ou líquidos.

Os aços adquirem “passividade” quando ligados com alguns outros elementos metálicos, entre

os quais os mais importantes são o cromo e o níquel e, em menor gral, o cobre, o silício, o

molibdênio e o alumínio.

O cromo, é de fato, o elemento mais importante, pois é o mais eficiente de todos, quando

empregado em teores acima de 10%.

Enquanto, no caso da resistência a corrosão, o cromo já atua efetivamente a partir de 10%, na

resistência ao calor, é necessário que sua quantidade ultrapasse 20%.

Em segundo lugar, vem o níquel, que em teores acima de 6 a 7%, não só melhora a resistência

à corrosão pelo ataque de soluções neutras de cloretos, como igualmente as propriedades

mecânicas. Os melhores aços inoxidáveis são os que contém simultaneamente cromo e níquel.

Outros elementos que podem estar eventualmente presentes nos aços inoxidáveis são: o

molibdênio, que melhora a resistência à corrosão nos ácidos sulfúrico e sulforoso a altas

temperaturas, em soluções neutras de cloretos e na água do mar; o cobre, que melhora a

resistência à corrosão entre certos reagentes, como o ácido sulfúrico; o tântalo e o nióbio,

assim como o titânio, que evitam o fenômeno de corrosão intergranular, dos aços inoxidáveis

cromo-níquel; e o silício, que melhora a resistência a oxidação em temperaturas elevadas.

TIPOS DE AÇOS INOXIDÁVEIS

1-Aços inoxidáveis martensíticos

- Essencialmente ligas binárias ferro-cromo com 12 a 17% Cr

- Magnéticos e endurecíveis por têmpera

- Maior resistência mecânica e dureza

- Baixa resistência a corrosão comparando com os ferríticos e martensíticos

Apresentam-se em três tipos:

- Baixo Carbono (tipo turbina) – 0,15% C; 12% Cr

- Médio Carbono (tipo cutelaria) – 0,70% C; 17% Cr

- Alto Carbono (resistente ao desgaste) – 1,10% C; 17% Cr

2-Aços inoxidáveis ferríticos

- São essencialmente ligas binárias ferro-cromo com 12 a 30% Cr

) após os tratamentos térmicos normais- Sua estrutura mantém-se essencialmente ferrítica

(CCC, do tipo ferro

ClassificaçãoOs aços inoxidáveis são divididos em cinco famílias, de acordo com a

microestrutura, estrutura cristalina das fases presentes ou tratamento térmico utilizado. As

cinco famílias são: martensíticos, ferríticos, austeníticos, duplex (austenítico e ferrítico) e

endurecíveis por precipitação.

· Martensíticos: os aços inoxidáveis martensíticos são ligas Fe-Cr-C que possuem uma

estrutura cristalina martensítica na condição endurecida. São ferromagnéticos, endurecíveis por

tratamento térmico e resistentes à corrosão somente em meios de média agressividade. O

conteúdo de cromo é, geralmente, situado entre 10,5 e 18% e o conteúdo de carbono não pode

ser superior a 1,2%. Os conteúdos de carbono e cromo são balanceados para garantir uma

estrutura martensítica. Alguns elementos como nióbio, silício, tungstênio e vanádio são, às

vezes, adicionados para modificar o comportamento do aço durante o revenimento. Pequenas

quantidades de níquel podem ser adicionadas para melhorar a resistência à corrosão. Da

mesma maneira, enxofre e selênio podem ser adicionados para melhorar usinabilidade.

· Ferríticos: são ligas de Fe-Cr, de estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC). Seu

conteúdo de cromo se situa na faixa de 11 a 30%. Alguns graus podem conter molibdênio,

silício, alumínio, titânio e nióbio para a obtenção de certas características. Também podem ser

adicionados enxofre e selênio para melhoria da usinabilidade. São ferromagnéticos, podem

possuir boas ductilidade e conformabilidade mas suas características de resistência em altas

temperaturas são ruins se comparadas à dos austeníticos. Sua tenacidade também pode ser

limitada a baixas temperaturas e em seções pesadas. Não são endurecíveis por tratamento

térmico e dificilmente por trabalho a frio.

· Austeníticos: constituem a maior família de aços inoxidáveis, tanto em número de diferentes

tipos quanto em utilização. A exemplo dos ferríticos, não são endurecíveis por tratamento

térmico. São não-magnéticos na condição recozida e são endurecíveis apenas por trabalho a

frio. Normalmente, possuem excelentes propriedades criogênicas e excelentes resistências

mecânica e à corrosão em altas temperaturas. O conteúdo de cromo varia entre 16 e 26%, o de

níquel é menor ou igual a 35% e o de manganês é menor ou igual a 15%. Podem ser

adicionados, também, molibdênio, cobre, silício, alumínio, titânio e nióbio, para a obtenção de

melhores características de resistência à oxidação.

· Duplex: são ligas bifásicas baseadas no sistema Fe-Cr-Ni. Estes aços possuem,

aproximadamente, a mesma proporção das fases ferrita e austenita e são caracterizados pelo

seu baixo teor de carbono (<0,03%) e por adições de molibdênio, nitrogênio, tungstênio e

cobre. Os teores típicos de cromo e níquel variam entre 20 e 30% e 5 e 8%, respectivamente. A

vantagem dos aços duplex sobre os austeníticos da série 300 e sobre os ferríticos, são a

resistência mecânica (aproximadamente o dobro), maiores tenacidade e ductilidade (em

relação aos ferríticos) e uma maior resistência a corrosão por cloretos.

· Endurecíveis por precipitação: são ligas cromo-níquel que podem ser endurecidas por

tratamento de envelhecimento. Podem ser austeníticos, semi-austeníticos ou martensíticos,

sendo que a classificação é feita de acordo com a sua microestrutura na condição recozida.

Para viabiliazr a reação de envelhecimento, muitas vezes se utiliza o trabalho a frio, e a adição

de elementos de liga como alumínio, titânio, nióbio e cobre.

Sistema de classificação

Os aços inoxidáveis são normalmente designados pelos sistemas de numeração da AISI

(American Iron and Steel Institute), UNS (Unified Numbering System) ou por designação

própria do proprietário da liga. Entre estes, o sistema da AISI é o mais utilizado. Nele, a maioria

dos graus de aços inoxidáveis possuem uma classificação com três dígitos. Os aços

austeníticos fazem parte das séries 200 e 300, enquanto que a série 400 designa tanto aços

ferríticos quanto martensíticos.A série UNS, por sua vez, possui um maior número de ligas que

a AISI, pois incorpora todos os aços inoxidáveis de desenvolvimento mais recente. Nesta série,

os aços inoxidáveis são representados pela letra S, seguida de cinco números. Os três

primeiros representando a numeração AISI (se tiverem). Os dois últimos algarismos serão 00

se o aço for um aço comum da designação AISI. Se forem diferentes, significa que o aço tem

alguma característica especial reconhecida pela UNS.

Aplicações

- Martensíticos: estes aços são especificados quando a aplicação requer elevadas resistência

à tração, à fluência e à fadiga, combinadas com requisitos moderados de resistência à corrosão

e utilizações em até 650 °C. Entre as suas aplicações estão turbinas a vapor, motores a jato e

turbinas a gás. Alguns destes aços encontram aplicações, também, como tubulações de vapor,

reaquecedores de geradores a vapor e tubulações superaquecidas utilizadas em refinarias de

combustíveis fósseis, cutelaria, peças de válvulas, engrenagens, eixos, cilindros laminadores,

instrumentos cirúrgicos e odontológicos, molas, cames e esferas de rolamentos.

Peças metálicas, parafusos especiais, implementos agrícolas, trilhos e rodas ferroviárias, etc. - Ferríticos: suas várias classes encontram aplicações em sistemas de exaustão de automóveis, como recipientes de alimentos, em trocadores de calor e em tubulações contendo soluções com cloretos e água do mar.

- Austeníticos: podem, em função dos elementos de liga presentes na sua composição,

resistir a corrosão atmosférica, em várias soluções aquosas, na presença de alimentos, em

ácidos oxidantes (como o nítrico), fosfóricos e acéticos, em soluções diluídas contendo cloretos

e em ácidos sulfurosos.

- Duplex: graças a sua elevada resistência mecânica, os aços inox duplex podem ser utilizados

em menores espessuras. Sua desvantagem é que não pode ser utilizado em temperaturas

acima de 300 °C, sob pena de perder algumas de suas características mecânicas, sobretudo a

tenacidade. É bastante utilizado nas indústrias de gás, petróleo, petroquímica, polpa e papel,

principalmente na presença de meios contendo aquosos contendo cloretos.

- Endurecíveis por precipitação: possuem boas resistência mecânica, tenacidade e

ductilidade. Sua resistência à corrosão é de moderada a boa. Suas características lhe

garantem aplicação nas indústrias aeroespacial e de alta-tecnologia.

Propriedades do aço inoxidável

Alta resistência à corrosão

Resistência mecânica adequada

Facilidade de limpeza/Baixa rugosidade superficial

Aparência higiénica

Material inerte

Facilidade de conformação

Facilidade de união

Resistência a altas temperaturas

Resistência a temperaturas criogénicas (abaixo de 0°C)

Resistência às variações bruscas de temperatura

Acabamentos superficiais e formas variadas

Forte apelo visual (modernidade, leveza e prestígio)

Relação Custo/Benefício favorável

Baixo custo de manutenção

Material reciclável

De Boa Fabricação

AÇOS FERRAMENTA

Os aços-ferramentas são aqueles utilizados nas operações de corte, formação, afiação e quaisquer outras relacionadas com a modificação de um material para um formato utilizável. Estes aços se caracterizam pelas suas elevadas dureza e resistência à abrasão geralmente associadas à boa tenacidade e manutenção das propriedades de resistência mecânica em elevadas temperaturas.Estas características normalmente são obtidas com a adição de elevados teores de carbono e ligas, como tungstênio, molibdênio, vanádio, manganês e cromo. Boa parte dos aços-ferramenta são forjados, mas alguns também são fabricados por fundição de precisão ou por metalurgia do pó. A seleção da matéria-prima para a fabricação dos aços ferramentas é um fator importante do processo, e a sua seleção costuma ser cuidadosamente realizada inclusive na utilização de sucata.A fusão dos aços-ferramentas é realizada, normalmente, em quantidades relativamente pequenas nos fornos elétricos, tomando-se um especial cuidado com as tolerâncias de composição química e homogeneidade do produto final. Estas e outras particularidades tornam o aço-ferramenta um material de custo mais elevado do que os aços comuns.

Devido às diversas utilizações dos aços-ferramentas, eles são classificados em diferentes tipos de acordo com a sua aplicação e características. São eles:

· Aços-rápido: são desenvolvidos para aplicações de usinagem em elevadas velocidades. Existem duas classificações para os aços-rápidos, que são os ao molibdênio

(grupo M) e os ao tungstênio (grupo T). Os dois possuem uma performance mais ou menos semelhante. Os do grupo M, entretanto, tem um custo inicial menor.

· Aços para trabalho a quente: desenvolvidos para utilização em operações de punçonamento, cisalhamento e forjamento de metais em altas temperaturas sob condições de calor, pressão e abrasão. São identificados como aço H, no sistema de classificação. São divididos em três sub-grupos: ao cromo (que vai do H10 ao H19) , ao tungstênio (H21 ao H26) e ao molibdênio (H42 e H43).

· Aços para deformação a frio: por não conter os elementos de liga necessários para possuir resistência a quente, estes aços se restringem a aplicações que não envolvam aquecimentos repetidos ou prolongados em faixas de temperatura de 205 a 260ºC. São divididos em três grupos: aços temperáveis ao ar (grupo A), alto-carbono e alto-cromo (grupo D) e temperáveis em óleo (grupo O)

· Aços resistentes ao choque: seus principais elementos de liga são manganês, silício, cromo, tungstênio e molibdênio Quase todos os aços deste tipo (conhecidos como Grupo S) possuem conteúdo de carbono de aproximadamente 0.50%, o que lhes confere uma combinação de elevadas resistência e tenacidade e baixa ou média resistência ao desgaste por abrasão.

· Aços baixa-liga para aplicações especiais: contém pequenas quantidades de cromo, vanádio, níquel e molibdênio. A demanda por estes aços vem caindo continuamente, o que reduziu os seus sub-grupos de sete para apenas dois, ambos temperáveis a óleo. São os aços do grupo L.

· Aços para moldagem: estes aços possuem cromo e níquel como principais elementos de liga. Possuem características de baixa resistência ao amolecimento em altas temperaturas. São utilizados quase que exclusivamente em peças fundidas sob pressão ou em moldes para injeção ou compressão de plásticos e são classificados como grupo P.

· Aços temperáveis em água: nestes aços o carbono é o principal elemento de liga. São adicionados, também, pequenas quantidades de cromo para aumentar a temperabilidade e a resistência à abrasão, e de vanádio, para manter uma granulação fina, e consequentemente uma maior tenacidade.

Aplicações

· Aços-rápido: ferramentas, brocas, perfuratrizes, alargadores de furos, machos para abertura de roscas e fresas helicoidais. Alguns graus podem ser utilizados para certas aplicações a frio como laminadores de rosca, punções e matrizes para corte de discos.

-Aços para trabalho a quente: os aços ao cromo são utilizados em aplicações de transformações mecânicas a temperaturas elevadas. Os aços ao tungstênio são utilizados como mandris ou matrizes de extrusão para aplicações de alta temperatura, como por

exemplo na extrusão de ligas de cobre, ligas de níquel e aço.

· Aços para deformação a frio: os do grupo A são aplicados como facas de cisalhamento, punções, corte de chapas para estampagem e matrizes para aparar. Os do grupo D são aplicados em ferramentas de forjamento, rolos de laminação de roscas, estampagem profunda, moldes de tijolo, calibres, operações de brunimento, rolos e facas para corte de tiras. Os do grupo O, por fim, são utilizados em matrizes e punções para corte de chapas para estampagem, rebarbação, trefilação, flangeamento e forjamento.

· Aços resistentes ao choque: usados em talhadeiras, formões, contra-rebites, punções, brocas-guia e outras aplicações que requerem elevada tenacidade e resistência ao choque.

AÇOS - LIGA

Os Aços-liga contém quantidades específicas de elementos de liga diferentes daqueles normalmente utilizados nos aços comuns. Estas quantidades são determinadas com o objetivo de promover mudanças nas propriedades físicas e mecânicas que permitam ao material desempenhar funções especifícas. Os aços-liga costumam ser designados de acordo com o(s) seu(s) elemento(s) predominante(s), como por exemplo, aço-níquel, aço-cromo e aço-cromo-vanádio.

ClassificaçãoOs aços-liga seguem as mesmas classificações dos aços-carbono, ou seja, são divididos em Graus, Tipos e Classes. Os sitemas de designação também são os mesmos, destacando-se o SAE, AISI, ASTM e UNS.

QualidadeOs grupos de descrição de qualidade para os aços-ligas são os seguintes:

· Placas· Barras laminadas a quente· Arames· Barras acabadas a frio· Tubos para oleodutos· Produtos tubulares para campos petrolíferos· Produtos tubulares especiais


Os aços-liga possuem várias numerações diferentes no sistema SAE-AISI. A designação SAE-AISI considera como aço-liga todos aqueles que ultrapassem os limites de 1,65% de Manganês, 0,60% de Silício ou 0,60% de Cobre. Além disso, são considerados aços-liga todo e qualquer aço que possua quantidades mínimas especificadas de Alumínio, Boro, Cromo (até 3,99%), Cobalto, Nióbio, Molibdênio, Níquel, Titânio, Tungstênio, Vanádio, Zircônio ou qualquer outro elemento de liga adicionado com o intuito de melhorar as propriedades mecânicas e a tenacidade após a realização de tratamentos térmicos.

Os aços-liga, por serem uma família bastante ampla de diferentes tipos de aço, com propriedades bastante distintas, encontram aplicações igualmente vastas. Podem ser encontrados em praticamente todos os segmentos industriais, desde a construção civil até a construção naval, passando pela indústria petrolífera, automobilística e

aeronáutica.

Escolhendo o grau

A maioria das ligas de aço inclui um ou mais dos seguintes elementos, cada um fornecendo determinadas vantagens (e algumas desvantagens). Apesar dos elementos listados abaixo serem os mais comuns, há muitos outros que aparecem na liga.

Cromo - ajuda na dureza. É utilizado em ligas de aço inoxidável e pode fazer com que o aço apresente rachaduras durante a forjamento.

Tungstênio - proporciona um gume afiado e duradouro. É difícil de forjar.

Manganês - agrega resistência durante o tratamento térmico.

Molibdênio - mantém o aço duro em temperaturas mais elevadas. É muito difícil de forjar quando presente em grandes quantidades.

Níquel - agrega resistência e não aumenta a dureza. Aparece em maior concentração em ligas de aço inoxidável.

Silicone - melhora a flexibilidade e dureza. Pode aumentar a condutividade da liga.

FERROS FUNDIDOS

É o termo genérico utilizado para as ligas Ferro-Carbono nas quais o conteúdo de Carbono excede o seu limite de solubilidade na Austenita na temperatura do eutéctico. A maioria dos ferros-fundidos contém no mínimo 2% de carbono, mais silício (entre 1 e 3%) e enxofre, podendo ou não haver outros elementos de liga.

ClassificaçãoOs cinco tipos de ferros fundidos comercialmente existentes são o Cinzento, Dúctil, Maleável, Grafítico compacto e Branco. Todos estes tipos, exceto o Branco, são compostos de uma fase grafítica em uma matriz que pode ser ferrítica, perlítica, bainítica, martensítica temperada ou uma combinação destas.Os ferros fundidos também podem ser classificados em não-ligados ou ligados. Os não-ligados constituem-se basicamente de ligas de ferro-carbono-silício contendo pequenas quantidades de manganês, fósforo e enxofre. Os ferro fundidos ligados, por sua vez, são divididos em tipos, de acordo com a sua aplicação e propriedade: brancos resistentes à abrasão, resistentes à corrosão, cinzentos de alta-resistência, dúcteis termoresistentes e brancos termoresistentes.


· Ferro fundido cinzento : este material é frágil e quebradiço devido a sua microestrutura, não servindo muito bem a aplicações que requeiram elevada resistência à tração. Sua resistência e ductilidade são maiores sob compressão, além de terem

excelentes capacidades de amortecimento de vibrações e elevada resistência ao desgaste mecânico. São aplicados como componente estrutural de máquinas e equipamentos pesados sujeitos à vibração, peças fundidas de vários tipos que não necessitam de elevada resistência mecânica, pequenos blocos cilíndricos, pistões, cilindros, discos de embreagem e peças fundidas de motores a diesel.

· Ferro fundido dúctil: sua estrutura nodular confere maiores resistência mecânica e

ductilidade ao material, aproximando suas características das do aço. Suas aplicações incluem

válvulas carcaça de bombas, virabrequins, engrenagens, pinhões, cilindros e outros

componentes de máquinas e automóveis

-Ferro fundido branco: extremamente duro e frágil, chegando a ser inadequado para a

usinagem em alguns momentos. Sua aplicação é restrita aos casos em que dureza elevada e

resistência ao desgaste são necessárias, como nos cilindros de laminação. O ferro fundido

branco, geralmente, é utilizado como um processo intermediário na produção do ferro fundido

maleável.

· Ferro fundido maleável: produto da transformação do ferro fundido branco após tratamento

térmico em temperatura e atmosfera adequada. Apresenta características de elevada

resistência mecânica e consideráveis ductilidade e maleabilidade. É aplicável tanto em

temperaturas normais quanto mais elevadas. Flanges, conexões para tubos, peças para

válvulas ferroviárias e navais, e outras peças para indústria pesada são algumas das

aplicações típicas do ferro fundido maleável.

· Ferro fundido grafítico compacto: suas propriedades variam entre as do ferro fundido

cinzento e as do dúctil. Em comparação com os ferros fundidos cinzentos, os grafíticos

compactos possuem maior resistência mecânica, maiores ductilidade e tenacidade e menor

oxidação a temperaturas elevadas. Já na comparação com os ferros fundidos dúcteis, possuem

menor coeficiente de expansão térmica, maior condutibilidade térmica, maior resistência ao

choque térmico, maior capacidade de amortecimento, melhor fundibilidade e melhor

usinabilidade. Dentre as aplicações típicas, podem ser citadas: base para grandes motores a

diesel, cárteres, alojamentos de caixas de engrenagens, alojamentos para turboalimentadores,

suportes de rolamentos, rodas dentadas para correntes articuladas, engrenagens excêntricas,

moldes para lingotes, coletores de descarga de motores e discos de freio.

Esse tipo de aço tem praticamente substituído os aços-carbonos na fabricação de

tubos para estrutura de fuselagem, berços de motor, trem de pouso, dentre outras partes

metais ferrosos usados na indÚstria aeronÁutica

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