Da importância do aço

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1 Da importância do aço Imaginemos um mundo sem aço pregos e parafusos motores eléctricos armaduras para betão trilhos e rodas de comboios carrosserias e jantes para automóveis embalagens de bebidas equipamento doméstico QM - aços 1

2 Produção de aço Liga Fe-C (Si, Mn, S, P, O, H, N, etc) Redução pelo C de minério de Fe (no alto forno) e respectiva afinação (no convertidor) ou elaboração a partir de sucata (no forno eléctrico) Os elementos do minério mantêm-se na composição do aço (impurezas); só são parcialmente eliminados Podem ser realizadas adições voluntárias para obtenção de determinado efeito (elementos de liga); por ex: aços inoxidáveis QM - aços 2

3 Esquema de produção de gusa no alto forno QM - aços 3

4 Reacções químicas da redução durante a descida da carga, em função da temperatura crescente 3 Fe 2 O 3 + CO = 2 Fe 3 O 4 + CO 2 Fe 3 O 4 + CO = 3 FeO + CO 2 FeO + CO = Fe (L)+ CO 2 o produto da redução do minério de ferro, a gusa, tem a composição química 3 a 4,5%C - 0,5 a 3%Si - 0,5 a 1,5%Mn 0,05 a 2,5%P - 0,15%S mx QM - aços 4

5 Esquema da afinação da gusa - lança arrefecida a água alimenta em oxigénio um convertidor - este processo oxida o carbono e os outros elementos indesejáveis da gusa, transformando-a em aço QM - aços 5

6 Esquema de produção de aço no forno eléctrico QM - aços 6

7 Esquema de máquina de vazamento contínuo QM - aços 7

8 Evolução da microestrutura na laminagem a quente QM - aços 8

9 Produtos da aciaria billet secção quadrada, com 50 a 125 mm de lado; produz barras e fios bloom secção quadrada, com 150 a 300 mm de lado; produz perfis pesados e material de via férrea slab secção rectangular, com 50 a 250 mm de espessura e 600 a 1500 mm de largura; produz placas, chapas e bandas QM - aços 9

10 Esquema de fabricação por laminagem Laminagem de produtos longos Laminagem de produtos planos QM - aços 10

11 Exemplos de produtos de uso corrente em aço QM - aços 11

12 Classificação dos aços Tendo em conta a composição química, os aços podem ser classificados em não ligados (ou sem liga) e ligados (ou de liga); existem teores limites para um aço ser considerado não ligado (Euronorma EN de 1989) Al< 0,10 Ni< 0,30 B < 0,0008 Pb< 0,40 Bi< 0,10 Se< 0,10 Co< 0,10 Si< 0,50 Cr< 0,30 Te< 0,10 Cu< 0,40 Ti< 0,05 V < 0,10 Mn< 1,65 W< 0,10 Mo< 0,08 Zr< 0,05 Nb< 0,06 Outros< 0,05 Lantanídeos< 0,05 QM - aços 12

13 Classificação dos aços Segundo a utilização, os aços podem classificar-se em - aços de construção, sendo exemplos a chapa de aço de baixo C, o aço para betão armado e pré-esforçado, para material ferroviário, para fabrico de órgãos de máquinas, para estruturas metálicas (%C < 0,6%) - aços para ferramentas, sendo exemplos de produtos fabricados as matrizes, os moldes, os punções, as brocas, o material de corte (%C > 0,6%) QM - aços 13

14 Classificação dos aços Os aços podem classificar-se de acordo com a dureza no estado recozido, em - extra-macios (carbono inferior a 0,15%p) - macios (carbono entre 0,15 e 0,30%p) - meio-macios (carbono entre 0,30 e 0,40%p) - meio-duros (carbono entre 0,40 e 0,60%) - duros (carbono entre 0,60 e 0,70%) - extra-duros (carbono superior a 0,70%) QM - aços 14

15 Propriedades mecânicas versus %C QM - aços 15

16 Microestrutura óptica de aço com 0,25% C QM - aços 16

17 Microestrutura óptica de aço com 0,77% C QM - aços 17

18 Aços de construção (baixo C) %C < 0,25 Aços sem liga Principais características resistência mecânica moderada (Re de 175 a 275 MPa) óptima ductilidade óptima soldabilidade boa aptidão aos processos de corte reciclável baixo custo QM - aços 18

19 Aços de construção (baixo C) Aplicações componentes de automóveis perfis e barras comerciais chapa %C < 0,25 Aços com baixa liga e alta resistência Principais características resistência mecânica elevada (Re até 500 MPa) QM - aços 19

20 Aços de construção (médio C) 0,25 < %C < 0,60 Principais características endurecíveis por tratamento térmico sem liga - aptidão ao endurecimento limitada a pequenas espessuras (inferior a 25 mm) com liga - a aptidão ao endurecimento pode atingir várias centenas de mm de diâmetro resistência elevada (Re de 400 a 1000 MPa) ductilidade inferior aos de baixo C Aplicações trilhos e rodas de caminho de ferro rodas dentadas, veios de transmissão em geral, componentes exigindo elevada resistência mecânica e ao desgate QM - aços 20

21 Aços ferramenta (alto C) 0,60 < %C < 1,40 Principais características duros e resistentes pouco dúcteis usados no estado tratado termicamente em geral ligados e com frequência fortemente ligados podem suportar temperaturas elevadas Aplicações Lâminas Brocas Punções Matrizes Fieiras QM - aços 21

22 Aços inoxidáveis Em ambientes corrosivos é necessário ligar o aço para ele resistir quimicamente O elemento principal é o Cr, com um teor mínimo de 12% O Ni e o Mo melhoram a resposta do aço aos ambientes corrosivos Alguns aços inoxidáveis são ligados para resistirem a altas temperaturas (até 1000ºC); têm um teor em Cr mais elevado (25 a 30%) QM - aços 22