METALURGIA GERAL: Fundamentos Básicos e Aplicações Módulo 1 Introdução à Metalurgia METALURGIA GERAL FUNDAMENTOS BÁSICOS E APLICAÇÕES

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1 METALURGIA GERAL FUNDAMENTOS BÁSICOS E APLICAÇÕES WILLY ANK DE MORAIS 7.Especificação dos metais pela composição química

2 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.

3 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.

4 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: Y Y X X SAE 1 o 2 o 3 o 4 o 1 o algarismo - Indica a classe do aço de acordo com a tabela 1.2: 2 o algarismo - Indica variação nos teores dos elementos de liga (L ou B). 3 o e 4 o algarismos - Indica o teor médio de carbono multiplicado por 100. Pode aparecer a letra H uma variação especial da faixa normal do aço.

5 Os códigos de ligas SAE: Ligas Ferrosas (SAE)

6 Particularidades de norma SAE

7 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

8 Ligas Ferrosas (DIN) 1 a 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 % : 1 o número = 0, = 18 % C máximo = 0,23 % : 1 o número = 0, = 23 % C médio = 0,205 % : 1 o número = 0, = 20,5 = 21

9 Ligas Ferrosas (DIN) 2 a 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.

10 Ligas Ferrosas (DIN) 3 a 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.

11 Ligas Ferrosas (DIN) 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 %).

12 Ligas Ferrosas (DIN) 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.

13 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 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.

14 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.

15 Ligas de Alumínio (AA) 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:

16 Ligas de Alumínio (AA) 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).

17 Ligas de Alumínio (AA) 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 (Mg 2 Si) 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, Mg 2 Si, Zn e outros.

18 Ligas de Alumínio (AA) 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.

19 Ligas de Alumínio (AA) 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: