UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA EDUARDO AMÉLIO DE FARIAS ARRUDA /

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1 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA EDUARDO AMÉLIO DE FARIAS ARRUDA / ESTUDO COMPARATIVO DO PROCESSO CORROSIVO DO AÇO PATINÁVEL E DO AÇO CARBONO COMUM BELÉM 2009

2 2 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA EDUARDO AMÉLIO DE FARIAS ARRUDA ESTUDO COMPARATIVO DO PROCESSO CORROSIVO DO AÇO PATINÁVEL E DO AÇO CARBONO COMUM Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Colegiado do Curso de Engenharia Mecânica do Instituto de Tecnologia da Universidade Federal do Pará. Para obtenção do grau de Engenheiro Mecânico. Orientador: Prof. Dr. Eduardo Magalhães Braga BELÉM 2009

3 3 EDUARDO AMÉLIO DE FARIAS ARRUDA / ESTUDO COMPARATIVO DO PROCESSO CORROSIVO DO AÇO PATINÁVEL E DO AÇO CARBONO COMUM Trabalho de Conclusão de Curso apresentado para obtenção do grau de Engenheiro Mecânico pela Universidade Federal do Pará. Submetido à banca examinadora constituída por: Prof. Dr. Eng. Eduardo de Magalhães Braga UFPA Orientador, Presidente Prof. Dr. Eng. José Carlos Cardoso Filho UFPA Prof. M. Sc. Hélio Antônio Lameira de Almeida. CEFET/PA Julgado em de de 2009 Conceito: BELÉM 2009

4 4 RESUMO O presente trabalho trata do estudo comparativo entre o aço carbono comum e o aço patinável em relação à resistência a corrosão. Foram estudados vários tipos de processos corrosivos em diferentes meios. Pelo estudo verificou-se que o aço patinável apresenta maior resistência a corrosão do que o aço carbono comum em diferentes ambientes, a formação da ferrugem nos dois materiais é algo bem distinto já que a ferrugem no aço patinável se comporta como uma barreira dificultando que o material se desgaste com o tempo, diferente do aço carbono comum que vai se desgastando lentamente ao passar do tempo. PALAVRAS-CHAVE: Aço patinável, aço carbono, corrosão, resistência.

5 5 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Mecanismo eletroquímico de corrosão Figura 2 Comportamento corrosivo processo metalúrgico Figura 3 Corrosão uniforme em uma chapa metálica Figura 4 Trecho de uma chapa com corrosão em placas Figura 5 Corrosão por pite nas proximidades do cordão de solda Figura 6 Tubo de aço inoxidável AISI 304 co corrosão por pite Figura 7 Corrosão filiforme em superfície com pelicula de tinta Figura 8 Esfoliação em liga de alumínio Figura 9 Corrosão grafítica em tubo de ferro fundido cinzento Figura 10 Parte interna da válvula de latão apresentando corrosão por dezincificação Figura 11 Placa com empolamento por hidrogênio Figura 12 Corrosão em tubulação em área próxima à solda Figura 13 Corrosão em componentes tubulares nas proximidades de solda Figura 14 Corrosão intergranular ou intercristalina Figura 15 Corrosão galvânica em aço inoxidável AISI Figura 16 Corrosão por frestas em rosca Figura 17 Corrosão transcristalina Figura 18 Corrosão alveolar Figura 19 Produção de produtos de corrosão formados durante a exposição em atmosfera industrial... 76

6 6 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Valores práticos de potenciais de vários materiais Tabela 2 Propriedades mecânicas, características especiais e empregos de alguns aços ASTM de alta resistência e baixo teor em liga Tabela 3 Teor de cobre entre aço comum e aço patinável Tabela 4 Composição química de alguns aços patináveis comercializados no Brasil Tabela 5 Taxa de corrosão instantânea do aço carbono e do aço patinável em três ambientes diferentes Tabela 6 Produtos de corrosão formados durante a exposição à corrosão atmosférica... 73

7 7 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1 Efeitos de pequenas adições de cobre na taxa de corrosão do aço carbono, exposto durante 15,5 anos em atmosfera marinha, industrial Gráfico 2 Efeito da adição de fósforo na taxa de corrosão de aços ligados ao cobre Gráfico 3 Efeito da adição do níquel na resistência à corrosão dos aços liogados ao cobre Gráfico 4 Efeito da adição de 1% de níquel na resistência à corrosão dos aços ligados ao cobre sem e com adição de fósforo e cromo Gráfico 5 Efeito da adição de cromo e/ou fósforo na taxa de corrosão de aços ligados ao cobre Gráfico 6 Efeito da adição do manganês na taxa de corrosão de um aço co 0,3% de cobre com baixo teor de fósforo Gráfico 7 Efeito da adição do silício aos aços ligados ao cobre com ou sem a adição de fósforo e cromo Gráfico 8 Média aritmética anual (2001) de [So 2 ] atmosférico na cidade de São Paulo Gráfico 9 Média aritmética anual (2001) de [So 2 ] atmosférico no interior do estado de São Paulo Gráfico 10 Corrosão de um aço patinável e de um aço comum Gráfico 11 Perda de espessura do aço carbono e do aço patinável em função do tempo de exposição em ambiente rural Gráfico 12 Perda de espessura do aço carbono e do aço patinável em função do tempo de exposição em ambiente urbano Gráfico 13 Perda de espessura do aço carbono e do aço patinável em função do tempo de exposição em ambiente industrial Gráfico 14 Perda de espessura do aço carbono e do aço patinável em função do tempo de exposição em ambiente marinho... 70

8 8 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Considerações iniciais Objetivo do estudo REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Variáveis do processo corrosivo Mecanismos básicos de corrosão Meios corrosivos Definições de corrosão Formas de corrosão Corrosão uniforme Corrosão por placas Corrosão puntiforme Corrosão filifome Corrosão por esfoliação Corrosão grafítica Corrosão por dezincificação Corrosão por empolamento pelo hidrogênio Corrosão em torno do cordão de solda Corrosão intercristalina Corrosão galvânica Corrosão em frestas Corrosão transcristalina Corrosão alveolar CORROSÃO SOB TENSÃO Mecanismo de propagação da corrosão sob tensão Fratura intergranular Fratura intragranular Sistema: Material metálico Meio corrosivo na corrosão sob tensão AÇOS ESTRUTURAIS Introdução Classificação Aços carbono Aços de baixa liga Fatores que afetam as propriedades macânicas do aço... 42

9 Influência da composição química Histórico termomecânico AÇOS PATINÁVEIS Marcas comerciais e especificações Efeito dos elementos de liga sob o ponto de vista de resistência a corrosão FATORES PARA FORMAÇÃO DA PÁTINA MECANISMO Mecanismo macrosópico da corrosão atmosférica dos aços patináveis PINTURA DOS AÇOS PATINÁVEIS CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS... 79

10 10 1 INTRODUÇÃO 1.1 Considerações iniciais Pela importância dos compostos metálicos no nosso dia-a-dia, a corrosão é um processo de degradação que deve ser analisado com todo o cuidado necessário por envolver custos diretos e indiretos, assim como por expor vidas ao perigo (GENTIL, 2007). Como custos diretos têm-se: os custos de substituição das peças ou equipamentos que sofreram corrosão, incluindo-se energia e mão-de-obra; os custos e a manutenção dos processos de proteção (proteção catódica, recobrimentos, pinturas, etc.) (GENTIL, 2007). Com o avanço tecnológico mundialmente alcançado, os custos da corrosão evidentemente se elevam, tornando-se um fator de grande importância a ser considerado já na fase de projeto de grandes instalações industriais para evitar futuros processos corrosivos. No Brasil em 2005 o estimado teria sido bilhões de dólares o custo da corrosão (GENTIL, 2007). Já como custos indiretos têm-se: paralisações acidentais para a limpeza de (peças e/ou equipamentos com grandes prejuízos materiais, de vidas humanas e principalmente ao meio ambiente) trocadores de calor ou caldeiras assim como a parada para a substituição de um tubo corroído que faria com que toda uma produção parasse para tal serviço; perda de produtos tais como óleo, soluções, gás ou água através de tubulações corroídas e por fim o superdimensionamento de projetos devido ao medo de deixar expostos sistemas de longo comprimento aos malefícios da corrosão, como no caso de longas redes de tubulações que para não perderem a sua eficiência de distribuição de fluidos são projetadas com diâmetros superiores (GENTIL, 2007). Deve-se salientar também que além dos custos que a corrosão ocasiona, esta envolve também questões de segurança, interrupção de comunicações, preservação de monumentos históricos e poluição ambiental como sendo os fatores de maior importância para que se evite a sua ocorrência (GENTIL, 2007).

11 Objetivo do estudo Devido ao processo de degradação proveniente da corrosão a escolha do material que será aplicado na estrutura é um fator de muita importância. Os aços patináveis se apresentam como uma opção dentre os aços devido sua alta resistência principalmente no que diz respeito à corrosão em diferentes ambientes, comparado com os aços carbono comuns, devido a sua superioridade pode-se projetar estruturas com menor peso e maior durabilidade. Neste sentido o objetivo do trabalho foi o de comparar dois tipos de aço comumente utilizados na indústria (aço carbono comum e o aço patinável), em relação à corrosão em diversos meios.

12 12 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Variáveis do processo corrosivo No estudo dos processos corrosivos devem ser sempre consideradas as variáveis dependentes do material metálico, do meio corrosivo e das condições operacionais, pois o estudo conjunto dessas variáveis permitirá indicar o material mais adequado para ser utilizado em determinados equipamentos ou instalações. Dentre essas variáveis devem ser consideradas: Material Metálico composição química, presença de impurezas, processo de obtenção, tratamentos térmicos e mecânicos, estado da superfície, forma, união de materiais (solda, rebites etc.), contato com outros materiais; Meio Corrosivo composição química, concentração impurezas, ph, temperatura, teor de oxigênio, pressão, sólidos suspensos; Condições Operacionais solicitações mecânicas, movimento relativo entre materiais metálicos e meio, condições de imersão no meio (total ou parcial), meios de proteção contra a corrosão, operação contínua ou intermitente (GENTIL,2007). É recomendável, no estudo de processos corrosivos, que sejam seguidas as etapas: Verificar a compatibilidade entre o meio corrosivo e o material, consultando tabelas que apresentam taxas de corrosão; Verificar condições operacionais; Verificar relatórios de inspeção de equipamentos que são de fundamental importância, tendo em vista que, através deles, os problemas de corrosão são identificados nos equipamentos e instalações que se acham em serviço para isto, a inspeção de equipamentos conta com uma série de ferramentas apropriadas, métodos de trabalho e técnicas específicas que constituem hoje um novo ramo da engenharia especializada; Estabelecer o mecanismo responsável pelo processo corrosivo; Proceder a avaliação econômica custos diretos e indiretos;

13 13 Indicar medidas de proteção esclarecidos o mecanismo e a avaliação econômica, pode-se indicar a proteção não só eficiente, mas também de adequada relação custo benefício (GENTIL, 2007). 2.2 Mecanismos básicos de corrosão De acordo com o meio corrosivo e o material, podem ser apresentados diferentes mecanismos para os processos corrosivos: Mecanismos Eletroquímicos: Segundo Gentil (2007), pode-se considerar que ocorrem no mecanismo eletroquímico reações químicas que envolvem transferência de carga ou elétrons através de uma interface ou eletrólito: São os casos de corrosão observados em materiais metálicos quando em presença de eletrólitos, podendo o eletrólito estar solubilizado em água ou fundido. - corrosão em água ou em soluções aquosas; - corrosão atmosférica; - corrosão no solo; - corrosão em sais fundidos Mecanismos Químicos: Segundo Gentil (2007), no mecanismo químico, há reações químicas diretas entre o material metálico, ou não metálico, e o meio corrosivo, não havendo geração de corrente elétrica, ao contrário do mecanismo anterior. - corrosão de material metálico, em temperaturas elevadas, por gases ou vapores e em ausência de umidade, chamada de corrosão seca; - corrosão em solventes orgânicos isento de água; - corrosão de materiais não metálicos Os dois mecanismos atendem à conceituação apresentada para a corrosão no sentido de que ocorre uma ação química ou eletroquímica do meio ambiente sobre o material metálico ou não- metálico.

14 14 a quase totalidade das ocorrências de corrosão envolve reações eletroquímicas CBCA (2008). A seguir, será detalhado o mecanismo desse tipo particular de reação. Os fenômenos de corrosão de metais envolvem uma grande variedade de mecanismos que, no entanto, podem ser reunidos em quatro grupos, a saber: Corrosão em meios aquosos (90%); Oxidação e corrosão quente (8%); Corrosão em meios orgânicos (1,8%); Corrosão por metais líquidos (0,2%); Entre os parênteses está indicada, de forma estimada, a incidência de cada um dos tipos de corrosão. Nota-se que, de longe, a corrosão em meios aquosos é a mais comum, e isto é esperado, uma vez que, a maioria dos fenômenos de corrosão ocorre no meio ambiente, no qual a água é o principal solvente. A própria corrosão atmosférica, que é a de maior incidência, ocorre através da condensação da umidade na superfície do metal. Atualmente, aceita-se que os dois primeiros grupos são caracterizados por processos essencialmente eletroquímicos. Já a natureza dos processos que ocorrem nos dois últimos grupos não podem ser precisada, uma vez que os seus mecanismos ainda não foram devidamente estabelecidos. Para caracterização e melhor compreensão da localização das áreas anódicas e catódicas no processo de corrosão ocasionada por correntes de fuga, o fenômeno pode ser visto no modelo abaixo conforme figura 1.

15 15 Figura 1 Mecanismo eletroquímico de corrosão Fonte: dois eletrodos de materiais diferentes são imersos em um eletrólito e são eletricamente ligados entre si. Nestas condições, as reações serão: No cátodo: O 2 +4e - +2H 2 O 4OH - No ânodo: 2Fe 2Fe ++ +4e - Assim sendo, no ânodo ocorre uma reação de oxidação (corrosão do material) e no cátodo, uma reação de redução. Para que a célula galvânica ocorra, é necessário que os materiais do anodo e catodo sejam diferentes, ou melhor, apresentem potenciais de oxidação (tensão gerada por cada em relação a um eletrodo neutro de referência) diferentes. A tabela abaixo dá os valores práticos de potenciais de vários metais, em solos e água, medidos em relação a um eletrodo de referencia. Quanto mais negativo o potencial, mais anódico será a sua condição, ou seja, mais sujeito à corrosão GENTIL (2007).

16 16 Material Pot (volts) Magnésio comercialmente puro - 1,75 Liga de Mg (6% Al, 3% Zn, 0,15% Mn) - 1,60 Zinco - 1,10 Liga de alumínio (5% Zn) - 1,05 Alumínio comercialmente puro - 0,80 Aço estrutural (limpo e brilhante) - 0,50 / - 0,80 Aço estrutural (enferrujado) - 0,40 / - 0,55 Ferro fundido branco, chumbo - 0,50 Aço estrutural no concreto - 0,20 Cobre, latão, bronze - 0,20 Tabela 1 - Valores Práticos de Potenciais de Vários Materiais Fonte : htp// Segundo Gentil (2007) na prática, a corrosão acontece devido às diferenças de materiais existentes como soldas, conexões ou simplesmente diferenças superficiais no mesmo metal. O eletrólito pode ser água contida no solo ou em contato direto. Algumas construções práticas podem agravar o problema da corrosão. Exemplo: Se uma tubulação subterrânea de cobre é assentada junto a uma de aço e se houver, de alguma forma, um contato elétrico entre ambas, haverá a formação de uma extensa célula galvânica que aumentará bastante a corrosão no aço. Na região onde a corrente elétrica abandona a estrutura ou entra no eletrólito, tem-se área anódica e a reação para um metal M qualquer é: M M n+ + ne

17 Meios corrosivos Atmosfera. A ação corrosiva da atmosfera depende fundamentalmente dos fatores: Umidade relativa; Substâncias poluentes (particulados e gases); Tempo de permanência do filme de eletrólito na superfície metálica; Temperatura; Alem destes fatores devem ser considerados os fatores climáticos, como: intensidade e direção dos ventos, variações climáticas de temperatura e umidade, chuvas e insolação (radiação ultravioletas). Shreir, classifica a corrosão atmosférica, em função do grau de umidade na superfície metálica, em seca, úmida e molhada. A corrosão atmosférica seca ocorre em atmosfera isenta de umidade, sem qualquer presença de filme de eletrólito na superfície metálica. Tem-se uma lenta oxidação do metal com formação do produto de corrosão, podendo o mecanismo ser considerado puramente químico. A corrosão atmosférica úmida ocorre em atmosferas com umidade relativa menor que 100%. Tem-se um fino filme de eletrólito, depositado na superfície metálica, e a velocidade do processo corrosivo depende da umidade relativa, poluentes atmosféricos e higroscopicidade dos produtos de corrosão. Na corrosão atmosférica molhada, a umidade relativa está perto de 100% e ocorre condensação na superfície metálica, observando-se que a superfície fica molhada com eletrólito (GENTIL, 2007). Umidade relativa. A influência da umidade na ação corrosiva da atmosfera é acentuada, pois sabe-se que o ferro em atmosfera de baixa umidade relativa praticamente não sofre corrosão: em umidade relativa em torno de 60% o processo corrosivo é lento, mais acima de 70% ele é acelerado. A umidade relativa pode ser expressa pela relação entre o teor de vapor d água encontrado no ar e o teor máximo que pode existir no

18 18 mesmo, nas condições consideradas, ou então pela relação entre pressão parcial de vapor d água no ar e a pressão de vapor d água saturado, na mesma temperatura; ele é expressa em porcentagem (GENTIL, 2007). Substâncias poluentes. As partículas sólidas, sob a forma de poeiras, existem na atmosfera e a tornam mais corrosiva, porque pode-se verificar: Deposição de material não-metálico como sílica, SiO 2, que, embora não atacando diretamente o material metálico, cria condições de aeração diferencial, ocorrendo corrosão localizada embaixo do depósito (as partes sujeitas à poeira são as atacadas em peças estocadas sem nenhuma proteção); Deposição de substâncias que retêm umidade, isto é, são higroscópicas ou deliqüescentes, acelerando o processo corrosivo, pois aumentam o tempo de permanência da água na superfície metálica. Deposição de material metálico se o material metálico depositado for de natureza química diferente daquele da superfície em que estiver depositado, poderá ocorrer formação de pilhas de eletrodos metálicos diferentes, com a conseqüente corrosão galvânica do material mais ativo; Deposição de partículas sólidas que, embora inertes para o material metálico, pode reter sobre a superfície metálica gases corrosivos existentes na atmosfera, caso de partículas de carvão que, devido ao seu grande poder de adsorção, retiram gases de atmosferas industriais, os quais, com a umidade, formam substâncias corrosivas (GENTIL 2007). Além dos gases constituintes da atmosfera, principalmente oxigênio e nitrogênio, são freqüentemente encontrados monóxidos de carbono, CO; dióxido de carbono, CO 2 ; ozônio, O 3 ; dióxido de enxofre, SO 2 ; trióxido de enxofre, SO 3 ; monóxido de nitrogênio, NO; dióxido de nitrogênio, NO 2 ; e, em áreas mais localizadas, gás sulfídrico, H 2 S; amônia, NH 3 ; cloreto de hidrogênio, H 2 F 2 ; e cloro,cl 2. O gás carbônico, ou dióxido de carbono, juntamente com o monóxido de carbono, são normalmente originados da queima de combustíveis, como os hidrocarbonetos (gasolina, óleo) e carvão. Em temperaturas normalmente

19 19 encontradas em atmosferas ambientais, eles não costumam ser corrosivos para os matérias metálicos, embora o gás carbônico forme com água o ácido carbônico, H 2 CO 3, que é um ácido fraco. O dióxido de enxofre, SO 2, e trioxido de enxofre, SO 3, são os mais freqüentes contituintes corrosivos de atmosferas industriais, em razão de as industrias usarem óleos combustíveis contendo geralmente 3 a 4% de enxofre. Esses gases formam, com a umidade presente no ar, respectivamente, ácido sulfuroso e ácido sulfúrico. Esses gases podem ser originados também da queima de gasolina, de gases residuais de refinarias e de carvão contendo enxofre. Os dióxidos de nitrogênio, NO e NO 2, cuja a principal origem é a exaustão de veículos automotivos, podem ainda resultar da combinação de nitrogênio e oxigênio atmosféricos, por meio de descargas elétricas. O gás sulfídrico, H 2 S, nas atmosferas próximas ás refinarias de petróleo, mangues e pântanos, é o gás responsável pelo escurecimento do cobre, ou de suas ligas, pois há formação de sulfeto de cobre preto, CuS; aparecimento de coloração amarela, em materiais com revestimento de cádmio, devido à formação de sulfeto de cádmio, CdS; decomposição de revestimentos com tintas à base de zarcão, oxido de chumbo, Pb 3 O 4, que ficam pretas devido à formação de sulfetos de chumbo, PbS (GENTIL, 2007). O tempo de permanência do filme de eletrólito na superfície metálica, quanto menor o tempo, menor a ação corrosiva da atmosfera. A temperatura se for elevada, irá diminuir a possibilidade de condensação de vapor d água na superfície metálica e a adsorção de gases, minimizando a possibilidade de corrosão; Os ventos podem arrastar, para as superfícies metálicas agentes poluentes e nevoa salina, aumentando a possibilidade de corrosão. O solo como meio corrosivo deve ser considerado de grande importância, levando-se em consideração as grandes extensões de estruturas enterradas como: gasodutos, adutoras, tanques enterrados armazenando combustíveis e etc. A velocidade de corrosão no solo não é muito influenciada por pequenas variações na composição ou estrutura do material metálico, sendo mais influente a natureza do solo. Essa natureza pode ser influenciada por diversas variáveis como:

20 20 Presença de água, presença de sais solúveis, presença de gases, acidez, ph, resistividade elétrica e etc (GENTIL, 2007). 2.4 Definições de corrosão A corrosão pode ser definida de diversas formas, seja como a deterioração de um material por ação química ou eletroquímica do meio ambiente, aliada ou não a tensões, ou ainda como sendo um processo natural resultante da inerente tendência dos metais se reverterem para sua forma mais estável. A corrosão é um processo espontâneo, pois está constantemente transformando os materiais metálicos, fazendo com que os mesmos voltem ao seu estado inicial decompostos, ou mais exatamente, em óxidos e sulfetos metálicos (GENTIL, 2007). Podemos chegar a ponto de considerar a corrosão como o inverso do processo metalúrgico que possibilitou a obtenção do metal da natureza, já que a extração do metal a partir de seus minérios ou de outros compostos faz o caminho inverso ao da corrosão, que tende a oxidar o metal tornando-o bem parecido ao momento de sua obtenção sem tratamento da natureza (GENTIL 2007). 2.5 Formas de corrosão Figura.2 Comportamento corrosivo processo metalúrgico. Fonte: GENTIL, 2003 A corrosão apresenta-se de diversas maneiras com características físicas e químicas diferentes. A corrosão pode ocorrer sob diferentes formas, e o conhecimento das mesmas é muito importante no estudo de um processo corrosivo. A caracterização da forma de corrosão auxilia bastante no esclarecimento do mecanismo e na aplicação das medidas adequadas de proteção, daí serem

21 21 apresentadas a seguir as características fundamentais das diferentes formas de corrosão: A corrosão pode ocorrer das seguintes formas: uniforme; por placas; alveolar; puntiformes ou por pites; intergranular (ou intercristalina); intragranular (ou transgranular ou transcristalina); filiforme; por esfoliação; grafítica; dezincificação; empolamento pelo hidrogênio; em torno do cordão de solda; corrosão em frestas; corrosão sob tensão; corrosão galvânica;

22 Corrosão uniforme A corrosão se processa em toda a extensão da superfície, ocorrendo perda uniforme de espessura. É chamada, por alguns, de corrosão generalizada conforme figura 3. Figura 3 - Corrosão uniforme em uma chapa metálica. Fonte: GENTIL (2003: Capítulo 5 CD) Corrosão por placas A corrosão se localiza em regiões da superfície metálica e não em toda sua extensão, formando placas com escavações conforme figura 4. Figura 4 - Trecho de chapa com corrosão em placas. Fonte: GENTIL (2003: 43)

23 Corrosão puntiforme (por pite) A corrosão se processa em pontos ou em pequenas áreas localizadas na superfície metálica produzindo pites, que são cavidades que apresentam o fundo em forma angulosa e profundidade geralmente menor que o seu diâmetro conforme figuras 5 e 6. Figura.5: Corrosão por Pite nas Proximidades do Cordão de Solda. Fonte: GENTIL (2003: Capítulo 28) Figura 6: Tubo de aço inoxidável AISI 304 com corrosão por pite. Fonte: GENTIL (2003: Capítulo 28)

24 Corrosão filiforme Ocorre em superfícies pintadas com um delgado filme de tinta orgânica de aproximadamente 0,1 mm de espessura. Constituída de finos filamentos não profundos e com direção variada. O interessante é que os filamentos não se cruzam, já que se acredita que o produto de corrosão, em estado coloidal, apresente carga positiva justificando a repulsão. Na figura 7 pode ser vista a aparência desse tipo de corrosão numa superfície com uma película de tinta orgânica. Notam-se filamentos entre os riscos que aparecem com ferrugem. Figura 7: Corrosão filiforme em superfície com película de tinta. Fonte: GENTIL (2003: Capítulo 28)

25 Corrosão Por Esfoliação A corrosão se processa de forma paralela à superfície metálica, ocorrendo, assim, a desintegração do material em forma de placas paralelas. Na figura 8 é apresentada a corrosão por esfoliação em uma liga de alumínio. Figura 8: Esfoliação em liga de alumínio. Fonte: GENTIL (2003: Capítulo 28)

26 Corrosão grafítica Neste tipo de corrosão o ferro oxida-se e expõe o carbono, que pode ser determinado com um papel branco que fica manchado devido à presença de grafite. Na figura 9 é apresentado um tubo de ferro fundido cinzento, que apresenta a grafite sobre a superfície no local mais escuro. Figura 9: Corrosão grafítica em tubo de ferro fundido cinzento. Fonte: GENTIL (2003: Capítulo 28)

27 Corrosão por dezincificação Ocorre em ligas de Cu-Zn (latões). É uma espécie de corrosão seletiva, já que ocorre o ataque preferencial de zinco e ferro respectivamente, produzindo, por sua vez, o aparecimento de manchas avermelhadas devido à exposição do cobre. Na figura 10 é apresentado esse tipo de corrosão em um trecho de tubo de latão (70 % de cobre e 30 % de zinco) com dezincificação: as áreas mais escuras são as dezincificadas. Figura 10 : Parte interna da válvula de latão apresentando corrosão por dezincificação. Fonte: GENTIL (2003: Capítulo 28)

28 Corrosão por empolamento pelo hidrogênio Ocorre a invasão de hidrogênio atômico no material metálico e como tem pequeno volume atômico difundi-se rapidamente e, em regiões com descontinuidades, como inclusões e vazios ele irá se combinar com outro átomo de hidrogênio produzindo hidrogênio molecular H 2, que por possuir maior volume, irá causar o empolamento do material. Na figura 11 pode ser vista uma placa metálica com bolhas, provocadas pelo empolamento por hidrogênio, onde, com a utilização de uma régua tem-se a real dimensão deste tipo de corrosão. Figura 11: Placa com empolamento por hidrogênio. Fonte: GENTIL (2003: Capítulo 15 CD)

29 Corrosão em torno do cordão de solda Após a solda de algum material, tem-se a formação de corrosão em torno da solda e não propriamente sobre ela. Isto se deve ao fato do surgimento de regiões onde há elétrons que ficaram sob uma certa tensão devido à solda. Ocorre a poucos milímetros do local onde foi aplicada a solda e é mais comum em aços inox não estabilizados ou com teores de carbono inferiores a 0,03 %. O processo se dá intergranularmente. Nas figuras 12 e 13 são apresentados dois casos deste tipo de corrosão. Na primeira, a corrosão é em torno do cordão de solda em um tubo de aço. Figura 12: Corrosão em tubulação em área próxima à solda. Fonte:GENTIL (2003: Capítulo 28) Figura 13: Corrosão em componentes tubulares nas proximidades de solda. Fonte: GENTIL (2003: Capítulo 28)

30 Corrosão intercristalina A corrosão se processa entre os grãos da rede cristalina do material metálico, o qual perde suas propriedades mecânicas e pode fraturar quando solicitado por esforços mecânicos, tendo-se então a corrosão sob tensão fraturante (CTF). Na figura 14, abaixo, uma chapa de aço inoxidável austenítico, vista ao microscópio apresenta corrosão intercristalina ou intergranular. Figura 14: Corrosão intergranular ou intercristalina. Fonte: GENTIL (2003: Capítulo 5 CD)

31 Corrosão galvânica Quando dois materiais metálicos, com diferentes potenciais, estão em contato em presença de um eletrólito, ocorre uma diferença de potencial e a conseqüente transferência de elétrons. Tem-se então o tipo de corrosão chamado corrosão galvânica. O combate dessa reação se obtém pelo uso de materiais isolantes como a borracha, pela aplicação de camadas protetoras (tintas, plásticos, etc.). No caso dos instrumentais cirúrgicos, recomenda-se o uso de papel de grau cirúrgico ou campo de tecido de algodão cru duplo. Outro sistema de medidas consiste na remoção do eletrólito, sobretudo quando de natureza incidental (água de chuva ou de condensação, acúmulos de agentes corrosivos, como por exemplo, os bactericidas e detergentes utilizados na esterilização). Na figura 15, tem-se o exemplo de corrosão galvânica resultante da fixação de partes de aço inoxidável AISI 304 com fixadores de aço-carbono, que funcionam como anodo neste sistema. Figura 15: Corrosão galvânica em aço inoxidável AISI 304. Fonte: GENTIL (2003: Capítulo 9 CD)

32 Corrosão em frestas A corrosão em frestas é uma forma de corrosão localizada usualmente associada às condições de estagnação de eletrólitos em micro-ambientes. Estes ambientes restritos, onde há impedimento ou dificuldade à difusão de espécies químicas, podem ocorrer em parafusos, porcas e arruelas, materiais de isolação, depósitos superficiais, películas de tinta descoladas, rebites, etc. A corrosão por frestas acontece devido às alterações da química localizada dentro da fresta exemplo figura 16. Figura 16: Corrosão por fresta em rosca Fonte: GENTIL (2003: Página 42)

33 Corrosão transcristalina A corrosão se processa nos grãos da rede cristalina do material metálico, o qual, perdendo suas propriedades mecânicas, podendo fraturar à menor solicitação mecânica conforme figura 17. Figura 17: Corrosão transcristalina Fonte: GENTIL (2003: Página 42)

34 Corrosão alveolar A corrosão se processa na superfície metálica produzindo sulcos ou escavações semelhantes a alvéolos apresentando fundo arredondado e profundidade geralmente menor que seu diâmetro conforme figura 18 abaixo. Figura 18: Corrosão alveolar Fonte: GENTIL (2003: Página 42) 2.6 CORROSÃO SOB TENSÃO A corrosão sob tensão é caracterizada pela a solicitação de esforços em um material na presença de um meio corrosivo, sendo que, nestas condições de trabalho, as solicitações de esforços são menores em relação aos ensaios normais, para que haja a fratura do material. Uma característica importante da corrosão sob tensão é que não se observa praticamente perda de massa do material até sua fratura e o tempo de corrosão do material depende dos seguintes fatores: Tensão Concentração ou natureza do meio corrosivo

35 35 Temperatura Estrutura da composição do material Mecanismos de Propagação da Corrosão Sob Tensão São criados mecanismos para se estudar e observar melhor as trincas e as fraturas decorrentes dos ensaios de tensão em meios corrosivos. GALVELE citado por GENTIL (2003) desenvolveu um mecanismo para explicar a corrosão sob tensão fraturante, onde envolve a etapa de nucleação e propagação de trinca; a nucleação da trinca caracteriza-se pela formação de pites e discordâncias na camada protetora do metal, isto é, na superfície do metal; enquanto que a propagação da trinca pode ser intergranular e intragranular Fratura intergranular A corrosão ocorre geralmente nos contornos dos grãos, devido ao acúmulo de discordâncias e átomos de impurezas. A velocidade de penetração em trincas intergranular, sob a ação de tensões, é maior em diversas áreas de grandeza do que a penetração por ação puramente química Fratura intragranular Apresenta como característica o fato de, em presença de tensões, haver uma modificação qualitativa do processo de corrosão, isto é, resulta no aparecimento de fratura que envolve um mecanismo de corrosão que não ocorre na ausência de tensões. Esta característica é observada em ligas. Metais puros são aparentemente imunes e, na grande maioria dos casos, a estrutura cristalina dos materiais suscetíveis é cúbica de face centrada (c.f.c.), como latão, aços inoxidáveis austeníticos e ligas de alumínio. As variáveis do processo de propagação das tensões dependem do agente corrosivo ou do nível de tensão aplicada no material, e de acordo com o tipo de fratura, esta poderá ser inter ou intragranular.

36 Sistema: Material Metálico - Meio Corrosivo na Corrosão Sob Tensão De acordo com GENTIL (2003) os sistemas mais comuns observados em processos de corrosão sob tensão são os listados a seguir: a) Aços-carbono: A fratura é, preponderantemente, intercristalina, em presença de álcalis ou nitratos, produtos de destilação do carvão e amônia anidra. O mecanismo de fratura inclui processos eletroquímicos, e a proteção catódica é muitas vezes indicada como recurso para evitar a fratura. b) Aços de alta resistência mecânica: São sujeitos a fraturas em uma variedade de ambientes, principalmente aqueles contendo cloreto. Em determinadas circunstancias, o ar úmido é suficiente para fraturar o metal. Fragilização por hidrogênio é provavelmente o mecanismo preponderante. Camadas protetoras diversas têm sido usadas com bom resultado. c) Ligas de cobre em presença de amônia: Soluções amoniacais são os agentes clássicos para a ruptura de ligas de cobre, principalmente latões. Outros agentes são conhecidos, como citratos, fosfatos, nitritos, etc. A fratura em geral é intercristalina, porém freqüentemente casos de trincas transcristalinas foram observados. d) Ligas de níquel: Soluções concentradas de hidróxido de sódio ou de potássio em temperaturas elevadas (~300 C) e essses hidróxidos, NaOH ou de KOH fundidos, atacam níquel ou suas ligas. e) Ligas de alumínio: A corrosão é formada preferencialmente nos contornos dos grãos, a fratura se dá de forma intercristalina, e é devido à forma de precipitados formados durante o processo de endurecimento. Cuidados especiais no tratamento térmico e escolha da estrutura cristalina adequada diminuiria o risco da fratura. f) Ligas de magnésio e titânio: Sofrem corrosão sob tensão numa variedade de meios corrosivos, preponderando os que contêm cloretos, mas podendo aparecer também apenas em ar úmido. A corrosão é do tipo intercristalina. g) Aços inoxidáveis: Deve-se distinguir os aços ferríticos e martensíticos dos austeníticos. Pois os austeníticos apresentam fratura transgranular em meios clorídricos, enquanto nos primeiros a fratura é intercristalina e em muitos

37 37 casos relacionada com os primitivos contornos de grão de austenitas, e outra causa importante é a fragilização do hidrogênio em ambos os aços. 3 AÇOS ESTRUTURAIS 3.1 Introdução Entre os materiais de construção, como é de conhecimento geral, o aço tem uma posição de relevo: combina resistência mecânica, trabalhabilidade, disponibilidade e baixo custo. Assim sendo, é fácil compreender a importância e a extensão da aplicação dos aços em todos os campos da engenharia, nas estruturas, quer as fixas, como edifícios, pontes e etc., quer as móveis, na indústria ferroviária, automobilística, naval, aeronáutica etc. Para a maioria das aplicações consideradas, a importância da resistência macânica é, de certo modo, relativamente pequena, do mesmo modo que o fator peso não é primordial. Assim sendo os aços carbono comuns, simplesmente laminados, sem quais quer tratamentos térmicos, são plenamente satisfatório e constituem porcentagem considerável dentro do grupo de aços estruturais. Em outras aplicações, entretanto, exige-se uma relação resistência/peso mais satisfatória. É o caso da indústria de transporte onde o equipamento rodoviário utilizado - caminhões, ônibus, aviões, equipamentos ferroviário, equipamento rodoviário, navios, etc. devido às condições próprias do serviço, deve caracterizarse por peso relativamente baixo e alta resistência, por estar sujeito a esforços severos e choques repentinos, além de resistência à corrosão adequada, visto que nas secções mais leves, aperda de resistência por ação corrosiva, poderia ser fatal. Nestas aplicações, os aços indicados são os de baixo teor em liga, conhecidos também como de alta resistência e baixo teor de liga (CHIAVERINI 2002).

38 Classificação O aço é um composto que consiste quase totalmente de ferro (98%), com pequenas quantidades de carbono, silício, enxofre, fósforo, manganês etc. O carbono é o material que exerce o maior efeito nas propriedades do aço. Suas propriedades são bem definidas. Entre elas, podemos citar: a alta resistência mecânica (comparada com qualquer material disponível) e a dutibilidade (capacidade que o aço tem de se deformar antes da ruptura). Os aços utilizados em estruturas são divididos em dois grupos: aços carbono e aços de baixa liga (BELLEI 2000). 3.3 Aço carbono Os aços-carbono são os tipos mais usuais, nos quais o aumento de resistência em relação ao ferro puro é produzido pelo carbono e, em menor escala, pela adição de manganês. Em estruturas usuais de aço, utilizam-se aços com um teor de carbono equivalente máximo de 0,45%, para se permitir uma boa soldabilidade. O aumento do teor de carbono eleva a resistência e a dureza (redução da dutibilidade); porém, o aço resulta mais quebradiço e sua soldabilidade diminui consideravelmente. Entre os aços-carbono mais usados em estruturas, podemos citar: o ASTM A36 e A570, e os ABNT NBR 7007, 6648, 6649, 6650, DIN St37 (BELLEI 2000). 3.4 Aços de baixa liga Os aços de baixa liga são os aços carbono acrescido de elementos de liga em pequena quantidade, tais como: nióbio, cobre, manganês, silício, etc. Os elementos de liga provocam um aumento de resistência do aço, através da modificação da microestrutura para grãos finos. Graças a este fato, pode-se obter resistência elevada com um teor de carbono da ordem de 0,20%, permitindo, ainda assim, uma

39 39 boa soldabilidade. Entre estes, podemos citar como mais usuais: o ASTM A572, A441, os ABNT NBR 7007, 5000, 5004; DIN St52 etc. Segundo BELLEI (2000) Com uma pequena variação na composição química e com adição de alguns componentes, tais como vanádio, cromo, cobre, níquel, alumínio, esses aços podem ter aumentada sua resistência à corrosão atmosférica de duas a quatro vezes. São chamados aços de baixa liga e alta resistência mecânica e resistência à corrosão atmosférica, sendo conhecidos também como aços patináveis. Entre eles podemos citar: o ASTM A588, os ABNT NBR 5920, 5921, As usinas nacionais produzem estes aços com os seguintes nomes comerciais: COR 420, produzido pela CSN SAC, produzido pela Usiminas COS-AR-COR, produzido pela Cosipa Segundo CHIAVERINI (2002) a tendência moderna no sentido de utilizar estruturas cada vez maiores, tem levado os engenheiros, projetistas e construtores a considerar o emprego de aços cada vez mais resistentes, para evitar o uso de estruturas cada vez mais pesadas. Tais considerações não se aplicam somente ao caso de estruturas fixas, como edifícios ou pontes, mas igualmente e principalmente em estruturas móveis, no setor de transportes, onde o maior interesse se concentra na redução do peso-morto da estrutura. Em resumo, tais aços são de grande utilidade toda vez que se deseja: 1. Aumentar a resistência mecânica, permitindo um acréscimo da carga unitária da estrutura ou tornando possível uma diminuição proporcional da seção, ou seja, o emprego de seções mais leves; 2. Melhorar a resistência a corrosão atmosférica. Este é um fator importante a considerar, porque a utilização de seções mais finas pode significar vida mais curta da estrutura, anão ser que a redução da seção seja acompanhada por um aumento correspondente da resistência à corrosão do material; 3. Melhora a resistência ao choque e o limite de fadiga; 4. Eleva a relação do limite de escoamento para o limite de resistência à tração, sem perda apreciável da ductilidade

40 40 Os requisitos acima enumerados- maior resistência mecânica, melhor resistência a corrosão atmosférica, mais elevada relação de resistência à tração para limites de escoamento com adequadas trabalhabilidade e soldabilidade, são obtidos nos chamados aços de alta resistência e baixo teor em liga. Além do carbono, esses aços podem apresentar os seguintes elementos de liga: Si, até 0,90% Mn, até 1,60% Cu, até 1,25% Cr, até 1,80% Ni, até 5,25% Mo, até 0,65% Zr, até 0,12% Al, até 0,20% S, até 0,03% Ti, até 0,05% B, até 0,005% Nb, até 0,10%

41 41 Tabela 2 Propriedades mecânicas, características especiais e empregos de alguns aços ASTM de alta resistência e baixo teor em liga Especificação ASTM Classe ou Tipo Limite de resistência à tração kgf/mm 2 Limite de Escoamentok gf/mm 2 Alongamento em 50mm(%) Característicos Especiais A , a 49,0 29,4 a 35,0 21 Resistência a corrosão atmosférica quatro vezes Superior à dos aços-c. Empregos Usuais Membros estruturais elementos construtivos soldados, aparafusados rebitados. em ou A ,0 31,5 22 Estruturas soldadas,aparafusadas ou rebitadas, - principalmente de pontes e edifícios. A ,0 38, Idem A588 A a J 44,1 a 49,0 29,4 a 35,0 21 Idêntico à do Idem A242-2 A ,5 35,0 20 a 22 Resistênte à Fins estruturais e corrosão miscelâneos, atmosférica quando redução duas vezes de peso ou maior sup. à dos durabilidade são aços-c, mas importantes. só quando há cobre. A ,5 49,0 14 Idem Idem A633 C 45,5 a 63,0 32,2 a 35,0 23 Resistênte ao choque melhorada. Fonte: Chiaverivi (1987: pag. 202) Estruturas soldadas, aparafusadas rebitadas, ou para em serviço temperaturas baixas, até-45 C

42 Fatores que afetam as propriedades mecânicas do aço Os principais fatores que afetam os valores medidos das propriedades mecânicas são a composição química, o histórico termomecânico do material, a geometria, temperatura, estado de tensões e velocidade de deformação da estrutura Influencia da composição química nas propriedades dos aços Segundo CHIAVERINI (2002) a composição química determina muito das características dos aços, importantes para aplicações estruturais. Alguns dos elementos químicos presentes nos aços comerciais são conseqüência dos métodos de obtenção. Outros são adicionados deliberadamente, para atingir objetivos específicos. A composição química de cada tipo de aço é fornecida pelas normas correspondentes, em duas situações: composição do aço na panela e composição do produto acabado (lingotado); geralmente, a composição varia um pouco de uma situação para outra. A influência de cada de cada um dos elementos químicos, encontrados mais comumente nos aços, é descrita resumidamente a seguir. Deve-se levar em conta, entretanto, que os efeitos de dois ou mais elementos, usados simultaneamente, podem diferir dos efeitos correspondentes a cada elemento isolado. Carbono É o principal responsável pelo aumento da resistência mecânica e pela queda da ductilidade, trabalhabilidade, resistência ao choque e soldabilidade. Pelos seus efeitos negativos, é mantido baixo. Manganês Atua como o carbono, embora em escala menor. Elemento fortalecedor da ferrita, porque nela se dissolve e ainda contribui para aumentar a endurecibilidade, em aços endurecíveis. Geralmente, nos aços-liga de alta resistência para estruturas, o manganês aparece em teores mais elevados do que nos aços-carbono estruturais, devido justamente ao fato de ter seu efeito sobre a resistência mecânica menos acentuado do que o carbono e também porque, nos aços estruturais com baixo teor em elementos de liga, o carbono é preferivelmente mantido baixo. Quando, nesses aços, o manganês é introduzido em teores acima de

43 43 1%, não há necessidade de adicionar outros elementos de liga com o objetivo de melhorar a resistência mecânica. O Mn por si só possibilita essa melhora, ficando então os outros elementos de liga, quando também introduzidos, geralmente com a finalidade de controlar o tamanho de grão do aço. Fósforo Aumenta a resistência mecânica, mas prejudica a ductibilidade do aço, produzindo a chamada fragilidade a frio sobre tudo quando o carbono é alto. Como nos aços estruturais o carbono é mantido preferivelmente abaixo, o perigo da fragilidade é muito acentuado e, nessas condições, o fósforo em quantidades acima do teor considerado normal, isto é, até 0,12%, beneficia o aço no que diz respeito a sua resistência mecânica, alem de contribuir para melhorar a sua resistência a corrosão atmosférica, sobre tudo quando o cobre também está presente em pequenas quantidades. Do mesmo modo que o carbono e o manganês, o fósforo também melhora o limite de fadiga dos aços, aproximadamente na mesma proporção que o aumento da resistência. Silicio Aumenta a resistência mecânica e a resistência a oxidação a temperaturas elevadas. Nos aços em consideração, entretanto, é geralmente mantido abaixo, adicionado nas quantidades suficientes para acalmar os aços. Cobre Seu principal efeito é melhorar a resistência a corrosão atmosférica da aço; a presença de 0,25% de cobre já é suficiente para aumentar a resistência a corrosão atmosférica duas vezes em relação ao aço-carbono sem cobre. Tal efeito é mais acentuado pelo aumento simultâneo do teor de fósforo. O cobre exerce ainda considerável influência na resistência mecânica do aço, aumentando-a apreciavelmente, com somente ligeiro decréscimo da ductilidade. Para isso é preciso, contudo, que seu teor supere 0,60%. Nesses aços com cobre relativamente alto, acima de 1,0% e mais acentuadamente na faixa entre 1,20% e 1,50%, e baixo carbono, ocorre o fenômeno de endurecimento por precipitação. De fato, aços ao cobre, cerca de 0,30% de cobre podem se dissolver na ferrita à temperatura ambiente, formando uma solução sólida, desde que haja ocorrido resfriamento lento; o excesso de cobre, por sua vez, pode ser precipitado da solução. Assim, se um aço com teor de cobre superior a 0,70%, depois de resfriado lentamente, é reaquecido a temperaturas variando de 510 C a 605 C durante uma a quatro horas e em seguida resfriado, precipitam-se diminutas partículas de cobre de cobre, as quais em borá moles, tendem a evitar deslisamento

44 44 dos cristais, dificultando a deformação plástica e, em conseqüência, elevando os limites de escoamento e resistência à tração. Um característico importante dos aços com cerca de 1,0% de cobre consiste no fato da solubilidade desse metal ser garantida com a velocidade de resfriamento tão baixa que mesmo com secções pesadas, como por exemplo com 15 cm de espessura, o centro esta tão apto quanto a superfície a adquirir resistência pelo reaquecimento. Nessas condições, pode-se aumentar a resistência de peças de consideráveis dimensões, uniformemente da superfície ao centro, de ate 15 Kgf/mm 2. Convêm lembrar, entretanto, que qualquer reaquecimento posterior, como o provocado pela soldagem, anula o efeito dessa precipitação na zona de aquecimento, de modo que esse fato deve ser sempre lembrado no emprego dos aços estruturais com o cobre. Cromo Em teores baixos aumenta a resistência, o limite elástico, a tenacidade e resistência ao choque do aço. Em teores mais elevados, aumenta a resistência ao desgaste, por formar carbetos duros. Geralmente é associado ao níquel e ao cobre, quando também melhora a resistência à corrosão atmosférica. Níquel A introdução do níquel beneficia o aço no sentido de melhora das suas propriedades mecânicas, da resistência a corrosão, além de refinar a granulação. Sob o ponto de vista de resistência à corrosão atmosférica, o níquel é quase tão benéfico quanto o cobre, sem os inconvenientes deste que tende a concentrar-se na superfície do aço, de baixo da casca de óxido que se forma durante o seu aquecimento em atmosfera oxidante. De fato, quando o aço está sendo aquecido para a laminação, a uma temperatura que é geralmente superior à de fusão do cobre, se este metal estiver presente e concentrado na superfície do aço, pode fundir e penetrar nos seus contornos de grão, causando fissuras por ocasião do trabalho mecânico. Tal fenômeno limita as adições de cobre a 0,40% a 0,50%, a não ser que se tomem cuidados especiais no aquecimento, e que um teor de cobre mais elevado seja acompanhado pela introdução de níquel, em quantidade de pelo menos um terço da do cobre. O níquel liga-se ao cobre e a liga formada é de ponto de fusão mais alto, mantendo-se solida durante o aquecimento do aço para a laminação, evitando-se assim sua penetração por entre os contornos dos grãos.

45 45 Zircônio - É eventualmente adicionado para desoxidar, atuando igualmente no sentido de garantir granulação fina. Alumínio Utilizado para desoxidar e refinar o grão. De todos os elementos de liga, é considerado o mais eficiente para controlar o crescimento de grão. Vanádio Aumenta a resistência dos aços considerados, porque atua em dois sentidos: Fortalece a ferrita por endurecimento por precipitação e refina a sua granulação. O endurecimento mencionado deve-se à precipitação de carboneto e de nitreto de vanádio na ferrita. Nitrogênio Até cerca de 0,2% atua, de modo econômico, para melhorar a resistência mecânica. Junto com o vanádio promove o endurecimento por precipitação, acima mencionado. Nióbio Pequenos teores de nióbio elevam o limite de escoamento do aço e, em menor proporção, o limite de resistência à tração. Com 0,02% de nióbio, esse incremento do limite de escoamento pode ser de ordem de 7 a 10,5 kgf/mm 2 Enxofre Que entra no processo de obtenção, pode causar retração a quente, como resultado de inclusões de sulfito de ferro, as quais se enfraquecem e podem romper quando aquecidas. As inclusões podem também conduzir à ruptura frágil, pois funciona como pontos de concentração de tensões, a partir dos quais a ruptura pode começar. Teores elevados de enxofre podem causar porosidade e fissuração a quente durante a soldagem. Normalmente, é desejável manter o teor de enxofre abaixo de 0,05% Hidrogênio Que pode ser absorvido durante as operações de refino, fragiliza o aço, devendo ser eliminado por difusão, através de resfriamento lento após a laminação, e estocado a temperaturas normais de interiores. Oxigênio Assim como o nitrogênio, pode causar envelhecimento. Reduz a ductilidade e a tenacidade Molibidênio Aumenta o limite de escoamento, a resistência a abrasão e a resistência à corrosão atmosférica. Melhora a soldabilidade. Tem efeito adverso na tenacidade e na temperatura de transição. Assim como o cromo, melhora o comportamento a temperaturas elevadas e aumenta a resistência à deformação lenta. Titânio Aumenta o limite de resistência, a resistência à abrasão e a resistência à deformação lenta. É muito importante quando se deseja evitar o