Aço

Explicamos o que é o aço, como é fabricado e as variações dessa liga metálica. Além disso, suas características, vários usos e muito mais.

O que é aço?

Um conjunto de ligas de ferro (Fe) com outros elementos , principalmente carbono (C), mas também zinco (Zn), silício (Si) ou alumínio (Al) é conhecido como aço . Essas ligas alteram as propriedades do metal puro, neste caso ferro, e obtém-se um material mais resistente ou menos oxidável.

O aço é um material muito importante nas indústrias humanas . É amplamente utilizado como material de construção e como matéria-prima para diversas ferramentas e peças mecânicas.

É um caso exemplar de liga metálica . As ligas consistem na combinação de elementos químicos em que um deles é necessariamente um metal. Assim, suas propriedades são combinadas e um novo material é obtido com propriedades específicas para diferentes aplicações.

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História do aço

O nome do aço vem do latim aciarius , que se refere ao material com o qual as facas eram feitas na antiguidade.

É difícil saber exatamente quando a humanidade descobriu a possibilidade de fundir o ferro para construir ferramentas. Evidências do registro do uso de ferro foram encontradas no antigo Egito (3.000 aC). Acredita-se que logo após foi descoberta a possibilidade de misturá-lo com outros metais para a obtenção de novos materiais.

No entanto, as primeiras evidências de aço wootz (aço primitivo de grande dureza e alto teor de carbono) datam de 300 a. C. e foram encontrados na Índia e no Sri Lanka. Também havia misturas de ferro fundido com ferro forjado da Dinastia Han da China (100 aC).

Com o advento da modernidade e da industrialização , a obtenção do aço ocupou o interesse de muitos cientistas e industriais , graças ao uso da eletricidade para aquecimento de fornos. Em 1948, o processo de oxigênio básico LD foi inventado na Áustria do pós-guerra; e em 1950 a técnica de fundição continuou.

Como o aço é feito?

A técnica de obtenção do aço hoje inclui diversos metais, não metais e metaloides que formam ferroligas , que conferem dureza e resistência. Além disso, o processo envolve a chamada metalurgia secundária. Esta segunda etapa confere-lhe as propriedades químicas e o nível desejado de inclusões e impurezas.

O procedimento usual consiste em adicionar ao ferro uma quantidade de carbono não superior a 2% , dependendo do grau de dureza que se deseja incorporar ao aço. Isso é feito em um processo que envolve várias etapas:

No alto-forno é adicionada uma mistura de ferro mineral (ferro impuro) e coque, que é um combustível semelhante ao carvão e que serve para separar as impurezas do material. Então, sobra ferro razoavelmente puro com pequenas quantidades de carbono. Em seguida, adiciona-se carbono na quantidade necessária de acordo com o tipo de aço a ser fabricado , isso é feito enquanto o aço está no estado líquido. Finalmente é moldado e deixado esfriar.

Outra forma de fazer aço é reciclando sucata de aço. Para isso, a sucata é derretida em um alto-forno elétrico.

Ligas de aço

O aço é essencialmente ferro misturado com carbono. Mas também existem ligas de aço, o que significa que são adicionados outros elementos químicos que modificam algumas de suas propriedades , como dureza e resistência à corrosão. Alguns desses elementos e as propriedades que modificam o aço são:

• Carbono . Reduz a ductilidade e soldabilidade do ferro enquanto adiciona tenacidade à mistura.
• Alumínio (Al) . Ele evita que o grão do aço cresça muito e, assim, o aço de grão fino é produzido.
• Enxofre (S) . Geralmente é considerada uma impureza do ferro, mas às vezes é adicionada para aumentar a usinabilidade do aço.
• Cromo (Cr) . Aumenta a profundidade de endurecimento e melhora a resistência à corrosão.
• Cobre (Cu) . Aumenta a dureza do aço.
• Manganês (Mn) . Este elemento tem uma afinidade maior com o ferro do que o enxofre, que geralmente é uma impureza. É usado para se ligar ao enxofre e facilitar a laminação e moldagem do aço.
• Silício (sim) . Antioxidante e endurecedor.
• Níquel (Ni) . Melhora o resultado do tratamento térmico e, junto com o cromo, previne a corrosão.
• Molibdênio (Mo) . Aumenta o endurecimento profundo e a resistência à corrosão.

Classificação de aço

O aço pode ser classificado de várias maneiras:

De acordo com o método usado para moldá-lo :

• Aço moldado. É permitido esfriar em um molde.
• Aço forjado. É aquecido, moldado e resfriado em uma forja.
• Aço laminado. É feito de folhas mais ou menos espessas e planas.

De acordo com seu uso :

• Aço refratário
• Aço para construção
• Aço para fazer ímãs
• Aço não deformável
• Aço para fabricação de ferramentas
• Aço inoxidável

De acordo com sua composição :

• Aços comuns. Eles são aqueles que são compostos exclusivamente de ferro e carbono.
• Aços especiais. São aqueles que, além de ferro e carbono, contêm outros elementos químicos.

Propriedades do aço

As propriedades do aço variam de acordo com sua composição , ou seja, com os elementos químicos que se ligam em seu interior. Eles também variam dependendo do método químico ou físico que foi usado para produzi-lo. É por isso que é difícil determinar suas propriedades universais, embora aproximadamente, algumas sejam:

• Tem uma densidade de 7850 kg / m ³ .
• Ele se expande se for aquecido e se contrai se for resfriado.
• Tem um ponto de fusão (temperatura na qual um sólido se transforma em líquido ) de aproximadamente 3000 ° C.
• Possui grande tenacidade (energia absorvida pelo material antes de romper) e é bastante dúctil (propriedade que permite que se deforme sem romper até que seja possível a obtenção de fios).
• É muito maleável (propriedade que permite que um material seja laminado). As chapas de aço são freqüentemente chamadas de ‘estanho’.
• Geralmente é um material suscetível à corrosão, problema que é corrigido com a adição de outros elementos químicos, como níquel e cromo.
• Pode ser soldado facilmente.
• É um bom condutor de eletricidade.
• A maioria dos aços possui propriedades magnéticas, ou seja, são atraídos por ímãs.
• Sua dureza depende da quantidade de carbono na mistura de ferro e carbono. Quanto maior a porcentagem de carbono adicionado ao ferro, mais duro será o aço resultante.

Usos do aço

O aço é encontrado em nossas vidas em quase todos os lugares, em diferentes formas e apresentações, tais como:

• Peças de máquinas . Para automóveis, máquinas agrícolas, armamento militar ou tecnologia
• Veículos inteiros . Como o corpo e o esqueleto de navios, veículos blindados e ferrovias e trilhos.
• Ferramentas e aplicativos . Todos os tipos de objetos, como soldas, parafusos, porcas, rebites, folhas perfuradas, molas de válvula, martelos, chaves inglesas, chaves de fenda, etc.
• Ferramentas de cozinha . Como panelas, potes, talheres, etc.
• Peças de construção . Como vigas para embalar concreto.

Tratamento de aço

A fabricação do aço envolve o “tratamento” do ferro, para melhorar algumas de suas propriedades ou modificá-las conforme o destino da peça. Se trata de:

• Tratamentos superficiais . Vinculado ao embelezamento do aço resultante ou à proteção de suas camadas externas. Geralmente envolve a adição de camadas externas de outros metais, como segue:
  • Zincado . A superfície é submetida a processos eletrolíticos ou mecânicos que lhe conferem propriedades antioxidantes.
  • Cromado . O cromo é adicionado para embelezar o metal e protegê-lo contra ferrugem e corrosão.
  • Galvanizado . É fornecido à chapa de aço por processos eletroquímicos que derretem um metal revestindo o outro. Nesse caso, o zinco é usado para revestir a folha.
  • Banhado a níquel . É niquelado para proteger o aço da ferrugem.
  • Blued . É ideal para peças pequenas, como ferragens, pois as torna mais resistentes. Consiste na produção superficial de uma camada de óxido ferroso-diférico (Fe ₃ O ₄ ).
• Tratamentos térmicos . Ao contrário dos procedimentos de superfície, esses procedimentos alteram a microestrutura da liga e alteram significativamente suas propriedades. Pode ser:
  • Temperado . Consiste em aquecer a peça até um determinado ponto e depois resfriá-la rapidamente, o que permite a alteração de suas propriedades profundas. Era o que se fazia com as espadas nos tempos medievais: eram submersas na água após serem forjadas em brasa.
  • Temperado . É uma técnica usada para reduzir a fragilidade dos aços após o revenido, por isso muitas vezes é seu tratamento complementar. Consiste em aplicar à liga uma temperatura inferior ao seu ponto crítico (temperatura em que a densidade de um líquido é igual à de seu vapor), onde é deixado por muito tempo para melhorar sua resistência e tenacidade.
  • Recozido . É uma técnica utilizada para amolecer a liga, recuperar sua estrutura ou eliminar tensões internas. Isso consiste em aquecer o metal até uma determinada temperatura e, em seguida, permitir que ele resfrie lentamente, permitindo que a temperatura caia gradualmente até a temperatura ambiente.
  • Normalizado . É o tratamento ideal para dar ao aço a estrutura necessária para forjá-lo, laminá-lo ou prepará-lo para o revenido. A parte entre 30 e 50 ° C é aquecida acima da temperatura crítica e é mantida pelo tempo necessário para se transformar em austenita (forma específica de ordenamento dos átomos de ferro e carbono), sendo então deixada resfriar uniformemente.

Reciclagem de aço

O aço pode ser reciclado, como outros metais, no final de sua vida útil . Para tanto, são os desguazadeiros de automóveis e outros veículos, que obtêm sucata reutilizável que é prensada e devolvida à fábrica para fusão e reaproveitamento. Sucata desse tipo supre 40% das necessidades mundiais de aço.

Importância do aço

O aço é um material de extrema importância no mundo industrial contemporâneo, pois é utilizado na fabricação de objetos em quase todas as áreas da indústria. Além disso, ele desempenhou um papel vital na construção e em várias obras de engenharia, como a Estátua da Liberdade nos Estados Unidos.

Diferença entre ferro e aço

O ferro é um elemento químico que raramente está em seu estado puro (geralmente está formando compostos). Em condições minerais, geralmente é encontrado em hematita, magnetita, limonita, pirita e assim por diante.

Em vez disso, o aço não é um elemento químico, mas uma mistura de ferro e outros elementos químicos, ou seja, uma liga metálica. Essa mistura se comporta como se fosse um único material, pois não há reações químicas de nenhum tipo entre seus componentes.

Além disso, o aço é duro, bastante dúctil, muito maleável e resistente, enquanto o ferro também é maleável, mas menos duro . Este é o principal motivo da existência do aço: compensar as fragilidades de seu metal-mãe por meio da incorporação de carbono, que oferece muita dureza ao material resultante.

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