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⚫ | O '''aço''' é uma [[liga metálica]] formada essencialmente por ferro e [[carbono]], com percentagens deste último variando entre 0,008 e 2,11%. Distingue-se do [[ferro fundido]], que também é uma liga de ferro e carbono, mas com teor de carbono acima de 2,11%.<ref>{{citar livro|titulo=Tecnologia Mecânica|ultimo=Chiaverini|primeiro=Vicente |
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⚫ | O '''aço''' é uma [[liga metálica]] formada essencialmente por [[ferro]] e [[carbono]], com percentagens deste último variando entre 0,008 e 2,11%. Distingue-se do [[ferro fundido]], que também é uma liga de ferro e carbono, mas com teor de carbono acima de 2,11%.<ref>{{citar livro|titulo=Tecnologia Mecânica|ultimo=Chiaverini|primeiro=Vicente|editora=McGraw Hill|ano=1986|local=São Paulo|paginas=146}}</ref> O carbono é um material muito usado nas ligas de ferro, porém varia com o uso de outros elementos como: [[magnésio]], [[Crômio|cromo]], [[vanádio]] e [[tungstênio]].<ref name="EM2">{{citar livro|autor =Ashby, Michael F. and Jones, David R. H. |título=Engineering Materials 2|anooriginal=1986|edição=with corrections|ano=1992|publicado=Pergamon Press |local=Oxford|isbn=0-08-032532-7}}</ref> O carbono e outros elementos químicos agem com o agente de resistência, prevenindo o [[Deslocamento (defeito cristalino)|deslocamento]] em que um átomo de ferro em uma [[estrutura cristalina]] passa para outro. A diferença fundamental entre ambos é que o aço, pela sua [[ductibilidade]], é facilmente deformável por [[forja]], [[laminação]] e [[extrusão]], enquanto que uma peça em ferro fundido é muito frágil. |
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⚫ | A fabricação de [[ferro]] teve início na [[Anatólia]], cerca de [[2000 a.C.]], tendo sido a [[Idade do Ferro]] plenamente estabelecida por volta de [[1000 a.C.]] Neste período a tecnologia da fabricação do ferro espalhou-se pelo mundo. Em, aproximadamente, [[500 a.C.]] chegou às fronteiras orientais da [[Europa]] e por volta de [[400 a.C.]] chegou à [[China]]. Os minérios de ferro eram encontrados em abundância na natureza, assim como o [[carvão]]. Atualmente a maior quantidade de matéria prima para produção de aço é a sucata proveniente dos resíduos de fabricação industrial.{{carece de fontes|data=novembro de 2020}} A forma de produção era em pequenos [[forno]]s na forma de torrões ou pedaços sólidos, denominados [[tarugo]]s. Estes, em seguida, eram forjados a quente na forma de barras de ferro trabalhando, possuindo [[maleabilidade]], contendo, entretanto pedaços de [[Escória (substância)|escória]] e [[carvão]]. O teor de carbono dos primeiros aços fabricados variava de 0,07% até 0,8% sendo este último considerado um aço de verdade. Os [[egípcios]] por volta de [[900 a.C.]] já dominavam processos relativos a tratamentos térmicos nos aços para fabricação de [[espada]]s e [[faca]]s. Como quando o teor de [[carbono]] supera 0,3% o material torna-se muito duro e quebradiço caso seja temperado (resfriado bruscamente em água) de uma [[temperatura]] acima de 850 °C a 900 °C, eles utilizavam o tratamento denominado revenido que consiste em diminuir a fragilidade minimizando-a por reaquecimento do aço a uma temperatura entre 350 °C e 500 °C.{{carece de fontes|data=novembro de 2020}} |
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==Classificação== |
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* Quantidade de [[carbono]] em porcentagem; |
* Quantidade de [[carbono]] em porcentagem; |
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* Composição [[química]]; |
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* Quanto à sua aplicação. |
* Quanto à sua aplicação. |
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A classificação mais comum é de acordo com a composição química, dentre os sistemas de classificação química o [[ |
A classificação mais comum é de acordo com a composição química, dentre os sistemas de classificação química o [[Classificação SAE|SAE]] é o mais utilizado, e adota a notação '''ABXX''', em que AB se refere a elementos de liga adicionados intencionalmente, e XX ao percentual em peso de carbono multiplicado por cem.<ref>VICENTE CHAVERINI, "Aços e Ferros Fundidos", Características gerais, tratamentos térmicos e principais tipos, 4 Edição São Paulo, Associação Brasileira de Metais 1977</ref> |
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Além dos componentes principais indicados, o aço incorpora outros [[elemento químico|elementos químicos]], alguns prejudiciais, provenientes da [[sucata]], do [[mineral]] ou do [[combustível]] empregue no processo de fabricação, como o [[enxofre]] e o [[fósforo]]. Outros são adicionados intencionalmente para melhorar algumas características do aço para aumentar a sua [[resistência]], [[ductibilidade]], [[dureza]] ou outra, ou para facilitar algum processo de fabrico, como usinabilidade, é o caso de elementos de liga como o [[níquel]], o [[cromo]], o [[molibdênio]] e outros. |
Além dos componentes principais indicados, o aço incorpora outros [[elemento químico|elementos químicos]], alguns prejudiciais, provenientes da [[sucata]], do [[mineral]] ou do [[combustível]] empregue no processo de fabricação, como o [[enxofre]] e o [[fósforo]]. Outros são adicionados intencionalmente para melhorar algumas características do aço para aumentar a sua [[Resistência dos materiais|resistência]], [[ductibilidade]], [[dureza]] ou outra, ou para facilitar algum processo de fabrico, como usinabilidade, é o caso de elementos de liga como o [[níquel]], o [[Crômio|cromo]], o [[molibdênio]] e outros. |
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No aço comum o teor de impurezas (elementos além do ferro e do carbono) estará sempre abaixo dos 2%. Acima dos 2 até 5% de outros elementos já pode ser considerado aço de baixa-liga, acima de 5% é considerado de alta-liga. O enxofre e o fósforo são elementos prejudicais ao aço pois acabam por intervir nas suas propriedades físicas, deixando-o quebradiço. Dependendo das exigências cobradas, o controle sobre as impurezas pode ser menos rigoroso ou então podem pedir o uso de um antissulfurante como o [[magnésio]] e outros elementos de liga benéficos. Existe uma classe de aços carbono, conhecida como aços de fácil usinabilidade, que contém teores mínimos de fósforo e enxofre. Estes dois elementos proporcionam um melhor corte das ferramentas de usinagem, promovendo a quebra do cavaco e evitando a aderência do mesmo na ferramenta. estes aços são utilizados quando as propriedades de usinabilidade são prioritárias, em relação as propriedades mecânicas e microestruturais, (peças de baixa responsabilidade). |
No aço comum o teor de impurezas (elementos além do ferro e do carbono) estará sempre abaixo dos 2%. Acima dos 2 até 5% de outros elementos já pode ser considerado aço de baixa-liga, acima de 5% é considerado de alta-liga. O enxofre e o fósforo são elementos prejudicais ao aço pois acabam por intervir nas suas propriedades físicas, deixando-o quebradiço. Dependendo das exigências cobradas, o controle sobre as impurezas pode ser menos rigoroso ou então podem pedir o uso de um antissulfurante como o [[magnésio]] e outros elementos de liga benéficos. Existe uma classe de aços carbono, conhecida como aços de fácil usinabilidade, que contém teores mínimos de fósforo e enxofre. Estes dois elementos proporcionam um melhor corte das ferramentas de usinagem, promovendo a quebra do cavaco e evitando a aderência do mesmo na ferramenta. estes aços são utilizados quando as propriedades de usinabilidade são prioritárias, em relação as propriedades mecânicas e microestruturais, (peças de baixa responsabilidade). |
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O aço inoxidável é um aço de alta-liga com teores de [[cromo]] e de [[níquel]] em altas doses (que ultrapassam 20%). Os aços inoxidáveis podem ser divididos em três categorias principais: aços inoxidáveis austeníticos, os quais contém elevados teores de cromo e níquel, os aços inoxidáveis martensíticos, que contém elevado teor de cromo, com baixo teor de níquel e teor de carbono suficiente para se alcançar durezas médias ou altas no tratamento térmico de têmpera, e os aços inoxidáveis ferríticos, que contém elevado teor de cromo e baixos teores de níquel e carbono. Este último e o tipo austenítico não podem ser temperados. |
O aço inoxidável é um aço de alta-liga com teores de [[Crômio|cromo]] e de [[níquel]] em altas doses (que ultrapassam 20%). Os aços inoxidáveis podem ser divididos em três categorias principais: aços inoxidáveis austeníticos, os quais contém elevados teores de cromo e níquel, os aços inoxidáveis martensíticos, que contém elevado teor de cromo, com baixo teor de níquel e teor de carbono suficiente para se alcançar durezas médias ou altas no tratamento térmico de têmpera, e os aços inoxidáveis ferríticos, que contém elevado teor de cromo e baixos teores de níquel e carbono. Este último e o tipo austenítico não podem ser temperados. |
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==Utilização== |
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O aço é atualmente a mais importante liga metálica, sendo empregue de forma intensiva em numerosas aplicações tais como máquinas, ferramentas, em construção, etc. Entretanto, a sua utilização está condicionada a determinadas aplicações devido a vantagens técnicas que oferecem outros materiais como o [[alumínio]] no transporte por sua maior leveza e na construção por sua maior resistência a [[corrosão]], o [[cimento]] (mesmo combinado com o aço) pela sua maior resistência ao fogo e a [[cerâmica]] em aplicações que necessitem de elevadas temperaturas. |
O aço é atualmente a mais importante liga metálica, sendo empregue de forma intensiva em numerosas aplicações tais como máquinas, ferramentas, em construção, etc. Entretanto, a sua utilização está condicionada a determinadas aplicações devido a vantagens técnicas que oferecem outros materiais como o [[alumínio]] no transporte por sua maior leveza e na construção por sua maior resistência a [[corrosão]], o [[cimento]] (mesmo combinado com o aço) pela sua maior resistência ao fogo e a [[cerâmica]] em aplicações que necessitem de elevadas temperaturas. |
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Ainda assim, atualmente emprega-se o aço devido a sua nítida superioridade frente às demais ligas considerando-se o seu preço. Já que: |
Ainda assim, atualmente emprega-se o aço devido a sua nítida superioridade frente às demais ligas considerando-se o seu preço. Já que: |
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* Existem numerosas [[jazida]]s de minerais de ferro suficientemente ricas, puras e fáceis de explorar, além da possibilidade de reciclar a |
* Existem numerosas [[Jazida mineral|jazida]]s de minerais de ferro suficientemente ricas, puras e fáceis de explorar, além da possibilidade de reciclar a sucata; |
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* Os procedimentos de fabricação são relativamente simples e económicos, e são chamados de [[aciaria]]. Os aços podem ser fabricados por processo de [[aciaria eléctrica]], onde se utiliza eléctrodos e processo de aciaria LD, onde se utiliza sopro de oxigénio no metal líquido por meio de uma lança |
* Os procedimentos de fabricação são relativamente simples e económicos, e são chamados de [[aciaria]]. Os aços podem ser fabricados por processo de [[aciaria eléctrica]] , onde se utiliza eléctrodos e processo de aciaria LD, onde se utiliza sopro de oxigénio no metal líquido por meio de uma lança; |
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* Apresentam uma interessante combinação de propriedades mecânicas que podem ser modificados dentro de uma ampla faixa variando-se os componentes da liga e as suas quantidades, mediante a aplicação de tratamentos |
* Apresentam uma interessante combinação de propriedades mecânicas que podem ser modificados dentro de uma ampla faixa variando-se os componentes da liga e as suas quantidades, mediante a aplicação de tratamentos; |
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* A sua plasticidade permite obter peças de formas geométricas complexas com relativa facilidade |
* A sua plasticidade permite obter peças de formas geométricas complexas com relativa facilidade; |
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* A experiência acumulada na sua utilização permite realizar previsões de seu comportamento, reduzindo custos de projetos e prazos de colocação no mercado. |
* A experiência acumulada na sua utilização permite realizar previsões de seu comportamento, reduzindo custos de projetos e prazos de colocação no mercado. |
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Tal é a importância industrial deste material que a sua [[metalurgia]] recebe a denominação especial de [[siderurgia]], e a sua influência no desenvolvimento humano foi tão importante que uma parte da história da humanidade foi denominada [[Idade do Ferro]], que se iniciou em 3500 a.C., e que, de certa forma, ainda perdura. |
Tal é a importância industrial deste material que a sua [[metalurgia]] recebe a denominação especial de [[siderurgia]], e a sua influência no desenvolvimento humano foi tão importante que uma parte da história da humanidade foi denominada [[Idade do Ferro]], que se iniciou em 3500 a.C., e que, de certa forma, ainda perdura. |
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A fabricação de [[ferro]] teve início na [[Anatólia]], cerca de [[2000 a.C.]] tendo sido a [[Idade do Ferro]] plenamente estabelecida por volta de [[1000 a.C.]]. Neste período a tecnologia da fabricação do ferro espalhou-se pelo mundo. Em, aproximadamente, [[500 a.C.]], chegou às fronteiras orientais da [[Europa]] e por volta de [[400]] a.C. chegou à [[China]]. Os minérios de ferro eram encontrados em abundância na natureza, assim como o [[carvão]]. Atualmente a maior quantidade de matéria prima para produção de aço é a sucata proveniente dos resíduos de fabricação industrial. |
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⚫ | A forma de produção era em pequenos [[forno]]s na forma de torrões ou pedaços sólidos, denominados [[tarugo]]s. Estes, em seguida, eram forjados a quente na forma de barras de ferro trabalhando, possuindo [[maleabilidade]], contendo, entretanto pedaços de [[escória]] e [[carvão]]. O teor de carbono dos primeiros aços fabricados variava de 0,07% até 0,8% sendo este último considerado um aço de verdade. Os [[egípcios]] por volta de [[900 a.C.]] já dominavam processos relativos a tratamentos térmicos nos aços para fabricação de [[espada]]s e [[faca]]s. Como quando o teor de [[carbono]] supera 0,3% o material torna-se muito duro e quebradiço caso seja temperado (resfriado bruscamente em água) de uma [[temperatura]] acima de 850 °C a 900 °C, eles utilizavam o tratamento denominado revenido que consiste em diminuir a fragilidade minimizando-a por reaquecimento do aço a uma temperatura entre 350 °C e 500 °C. |
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== Indústria siderúrgica == |
== Indústria siderúrgica == |
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{{Artigo principal|Siderurgia}} |
{{Artigo principal|Siderurgia}} |
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Hoje é comum falar sobre "o [[ferro]] e o aço", como se fossem uma coisa só, mas historicamente eles são produtos diferentes. A [[indústria siderúrgica]] é frequentemente considerada como um indicador de progresso econômico, devido ao papel |
Hoje é comum falar sobre "o [[ferro]] e o aço", como se fossem uma coisa só, mas historicamente eles são produtos diferentes. A [[indústria siderúrgica]] é frequentemente considerada como um indicador de progresso econômico, devido ao papel crucial desempenhado pelo aço na [[Infraestrutura (engenharia)|infra-estrutura]] e no desenvolvimento econômico global. |
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O boom econômico na [[China]] e na [[Índia]] causou um grande aumento na demanda por aço nos últimos anos. Entre |
O boom econômico na [[China]] e na [[Índia]] causou um grande aumento na demanda por aço nos últimos anos. Entre 2000 e 2005, a demanda mundial por aço aumentou 6%. Desde 2000, várias empresas de aço, indianas<ref>{{citar web |url=http://www.csmonitor.com/2007/0212/p07s02-wosc.html |título=India's steel industry steps onto world stage |acessodata=17 de janeiro de 2012 |autor=Anuj Chopra |data=12 de fevereiro de 2007|publicado=[[The Christian Science Monitor]] |língua=inglês }}</ref> e chinesas, ganharam notoriedade como a [[Tata Steel]] (que comprou a [[Corus]] em 2007), a [[Shanghai Baosteel Group Corporation]] e a [[Shagang Group]]. [[ArcelorMittal]] é, no entanto, a maior produtora de aço do mundo. |
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== Produção mundial == |
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|+ Maiores produtores de aço do mundo em 2019, em milhões de toneladas por ano |
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| align="right" | 2. || {{IND}} || align="right" | 111,2 |
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| align="right" | 10. || {{IRI}} || align="right" | 31,9 |
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| align="right" | 12. || {{TWN}} || align="right" | 22,1 |
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|- |
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| align="right" | 19. || {{POL}} || align="right" | 9,1 |
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| align="right" | 20. || {{BAN}} || align="right" | 9,0 |
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<small>Fontes: [https://www.worldsteel.org/en/dam/jcr:391fbe61-488d-46d1-b611-c9a43224f9b8/2019%2520global%2520crude%2520steel%2520production.pdf WorldSteel 1][https://www.worldsteel.org/media-centre/press-releases/2020/Global-crude-steel-output-increases-by-3.4--in-2019.html Worldsteel 2].</small> |
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== Normas brasileiras de aplicação == |
== Normas brasileiras de aplicação == |
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* NBR 5889 - Aço fundido e ferro fundido – Coleta de amostras – Método de ensaio |
* NBR 5889 - Aço fundido e ferro fundido – Coleta de amostras – Método de ensaio<ref>{{citar web |url=http://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=4140 |título=ABNT Catalogo |acessodata=17 de janeiro de 2012 |autor= |data= |publicado=[[ABNT]] |língua= }}</ref> |
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* NBR 6152 – Materiais metálicos – Determinação das propriedades mecânicas a tração – Método de ensaio |
* NBR 6152 – Materiais metálicos – Determinação das propriedades mecânicas a tração – Método de ensaio |
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* NBR 6157 – Materiais metálicos – Determinação de resistência ao impacto em corpo-de-prova entalhados simplesmente apoiados – Método de ensaio |
* NBR 6157 – Materiais metálicos – Determinação de resistência ao impacto em corpo-de-prova entalhados simplesmente apoiados – Método de ensaio |
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O aço apresenta um comportamento [[dúctil]] com regimes de deformação [[Elasticidade (mecânica dos sólidos)|elástica]] e [[Plasticidade|plástica]].[[Ficheiro:Stress-strain.PNG|miniaturadaimagem|Diagrama tensão-deformação típico do aço (sem escala).]] |
O aço apresenta um comportamento [[dúctil]] com regimes de deformação [[Elasticidade (mecânica dos sólidos)|elástica]] e [[Plasticidade|plástica]].[[Ficheiro:Stress-strain.PNG|miniaturadaimagem|Diagrama tensão-deformação típico do aço (sem escala).]] |
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Até certo nível de [[Tensão (mecânica)|tensão]] aplicada, o material trabalha no regime [[Elasticidade (mecânica dos sólidos)|elástico-linear]], onde a constante de proporcionalidade é denominada módulo de |
Até certo nível de [[Tensão (mecânica)|tensão]] aplicada, o material trabalha no regime [[Elasticidade (mecânica dos sólidos)|elástico-linear]], onde a constante de proporcionalidade é denominada módulo de deformação longitudinal ou [[Módulo de Young|módulo de elasticidade]]. Ultrapassado o limite de proporcionalidade, tem lugar a fase plástica, na qual ocorrem deformações crescentes sem variação de tensão (patamar de escoamento). O valor constante dessa tensão é a mais importante característica dos aços estruturais e é denominada [[Limite de escoamento|resistência ao escoamento]]. O valor máximo da tensão antes da ruptura (ponto mais alto do [[Deformação|diagrama tensão, deformação]]) é denominado resistência à ruptura do material. |
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deformação longitudinal ou [[Módulo de Young|módulo de elasticidade]]. |
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Ultrapassado o limite de proporcionalidade, tem lugar a fase plástica, na qual ocorrem deformações crescentes |
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sem variação de tensão (patamar de escoamento). O valor constante dessa tensão é a mais importante característica dos aços estruturais e é denominada [[Limite de escoamento|resistência ao escoamento]]. |
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O valor máximo da tensão antes da ruptura (ponto mais alto do [[Deformação|diagrama tensão,deformação]]) é denominado resistência à ruptura do material. |
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Os diversos tipos de aço são classificados e denominados por normas nacionais (NBR) e internacionais (ASTM) de acordo com sua aplicação e propriedades mecânicas (principalmente a [[Limite de escoamento|resistência ao escoamento]] e resistência à ruptura, no caso de aços estruturais).Com isso o ferro (ou Aço ) Se torna Mais forte |
Os diversos tipos de aço são classificados e denominados por normas nacionais (NBR) e internacionais (ASTM) de acordo com sua aplicação e propriedades mecânicas (principalmente a [[Limite de escoamento|resistência ao escoamento]] e resistência à ruptura, no caso de aços estruturais).Com isso o ferro (ou Aço ) Se torna Mais forte |
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A propriedades médias de um aço com 0,2% de carbono em peso giram em torno de: |
A propriedades médias de um aço com 0,2% de carbono em peso giram em torno de: |
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* ''Massa |
* ''Massa volumétricaː'' 7 860 kg/m³ (ou 7,86 g/cm³) |
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* ''Coeficiente de expansão térmica'': 11,7 10<sup>−6</sup> (C°)<sup>−1</sup> |
* ''Coeficiente de expansão térmica'': 11,7 10<sup>−6</sup> (C°)<sup>−1</sup> |
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* ''Condutividade térmica'':52,9 W/m-K |
* ''Condutividade térmica'': 52,9 W/m-K |
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* ''[[Calor específico]]'': 486 J/kg-K |
* ''[[Calor específico]]'': 486 J/kg-K |
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* ''Resistividade elétrica: 1,6 10<sup>−7</sup>Ωm |
* ''Resistividade elétrica: 1,6 10<sup>−7</sup>Ωm |
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* ''[[Módulo de elasticidade]] (Módulo de Young) Longitudinal'': |
* ''[[Módulo de elasticidade]] (Módulo de Young) Longitudinal'': 210 GPa |
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* ''Módulo de elasticidade (Módulo de Young) transversal'':80 GPa |
* ''Módulo de elasticidade (Módulo de Young) transversal'': 80 GPa |
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* ''[[Coeficiente de Poisson]]'': 0,3 |
* ''[[Coeficiente de Poisson]]'': 0,3 |
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* ''[[Limite de escoamento]]'': 210 MPa |
* ''[[Limite de escoamento]]'': 210 MPa |
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* ''Limite de [[resistência à tração]]'': 380 MPa |
* ''Limite de [[resistência à tração]]'': 380 MPa |
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* ''Alongamento'': 25% |
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== Ver também == |
== Ver também == |
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* [[Aço damasco]] |
* [[Aço damasco]] |
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* [[Aço rápido]] |
* [[Aço rápido]] |
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* [[Aço temperado]] |
* [[Aço temperado]] |
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* [[Aço carbono]] |
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* [[Aço corten]] |
* [[Aço corten]] |
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* [[Aço inoxidável]] |
* [[Aço inoxidável]] |
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* [[Aço |
* [[Aço maraging]] |
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* [[Aço duro]] (Metal Duro, Carboneto de tungstênio) |
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* [[Arcelor]] |
* [[Arcelor]] |
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* [[Gerdau]] |
* [[Gerdau]] |
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* [[Aço maraging]] |
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Edição atual tal como às 15h08min de 15 de novembro de 2023
Fases das ligas à base de ferro |
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Austenita (ferro-γ rígido) |
Tipos de aço |
Ferro-carbono (menos de 2,1% de carbono) |
Outros materiais à base de ferro |
Ferro fundido (>2,1% de carbono) |
O aço é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono, com percentagens deste último variando entre 0,008 e 2,11%. Distingue-se do ferro fundido, que também é uma liga de ferro e carbono, mas com teor de carbono acima de 2,11%.[1] O carbono é um material muito usado nas ligas de ferro, porém varia com o uso de outros elementos como: magnésio, cromo, vanádio e tungstênio.[2] O carbono e outros elementos químicos agem com o agente de resistência, prevenindo o deslocamento em que um átomo de ferro em uma estrutura cristalina passa para outro. A diferença fundamental entre ambos é que o aço, pela sua ductibilidade, é facilmente deformável por forja, laminação e extrusão, enquanto que uma peça em ferro fundido é muito frágil.
História
[editar | editar código-fonte]A fabricação de ferro teve início na Anatólia, cerca de 2000 a.C., tendo sido a Idade do Ferro plenamente estabelecida por volta de 1000 a.C. Neste período a tecnologia da fabricação do ferro espalhou-se pelo mundo. Em, aproximadamente, 500 a.C. chegou às fronteiras orientais da Europa e por volta de 400 a.C. chegou à China. Os minérios de ferro eram encontrados em abundância na natureza, assim como o carvão. Atualmente a maior quantidade de matéria prima para produção de aço é a sucata proveniente dos resíduos de fabricação industrial.[carece de fontes] A forma de produção era em pequenos fornos na forma de torrões ou pedaços sólidos, denominados tarugos. Estes, em seguida, eram forjados a quente na forma de barras de ferro trabalhando, possuindo maleabilidade, contendo, entretanto pedaços de escória e carvão. O teor de carbono dos primeiros aços fabricados variava de 0,07% até 0,8% sendo este último considerado um aço de verdade. Os egípcios por volta de 900 a.C. já dominavam processos relativos a tratamentos térmicos nos aços para fabricação de espadas e facas. Como quando o teor de carbono supera 0,3% o material torna-se muito duro e quebradiço caso seja temperado (resfriado bruscamente em água) de uma temperatura acima de 850 °C a 900 °C, eles utilizavam o tratamento denominado revenido que consiste em diminuir a fragilidade minimizando-a por reaquecimento do aço a uma temperatura entre 350 °C e 500 °C.[carece de fontes]
Classificação
[editar | editar código-fonte]O aço pode ser classificado das seguintes maneiras:
- Quantidade de carbono em porcentagem;
- Composição química;
- Quanto à constituição microestrutura;
- Quanto à sua aplicação.
A classificação mais comum é de acordo com a composição química, dentre os sistemas de classificação química o SAE é o mais utilizado, e adota a notação ABXX, em que AB se refere a elementos de liga adicionados intencionalmente, e XX ao percentual em peso de carbono multiplicado por cem.[3]
Além dos componentes principais indicados, o aço incorpora outros elementos químicos, alguns prejudiciais, provenientes da sucata, do mineral ou do combustível empregue no processo de fabricação, como o enxofre e o fósforo. Outros são adicionados intencionalmente para melhorar algumas características do aço para aumentar a sua resistência, ductibilidade, dureza ou outra, ou para facilitar algum processo de fabrico, como usinabilidade, é o caso de elementos de liga como o níquel, o cromo, o molibdênio e outros.
No aço comum o teor de impurezas (elementos além do ferro e do carbono) estará sempre abaixo dos 2%. Acima dos 2 até 5% de outros elementos já pode ser considerado aço de baixa-liga, acima de 5% é considerado de alta-liga. O enxofre e o fósforo são elementos prejudicais ao aço pois acabam por intervir nas suas propriedades físicas, deixando-o quebradiço. Dependendo das exigências cobradas, o controle sobre as impurezas pode ser menos rigoroso ou então podem pedir o uso de um antissulfurante como o magnésio e outros elementos de liga benéficos. Existe uma classe de aços carbono, conhecida como aços de fácil usinabilidade, que contém teores mínimos de fósforo e enxofre. Estes dois elementos proporcionam um melhor corte das ferramentas de usinagem, promovendo a quebra do cavaco e evitando a aderência do mesmo na ferramenta. estes aços são utilizados quando as propriedades de usinabilidade são prioritárias, em relação as propriedades mecânicas e microestruturais, (peças de baixa responsabilidade).
O aço inoxidável é um aço de alta-liga com teores de cromo e de níquel em altas doses (que ultrapassam 20%). Os aços inoxidáveis podem ser divididos em três categorias principais: aços inoxidáveis austeníticos, os quais contém elevados teores de cromo e níquel, os aços inoxidáveis martensíticos, que contém elevado teor de cromo, com baixo teor de níquel e teor de carbono suficiente para se alcançar durezas médias ou altas no tratamento térmico de têmpera, e os aços inoxidáveis ferríticos, que contém elevado teor de cromo e baixos teores de níquel e carbono. Este último e o tipo austenítico não podem ser temperados.
Utilização
[editar | editar código-fonte]O aço é atualmente a mais importante liga metálica, sendo empregue de forma intensiva em numerosas aplicações tais como máquinas, ferramentas, em construção, etc. Entretanto, a sua utilização está condicionada a determinadas aplicações devido a vantagens técnicas que oferecem outros materiais como o alumínio no transporte por sua maior leveza e na construção por sua maior resistência a corrosão, o cimento (mesmo combinado com o aço) pela sua maior resistência ao fogo e a cerâmica em aplicações que necessitem de elevadas temperaturas.
Ainda assim, atualmente emprega-se o aço devido a sua nítida superioridade frente às demais ligas considerando-se o seu preço. Já que:
- Existem numerosas jazidas de minerais de ferro suficientemente ricas, puras e fáceis de explorar, além da possibilidade de reciclar a sucata;
- Os procedimentos de fabricação são relativamente simples e económicos, e são chamados de aciaria. Os aços podem ser fabricados por processo de aciaria eléctrica , onde se utiliza eléctrodos e processo de aciaria LD, onde se utiliza sopro de oxigénio no metal líquido por meio de uma lança;
- Apresentam uma interessante combinação de propriedades mecânicas que podem ser modificados dentro de uma ampla faixa variando-se os componentes da liga e as suas quantidades, mediante a aplicação de tratamentos;
- A sua plasticidade permite obter peças de formas geométricas complexas com relativa facilidade;
- A experiência acumulada na sua utilização permite realizar previsões de seu comportamento, reduzindo custos de projetos e prazos de colocação no mercado.
Tal é a importância industrial deste material que a sua metalurgia recebe a denominação especial de siderurgia, e a sua influência no desenvolvimento humano foi tão importante que uma parte da história da humanidade foi denominada Idade do Ferro, que se iniciou em 3500 a.C., e que, de certa forma, ainda perdura.
Indústria siderúrgica
[editar | editar código-fonte]Hoje é comum falar sobre "o ferro e o aço", como se fossem uma coisa só, mas historicamente eles são produtos diferentes. A indústria siderúrgica é frequentemente considerada como um indicador de progresso econômico, devido ao papel crucial desempenhado pelo aço na infra-estrutura e no desenvolvimento econômico global.
O boom econômico na China e na Índia causou um grande aumento na demanda por aço nos últimos anos. Entre 2000 e 2005, a demanda mundial por aço aumentou 6%. Desde 2000, várias empresas de aço, indianas[4] e chinesas, ganharam notoriedade como a Tata Steel (que comprou a Corus em 2007), a Shanghai Baosteel Group Corporation e a Shagang Group. ArcelorMittal é, no entanto, a maior produtora de aço do mundo.
Produção mundial
[editar | editar código-fonte]1. | China | 996,3 |
2. | Índia | 111,2 |
3. | Japão | 99,3 |
4. | Estados Unidos | 87,9 |
5. | Rússia | 71,6 |
6. | Coreia do Sul | 71,4 |
7. | Alemanha | 39,7 |
8. | Turquia | 33,7 |
9. | Brasil | 32,2 |
10. | Irão | 31,9 |
11. | Itália | 23,2 |
12. | Taiwan | 22,1 |
13. | Ucrânia | 20,8 |
14. | Vietname | 20,1 |
15. | México | 18,6 |
16. | França | 14,5 |
17. | Espanha | 13,6 |
18. | Canadá | 12,8 |
19. | Polónia | 9,1 |
20. | Bangladesh | 9,0 |
Fontes: WorldSteel 1Worldsteel 2.
Normas brasileiras de aplicação
[editar | editar código-fonte]- NBR 5889 - Aço fundido e ferro fundido – Coleta de amostras – Método de ensaio[5]
- NBR 6152 – Materiais metálicos – Determinação das propriedades mecânicas a tração – Método de ensaio
- NBR 6157 – Materiais metálicos – Determinação de resistência ao impacto em corpo-de-prova entalhados simplesmente apoiados – Método de ensaio
- NBR 6215 – Produtos siderúrgicos – Terminologia
- NBR 6444 – Ensaio não destrutivo – Terminologia
- NBR 6645 – Peça bruta de aço fundido – Afastamento dimensionais – Padronização
- NBR 8653 – Metalografia e tratamentos térmicos e termoquímicos das ligas ferro carbono –terminologia
- NBR 4589 - Origem
Propriedades
[editar | editar código-fonte]As propriedades do aço podem variar de acordo com sua composição química e teor de carbono, garantido uma grande diversidade de aplicações práticas.
O aço apresenta um comportamento dúctil com regimes de deformação elástica e plástica.
Até certo nível de tensão aplicada, o material trabalha no regime elástico-linear, onde a constante de proporcionalidade é denominada módulo de deformação longitudinal ou módulo de elasticidade. Ultrapassado o limite de proporcionalidade, tem lugar a fase plástica, na qual ocorrem deformações crescentes sem variação de tensão (patamar de escoamento). O valor constante dessa tensão é a mais importante característica dos aços estruturais e é denominada resistência ao escoamento. O valor máximo da tensão antes da ruptura (ponto mais alto do diagrama tensão, deformação) é denominado resistência à ruptura do material.
Os diversos tipos de aço são classificados e denominados por normas nacionais (NBR) e internacionais (ASTM) de acordo com sua aplicação e propriedades mecânicas (principalmente a resistência ao escoamento e resistência à ruptura, no caso de aços estruturais).Com isso o ferro (ou Aço ) Se torna Mais forte
A propriedades médias de um aço com 0,2% de carbono em peso giram em torno de:
- Massa volumétricaː 7 860 kg/m³ (ou 7,86 g/cm³)
- Coeficiente de expansão térmica: 11,7 10−6 (C°)−1
- Condutividade térmica: 52,9 W/m-K
- Calor específico: 486 J/kg-K
- Resistividade elétrica: 1,6 10−7Ωm
- Módulo de elasticidade (Módulo de Young) Longitudinal: 210 GPa
- Módulo de elasticidade (Módulo de Young) transversal: 80 GPa
- Coeficiente de Poisson: 0,3
- Limite de escoamento: 210 MPa
- Limite de resistência à tração: 380 MPa
- Alongamento: 25%[6]
Ver também
[editar | editar código-fonte]- ↑ Chiaverini, Vicente (1986). Tecnologia Mecânica. São Paulo: McGraw Hill. 146 páginas
- ↑ Ashby, Michael F. and Jones, David R. H. (1992) [1986]. Engineering Materials 2 with corrections ed. Oxford: Pergamon Press. ISBN 0-08-032532-7
- ↑ VICENTE CHAVERINI, "Aços e Ferros Fundidos", Características gerais, tratamentos térmicos e principais tipos, 4 Edição São Paulo, Associação Brasileira de Metais 1977
- ↑ Anuj Chopra (12 de fevereiro de 2007). «India's steel industry steps onto world stage» (em inglês). The Christian Science Monitor. Consultado em 17 de janeiro de 2012
- ↑ «ABNT Catalogo». ABNT. Consultado em 17 de janeiro de 2012
- ↑ WILLIAM D. CALLISTER, JR., Ciência e Engenharia de Materiais, Uma Introdução, Quinta Edição 2002, Editora LTC