Ligas de aço

CURSO DE
ENGENHARIA MECÂNICA
LIGAS DE AÇO
Componente Curricular: Química para Engenharia
Componentes: Anderson Diniz, Jamerson Theis e Jonatan de Moraes
Professora: Anagilda Bacarin Gobo

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COMPONENTE CURRICULAR:
Química para
Engenharia
ATIVIDADE :
Ligas de aço
Introdução
Na Engenharia mecânica se utiliza inúmeros materiais para diversas aplicações,
materiais como polímeros, metais e cerâmicos são aplicados em produção de peças dos
segmentos rodoviários, agrícolas, automotivos, construção civil, bem como também em
utensílios, ferramentas e equipamentos domésticos e industriais. Dentro da família dos metais,
temos os aços, que são ligas metálicas, compostas essencialmente por ferro e carbono.
A fabricação de ferro teve início na Ásia por volta de 2000 a.C, porém apenas em 400
a.C, na China conseguiu-se trabalhar um ferro que o mesmo possuía uma pequena quantidade
de carbono, que variava entre 0,07 e 0,8%, sendo apenas esse último considerado como uma
liga de aço.
A partir de então, foram se aprimorando as técnicas de produção do aço até chegarmos
à tecnologia que temos hoje. Se tornando a liga metálica mais importante e mais utilizada,
mesmo com o aparecimento de outros materiais como o alumínio que trazem algumas
vantagens sobre o aço.
Porém para atingir essa importância foi preciso muito estudo e dedicação de muitos
engenheiros para conhecer as diversas variáveis que se envolvem na obtenção do aço e
também para identificarem as necessidades das indústrias e conseguirem aplicar essas
necessidades a esse material.

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Composição química e propriedades do aço
Aço é uma liga metálica composta em sua maioria por ferro, carbono, enxofre,
manganês e fósforo. A variabilidade das concentrações desses elementos afeta diretamente as
suas propriedades e podem variar de acordo com a aplicabilidade do material.
Tendo como elemento principal o ferro, seguido do carbono, que depois do ferro, é o
elemento mais importante da liga, pois define a resistência do aço. Quanto maior a
porcentagem de carbono maior a dureza e a resistência do material.
A fim de facilitar as interpretações técnicas e comerciais, a ABNT, (Associação
Brasileira de Normas Técnicas) achou por bem dar números para a designação dos aços de
acordo com a porcentagem de carbono. O método mais utilizado é o SAE/ AISI. Onde o aço
carbono utiliza o grupo 1xxx, e é classificado da seguinte forma:
SAE 10xx: Aço carbono comum (Mn: 1,00% máx.)
Designação (Aço) Porcentagem de carbono
1006 0,08% C
1010 0,08% a 0,13% C
1020 0,18% a 0,23% C
1030 0,28% a 0,34% C
1040 0,37% a 0,44% C
1050 0,48% a 0,55% C
1060 0,55% a 0,65% C
SAE 11xx: Ressulfurado (Alto teor de enxofre)
SAE 12xx: Ressulfurado e Refosforizado (Possui enxofre e fósforo)
SAE 15xx: Aço carbono comum (Mn: 1,00 a 1,65%)
Alguns exemplos:
• SAE 1006
Composição química:
Elemento Composição
Carbono (C) 0,08%
Manganês (Mn) 0,35%
Fósforo (P) 0,04%
Enxofre (S) 0,05%
Características e propriedades:
Densidade 7,87 g/cm³
Resistência à ruptura 35 a 45 kg/mm²

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Ponto de Fusão 1440 a 1530ºC
SAE 1030
Carbono (C) 0,30%
Fósforo (P) 0,04%
Enxofre (S) 0,05%
Resistência à ruptura 45 a 55 kg/mm
• SAE 1070
Carbono (C) 0,70%
Fósforo (P) 0,04%
Enxofre (S) 0,05%
Resistência à ruptura 75 a 85 kg/mm²

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Forma de obtenção do aço
O processo de obtenção do aço é realizado na Siderúrgica, que é um ramo da
Metalurgia que se dedica unicamente à fabricação e tratamento do aço.
O ferro é o principal elemento que constitui o aço, sendo assim, sua formação se inicia
com a obtenção deste elemento. Porém o ferro não é encontrado puro na natureza, encontra-se
geralmente combinado com outros elementos formando rochas, as quais são denominadas
minério.
Após a retirada o minério de ferro da natureza, o mesmo é lavado, partido em pedaços
menores e em seguida levados para a usina siderúrgica onde é feito uma mistura em um forno
basicamente com mais duas substâncias:
 Coque: é um tipo de combustível derivado do carvão, sendo um material poroso com
elevada resistência mecânica, alto ponto de fusão e grande quantidade de carbono.
Portanto serve para adicionar carbono ao ferro.
 Fundente: são substâncias que auxiliam no processo de fusão dos metais. Sua principal
função é a separação do minério de ferro de suas impurezas (Ganga) como, por exemplo,
Silício, Enxofre e Fósforo. O principal fundente utilizado na indústria sigerúrgica é o cal.
Forno no qual é disposta essa mistura é denominado Alto Forno, onde deverá ser
aquecido.
Figura 1 - Seção transversal de uma instalação de alto-forno, incluindo o
equipamento auxiliar principal.

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Com essa mistura pronta dentro do forno, é injetado ar, para então, ocorrer a queima
do carvão, que atinge entorno de 1200º C e derrete o minério. Ao derreter-lo, o mesmo
deposita-se ao fundo do forno, pois é mais denso que as impurezas e escórias produzidas. Este
ferro depositado no fundo é denominado ferro-gusa, que é uma liga de ferro com teor de
carbono elevado. Então são liberadas primeiramente as impurezas e depois o ferro-gusa de
dentro do forno e levados para próxima etapa.
O próximo passo é realizado na Aciaria, uma unidade da siderúrgica responsável por
transformar o ferro gusa em diferentes tipos de aço. Lá o ferro gusa é depositado em um
forno, onde recebe oxigênio em altas pressões, produzindo reações químicas que separam as
impurezas do futuro aço. Então são feitos dois processos de refino, o primário e o secundário.
No primário há uma redução de silício, o manganês e carbono. No refino secundário são feitas
as correções mais específicas e controladas.
Após o acerto da temperatura e da composição química, o aço líquido é solidificado. A
solidificação pode ser feita por Lingotamento contínuo ou convencional. No lingotamento
contínuo o aço é solidificado em um produto semi-acabado como placas, blocos e tarugos. No
lingotamento convencional é solidificado na forma de lingote, no qual passa por processos
como laminação para obterem uma forma que seja aplicável.

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Formas comerciais do aço e aplicações
O aço é um dos mais importantes materiais metálicos usados na indústria mecânica. É
utilizado na fabricação de peças em geral. Essa importância é grande devido às suas
características que são:
O aço começa a ser utilizado ainda no início das cadeias produtivas, quando dá forma
a máquinas que servirão para fazer produtos necessários ao bem-estar da população. São os
bens de capital. Alimentos, eletrodomésticos, material de higiene e limpeza e automóveis.
Todos os produtos industrializados dependem de bens de capital para existir e o aço é uma de
suas matérias primas básicas. E para os diferentes usos industriais, o aço é encontrado no
comércio na forma de vergalhões, perfilados, chapas, tubos e fios.
 Vergalhões: São barras laminadas em diversos perfis, sem o tratamento posterior à
laminação.
Pode ser trabalhado com
ferramenta de corte
Pode ser curvado Pode ser dobrado
Pode ser forjado Pode ser soldado Pode ser laminado

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 Perfilados: São vergalhões laminados que possuem perfis especiais.
 Chapas: São laminados planos que podem ou não ter recebido algum acabamento.
Podem ser encontrados em chapas com dimensões especificadas ou enrolados
(bobinas).
 Tubos: Existem dois tipos de tubos de aço disponíveis no comércio, tubos com
costura, que são usados em tubulações com baixa pressão. E tubos sem costura,
utilizados em tubulações de alta pressão.
 Fios: São encontrados em rolos podendo ou ser ou não galvanizados.
Os aços, depois de trabalhados em uma indústria, passando por diversos processos, estão
prontos para serem utilizados em vários ramos. Como nos exemplos a baixo:
 Utilidades domésticas
Empregado nos restaurantes, cozinhas industriais, hospitais, laboratórios, empresas em
geral e nas casas, tem a resistência necessária para os mais variados usos em forma de
utensílios domésticos. Entre as propriedades do aço estão a resistência a baixas e altas
temperaturas, superfície que evita o acúmulo de resíduos, composição química que o impede
descascar, longa durabilidade e baixo custo de manutenção.
 Transporte
O aço está presente nos carros, caminhões, ônibus, trens, metrôs, navios, bicicletas e
motocicletas. Sendo muitas vezes principal material da estrutura desses veículos.
 Construção civil
Largamente usado na construção civil, o aço pode estar presente como parte das obras
ou como material principal. O sistema construtivo em aço permite liberdade no projeto de
arquitetura, maior área útil, flexibilidade, compatibilidade com outros materiais e entre outros.

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 Energia
O aço é usado em hidrelétricas, termelétricas e nucleares, torres de transmissão,
transformadores, cabos elétricos, plataformas e tubulações. É fundamental na produção e
distribuição de energia.
 Agricultura
A eficiência do setor agrícola está diretamente ligada ao consumo de aço. A terra é
preparada com arados, semeada e cercada usando equipamentos que levam aço. Na hora da
colheita, com as ceifadeiras e colheitadeiras, assim na armazenagem em silos e graneleiros, o
aço também está presente.

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Conclusão
Como vimos, este trabalho é resultado de um estudo que exigiu análise, síntese e
reflexão em diversas fontes. Uma das vantagens oferecidas que consideramos a mais
importante foi o conhecimento que tivemos a respeito do aço e suas ligas que estão presentes
desde o início da cadeia produtiva através da fermentaria até o produto final. Conhecemos
também a forma de obtenção de aço e suas classificações. Foi um estudo realmente muito
interessante e instrutivo para nossa formação profissional.

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Referências
Livros:
Van Vlack, Lawewnce H., Princípios de ciência dos materiais;
Chiaverini, Vicente, Aços e ferros fundidos: características gerais tratamentos térmicos
principais tipos;
Sites:
http://pt.scribd.com/doc/15946894/SENAI-Materiais-Metalicos-e-Nao-Metalicos
22/03/2011
http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=carbon_steel_sae_1006
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