O aço está em toda parte. Olhe para alguns objetos na sala em que você está sentado agora e é garantido que o aço está presente em vários objetos ao seu redor. É difícil imaginar um mundo sem aço.
Achamos que valeria a pena ajudar as pessoas a aprenderem um pouco mais sobre o aço: de onde ele vem, como é feito, os diferentes tipos de opções de aço e, claro, todas as diferentes aplicações do aço. Quer se trate de um tubo de aço, uma barra de aço ou uma placa de aço, contamos com os fabricantes para nos fornecer um produto quase impossivelmente forte.
O que é aço?
O ferro é o mineral mais abundantemente disponível e distribuído por todo o núcleo e manto da Terra, embora seja extremamente macio em sua forma pura e precise ser oxidado em óxido de ferro. A baixa resistência e durabilidade desta forma tornam o uso do ferro extremamente difícil. Para melhorar essas propriedades, até 2% de carbono é adicionado ao ferro puro, produzindo uma substância muito durável e dura chamada aço.
Devido à sua alta resistência à tração e resistência, o aço é utilizado para fabricar de tudo, desde agulhas de costura até petroleiros, bem como as ferramentas necessárias para produzi-los. No entanto, outros tipos de metais são frequentemente adicionados ao aço para incorporar diferentes qualidades dependendo do uso pretendido.
Essas adições metálicas produziram até agora 3.500 variações diferentes de aço, cada uma com diferentes características e propriedades estruturais, químicas e físicas. Ainda mais surpreendente é o facto de mais de 75% destas variações terem sido introduzidas nas últimas duas décadas para satisfazer a rápida evolução da procura industrial.
Diferentes tipos de aço
Vamos explorar os tipos de aço mais comumente usados, suas propriedades distintas e seus usos. Existem 14 tipos principais de aço, com diversas subcategorias dentro das categorias.
1. Aço carbono
A maior parte do aço do mundo é uma forma de aço carbono. É composto de ferro, carbono e quantidades específicas de outros elementos de liga. Como principal elemento de liga dos aços carbono, o carbono representa cerca de 90% de toda a produção de aço.
Ajuda a criar um metal mais forte e muito mais rígido. Isso ocorre porque os átomos presentes no carbono permitem que ele viaje através da rede cristalina do ferro, distorcendo levemente a rede e preenchendo as lacunas entre os átomos do metal.
Dada esta característica, os produtos de aço carbono resultantes são extremamente duros. O que determina essa resistência é a quantidade de carbono presente, classificando-a também em três categorias:
A) Aço de alto carbono
O aço com alto teor de carbono normalmente contém entre 0,61% e 1,5% de carbono, resultando em aço forte, quebradiço e duro. Para melhorar sua resistência ao desgaste, passa por tratamento térmico adequado. Além de ser utilizado em fios e molas de alta resistência, é um material útil para a produção de máquinas de absorção de choque.
B) Aço médio carbono
Esta variante incorpora um teor de carbono de 0,31% a 0,6%, resultando em um aço ligeiramente dúctil com maior resistência à tração do que o aço de baixo carbono. Para endurecê-lo, geralmente é tratado com revenido, que é uma forma de tratamento térmico.
Por ser muito maleável e poder ser moldado nos mais diversos formatos e tamanhos, esse tipo é o mais utilizado dos três. De arranha-céus a cercas, pontes e casas, você o verá em todos os lugares.
C) Aço de baixo carbono
O aço de baixo carbono (ou aço macio) contém até 0,3% de carbono. Embora ofereça grande maleabilidade e ductilidade, o aço baixo carbono se caracteriza pela baixa resistência à tração, que pode ser melhorada através do processo de laminação a frio.
Consiste em laminar aço entre dois rolos polidos sob condições de alta pressão. Entre seus usos mais comuns está a produção de chapas, caixas, tubos, correntes, fios, caixas, rebites, chassis de veículos, etc.
2. Liga de aço
O aço-liga é composto de quantidades variadas de metais diferentes, além do ferro. Essas adições ajudam a manipular as propriedades do aço para atender aplicações específicas. Metais como alumínio, níquel, silício, cromo, manganês, titânio e cobre são usados até certo ponto.
A utilização desses metais resulta em características não encontradas no aço carbono. As mudanças desejadas ocorrem na resistência, conformabilidade, resistência à corrosão, ductilidade e temperabilidade do aço. O aço-liga é frequentemente usado para fabricar tubos, peças de automóveis, geradores de energia, transformadores e motores elétricos.
O aço-liga geralmente responde melhor a diversos tipos de tratamentos e é utilizado em indústrias mais especializadas, como eletrodomésticos, construção naval e automotiva. Pode apresentar-se em formas mais fortes ou mais táteis, aquelas que apresentam alta resistência à oxidação ou aquelas mais adequadas para soldagem.
A) Aço de baixa liga
O aço de baixa liga é um agrupamento de metais ferrosos que são incorporados para melhorar as propriedades mecânicas gerais de um material, que normalmente são muito mais resistentes do que o aço carbono comum.
Elementos como molibdênio, níquel e cromo são adicionados para melhorar a ductilidade e a dureza do material, que de outra forma seria muito mais fraco e macio. O aço de baixa liga é frequentemente usado para a criação de chapas metálicas, peças automotivas e formas estruturais.
B) Aço de alta liga
O aço de alta liga é composto de vários metais ferrosos que são combinados com elementos de liga para criar certas fases e estabilizá-las. As ligas de aço inoxidável são aços de alta liga.
Graças a elementos como níquel e molibdênio, o aço de alta liga tem a capacidade de ser impecavelmente forte e altamente resistente à corrosão.
Dependendo da combinação de elementos de liga, os aços-liga abrangem inúmeras variações diferentes. Reunimos os tipos mais utilizados:
3. Aço de tungstênio
O tungstênio, também conhecido como tungstênio, é basicamente um metal prateado fosco que possui o ponto de fusão mais alto de todos os tipos de metal em sua forma mais pura. O que o diferencia dos demais tipos de metal é a resistência e a capacidade de suportar altas temperaturas. Devido a essas características, diferentes ligas de aço utilizam esse metal para melhorar a resistência à corrosão e ao desgaste.
Além disso, os bicos dos motores de foguete usam aço de tungstênio para obter alta resistência ao calor. Se combinado com cobalto, níquel e ferro, o aço de tungstênio pode ser usado para fabricar pás de turbinas para muitos tipos de aeronaves. Além disso, muitas outras máquinas e ferramentas exigem alta resistência ao calor, razão pela qual utilizam aço de tungstênio.
4. Aço níquel
A liga de aço níquel é uma das ligas de aço mais utilizadas em todo o mundo. Além do alto teor de níquel, em torno de 3,5%, contém aproximadamente 0,35% de carbono. Sua especialidade é que a adição de níquel fortalece o aço estrutural sem diminuir proporcionalmente a ductilidade. Essa maior resistência ajuda a resistir a fraturas que podem ser causadas por impactos, colisões e cargas elevadas.
Além disso, ao resfriar, o níquel diminui o valor de distorção do aço. O aço níquel oferece incrível capacidade de resposta ao tratamento térmico, pois a adição de níquel reduz a temperatura do aço, tornando-o ideal para tratamento térmico.
5. Aço manganês
O aço manganês é um aço endurecível que possui um teor de manganês de 11% a 14%. Devido às suas excelentes características de endurecimento e resistência ao desgaste, o aço manganês é utilizado na fabricação de trilhos ferroviários complexos. Outras aplicações atuais são caçambas de pás, cabines de jateamento, raspadores, placas de segurança anti-perfuração, etc.
6. Aço vanádio
O aço vanádio é conhecido por suas propriedades de resistência à corrosão, bem como por sua capacidade de absorver impactos. Além de ser usado em tubos e conduítes que transportam produtos químicos, o aço vanádio é usado na forma de uma camada fina para unir o titânio ao aço em aplicações aeroespaciais.
Apenas 1% de vanádio e cromo são suficientes para obter resistência a choques e vibrações, tornando-o ideal para aplicações automotivas.
7. Aço cromado
A adição de cromo diminui a taxa crítica de resfriamento e aumenta a resistência ao descascamento, resistência ao desgaste e resistência a altas temperaturas do aço. É usado principalmente para aumentar a resistência à corrosão. Alta elasticidade e resistência à tração, o aço cromo é frequentemente usado para fabricar máquinas e peças de automóveis, trituradores de rocha e cofres.
8. Aço cromo-vanádio
O aço cromo-vanádio usa cromo e vanádio, combinando as características de cada um. Com resistência à tração extremamente alta, o aço pode ser facilmente cortado, mas não é quebradiço. Seus usos mais comuns são engrenagens, eixos, bielas, chassis de veículos, etc.
9. Aço silício
Quando se trata de força magnética, o aço silício é o material mais importante usado atualmente. Embora pequenas quantidades de aço silício sejam usadas em transformadores de pulso e pequenos relés, aplicações como grandes motores e geradores usam toneladas de aço silício.
Entre suas propriedades, são muito apreciadas a redução de saturação, resistividade, magnetostrição e anisotropia magnetocristalina. Com adição de silício de apenas 1 a 2%, esse aço é o mais utilizado para produzir ímãs permanentes.
10. Aço molibdênio
Como um valioso agente de liga para aços, o molibdênio ajuda a melhorar a tenacidade, a soldabilidade e a resistência à corrosão do aço. Isto o torna ideal para uso em aços estruturais e, portanto, é amplamente utilizado em aplicações em ambientes marinhos. Oleodutos e gasodutos e rolamentos de esferas também usam aço molibdênio.
11. Aço cobalto
As ligas de cobalto oferecem enorme resistência à corrosão, desgaste, altas temperaturas e propriedades magnéticas. Algumas das aplicações mais difíceis do cobalto são pás e conchas de turbinas a gás. No entanto, este tipo de aço é mais comumente usado para fazer ferramentas de corte.
12. Aço alumínio
A adição de alumínio ajuda a incorporar a capacidade de refletir o calor. Com uma densidade de cerca de um terço da do aço alumínio, é utilizado em aplicações onde baixo peso e alta resistência são essenciais.
Assim, os aços alumínio são amplamente utilizados na fabricação de sistemas de escapamento de motocicletas e automóveis. Além da indústria automotiva, o aço-alumínio é utilizado de diversas maneiras na geração de energia, arquitetura, preparação de alimentos, embalagens, aplicações de transmissão elétrica, etc.
13. Aço ferramenta
Aços para ferramentas são o tipo de aço usado para produzir diferentes tipos de ferramentas usadas para uma ampla variedade de finalidades, incluindo ferramentas de impacto, ferramentas de corte, como ferramentas para fazer facas, entre outras. Eles são feitos de ligas metálicas como tungstênio, cobalto, molibdênio e vanádio em quantidades variadas. Eles não são apenas duros e duráveis, mas também muito resistentes ao calor.
Dependendo do tipo de ferramenta a ser fabricada, a qualidade do aço para ferramentas difere, dando origem a inúmeras variantes dentro da categoria de aço para ferramentas:
A) Aço para ferramentas resistente a impactos
Como o nome sugere, esta variante de aço para ferramentas foi projetada para oferecer alta resistência ao impacto em diferentes níveis de temperatura. Com baixo teor de carbono, silício e molibdênio, é abrasivo e moderadamente resistente. Este aço é utilizado principalmente na fabricação de ferramentas como chaves de fenda, punções, cinzéis e ferramentas utilizadas em rebitagem.
B) Aço ferramenta para fins especiais
Este aço para ferramentas foi projetado especificamente para atingir dureza e maleabilidade moderadas, usando um aço de baixa liga. Eles são frequentemente usados para fazer chaves, parafusos e machos de rosca.
C) Aço ferramenta quente
O aço para ferramentas para trabalho a quente é usado para produzir ferramentas que exigem alta resistência ao calor por longos períodos de tempo, como aquelas usadas em forjamento, extrusão, puncionamento, fundição e lâminas de corte a quente.
D) Aço para ferramentas de endurecimento com água
Por ser o tipo mais barato, o aço para ferramentas endurecível com água é o mais amplamente utilizado na produção de ferramentas. Para adicionar dureza a objetos ou ferramentas, este aço é temperado com água. Com grande resistência ao desgaste superficial, esse aço é frequentemente utilizado na fabricação de limas, cortadores, martelos, lâminas e similares.
E) Aço ferramenta de alta velocidade
O aço para ferramentas de alta velocidade é composto de ligas de aço de tungstênio, molibdênio e vanádio. Esses componentes são duros e retêm sua dureza quando expostos a altas temperaturas, ajudando a produzir aço perfeito para máquinas de alta velocidade, como furadeiras, alargadores, serras, punções, machos, etc.
F) Aço para ferramentas frias
Esta variante de aço ferramenta incorpora um alto teor de cromo para obter uma propriedade de baixa distorção durante o endurecimento, o que pode ser feito com ar ou óleo. Esse recurso faz com que as ferramentas produzidas não quebrem facilmente. Por ser um aço muito resistente, o aço para ferramentas a frio é ideal para fazer lâminas de facas, matrizes de estampagem, ferramentas de cunhagem, etc.
G) Molde de aço
O aço para moldes usa aços carbono para fazer moldes de injeção e compressão para plásticos. Além disso, outra aplicação comum é a fundição sob pressão de zinco.
14. Aço inoxidável
Embora o aço inoxidável seja composto por diversas ligas metálicas, o cromo é o elemento principal e constitui entre 10 e 20% da composição total do aço. Anteriormente conhecido como aço “Rustless”, o aço inoxidável é muito popular por sua aparência e grande resistência à oxidação. Precisamente, é aproximadamente 200 vezes mais resistente à oxidação que outros tipos de aço, principalmente quando a quantidade de cromo é superior a 11%.
Devido à sua alta capacidade de resistência à corrosão, o aço inoxidável é o tipo de aço mais caro. Por serem um tipo muito durável, os aços inoxidáveis são capazes de suportar o desgaste que ocorre com o uso diário. Para melhorar ainda mais a sua resistência a riscos e à corrosão, a camada invisível de cromo serve para evitar a oxidação. Outros componentes metálicos do aço inoxidável são o molibdênio e o níquel.
Dependendo da aplicação, os tamanhos e qualidades do aço inoxidável podem ser diferentes, podendo vir na forma de chapas, barras, tubos, placas e fios. Dependendo da estrutura cristalina e das propriedades mecânicas do aço inoxidável, ele pode ser classificado em vários tipos:
A) Aço inoxidável ferrítico
O aço ferrítico contém cerca de 12-17% de cromo, até 0,1% de carbono, vestígios de níquel e outros metais de liga em pequenas quantidades, como alumínio, molibdênio e titânio. Os aços ferríticos são tenazes, fortes e magnéticos e podem ser ainda mais reforçados por trabalho a frio. No entanto, não respondem ao tratamento térmico, o que significa que não podem ser endurecidos com esta técnica.
B) Aço inoxidável austenítico
Os aços austeníticos têm um teor de cromo muito maior do que seus equivalentes inoxidáveis. O teor de cromo nesse tipo de aço pode chegar a 18%, enquanto outros elementos são o níquel, que constitui 8%, e o carbono, com 0,8%. Embora o aço austenítico não responda a tratamentos térmicos, é popular pelas suas propriedades não magnéticas, tornando este aço um dos mais utilizados no mundo. Alguns usos comuns são a fabricação de tubos, equipamentos de processamento de alimentos e utensílios de cozinha.
C) Aço inoxidável martensítico
Composto entre 11 e 17% de cromo, o aço martensítico contém aproximadamente 1,2% de carbono e menos de 0,4% de níquel. Os aços martensíticos não apenas respondem a tratamentos térmicos, mas também possuem propriedades magnéticas. Instrumentos odontológicos e cirúrgicos, facas, lâminas e outras ferramentas de corte utilizam aço inoxidável martensítico.
D) Aço inoxidável duplex
O aço duplex é simplesmente uma combinação de aços ferríticos e austeníticos, resultando em um aço muito mais resistente do que ambos sozinhos. Não é apenas soldável, mas também resistente à corrosão. No entanto, não é magneticamente forte.
E) Aço inoxidável endurecido por precipitação
Este aço é composto por 17% de cromo e 4% de níquel, resultando em uma variedade de aços endurecidos. Além disso, outros metais são adicionados em quantidades variadas, como alumínio, cobre e nióbio. Este tipo pode ser moldado em diferentes formatos, tornando-o ideal para uso em componentes de motores e recipientes de lixo nuclear. Também oferece resistência moderada à corrosão.
