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?

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

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

Es 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 obtém-se um novo material que possui propriedades específicas para diferentes aplicações.

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história do aço

o nome do aço vem do latim aciariusque se refere ao material do qual as armas brancas eram feitas nos tempos antigos.

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

No entanto, a primeira evidência de aço wootz (aço primitivo de grande dureza e alto teor de carbono) data de 300 aC. C. e foram encontrados na Índia e no Sri Lanka. Misturas de ferro fundido com ferro forjado da Dinastia Han da China (100 aC) também foram encontradas.

Com o advento da modernidade e da industrialização, a obtenção de aços ocupou o interesse de muitos cientistas e industriais, graças ao uso de eletricidade para aquecer os 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 é feito o aço?

A técnica de obtenção do aço hoje inclui vários metais, não-metais e metaloides que formam ligas de ferro, 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 envolve a adição ao ferro de 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 serve para separar as impurezas do material. Então, resta ferro bastante puro com pequenas quantidades de carbono. Depois de, carbono é adicionado na quantidade necessária de acordo com o tipo de aço a ser fabricado, isso é feito enquanto o aço está em estado líquido. Por fim, é moldado e deixado esfriar.

Outra maneira de produzir aço é reciclar sucata de aço. Para isso, a sucata é fundida 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 outros elementos químicos são adicionados que modificam algumas de suas propriedadescomo dureza e resistência à corrosão. Alguns desses elementos e as propriedades que modificam o aço são:

• Carbono. Reduz a ductilidade e a soldabilidade do ferro enquanto adiciona dureza à mistura.
• Alumínio (Al). Ele evita que o grão do aço cresça muito, produzindo aço de grão fino.
• Azufre (S). Geralmente é considerado uma impureza do ferro, mas às vezes é adicionado 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 maior afinidade com o ferro do que o enxofre, que geralmente é uma impureza. É usado para ligar o enxofre e facilitar a laminação e fundição 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 fundido. Deixe esfriar em uma forma.
• aço forjado. É aquecido, moldado e resfriado em uma forja.
• Aço laminado. É feito de chapas mais ou menos grossas e planas.

De acordo com seu uso:

• aço refratário
• aço de construção
• Aço para fazer ímãs
• Acero indeformável
• Aço para fazer ferramentas
• Aço inoxidável

De acordo com sua composição:

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

propriedades do aço

As propriedades do aço variam de acordo com sua composição, ou seja, aos elementos químicos que estão ligados no interior. Eles também variam dependendo do método químico ou físico usado para produzi-lo. É por isso que é difícil determinar suas propriedades universais, embora em linhas gerais algumas sejam:

• Tem uma densidade de 7850 kg/m³.
• Ele se expande quando aquecido e se contrai quando 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 da quebra) e bastante dúctil (propriedade que permite deformar sem quebrar até a obtenção dos fios).
• É muito maleável (propriedade que permite que um material seja laminado). As chapas de aço são freqüentemente chamadas de ‘folhas-de-flandres’.
• Geralmente é um material suscetível à corrosão, problema que é corrigido pela adição de outros elementos químicos, como níquel e cromo.
• Pode ser soldado com muita facilidade.
• 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 contida na mistura de ferro e carbono. Quanto maior a porcentagem de carbono adicionada ao ferro, mais duro será o aço resultante.

usos do aço

O aço está presente em nossas vidas em quase todos os lugares, em diferentes formas e apresentações, como:

• peças de máquinas. Para carros, máquinas agrícolas, armas militares ou tecnologia
• veículos inteiros. Como o corpo e o esqueleto de navios, veículos blindados, ferrovias e trilhos.
• ferramentas e aplicativos. Todos os tipos de objetos como soldas, parafusos, porcas, rebites, chapas estampadas, molas de válvulas, martelos, chaves, chaves de fenda, etc.
• Utensílios de cozinha. Como panelas, potes, talheres, etc.
• peças de construção. Como as vigas para embalagem de concreto.

tratamento de aço

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

• Tratamentos superficiais. Relacionado com o embelezamento do aço resultante ou com a proteção de suas camadas externas. Geralmente envolve a adição de camadas externas de outros metais, como segue:
  • Cincado. 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 dado à chapa de aço por meio de processos eletroquímicos que fundem um metal cobrindo o outro. Neste caso, o zinco é usado para revestir a chapa.
  • banhado a níquel. É dado um banho de níquel para proteger o aço da oxidação.
  • Pavonado. É ideal para peças pequenas, como parafusos, pois as torna mais resistentes. Consiste na produção superficial de uma camada de óxido-ferroso-diferrico (Fe₃O₄).
• tratamentos térmicos. Ao contrário dos superficiais, esses procedimentos alteram a microestrutura da liga, alterando significativamente suas propriedades. Pode ser:
  • Temperado. Consiste em aquecer a peça até certo ponto e depois resfriá-la rapidamente, o que permite a alteração de suas propriedades profundas. Assim se fazia com as espadas na Idade Média: submergiam-se na água depois de as terem forjado a brasa.
  • temperado. É uma técnica utilizada para reduzir a fragilidade dos aços após o revenimento, razão pela qual muitas vezes é o seu tratamento complementar. Consiste em aplicar uma temperatura abaixo de seu ponto crítico à liga (temperatura na qual a densidade de um líquido é igual à de seu vapor), onde é deixada por um longo tempo para melhorar sua resistência e tenacidade.
  • anelamento. É uma técnica utilizada para amaciar a liga, recuperar sua estrutura ou eliminar tensões internas. Isso consiste em aquecer o metal a uma determinada temperatura e depois deixá-lo esfriar lentamente, deixando a temperatura cair gradualmente até atingir a temperatura ambiente.
  • Normalizado. É o tratamento ideal para dar ao aço a estrutura necessária para forjá-lo, laminá-lo ou prepará-lo para revenimento. A peça é aquecida entre 30 e 50°C acima da temperatura crítica e é mantida pelo tempo necessário para transformá-la em austenita (arranjo específico dos átomos de ferro e carbono), e então deixada resfriar uniformemente.

reciclagem de aço

O aço pode ser reciclado, como outros metais, no final de sua vida útil. Para isso, são utilizados pátios de sucata de automóveis e outros veículos, que obtêm a sucata reaproveitável, que é prensada e enviada de volta à siderúrgica para fundição e reaproveitamento. A sucata desse tipo supre 40% da demanda mundial 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. Também, desempenhou um papel fundamental na construção e diversas obras de engenharia como a Estátua da Liberdade nos Estados Unidos.

Diferença entre ferro e aço

ferro é um elemento químico que raramente está em estado puro (Geralmente está formando compostos). Em condições minerais geralmente é encontrado em hematita, magnetita, limonita, pirita, etc.

No entanto, 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. Esta é a principal razão da existência do aço: compensar as fragilidades do seu metal de origem através da incorporação de carbono, que confere muita resistência ao material resultante.

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