Catálogo de Aços Ligados
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O que é aço-liga?
Aço-liga é um tipo de aço que obtém as propriedades mecânicas desejadas pela adição de um ou mais elementos (além do carbono). Ao contrário do aço carbono comum, que é composto principalmente de ferro e carbono e contém apenas pequenas quantidades de oligoelementos, como manganês, silício e fósforo, o aço-liga aprimora suas características de desempenho pela adição de elementos específicos dentro de uma faixa controlada.
O conceito é relativamente flexível, visto que historicamente se distingue do aço carbono comum pelo fato de seu teor de manganês exceder 2% ou por conter outros elementos específicos em uma concentração de pelo menos 0,1% a 0,5%. No entanto, com a melhoria da pureza do aço, mesmo adições tão baixas quanto 0,005% podem ter um impacto significativo nas propriedades mecânicas, levando ao surgimento de aços microligados ou de baixa liga de alta resistência (HSLA).
Elementos de Liga e Seus Efeitos
Os principais elementos de liga comumente incluem silício (Si), manganês (Mn), níquel (Ni), cromo (Cr), molibdênio (Mo), tungstênio (W), vanádio (V), cobalto (Co), boro (B), cobre (Cu), alumínio (Al), titânio (Ti) e nióbio (Nb). Esses elementos são adicionados para modificar a estrutura e as propriedades do aço.
- Manganês (Mn): Aumenta a temperabilidade. Também pode ser um estabilizador de austenita.
- Silício (Si): Atua como desoxidante e pode aumentar a resistência e a temperabilidade.
- Níquel (Ni): Proporciona resistência e melhora a temperabilidade por meio de têmpera e revenimento. Também melhora a tenacidade a baixas temperaturas e pode ser um estabilizador de austenita.
- Cromo (Cr): Essencial para a resistência à corrosão em aços inoxidáveis, pois forma uma camada passiva. Também auxilia na temperabilidade e forma carbonetos duros.
- Molibdênio (Mo): Auxilia na temperabilidade, forma carbonetos duros e pode reduzir a fragilização por revenimento. Também contribui para propriedades em altas temperaturas e valores de ruptura por tensão.
- Vanádio (V): Fortalece o aço formando precipitados de carbonitreto de vanádio e é um potente elemento de temperabilidade.
- Tungstênio (W): Forma carbonetos muito duros e oferece resistência a influências de têmpera.
- Alumínio (Al): Usado como desoxidante e pode restringir o crescimento de grãos. Em ligas de nitretação específicas, combina-se com gás amônia para formar compostos estáveis e duros. Também pode promover a formação de uma camada passiva em certos aços.
- Boro (B): Usado para aumentar a temperabilidade.
- Cobre (Cu): Pode melhorar a resistência à corrosão atmosférica.
Classificação
- Quantidade de elementos de liga:
- Aços de baixa liga: O teor total de liga é geralmente inferior a 5 wt%. Algumas definições estendem esse valor para menos de 8%. São utilizados quando os requisitos de resistência excedem o que os aços carbono podem fornecer, oferecendo melhor tenacidade e temperabilidade.
- Aços de média liga: O conteúdo total de liga está normalmente na faixa de 5–10 wt%.
- Aços de alta liga: O teor total de liga é superior a 10 wt%. Esta categoria inclui aços inoxidáveis, aços para ferramentas e aços resistentes ao calor.
- Composição: Classificados pelos elementos de liga dominantes, como aços ao níquel, aços ao cromo, aços Cr-Ni ou aços Cr-Ni-Mo.
- Microestrutura: Classificados pela microestrutura predominante, como aços martensíticos, austeníticos ou bainíticos.
- Aplicativo: Categorizados com base em seus usos específicos, como aço resistente à corrosão, aço resistente ao calor, aço magnético ou aço para ferramentas.
Propriedades
- Resistência e dureza aprimoradas. Elementos de liga podem melhorar a resistência e a dureza dos materiais, mas geralmente é necessário tratamento térmico subsequente para utilizar totalmente essas propriedades.
- Melhor temperabilidadeOs elementos de liga permitem que o aço seja endurecido através de seções transversais mais espessas e utilizando meios de têmpera mais suaves (como óleo ou ar em vez de água), reduzindo assim o risco de deformação ou trincas. Os elementos de liga diminuem a taxa de transformação de austenita em martensita.
- Melhor Resistência. Muitos deles oferecem maior tenacidade.
- Resistência ao amolecimento na têmpera. Os elementos de liga melhoram a resistência do aço ao amolecimento quando submetido a temperaturas de revenimento.
- Propriedades de alta e baixa temperatura aprimoradas. Ele pode manter a resistência e o desempenho em uma faixa mais ampla de temperaturas, desde temperaturas criogênicas até elevadas.
- Resistência aprimorada à corrosão e oxidaçãoElementos como o cromo são vitais para a resistência à corrosão, formando uma camada passiva. Alumínio, cromo e silício, quando presentes como elementos de liga, podem alterar a composição dos óxidos de superfície, tornando-os mais protetores.
- Resistência ao desgaste. Certos aços-liga apresentam resistência superior ao desgaste, particularmente aqueles que contêm elementos que formam carbonetos duros.
- Qualidades Especiais. Eles são produzidos em várias “qualidades” para aplicações específicas, como qualidade de rolamentos, qualidade de cabeçote a frio, qualidade de aeronaves e qualidade de vasos de pressão, cada um com requisitos rigorosos de composição, solidez interna e integridade de superfície.
Soldabilidade
Geralmente é mais difícil de soldar do que o aço carbono comum. Se não for manuseado corretamente, é propenso a endurecimento, fragilização e rachaduras. Pode ser necessário pré-aquecê-lo antes da soldagem, sendo recomendado um processo de soldagem com baixo teor de hidrogênio. O aço-liga utilizado para soldagem normalmente possui baixo teor de carbono, geralmente inferior a 0,25% e, frequentemente, inferior a 0,15%.
Aplicativos
- Automotivo e aeroespacial: Usado para componentes de motor, trem de pouso, componentes estruturais, etc. Por exemplo, AISI Os aços 4140 e 4340 são comumente usados em eixos e quadros.
- Equipamentos pesados e construção: usados em vigas, tanques de armazenamento, sondas de perfuração e equipamentos de transporte.
- Oleodutos: Empregados para o transporte seguro de petróleo e gás.
- Peças de máquinas: Engrenagens, eixos, eixos, rolamentos e peças altamente tensionadas.
Perguntas frequentes
Aço-liga é um tipo de aço ao qual um ou mais elementos são adicionados intencionalmente, além do carbono usual e das quantidades comuns de manganês, silício e cobre, para atingir propriedades desejadas, como maior resistência, dureza ou resistência à corrosão.
Depende da liga de aço específica. Embora os aços de baixa liga geralmente não sejam considerados resistentes à corrosão, alguns são projetados para oferecer maior resistência à corrosão atmosférica. Os aços inoxidáveis, uma subcategoria significativa dos aços de alta liga, são projetados especificamente para resistir à corrosão devido ao seu teor de cromo, que forma uma camada passiva protetora.
Sim, os aços-liga são conhecidos por sua excelente resistência e tenacidade. Eles são projetados para fornecer melhores propriedades mecânicas em comparação aos aços carbono convencionais.
O aço-liga é um tipo de metal geralmente mais resistente do que o aço carbono comum e muitos metais puros. A adição de elementos de liga melhora significativamente propriedades como resistência e tenacidade.
Depende do tipo específico e da microestrutura. Aços inoxidáveis ferríticos são magnéticos. Aços inoxidáveis austeníticos são tipicamente não magnéticos em sua condição recozida, mas podem se tornar parcialmente magnéticos após o trabalho a frio. Aços inoxidáveis martensíticos são magnéticos.
Aço de baixa liga é um tipo de aço que contém elementos de liga adicionados intencionalmente, como níquel, cromo ou molibdênio, com um teor total de liga geralmente menor que 5% a 8%, oferecendo propriedades mecânicas superiores aos aços carbono simples.
Os aços-liga são muito resistentes e projetados para ter propriedades mecânicas superiores, como alta resistência ao escoamento e à tração, em comparação aos aços carbono comuns, especialmente após tratamento térmico adequado.
O aço-liga é feito principalmente de ferro e carbono, com elementos de liga específicos adicionados intencionalmente, como manganês, silício, níquel, cromo, molibdênio, vanádio e outros, para atingir as propriedades desejadas.
Aços de baixa liga geralmente não são considerados resistentes à corrosão e podem manchar ou enferrujar. No entanto, certos aços de liga, particularmente os aços inoxidáveis (um tipo de aço de alta liga), são projetados especificamente para resistir à corrosão e ao manchamento devido ao seu teor de cromo.
Sim, o aço inoxidável é um tipo de aço de alta liga, que se distingue pelo seu alto teor de cromo (pelo menos 10,5% a 11% de cromo), o que proporciona resistência à corrosão.
Não, o aço-liga e o alumínio são materiais metálicos distintos; o aço-liga é basicamente à base de ferro, enquanto o alumínio é à base de alumínio, com diferenças significativas em densidade, resistência típica e elementos de liga.
Aços-liga são geralmente mais fortes que ligas de alumínio, especialmente após tratamento térmico, embora algumas ligas de alumínio de alta resistência possam oferecer relações resistência-peso comparáveis devido à sua densidade significativamente menor.
O aço de liga é geralmente mais forte do que o aço carbono comum porque contém elementos de liga específicos que melhoram propriedades como temperabilidade, resistência e tenacidade, especialmente após tratamento térmico adequado.
Sim, a maioria dos aços-liga pode ser soldada, mas o processo geralmente requer procedimentos específicos, como controle do teor de carbono, uso de métodos de baixo hidrogênio e, potencialmente, tratamentos térmicos de pré-aquecimento ou pós-soldagem para controlar a suscetibilidade a rachaduras e atingir as propriedades desejadas.
Aços-liga podem ser cortados usando vários métodos, mas geralmente são mais difíceis de cortar do que aços carbono simples; técnicas específicas, como adição de fluxo ou injeção de ferro para aços inoxidáveis, podem ser necessárias para obter resultados ideais.
"Qualidade" no aço refere-se à sua adequação a uma aplicação ou processo de fabricação específico, não necessariamente à sua superioridade inerente. Portanto, um aço-liga é considerado de "boa qualidade" se atender aos requisitos específicos da aplicação pretendida.
Nenhum dos dois é inerentemente "melhor"; sua adequação depende da aplicação. Os aços-liga são projetados principalmente para propriedades mecânicas aprimoradas, como alta resistência, dureza e tenacidade, frequentemente por meio de tratamento térmico. Os aços inoxidáveis, um tipo de aço de alta liga, são especificamente escolhidos para maior resistência à corrosão devido ao seu teor de cromo, que forma uma camada passiva, além de oferecer boas propriedades mecânicas. O aço inoxidável costuma ser mais caro.
Aços-liga geralmente não são considerados resistentes à corrosão. Para manuseio de alimentos, aços inoxidáveis são preferidos devido à sua excelente resistência à corrosão e capacidade de impedir a liberação de íons metálicos nos alimentos.
Aços-liga são geralmente superiores ao ferro comum ou aços-carbono para aplicações que exigem propriedades aprimoradas. Embora os aços-carbono comuns sejam amplamente utilizados e econômicos para fins gerais, os aços-liga têm elementos adicionados intencionalmente que melhoram significativamente a resistência, a temperabilidade, a tenacidade, a resistência ao desgaste e o desempenho em temperaturas extremas, superando as limitações dos aços-carbono comuns.
As desvantagens incluem custo mais elevado em comparação com aços carbono comuns, processos de fabricação e tratamento térmico mais complexos, potencial para usinabilidade difícil (já que elementos de liga frequentemente reduzem a usinabilidade), maior tendência à retenção de austenita e tensões internas após o tratamento térmico e suscetibilidade à fragilidade por revenimento devido a certos elementos de impureza. Além disso, embora alguns aços de liga ofereçam melhor resistência à corrosão atmosférica, eles normalmente não correspondem à ampla resistência à corrosão dos aços inoxidáveis.