Liga de aço - Alloy steel
Ligas de aço é o aço que está ligado com uma variedade de elementos em quantidades totais entre 1,0% e 50% em peso para melhorar as suas propriedades mecânicas . Os aços-liga são divididos em dois grupos: aços baixa-liga e aços alta-liga. A diferença entre os dois é contestada. Smith e Hashemi definem a diferença em 4,0%, enquanto Degarmo, et al. , defina-o em 8,0%. Mais comumente, a frase "liga de aço" refere-se a aços de baixa liga.
A rigor, todo aço é uma liga, mas nem todos os aços são chamados de "aços-liga". Os aços mais simples são ferro (Fe) ligado com carbono (C) (cerca de 0,1% a 1%, dependendo do tipo). No entanto, o termo "liga de aço" é o termo padrão que se refere a aços com outros elementos de liga adicionados deliberadamente além do carbono. Os ligantes comuns incluem manganês (o mais comum), níquel , cromo , molibdênio , vanádio , silício e boro . Os ligantes menos comuns incluem alumínio , cobalto , cobre , cério , nióbio , titânio , tungstênio , estanho , zinco , chumbo e zircônio .
A seguir está uma gama de propriedades aprimoradas em aços de liga (em comparação com aços carbono ): resistência , dureza , tenacidade , resistência ao desgaste , resistência à corrosão , temperabilidade e dureza a quente . Para alcançar algumas dessas propriedades melhoradas, o metal pode exigir tratamento térmico .
Alguns deles encontram uso em aplicações exóticas e altamente exigentes, como nas pás de turbinas de motores a jato e em reatores nucleares. Por causa das propriedades ferromagnéticas do ferro, algumas ligas de aço encontram aplicações importantes onde suas respostas ao magnetismo são muito importantes, incluindo em motores elétricos e em transformadores.
Aços de baixa liga
Alguns aços de baixa liga comuns são:
- D6AC
- 300 milhões
- 256A
Designação SAE | Composição |
---|---|
13xx | Mn 1,75% |
40xx | Mo 0,20% ou 0,25% ou 0,25% Mo e 0,042% S |
41xx | Cr 0,50% ou 0,80% ou 0,95%, Mo 0,12% ou 0,20% ou 0,25% ou 0,30% |
43xx | Ni 1,82%, Cr 0,50% a 0,80%, Mo 0,25% |
44xx | Mo 0,40% ou 0,52% |
46xx | Ni 0,85% ou 1,82%, Mo 0,20% ou 0,25% |
47xx | Ni 1,05%, Cr 0,45%, Mo 0,20% ou 0,35% |
48xx | Ni 3,50%, Mo 0,25% |
50xx | Cr 0,27% ou 0,40% ou 0,50% ou 0,65% |
50xxx | Cr 0,50%, C 1,00% min |
50Bxx | Cr 0,28% ou 0,50%, e boro adicionado |
51xx | Cr 0,80% ou 0,87% ou 0,92% ou 1,00% ou 1,05% |
51xxx | Cr 1,02%, C 1,00% min |
51Bxx | Cr 0,80% e boro adicionado |
52xxx | Cr 1,45%, C 1,00% min |
61xx | Cr 0,60% ou 0,80% ou 0,95%, V 0,10% ou 0,15% min |
86xx | Ni 0,55%, Cr 0,50%, Mo 0,20% |
87xx | Ni 0,55%, Cr 0,50%, Mo 0,25% |
88xx | Ni 0,55%, Cr 0,50%, Mo 0,35% |
92xx | Si 1,40% ou 2,00%, Mn 0,65% ou 0,82% ou 0,85%, Cr 0,00% ou 0,65% |
94Bxx | Ni 0,45%, Cr 0,40%, Mo 0,12% e boro adicionado |
ES-1 | Ni 5%, Cr 2%, Si 1,25%, W 1%, Mn 0,85%, Mo 0,55%, Cu 0,5%, Cr 0,40%, C 0,2%, V 0,1% |
Ciência material
Elementos de liga são adicionados para alcançar certas propriedades no material. Os elementos de liga podem alterar e personalizar propriedades - sua flexibilidade, resistência, conformabilidade e temperabilidade. Como orientação, os elementos de liga são adicionados em porcentagens mais baixas (menos de 5%) para aumentar a resistência ou temperabilidade, ou em porcentagens maiores (mais de 5%) para alcançar propriedades especiais, como resistência à corrosão ou estabilidade de temperatura extrema. Manganês, silício ou alumínio são adicionados durante o processo de fabricação de aço para remover oxigênio dissolvido , enxofre e fósforo do fundido . Manganês, silício, níquel e cobre são adicionados para aumentar a resistência, formando soluções sólidas em ferrita. Cromo, vanádio, molibdênio e tungstênio aumentam a resistência formando carbonetos de segunda fase . O níquel e o cobre melhoram a resistência à corrosão em pequenas quantidades. O molibdênio ajuda a resistir à fragilização. Zircônio, cério e cálcio aumentam a resistência, controlando a forma das inclusões. Enxofre (na forma de sulfeto de manganês ), chumbo, bismuto, selênio e telúrio aumentam a usinabilidade. Os elementos de liga tendem a formar soluções sólidas ou compostos ou carbonetos. O níquel é muito solúvel na ferrita; portanto, forma compostos, geralmente Ni 3 Al. O alumínio se dissolve na ferrita e forma os compostos Al 2 O 3 e AlN. O silício também é muito solúvel e geralmente forma o composto SiO 2 • M x O y . O manganês se dissolve principalmente na ferrita formando os compostos MnS, MnO • SiO 2 , mas também formará carbonetos na forma de (Fe, Mn) 3 C. O cromo forma partições entre as fases de ferrita e carboneto no aço, formando (Fe, Cr 3 ) C, Cr 7 C 3 e Cr 23 C 6 . O tipo de carboneto que o cromo forma depende da quantidade de carbono e de outros tipos de elementos de liga presentes. O tungstênio e o molibdênio formam carbonetos se houver carbono suficiente e uma ausência de elementos formadores de carboneto mais fortes (ou seja, titânio e nióbio ), eles formam os carbonetos W 2 C e Mo 2 C, respectivamente. Vanádio, titânio e nióbio são fortes elementos formadores de carboneto, formando carboneto de vanádio , carboneto de titânio e carboneto de nióbio , respectivamente. Os elementos de liga também afetam a temperatura eutetóide do aço. O manganês e o níquel reduzem a temperatura eutetóide e são conhecidos como elementos estabilizadores de austenita . Com o suficiente desses elementos, a estrutura austenítica pode ser obtida à temperatura ambiente. Os elementos formadores de carboneto aumentam a temperatura eutetóide; esses elementos são conhecidos como elementos estabilizadores de ferrite .
Elemento | Percentagem | Função primária |
---|---|---|
Alumínio | 0,95-1,30 | Elemento de liga em aços de nitretação |
Bismuto | - | Melhora a usinabilidade |
Boro | 0,001–0,003 | ( Aço de boro ) Um poderoso agente de temperabilidade |
Cromo | 0,5–2 | Aumenta a temperabilidade |
4-18 | Aumenta a resistência à corrosão | |
Cobre | 0,1–0,4 | Resistência à corrosão |
Liderar | - | Usinabilidade aprimorada |
Manganês | 0,25-0,40 | Combina com enxofre e com fósforo para reduzir a fragilidade. Também ajuda a remover o excesso de oxigênio do aço fundido. |
> 1 | Aumenta a temperabilidade diminuindo os pontos de transformação e fazendo com que as transformações sejam lentas | |
Molibdênio | 0,2-5 | Carbonetos estáveis ; inibe o crescimento de grãos. Aumenta a tenacidade do aço, tornando assim o molibdênio uma liga metálica muito valiosa para fazer as peças de corte de máquinas-ferramenta e também as lâminas de turbina de motores turbojato . Também usado em motores de foguetes . |
Níquel | 2-5 | Toughener |
12–20 | Aumenta a resistência à corrosão | |
Silício | 0,2–0,7 | Aumenta a força |
2.0 | Aços de mola | |
Porcentagens mais altas | Melhora as propriedades magnéticas | |
Enxofre | 0,08–0,15 | Propriedades de usinagem livre |
Titânio | - | Fixa carbono em partículas inertes; reduz a dureza martensítica em aços ao cromo |
Tungstênio | - | Também aumenta o ponto de fusão. |
Vanádio | 0,15 | Carbonetos estáveis; aumenta a resistência, mantendo a ductilidade; promove estrutura de grão fino. Aumenta a resistência em altas temperaturas |
Veja também
Referências
Bibliografia
- Degarmo, E. Paul; Black, J T .; Kohser, Ronald A. (2007), Materials and Processes in Manufacturing (10ª ed.), Wiley, ISBN 978-0-470-05512-0.
- Groover, MP, 2007, p. 105-106, Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes and Systems , 3ª ed, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, ISBN 978-0-471-74485-6 .
- Smith, William F .; Hashemi, Javad (2001), Foundations of Material Science and Engineering (4ª ed.), McGraw-Hill, p. 394, ISBN 0-07-295358-6