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Existem basicamente 3 graus de aço (tipos de aço) que são usados quando se trata de fabricação de produtos:

1. Aço carbono
2. Aço liga
3. Aço inoxidável

Cada uma destas qualidades de aço é composta de diferentes quantidades de ferro e carbono (os elementos básicos do aço), bem como ligas adicionais em alguns casos. Vamos explorar estes tipos de aço em detalhe…

Que qualidades de aço escolher?

Ao selecionar o metal certo para o seu trabalho, há vários fatores que você precisa considerar:

• Dureza – capacidade de resistir à abrasão, mas também dificuldade em ser cortado ou perfurado
• Resistência – a quantidade de força necessária para deformar o metal
• Resistência – capacidade de resistir à tensão (e não à quebra)
• Maleabilidade – a capacidade do metal de deformar
• Soldabilidade – capacidade de ser soldado (é uma função do ponto de fusão, condutividade de calor, etc.)

Download uma folha de cálculo minuciosa que explica as qualidades populares de aço em detalhe aqui.

Vejamos os 3 tipos: carbono, liga e carbono:

Aço-carbono (Baixo & Graus altos)

Aço-carbono (uma liga de aço e carbono) fica corroído mas é duro – quanto mais carbono, mais duro é o aço. O aço com baixo teor de carbono é forte e resistente e pode ser endurecido se necessário. O aço com alto teor de carbono pode ser tratado termicamente para o tornar muito mais duro, no entanto, nesta condição, tende a ser mais frágil e mais difícil de trabalhar.

Aplicações comuns para aço carbono:

• Tubos, placas, parafusos, letreiros, móveis, vedações e muitas outras peças metálicas comuns são feitas em aço com baixo teor de carbono (também conhecido como ‘aço macio’).
  
• Facas de cozinha profissionais, ferramentas de corte em máquinas CNC, brocas, serras, pregos de alvenaria são todos feitos com aço de alto carbono. A elevada dureza dá às lâminas e ferramentas de corte uma aresta afiada que dura, no entanto, com esta dureza vem a fragilidade, o que significa que os produtos tendem a quebrar-se mais facilmente.
  

A desvantagem do aço de alto carbono é que é mais caro e mais difícil de usinar do que as ligas com menos carbono. É apropriado quando a ferrugem não é uma preocupação e quando o produto não precisa de suportar tensão de tracção (não dobra realmente, e quebra mais facilmente).

2. Alloy Steel

Alloy Steel (que tem elementos químicos adicionais adicionados para melhorar certas propriedades) – alguns dos elementos de liga mais comuns são manganês, níquel, cromo, molibdênio, vanádio, silício e boro.

As propriedades melhoradas que as ligas de aço têm sobre o aço carbono são:

• Força,
• Dureza,
• Rugosidade,
• Resistência ao desgaste,
• Resistência à corrosão,
• e temperabilidade.

Aplicações comuns para ligas de aço:

• Construção e arquitetura onde resistência, tenacidade e resistência à corrosão são um pré-requisito para o material.
• Bijuteria, artigos domésticos, cutelaria, desgaste para cozinhar são todos fabricados em ligas de aço.

As ligas de aço podem ser divididas em duas categorias, aços de baixa liga e aços de alta liga. Os aços de baixa liga têm menos de 8% de elementos de liga total na composição, estes aços têm melhor dureza e resistência ao desgaste sobre os aços ao carbono mas tendem a ter menos resistência à tracção.

Os aços de alta liga têm mais de 8% de elementos de liga e têm melhores propriedades que os dos aços de baixa liga.

Veja este vídeo do nosso site irmão, Sofeast, para obter uma explicação mais aprofundada sobre aços carbono e aços de liga:

Aço inoxidável

Aço inoxidável (uma liga de aço e crómio) não corrói facilmente, mas não é tão duro.

Um produto que estará em contacto constante com líquidos é um bom candidato para uma liga de aço com elevado teor de crómio. O aço inoxidável é uma liga de aço com um mínimo de 10,5% e até 30% de cromo que confere a este aço as suas propriedades únicas.

Aço inoxidável é dividido em cinco categorias:

a) Aços Austeníticos – Os Aços Inoxidáveis Austeníticos são classificados como as séries 200 e 300 e os elementos de liga são basicamente aço com 18% de cromo e 8% de níquel e baixo teor de carbono. O aço mais comum produzido é o Aço Inox 304, comumente utilizado para tubulações, equipamentos de mineração, alimentos e bebidas, utensílios de cozinha e arquitetura.

b) Ferrítico – Aços Inoxidáveis Ferríticos são aços inoxidáveis com cromo liso onde o teor de cromo pode variar entre 12% e 18%, estes também têm um baixo teor de carbono, semelhante à gama austenítica. Estão classificados como sendo da série 400. Esta gama de aços inoxidáveis é magnética e tem uma boa ductilidade e resistência à corrosão. As aplicações típicas são trocadores de calor, fixadores automotivos, peças para fornos, peças para aquecedores.

c) Duplex – Aços Inoxidáveis Duplex contêm um alto nível de cromo entre 18% e 28%, assim como níquel entre 4% e 8%. Este nível de dois elementos de alto nível dá uma mistura de estrutura austenítica e ferrítica, daí o nome de aço inoxidável duplex.

Aço inoxidável duplex é geralmente duas vezes mais duro do que o aço inoxidável austenítico ou ferrítico liso. Eles têm propriedades de dureza e ductilidade ligeiramente melhores do que os aços ferríticos, mas não tão bons valores quando comparados com os aços austeníticos. Os aços duplex têm maior resistência, boa soldabilidade, boa tenacidade e alta resistência à fissuração por corrosão sob tensão. As aplicações típicas são tanques de água quente, tanques de cerveja, equipamentos de plantas de processo, estruturas de piscinas.

d) Os Aços Inoxidáveis Martensíticos – Martensíticos são aços ao cromo lisos contendo entre 12% e 18%, bem como com um teor relativamente alto de carbono de até 1,2%. Os aços martensíticos têm melhor resistência à corrosão (não tanto quanto os austeníticos) e ao desgaste que outros aços inoxidáveis e podem ser tratados termicamente para atingir altos valores de dureza. Estes graus são magnéticos no estado recozido e endurecido. As aplicações típicas incluem talheres, roupas de refrigeração, instrumentos cirúrgicos e dentários, molas, tesouras, lâminas industriais, estampagens de veículos, chaves de fendas, alicates e pistolas de agrafar.

e) Têmpera por Precipitação – Têmpera por Precipitação Aços Inoxidáveis (PHSS) são cromados e níquel com pelo menos um outro elemento de liga (cobre, alumínio, titânio, nióbio ou molibdénio). As qualidades PHSS proporcionam uma combinação ótima de propriedades martensíticas e austeníticas. Como os graus martensíticos, eles são conhecidos por sua capacidade de ganhar alta resistência através de tratamento térmico e também têm a resistência à corrosão do aço inoxidável austenítico.

O aço inoxidável mais conhecido de endurecimento por precipitação é o 17-4 PH. O nome vem das adições de 17% de Cromo e 4% de Níquel. Também contém 4% de Cobre e 0,3% de Nióbio. O 17-4 PH também é conhecido como aços inoxidáveis grau 630. Aplicações típicas incluem brocas e alargadores dentários, componentes de aeronaves, cabeças de corte, agulhas cirúrgicas e aplicações aeroespaciais.

Again, assista a este vídeo da Sofeast para dar um mergulho profundo em aços inoxidáveis e suas várias propriedades:

Aços inoxidáveis comuns

Você pode obter um gráfico sobre essas qualidades, seus principais atributos e exemplos de aplicações comuns, clicando aqui: Gráfico de aço inoxidável.

As três classes de aço mais comuns que encontramos na China são:

• 201 – barata e muito comum
• 304 – a classe mais comum de aço inoxidável
• 316 – uma classe mais cara, com melhor resistência à corrosão

Uma palavra sobre ferro inoxidável

O ferro inoxidável também é usado, às vezes. A principal diferença com este material é que ele tem menos de 0,6%Ni ou nenhum elemento Ni, como por exemplo 403 (12Cr12). É amplamente utilizado na indústria química e na indústria da construção civil. Qualquer liga de ferro magnético contendo mais de 12% de cromo com uma estrutura cúbica centrada no corpo é também conhecida como ferro inoxidável.

Processos mais comuns de tratamento térmico

O tratamento térmico é o processo de aquecimento e resfriamento do metal sem alterar a sua forma física. Existem diferentes processos de tratamento térmico que quando aplicados a diferentes aços podem alterar as propriedades desse aço, tais como a sua dureza, tenacidade e mesmo amolecimento, que são todos determinados pela alteração da microestrutura do aço.

Têmpera – Um aço com quantidade suficiente de carbono pode ser endurecido aquecendo-o e depois têmpera rapidamente. Este processo cria uma microestrutura de austenite que pode ser ferrite, martensite ou cimento.

Tempering – Este processo é realizado em aços ao carbono que foram endurecidos de modo a reduzir a fragilidade do aço. A temperatura de têmpera dependerá do resultado desejado para a função do produto de aço, quanto mais baixa a temperatura de têmpera melhor a resistência e dureza.

Recozimento – O recozimento do aço implica aquecer o aço para além da sua temperatura crítica e depois deixá-lo arrefecer muito lentamente. Isto faz com que o aço se torne mais maquinável e trabalhável a partir de um aspecto formador.

Normalizar – Este é um processo semelhante ao recozimento onde o aço é aquecido e arrefecido lentamente, normalmente apenas deixado para arrefecer em ar à temperatura ambiente. Isto dá ao aço uma microestrutura de ferrite e cimentação que tem maior resistência e dureza, mas menor ductilidade.

Carburização – A cementação também é conhecida como casehardening, que é um processo de infusão de carbono adicional à superfície do aço de baixo carbono e depois submetê-lo ao processo de endurecimento. O aço carbono exterior terá maior dureza onde o núcleo interno permanecerá duro.

Como testar um metal para garantir que é a classe certa?

O melhor é conduzir tanto testes físicos como análises químicas.

Os testes físicos mais comuns são:

• Testes de tensão (aplicando tensão até falha)
• Testes de dureza (ou durametria), que podem ser feitos de diferentes maneiras

Análise química é geralmente feita com um testador de fluorescência de raios X.

Tudo isso foi explicado neste artigo que publiquei recentemente na ChinaImportal: Manufacturing Steel Parts in China: CNC, Fundição de Matrizes &Graus de Aço.

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