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Aços & Ligas | Aços e Ferros Fundidos | Aços-carbono e Aços-liga

04 - Importância e limitações dos aços-carbono

Os aços-carbono constituem o mais importante grupo de materiais utilizados na engenharia e na indústria. De fato, as propriedades mecânicas desses aços simplesmente ao carbono, sem qualquer elemento de liga, e na maioria dos casos também sem qualquer tratamento térmico, são suficientes para atender à maioria das aplicações da prática. Como se sabe, os estados normais de utilização desses materiais são o fundido e o trabalhado. As peças fundidas geralmente requerem um tratamento térmico de recozimento ou normalização para alívio das tensões originadas na solidificação e para homogeneização da microestrutura. O aço trabalhado por forjamento, laminação, estiramento, trefilação, etc., é utilizado diretamente na forma de perfis obtidos através desses processos, sem necessidade de tratamentos térmicos complexos, a não ser nos casos de trabalho final a frio, quando é necessário eliminar o efeito do encruamento.

 

Por outro lado, em secções pequenas, os aços-carbono podem, dentro de certos limites, ser esfriados a velocidades que sejam suficientes para produzir qualquer uma das possíveis distribuições de cementita na ferrita, inclusive a formação da martensita. Sabe-se que, para cada tipo particular de distribuição de carbonetos, o teor de carbono é o principal fator de influência na dureza e na resistência mecânica do aço. Mantendo-se constante o teor de carbono, a resistência aumenta à medida que aumenta a finura da dispersão de carbonetos, ao passo que a ductilidade e propriedades semelhantes diminuem. Para a mesma dureza, por outro lado, a dispersão do tipo esferoidal possui maior tenacidade do que a estrutura lamelar.

 

 

 

Fig. 111 – Influência do encruamento sobre as curvas tensão-deformação em aço de baixo carbono.

 

 

Tabela 22 – Efeito do tipo de estrutura sobre as propriedades de tração do aço

  

                       Aço com1%de carbono
Propriedade Ferro comercialmente puro Perlítico Coalescido Temperado e Revenido
Limite de escoamento, kgf/mm2 (MPa) 18,2 (182) 59,5 (585) 28,0 (280) -
Limite de resistência à tração, kgf/mm2 (MPa) 29,4 (284) 105,0 (1030) 54,6 (536) 182,0 (1785)
Alongamento, % 40-44 10 31 33
Estricção, % 70-75 12-15 57 45
Dureza Brinell 80-85 300 156 540

 

 

Em resumo, pequenas secções de aço-carbono podem de fato ser submetidas a tratamentos térmicos tais que possam produzir excelentes propriedades à temperatura ambiente. A Tabela 22 (114) ilustra bem esse fato.

 

Nota-se, pelo exame das duas primeiras colunas, que somente a presença do carbono já é suficiente para dar ao aço, laminado por exemplo, maior resistência, com prejuízo, entretanto, da ductilidade. Em resumo:

 

A resistência à tração dos aços-carbono eleva-se com o teor de carbono até 0,7/0,8% de carbono; o limite de escoamento mostra uma alteração menos acentuada: limita-se a 0,6/0,7%.

 

O alongamento e a resistência ao choque decrescem acentuadamente. Pode-se dizer, de um modo geral, que a resistência atinge valor máximo para cerca de 0,8% de carbono, para em seguida decrescer ligeiramente, ao passo que a ductilidade decresce sempre e mais rapidamente para os teores mais altos de carbono.

 

Como se viu, as propriedades mecânicas dos aços estão intimamente relacionados com os vários constituintes estruturais, dos quais não se conhece, na realidade, as verdadeiras características, com a devida precisão.

 

De acordo com a SAVEUR (115), as propriedades dos vários constituintes podem ser resumidas de acordo com o que mostra a Tabela 23.

  

Tabela 23 – Propriedades mecânicas dos microconstituintes dos aços

  

Constituinte Limite de resistência à tração kgf/mm2 (MPa) Alongamento em 2", % Dureza Brinell Poder endurecedor (com a têmpera)
Ferrita 35 (340) cerca de 40 90 nenhum
Perlita 85 (830) cerca de 10 250/300

 

máximo

Cementita 3 (30) 0 650 nenhum

 

 

É preciso lembrar, entretanto, que as propriedades da perlita variam grandemente com o grau de finura da sua estrutura.

 

Ainda segundo SAVEUR, uma vez admitido que as propriedades dos constituintes do aço sejam aquelas, pode-se prever as propriedades de qualquer tipo de aço-carbono resfriado normalmente, desde que se conheça a sua estrutura e admitindo ainda que essas propriedades dependam somente das quantidades relativas dos diversos constituintes.

 

É evidente que os aços-carbono apresentam limitações, sobretudo quando se desejam propriedades especiais de resistência à corrosão, resistência ao calor, resistência ao desgaste, característicos elétricos ou magnéticos, etc. Nesses casos, recorre-se aos aços-liga, cuja importância cresce dia a dia. 

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