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ENGENHARIA MECÂNICA
LIGAS DE AÇO
Componente Curricular: Química para Engenharia
Componentes: Anderson Diniz, Jame...
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Ligas de aço

  1. 1. CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA LIGAS DE AÇO Componente Curricular: Química para Engenharia Componentes: Anderson Diniz, Jamerson Theis e Jonatan de Moraes Professora: Anagilda Bacarin Gobo
  2. 2. CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA NO FOLHA 02/05 COMPONENTE CURRICULAR: Química para Engenharia ATIVIDADE : Ligas de aço Introdução Na Engenharia mecânica se utiliza inúmeros materiais para diversas aplicações, materiais como polímeros, metais e cerâmicos são aplicados em produção de peças dos segmentos rodoviários, agrícolas, automotivos, construção civil, bem como também em utensílios, ferramentas e equipamentos domésticos e industriais. Dentro da família dos metais, temos os aços, que são ligas metálicas, compostas essencialmente por ferro e carbono. A fabricação de ferro teve início na Ásia por volta de 2000 a.C, porém apenas em 400 a.C, na China conseguiu-se trabalhar um ferro que o mesmo possuía uma pequena quantidade de carbono, que variava entre 0,07 e 0,8%, sendo apenas esse último considerado como uma liga de aço. A partir de então, foram se aprimorando as técnicas de produção do aço até chegarmos à tecnologia que temos hoje. Se tornando a liga metálica mais importante e mais utilizada, mesmo com o aparecimento de outros materiais como o alumínio que trazem algumas vantagens sobre o aço. Porém para atingir essa importância foi preciso muito estudo e dedicação de muitos engenheiros para conhecer as diversas variáveis que se envolvem na obtenção do aço e também para identificarem as necessidades das indústrias e conseguirem aplicar essas necessidades a esse material.
  3. 3. CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA NO FOLHA 03/05 COMPONENTE CURRICULAR: Química para Engenharia ATIVIDADE : Ligas de aço Composição química e propriedades do aço Aço é uma liga metálica composta em sua maioria por ferro, carbono, enxofre, manganês e fósforo. A variabilidade das concentrações desses elementos afeta diretamente as suas propriedades e podem variar de acordo com a aplicabilidade do material. Tendo como elemento principal o ferro, seguido do carbono, que depois do ferro, é o elemento mais importante da liga, pois define a resistência do aço. Quanto maior a porcentagem de carbono maior a dureza e a resistência do material. A fim de facilitar as interpretações técnicas e comerciais, a ABNT, (Associação Brasileira de Normas Técnicas) achou por bem dar números para a designação dos aços de acordo com a porcentagem de carbono. O método mais utilizado é o SAE/ AISI. Onde o aço carbono utiliza o grupo 1xxx, e é classificado da seguinte forma: SAE 10xx: Aço carbono comum (Mn: 1,00% máx.) Designação (Aço) Porcentagem de carbono 1006 0,08% C 1010 0,08% a 0,13% C 1020 0,18% a 0,23% C 1030 0,28% a 0,34% C 1040 0,37% a 0,44% C 1050 0,48% a 0,55% C 1060 0,55% a 0,65% C SAE 11xx: Ressulfurado (Alto teor de enxofre) SAE 12xx: Ressulfurado e Refosforizado (Possui enxofre e fósforo) SAE 15xx: Aço carbono comum (Mn: 1,00 a 1,65%) Alguns exemplos: • SAE 1006 Composição química: Elemento Composição Carbono (C) 0,08% Manganês (Mn) 0,35% Fósforo (P) 0,04% Enxofre (S) 0,05% Características e propriedades: Densidade 7,87 g/cm³ Resistência à ruptura 35 a 45 kg/mm²
  4. 4. CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA NO FOLHA 04/05 COMPONENTE CURRICULAR: Química para Engenharia ATIVIDADE : Ligas de aço Ponto de Fusão 1440 a 1530ºC SAE 1030 Composição química: Carbono (C) 0,30% Manganês (Mn) 0,35% Fósforo (P) 0,04% Enxofre (S) 0,05% Características e propriedades: Densidade 7,87 g/cm³ Resistência à ruptura 45 a 55 kg/mm Ponto de Fusão 1440 a 1530ºC • SAE 1070 Composição química: Carbono (C) 0,70% Manganês (Mn) 0,75% Fósforo (P) 0,04% Enxofre (S) 0,05% Características e propriedades: Densidade 7,87 g/cm³ Resistência à ruptura 75 a 85 kg/mm² Ponto de Fusão 1440 a 1530ºC
  5. 5. CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA NO FOLHA 05/05 COMPONENTE CURRICULAR: Química para Engenharia ATIVIDADE : Ligas de aço Forma de obtenção do aço O processo de obtenção do aço é realizado na Siderúrgica, que é um ramo da Metalurgia que se dedica unicamente à fabricação e tratamento do aço. O ferro é o principal elemento que constitui o aço, sendo assim, sua formação se inicia com a obtenção deste elemento. Porém o ferro não é encontrado puro na natureza, encontra-se geralmente combinado com outros elementos formando rochas, as quais são denominadas minério. Após a retirada o minério de ferro da natureza, o mesmo é lavado, partido em pedaços menores e em seguida levados para a usina siderúrgica onde é feito uma mistura em um forno basicamente com mais duas substâncias:  Coque: é um tipo de combustível derivado do carvão, sendo um material poroso com elevada resistência mecânica, alto ponto de fusão e grande quantidade de carbono. Portanto serve para adicionar carbono ao ferro.  Fundente: são substâncias que auxiliam no processo de fusão dos metais. Sua principal função é a separação do minério de ferro de suas impurezas (Ganga) como, por exemplo, Silício, Enxofre e Fósforo. O principal fundente utilizado na indústria sigerúrgica é o cal. Forno no qual é disposta essa mistura é denominado Alto Forno, onde deverá ser aquecido. Figura 1 - Seção transversal de uma instalação de alto-forno, incluindo o equipamento auxiliar principal.
  6. 6. CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA NO FOLHA 06/05 COMPONENTE CURRICULAR: Química para Engenharia ATIVIDADE : Ligas de aço Com essa mistura pronta dentro do forno, é injetado ar, para então, ocorrer a queima do carvão, que atinge entorno de 1200º C e derrete o minério. Ao derreter-lo, o mesmo deposita-se ao fundo do forno, pois é mais denso que as impurezas e escórias produzidas. Este ferro depositado no fundo é denominado ferro-gusa, que é uma liga de ferro com teor de carbono elevado. Então são liberadas primeiramente as impurezas e depois o ferro-gusa de dentro do forno e levados para próxima etapa. O próximo passo é realizado na Aciaria, uma unidade da siderúrgica responsável por transformar o ferro gusa em diferentes tipos de aço. Lá o ferro gusa é depositado em um forno, onde recebe oxigênio em altas pressões, produzindo reações químicas que separam as impurezas do futuro aço. Então são feitos dois processos de refino, o primário e o secundário. No primário há uma redução de silício, o manganês e carbono. No refino secundário são feitas as correções mais específicas e controladas. Após o acerto da temperatura e da composição química, o aço líquido é solidificado. A solidificação pode ser feita por Lingotamento contínuo ou convencional. No lingotamento contínuo o aço é solidificado em um produto semi-acabado como placas, blocos e tarugos. No lingotamento convencional é solidificado na forma de lingote, no qual passa por processos como laminação para obterem uma forma que seja aplicável.
  7. 7. CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA NO FOLHA 07/05 COMPONENTE CURRICULAR: Química para Engenharia ATIVIDADE : Ligas de aço Formas comerciais do aço e aplicações O aço é um dos mais importantes materiais metálicos usados na indústria mecânica. É utilizado na fabricação de peças em geral. Essa importância é grande devido às suas características que são: O aço começa a ser utilizado ainda no início das cadeias produtivas, quando dá forma a máquinas que servirão para fazer produtos necessários ao bem-estar da população. São os bens de capital. Alimentos, eletrodomésticos, material de higiene e limpeza e automóveis. Todos os produtos industrializados dependem de bens de capital para existir e o aço é uma de suas matérias primas básicas. E para os diferentes usos industriais, o aço é encontrado no comércio na forma de vergalhões, perfilados, chapas, tubos e fios.  Vergalhões: São barras laminadas em diversos perfis, sem o tratamento posterior à laminação. Pode ser trabalhado com ferramenta de corte Pode ser curvado Pode ser dobrado Pode ser forjado Pode ser soldado Pode ser laminado
  8. 8. CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA NO FOLHA 08/05 COMPONENTE CURRICULAR: Química para Engenharia ATIVIDADE : Ligas de aço  Perfilados: São vergalhões laminados que possuem perfis especiais.  Chapas: São laminados planos que podem ou não ter recebido algum acabamento. Podem ser encontrados em chapas com dimensões especificadas ou enrolados (bobinas).  Tubos: Existem dois tipos de tubos de aço disponíveis no comércio, tubos com costura, que são usados em tubulações com baixa pressão. E tubos sem costura, utilizados em tubulações de alta pressão.  Fios: São encontrados em rolos podendo ou ser ou não galvanizados. Os aços, depois de trabalhados em uma indústria, passando por diversos processos, estão prontos para serem utilizados em vários ramos. Como nos exemplos a baixo:  Utilidades domésticas Empregado nos restaurantes, cozinhas industriais, hospitais, laboratórios, empresas em geral e nas casas, tem a resistência necessária para os mais variados usos em forma de utensílios domésticos. Entre as propriedades do aço estão a resistência a baixas e altas temperaturas, superfície que evita o acúmulo de resíduos, composição química que o impede descascar, longa durabilidade e baixo custo de manutenção.  Transporte O aço está presente nos carros, caminhões, ônibus, trens, metrôs, navios, bicicletas e motocicletas. Sendo muitas vezes principal material da estrutura desses veículos.  Construção civil Largamente usado na construção civil, o aço pode estar presente como parte das obras ou como material principal. O sistema construtivo em aço permite liberdade no projeto de arquitetura, maior área útil, flexibilidade, compatibilidade com outros materiais e entre outros.
  9. 9. CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA NO FOLHA 09/05 COMPONENTE CURRICULAR: Química para Engenharia ATIVIDADE : Ligas de aço  Energia O aço é usado em hidrelétricas, termelétricas e nucleares, torres de transmissão, transformadores, cabos elétricos, plataformas e tubulações. É fundamental na produção e distribuição de energia.  Agricultura A eficiência do setor agrícola está diretamente ligada ao consumo de aço. A terra é preparada com arados, semeada e cercada usando equipamentos que levam aço. Na hora da colheita, com as ceifadeiras e colheitadeiras, assim na armazenagem em silos e graneleiros, o aço também está presente.
  10. 10. CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA NO FOLHA 010/05 COMPONENTE CURRICULAR: Química para Engenharia ATIVIDADE : Ligas de aço Conclusão Como vimos, este trabalho é resultado de um estudo que exigiu análise, síntese e reflexão em diversas fontes. Uma das vantagens oferecidas que consideramos a mais importante foi o conhecimento que tivemos a respeito do aço e suas ligas que estão presentes desde o início da cadeia produtiva através da fermentaria até o produto final. Conhecemos também a forma de obtenção de aço e suas classificações. Foi um estudo realmente muito interessante e instrutivo para nossa formação profissional.
  11. 11. CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA NO FOLHA 011/05 COMPONENTE CURRICULAR: Química para Engenharia ATIVIDADE : Ligas de aço Referências Livros: Van Vlack, Lawewnce H., Princípios de ciência dos materiais; Chiaverini, Vicente, Aços e ferros fundidos: características gerais tratamentos térmicos principais tipos; Sites: http://pt.scribd.com/doc/15946894/SENAI-Materiais-Metalicos-e-Nao-Metalicos 22/03/2011 http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=carbon_steel_sae_1006 22/03/2011 http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=carbon_steel_sae_1030 22/03/2011 http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=carbon_steel_sae_1070 22/03/2011

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