Elementos de Ferro-Liga e suas Propriedades
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Slides sobre a confecção do aço.
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Elementos de Ferro-Liga e suas Propriedades
- 1. Elementos de Ferro-Liga Por Maria Cristina e Roberto Cambruzzi
- 2. Principais Elementos • Ferro • Carbono • Manganês • Níquel • Cromo • Nióbio • Vanádio • E outros...
- 3. Elementos prejudiciais • Estanho(Sn) presente nas sucatas e no material reciclado por conter latas com “folha de flandes” e soldas. • Enxofre(S) presente coque. • Fósforo(P) presente em alguns minérios de ferro. • Hidrogênio(H) liberado durante a fundição.
- 4. Como combater esses Elementos? • Adicionando Manganês que se combina com enxofre e evita formação de sulfeto de ferro no aço (agente dessulfurante). • Processo de oxidação do Fósforo, durante a ACIARIA. • Alguns elementos traço no minério são desoxidantes (Al, Si). • Hidrogênio, e monóxido de carbono são removidos no resfriamento, a linguotagem. • Seleção rigorosa da sucata. A fim de evitar o Estanho
- 5. Efeitos dos Elementos prejudiciais • O Enxofre provoca a chamada “fragilidade á quente” • O fósforo provoca á “fragilidade á frio” • O hidrogênio provoca poros no que podem ser destrutivos em eixos de alta velocidade. • O estanho produz o mesmo efeito que o enxofre porem é menos nocivo.
- 6. Minérios Hematita(Fe) Carvão(C) Garnierita(Ni) Cromita(Cr)
- 7. Minérios Vanadita (V) Molibdenita (Mo) Psilomelano (Mn) Wolframita (W)
- 8. Obtenção do Ferro e Aço 1- Redução do Minério de Ferro(óxido) á ferro gusa (ferro+carbono). Entre 1535ºC e 1130ºC no alto-forno. 2-O produto do alto-forno é o ferro- gusa com excesso de Enxofre, Fósforo e Carbono (acima de 2%) para tornar o aço resistente procede-se a Aciaria, ou seja a remoção de Carbono por fluxo de oxigênio sobre gusa líquido até atingir uma proporção abaixo de 2% 3- O ferro gusa transformado em aço, dissulfurado e disfosforado é posto em moldes para resfriar, durante o resfriamento os gases Hidrogênio, Oxigênio e Monóxido de carbono transformam-se em bolhas e saem do aço ainda em solidificação.
- 9. Reações Químicas Fe2O3 + 3C ∆ 2 Fe + 3CO → Redução Cdissolvido + O ← ∆ CO → Descarbonetação Aciaria 2 Pdissolvido + 5O ← ∆ P2O5 → S + CaO ← ∆ CaS + O → Desfoforação Dessulfuração ACIARIA ACIARIA
- 10. Do Minério ao Aço Minério de Ferro + Coque Metalúrgico Alto Forno Redução do Minério Ferro Gusa >2% Carbono Aciaria Remoção: C, P, S, O Aço Carbono Escória de Fósforo+CO Escória + CO
- 11. Diagrama de fases do Aço
- 12. Aço Ligas • Inox (Ni- Cr) • Zircalloy • Aço-Carbono (1020, 1040) segundo ABNT • Aço baixa-liga (< 4 % de Cr, Ni, Mn, Mo, V, Si) • Aço rápido • Aço corte fácil (resulforado, refosforado) • Aços ultra resistentes (maraging) com alto Ni (18%).
- 13. Contribuições dos Elementos • Manganês, remove o Enxofre nocivo. • O Cromo em ligas de aço Inox recobre a superfície metálica com um óxido transparente. • O Nióbio mantém o aço flexível mesmo á baixas temperaturas. • Níquel aumenta a resistência á tensão. • Cobre e Chumbo formam cristais segregados no aço, por serem elementos moles aumenta a usinabilidade ou seja diminui o tamanho do cavaco. • As vezes usa-se somente Aço-Carbono.
- 14. Carbono • O Carbono juntamente com Ferro são a base da liga chamada Aço. • O carbono acima de 2% forma o ferro- gusa(muito frágil) abaixo de 0,08% forma o “ferro comercialmente puro” o Aço é termo intermediário desta solução sólida. • Os Carbetos(Fe+C) de Ferro: Cementita, Austenita, Bainita,Perlita são os responsáveis pela dureza e tencidade do Aço (maior que no Ferro). • Os demais elementos de liga somente protegem os carbetos ou ligam-se a eles modificando as propiedades.
- 15. Coque • A coqueificação é um processo pelo qual o carvão mineral, ao ser submetido a temperaturas elevadas na ausência de oxigênio, libera gases presentes em sua estrutura, originando um resíduo sólido poderoso e infusível, que é o coque. • Carbono fixo = 88% Voláteis = 0,8% Cinzas = 10% Enxofre = 0,7% Umidade = 2,0% • Dos elementos presentes no coque, o enxofre é o que mais merece atenção, na medida em que é altamente prejudicial às qualidades do aço. Deste modo, é preocupação constante da coqueria manter níveis de enxofre sob rígido controle.