Aula 8 materiais de construção - aço

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aço é fundamental na construção civil e sua compreensão indispensável.

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Aula 8 materiais de construção - aço

  1. 1. 11/05/2014 1 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO AULA 8 - AÇO APLICAÇÃO DOS PERFIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL Ferro: - O ferro é utilizado em ligas; - Importante como material de construção em engenharia; - Seu uso é importante devido a 3 fatores: 1) Fe existe em abundância; 2) Custo de fabricação relativamente econômicas; 3) Ligas de Fe são versáteis. - Desvantagem: corrosão Introdução AÇO NA ARQUITETURA • Século XIX – Introdução do ferro fundido na construção civil. • Antes a arquitetura de pedra, de madeira, do barro. • O aço ainda está em desenvolvimento e está ligado ao processo de industrialização. • Apesar de já ter algumas décadas, foi nos anos 80 que apareceram propostas ambiciosas, entre desafios construtivos e ambientais. CARACTERISTICAS DAS ESTRUTURAS DE AÇO • Qualidade homogênea. • Boa relação entre resistência mecânica e peso específico. • Estruturas leves e esbeltas com elevadas resistências. • Cuidados com flambagem, flechas, e vibrações. • Oxida-se facilmente, exigindo proteção. • Perde resistência com aumento da temperatura. • Grande precisão de fabricação. • Atenção quanto a transmissão de esforços entre os elementos, principalmente esforços de cargas horizontais. DESVANTAGENS DO USO DO AÇO • Exige maior conservação que o C.A.(CONCRETO ARMADO) • Exige maior especialização da mão-de-obra de montagem, elevando os custos. • Exige proteção contra incêndio, aumentando os custos. • Estrutura de aço é mais onerosa que o C.A.
  2. 2. 11/05/2014 2 VANTAGENS DO USO DO AÇO • Diminuição no peso e nas dimensões das estruturas. • Permite vãos maiores com menor custo em fundações. • Maior rapidez na execução que o C.A.(in loco). • Facilidade de montagem e menor preço de transporte que C.A. pré-moldado. • Permite acréscimos e reforços sem muitas dificuldades. • Permite desmontagem para reuso ou venda como sucata. MATÉRIAS-PRIMAS • Minério de ferro. • Carvão mineral ou vegetal. O QUE É O AÇO? O aço é, basicamente, uma liga metálica de ferro e carbono, com teor de carbono entre 0,002% a 2,00%, podendo possuir pequenas quantidades de outros elementos como: Si, Mn, Ti, Ni, Cu, Co, Cr. OBTENÇÃO DO AÇO • O aço é obtido pelo refino do ferro gusa, na aciaria, ou pela fusão de sucata de aço, em fornos elétricos ou de indução. • Ferro gusa é o produto obtido na fusão do minério de ferro no alto forno, com teor de carbono aproximado de 4,0%. • O aço é produzido nas usinas siderúrgicas. PROCESSO DE FABRICAÇÃO • Preparo das matérias-primas. • Produção do ferro gusa (alto forno). • Produção do aço ( aciaria). • Conformação mecânica (laminação). LAMINAÇÃO • Laminação é o processo onde o aço é efetivamente transformado em barras, chapas, fios ou perfis de aço.
  3. 3. 11/05/2014 3 TIPOS DE CHAPAS LAMINADAS GROSSAS LAMINADOR - Espessura: 6 a 200mm - Largura: 1000 a 3800mm - Comprimento: 5000 a 18000mm TIPOS DE CHAPAS LAMINADAS A QUENTE LAMINADOR - Espessura: 1,20 a 12,50mm - Largura: 800 a 1800mm - Comprimento: 2000 a 6000mm TIPOS DE CHAPAS LAMINADAS A FRIO LAMINADOR - Espessura: 0,30 a 3,00mm - Largura: 800 a 1600mm - Comprimento: 2000 a 3000mm PERFIS • Os perfis laminados seguem o mesmo processo dos produtos laminados planos, a diferença é que os cilindros conformadores, já vão modelando o aço com uma sucessão de passes. CONFORMAÇÃO DOS PERFIS COMPOSIÇÃO DE PERFIS
  4. 4. 11/05/2014 4 PERFIS LAMINADOS NACIONAIS • Os perfis laminados de padrão americano, fabricados no Brasil, estão com a produção bastante restrita, os fabricantes já não produzem mais, no entanto, ainda pode ser encontrado no mercado, o ASTM A-36, com comprimento de 6000 a 12000mm: • Cantoneiras de abas iguais: 6”(152,4mm); 8”(203,2mm) e 10”(254,0mm) • Perfil “I”: 2”(50,80mm; 2 ½”(63,50mm); 4”(101,8mm) e 6”(152,4mm) • Perfil “U”: 6”(152,4mm) e 8”(203,2mm) PERFIS SOLDADOS • Os perfis soldados são obtidos pelo corte, composição e soldagem de chapas planas de aço, permitindo grande variedade de formas e dimensões das seções e seu uso esta bastante aquecido no mercado nacional. CARACTERISTICAS GEOMÉTRICAS DOS PERFIS • d - altura do perfil • bf - largura da mesa • tw - espessura da alma • tf - espessura da mesa • h -altura da alma • ec -espessura do cordão de solda CLASSIFICAÇÃO DOS PERFIS SOLDADOS • Série VS: Perfis soldados para vigas, com 2 < d/bf <= 4 • Série CVS: Perfis soldados para vigas, com 1 < d/bf <= 1,5 • Série CS: Perfis soldados para vigas, com d/bf <= 1 QUALIDADE E ESPECIFICAÇÕES Os perfis são divididos em três categorias de padrão de qualidade. De acordo com a utilização, montagem e condições de aplicação; PADRÃO DE QUALIDADE I (RIGOROSO) ESTRUTURAS USUAIS APLICAÇÃO • Estruturas especiais, com elevado rigor de tolerância • Estruturas “off shore” • Usinas nucleares.
  5. 5. 11/05/2014 5 PADRÃO DE QUALIDADE II (NORMAL) ESTRUTRAS USUAIS APLICAÇÃO • Estruturas convencionais • Edificações em geral (residencial, comercial e industrial) • Pontes PADRÃO DE QUALIDADE III (COMERCIAL) ESTRUTURAS USUAIS APLICAÇÃO • Usos gerais • Galpões • Estacas • Postes • Mourões ESPECIFICAÇÃO PERFIS FORMADOS A FRIO • São obtidos pelo processo de dobramento a frio das chapas. São padronizados, mas podem ser produzidos pelos fabricantes, com forma e tamanho solicitados, são utilizados em elementos estruturais como barras de treliças, terças, etc. PERFIS TUBULARES • Sem costura, obtidos por extrusão. • Com costura, soldados. • Para pilares, são utilizados em médios e grandes diâmetros, apresentando boa resistência a flambagem. • Para treliças planas e espaciais, são utilizados os de diâmetros menor. PROPRIEDADES MECÂNICAS • ELASTICIDADE: capacidade do material voltar ao comprimento inicial, após sucessivos ciclos de carregamento/descarregamento. • PLASTICIDADE: deformação permanente do material, provocada por tensão igual ou superior ao limite de escoamento. • DUCTILIDADE: capacidade do material se deformar, sobre, tensão, sem se romper. • FRAGILIDADE: é o rompimento do material sem que haja deformação. • TENACIDADE: capacidade do material absorver energia, com deformação elástica e plástica, quando submetido a carga de impacto. • RESILIÊNCIA: capacidade do material absorver energia, com deformação elástica, quando submetido a carga de impacto. • FADIGA: é a resistência a ruptura do material quando submetido a uma carga dinâmica. Normalmente, o valo da resistência a fadiga é inferior ao da resistência a tração.
  6. 6. 11/05/2014 6 DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES GRÁFICO TENSÃO x DEFORMAÇÃO ESCOAMENTO DEFINIDO SEM ESCOAMENTO DEFINIDO AÇOS ESTRUTURAIS USADOS NO BRASIL • AÇOS CARBONO (média resistência mecânica) • Baixo carbono <=0,30% C • Médio carbono 0,30%< C < 0,50% • Alto carbono C > 0,50% CARACTERISTICAS E APLICAÇÕES NORMA E UTILIZAÇÃO AÇOS DE BAIXA LIGA (Média e alta resistência mecânica) (Resistência a corrosão atmosférica) São aços com adição de pequena quantidade de elementos como Cu, Cr, P, Si e outros, que desenvolvem um filme resistente a corrosão atmosférica. Devido a sua maior resistência mecânica, proporciona redução na espessura das estruturas.
  7. 7. 11/05/2014 7 AÇOS RESISTENTES AO FOGO (Alta resistência mecânica) (resistente a corrosão atmosférica) São aços que evoluíram da família dos aços resistente a corrosão atmosférica. Recebem adição dos elementos Ni, Ti, Nb, Va e Mo. USI-FIRE 400 e USI-FIRE490 da USIMINAS. APLICAÇÃO DE PERFIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL Cravação de Estacas Execução • A cravação dos perfis são executadas com equipamentos de pequeno porte, como mostra a foto ao lado, a grande vantagem deste sistema é que podem fazer a execução da escavação com tirantes, e a escavação pode ser executada 100% antes de iniciar a fundação, assim não ha a necessidade de deixar talude de solo para escavar depois da execução das lajes. CONTENÇÃO Contenção de terrenos vizinhos Execução • A contenção de terrenos vizinhos à obra podem ser feitos com a cravação de perfis de aço e preenchimento com placas pré-moldadas de concreto. FILTRO DE DRENAGEM Objetivo Colocação do filtro • Para evitar a pressão direta, do solo saturado com a cortina de placas pré- moldadas, são utilizados filtros de drenagem que permitem a canalização da água do solo. ESCAVAÇÃO DE SAPATAS ESCAVAÇÃO DE TUBULÃO
  8. 8. 11/05/2014 8 METRÔ – ESTAÇÃO BUTANTAN • Detalhe da estrutura de aço na cobertura da estação. METRÔ – ESTAÇÃO BUTANTAN • Na cobertura da estação foram utilizados perfis tubulares de aço como estrutura para o telhado. METRÔ – ESTAÇÃO BUTANTAN • Podemos verificar a utilização de perfil e aço tubular como estrutura para o telhado, neste terminal. • Ao fundo, observa-se a utilização de perfis de aço, também, como estrutura para o telhado. 1) Processo siderúrgico • Processo de obtenção do aço, desde a chegada do minério de ferro até o produto final a ser utilizado no mercado. • Aço: liga metálica composta principalmente de ferro e de pequenas quantidades de carbono (0,002% até 2,00%), com propriedades específicas, sobretudo de resistência e ductilidade. • Obtenção do aço: chapas, perfis e bobinas o Minério de ferro + carvão mineral; o Transformação metalúrgica e conformação mecânica. • Fabricação: o Aproveitamento do ferro contido no minério de ferro (eliminação das impurezas); o Na forma líquida: adição de elementos visando atingir as propriedades desejadas; o Solidificação e forma requerida. • Processo consiste de 4 etapas principais: o Preparo das matérias primas (Coqueria e sinterização); o Produção de gusa (Alto-forno); o Produção de aço (Aciaria); o Conformação mecânica (Laminação). Matéria prima coqueria sinterização Alto-forno Aciaria lingotamento
  9. 9. 11/05/2014 9  Na construção civil: › Teor de carbono entre 0,18 e 0,25%; › Presença de elementos residuais (enxofre, silício, fósforo, etc.); › Elementos de liga (cromo, manganês, níquel, etc.) adicionados para se atingir certas propriedades  Propriedades do aço dependem de: › Composição química; › Tratamento térmico, deformação mecânica e velocidade de solidificação (características microestruturais).  Definições: › Aço: liga metálica constituída basicamente de ferro e carbono obtida pelo refino de ferro-gusa (refino do ferro-gusa: diminuição dos teores de carbono, silício e enxofre); › Ferro-gusa: produto da primeira fusão do minério de ferro contendo de 3,5 a 4,0% de carbono; › Ferro fundido: produto da segunda fusão do gusa, em que são feitas adições de outros materiais até atingir um teor de carbono entre 2,5 e 3,0%, conferindo propriedades diferentes da do aço. • Produção do aço: o Matérias-primas: • Minério de ferro + carvão mineral › Coqueria e sinterização: a) Coqueria:  Carvão mineral deve fornecer energia térmica e química para o desenvolvimento do processo de redução (produção de gusa);  Coqueificação:  Eliminação de impurezas;  Destilação do carvão em ausência de ar;  T=1300º por 18 horas;  Resulta o coque metalúrgico, composto basicamente de carbono, com elevada resistência mecânica e alto ponto de fusão, o qual é encaminhado ao alto-forno. b) Sinterização: o Preparação do minério de ferro para a produção do gusa; o Correta granulometria para proporcionar permeabilidade do ar para a combustão no alto-forno; o Finos de minério: adiciona-se fundentes (calcário, sílica) e o novo composto é britado na granulometria desejada. c) Alto-forno:  Cuba com 50 a 100 m de altura;  Minério de ferro em gusa: coque metalúrgico e fundentes;  Princípio básico: retirada do oxigênio do minério que se reduz a ferro;  Redução: combinação do carbono presente no coque com o oxigênio do minério;  Combustão do carvão com o oxigênio do ar fornece calor para fundir o metal . c) Alto-forno: o Minério de ferro (sínter) + coque + fundentes; o Ar quente entra pela parte inferior (ventaneiras); o Coque + ar quente = combustão; o Resultado: ferro gusa e escória (fabricação de cimento).
  10. 10. 11/05/2014 10 c) Alto-forno: o Carro torpedo: • Revestido internamente com material refratário; • Dessulfuração: redução do teor de enxofre a níveis aceitáveis; • Análise química: composição da liga (carbono, silício, enxofre e manganês); • Próxima etapa: aciaria. d) Aciaria:  Refino (ferro gusa em aço): ajuste do teor dos elementos;  Conversor: injeção de oxigênio puro (processo Linz-Donawitz ‘LD’);  Pode-se adicionar sucata de aço para auxiliar no controle da composição da liga metálica;  Eliminação dos produtos indesejáveis pela escória;  Uma vez obtida a composição desejada o material é transferido para o lingotamento contínuo. * Metalurgia de panela e) Lingotamento contínuo: o Aço transferido do conversor ou panela para o distribuídor e depois para o molde; o Solidificação do aço; o Corte em maçarico e transformado em esboço de placa. f) Laminação a quente:  Redução da área da seção transversal até conformá-lo na apresentação desejada (chapas grossas ou finas, perfis, etc.);  Pré-aquecimento e posterior deformação sob pressão em cilindros (laminadores);  Chapa: placa que sofreu redução de espessura por laminação;  Em função da espessura podem ser acondicionadas em bobinas. f) Laminação a quente: o Laminador de chapas grossas: • Espessuras: 6 a 200 mm; • Largura: 1000 a 3800 mm; • Comprimento: 5000 a 18000 mm. f) Laminação a quente: o Laminador de tiras a quente: • Espessuras: 1,2 a 12,5 mm; • Largura: 800 a 1800 mm;
  11. 11. 11/05/2014 11 g) Laminação a frio: o Laminador de tiras a frio: • Espessuras: 0,3 a 3,0 mm; • Largura: 800 a 1600 mm; • Característica principal: melhor acabamento. 2) Propriedades • Diagrama tensão-deformação • Elasticidade: o Capacidade de voltar à forma original; o Deformação elástica é reversível; o Relação entre deformação e tensão: Módulo de Elasticidade (E); o Eaço=210.000 MPa; Eferro=190.000 MPa. • Plasticidade: o Deformação permanente provocada por tensão igual ou superior ao limite de escoamento; o Alteração interna da estrutura. • Ductilidade: o Deformar plasticamente sem se romper; o Quanto mais dúctil maior redução da área (estricção) ou o alongamento antes da ruptura. • Tenacidade: o Absorver energia quando submetido a carga de impacto; o Material dúctil é mais tenaz que um material frágil, requerendo com isso, mais energia para ser rompido. 3) Influência dos elementos de liga • Carbono (C): o Melhora a resistência mecânica; o Prejudica a ductilidade (dobramento) e tenacidade; o A cada 0,01% de aumento do teor de carbono o limite de escoamento aumenta em ~ 0,35MPa. • Manganês (Mn): o Melhora a resistência mecânica; o Prejudica a soldabilidade (menos que o ‘C’); • Silício (Si): o Aumenta a resistência mecânica e à corrosão; o Diminui a soldabilidade; • Enxofre (S): o Muito prejudicial; o Desfavorece a ductilidade e diminui a soldabilidade; o Teor limitado a 0,05%.  Fósforo (P): › Melhora a resistência mecânica e à corrosão; › Prejudica a ductilidade (dobramento) e soldabilidade; › Pode tornar o aço quebradiço.  Cobre (Cu): › Aumenta a resistência À corrosão.  Níquel (Ni): › Aumenta a resistência a abrasão e à corrosão; › Diminui a soldabilidade.  Cromo (Cr): › Aumenta a resistência a abrasão e à corrosão; › Diminui a soldabilidade; › Melhora o desempenho a temperaturas elevadas.  Nióbio (Nb): › Consegue-se boa resistência mecânica com boa soldabilidade.  Titânio (Ti): › Aumenta resistência mecânica e à abrasão; › Bom desempenho sob temperatura elevada.
  12. 12. 11/05/2014 12 Metal: Brilho metálico, boa condutividade térmica e elétrica; Ligas: Adição de elementos químicos diferentes; Aço-carbono: Liga de ferro (Fe) e carbono (C), contendo entre 0,05 e 2,0% de C; Aços-liga: Aços com adição de outros elementos químicos (Cr, Ni, Mn, etc.); Ferro fundido: Liga de ferro (Fe) e carbono (C), contendo entre 2,0 e 6,7% de C. Estrutura do Ferro (Fe) 4) Produtos Espessuras padrão (mm) Peso (kg/m2) 0,30 2,36 0,38 2,98 0,45 3,53 0,60 4,71 0,75 5,89 0,85 6,67 0,90 7,06 1,06 8,32 1,20 9,42 1,50 11,78 1,70 13,35 1,90 14,92 2,25 17,66 2,65 20,80 Chapas finas a frio: Larguras padrão: 1000 mm, 1200 mm e 1500 mm Comprimentos padrão: 2000 mm e 3000 mm (também sob a forma de bobinas) São utilizadas nas construções como complementos (esquadrias, dobradiças, portas, batentes, calhas e rufos) Espessuras padrão (mm) Peso (kg/m2) 1,20 (18) 9,4 1,50 (16) 11,8 2,00 (14) 15,7 2,25 (13) 17,7 2,65 (12) 20,8 3,00 (11) 23,6 3,35 (10) 26,3 3,75 (9) 29,4 4,25 (8) 33,4 4,50 35,3 4,75 (3/16”) 37,3 5,00 39,2 Chapas finas a quente Larguras padrão: 1000 mm, 1100 mm, 1200 mm, 1500 mm, 1800 mm Comprimentos: 2000 mm, 3000 mm, 6000 mm e em bobinas São utilizadas em perfis de chapa dobradas, para construção em estruturas metálicas leves e, principalmente, como terças e vigas de tapamento. Espessuras padrão (mm) Peso (kg/m2) 0,25 1,96 0,30 2,36 0,35 2,75 0,43 3,38 0,50 3,93 0,65 5,10 0,80 6,28 0,95 7,46 1,11 8,71 1,25 9,81 1,55 12,17 1,95 15,31 Chapas zincadas Largura padrão: 1000 mm Comprimentos padrão: 2000 mm, 3000 mm, e também em bobinas São utilizadas como elementos complementares nas construções, como telhas, calhas, rufos, caixilhos, dutos de ar-condicionado, divisórias. Espessuras padrão (mm) Peso (kg/m2) 6,3 (1/4) 49,46 8,0 (5/16) 62,80 9,5 (3/8) 74,58 12,5 (1/2) 98,13 16,0 (5/8) 125,60 19,0 (3/4) 149,15 22,4 (7/8) 175,84 25,0 (1) 196,25 37,5 (1 1/6) 294,38 45,0 () 353,25 50,0 (2) 392,50 57,0 () 447,44 63,0 (2 ½) 494,55 75,0 (3) 588,75 102,0 () 800,70 Chapas grossas Larguras padrão: 1000 mm a 3800 mm Comprimentos padrão: 6000 mm e 12000 mm Utilizadas para construção de estruturas metálicas, principalmente em perfis soldados para trabalhar como vigas, colunas e estacas.
  13. 13. 11/05/2014 13 Influência do C no aço Efeito de Carbono no aço: - Aumento da dureza; - Aumento da resistência mecânica (LRT e Lesc); - Diminuição do alongamento; - Redução da tenacidade; - Menor facilidade na soldagem. Propriedades dos materiais Propriedade dos Materiais: - Fusibilidade - Plasticidade - Maleabilidade - Ductilidade - Temperabilidade - Usinabilidade - Tenacidade - Resiliência - Soldabilidade • Fusibilidade o É a propriedade que o material possui de passar do estado sólido para o líquido sob ação do calor. Metal Sólido  Metal Fundido o Ela é caracterizada pela temperatura de fusão; o Todo metal é fusível, mas, para ser industrialmente fusível, é preciso que tenha um ponto de fusão relativamente baixo e que não sofra, durante o processo de fusão, oxidações profundas, nem alterações na sua estrutura e homogeneidade. Propriedades • Plasticidade o É a propriedade que apresentam certos materiais de se deixarem deformar permanentemente assumindo diferentes tamanhos ou formas sem sofrerem rupturas, rachaduras ou fortes alterações de estrutura quando submetidos a pressões ou choques compatíveis com as suas propriedades mecânicas. Propriedades • Maleabilidade o É a característica apresentada pelo material em se deformar plasticamente sob ação de uma pressão ou choque, compatível com a sua resistência mecânica. • Ductilidade o corresponde a elongação total do material devido à deformação plástica, antes da ruptura; o Pode ser compreendido também com a capacidade de ser fazer fio; • Soldabilidade o É a propriedade que certos metais possuem de se unirem, após aquecidos e suficientemente comprimidos. Propriedades • Temperabilidade o É a propriedade que determina a profundidade e distribuição da dureza produzida pela têmpera. • Usinabilidade ou maquinabilidade o É a capacidade de se deixar trabalhar em máquinas operatrizes (torno, fresadora, plaina...). • Tenacidade o Corresponde à capacidade do material absorver energia até sua ruptura. Propriedades
  14. 14. 11/05/2014 14 • Resiliência o Corresponde à capacidade do material em absorver energia quando este é deformado elasticamente. Propriedades • Efeito do elemento carbono nos aços. Quanto maior o teor de carbono, observa-se: o Aumento da resistência mecânica • Limite de resistência • Limite de escoamento o Diminuição do alongamento o Aumento da dureza o Redução da tenacidade o Menor facilidade na soldagem Aços Carbono Os critérios usados na classificação dos aços são: A. quanto à composição química; B. quanto à aplicação; C. quanto ao processo de fabricação; D. quanto à normas técnicas. Classificação dos Aços Extra – doce < 0,15% C Baixo Carbono Doce 0,15 - 0,30% C Meio – doce 0,30 - 0,40% C Médio Carbono Meio – duro 0,40 - 0,60% C Duro 0,60 - 0,70% C Alto Carbono Extra – Duro 0,70 - 1,20% C A. Quanto à composição química São os aços que contem um ou mais elementos de liga além do Fe e C, em quantidades tais que modifiquem ou melhorem substancialmente uma ou mais de suas propriedades quer sejam físicas, mecânicas ou químicas. Quanto ao teor de elementos de liga os aços classificam-se em: o Aços de baixa liga – quando o somatório dos teores dos elementos de liga é inferior a 5%. o Aços de alta liga – quando o somatório dos elementos de liga (teores) é superior a 5%. Aços Especiais (liga) • Aços de construção: são usados na manufatura de componentes de equipamentos industriais. • Aços para ferramentas e matrizes: compreendem os aços resistentes ao choques, para trabalho a frio e a quente e aços rápidos. • Aços Inoxidáveis e resistentes ao calor: correspondem aos aços inoxidáveis martensíticos, ferríticos e austeníticos, mais aços refratários. • Aços com características especiais: como por exemplos, aços para imans permanentes, para núcleos de transformadores,... B. Quanto à aplicação
  15. 15. 11/05/2014 15 o Aços Siemens – Martin; o Aços Bessemer; o Aços LD: conversor de oxigênio de Linz-Donawitz; o Aços elétricos, etc. C. Quanto ao processo de fabricação o Aços Siemens – Martin: forno horizontal, carga por cima e descarga do aço por orifício inferior; C. Quanto ao processo de fabricação o Aços Bessemer: produzidos em fornos basculante, com orifícios no fundo (ar pressurizado); C. Quanto ao processo de fabricação Aços LD: conversor de oxigênio de Linz-Donawitz usa fundentes (cal e fluorita) para a reação de oxidação das impurezas do aço (Si, P, S, Mn) e redução do teor de carbono, formando escória. C. Quanto ao processo de fabricação o Aços elétricos C. Quanto ao processo de fabricação • Exemplo de representação do aço ABNT para construção civil: ABNT CA 25A – aços para construção civil com sesc=25Kgf/mm2. • ABNT – SAE – construção mecânica SAE 1010 - aço carbono com 0,10% de carbono. SAE 1008 - aço carbono com 0,08% de carbono. D. Quanto as normas técnicas 1 – indica que é um aço carbono, desconsidera a presença de pequenas quantidades de outros metais como Mn, Si, P, S; 0 – indica a % de elementos de liga.
  16. 16. 11/05/2014 16 Aço-carbono – Largamente utilizado - Boa ductilidade e maleabilidade O aço-carbono pode ser: - Soldado - Curvado - Forjado - Torcido - Dobrado - Trabalho com ferramentas de corte - Trefilados - Laminados Aplicações do Aço Aplicações 1) 0,05% a 0,15% de C (extra doce) Chapas, fios, parafusos, tubos trefilados e produtos de caldeiraria 2) 0,15% a 0,30% (doce) Barras laminadas e perfiladas, arruelas e outros órgãos de máquinas. 3) 0,30% a 0,40% (meio doce) Peças especiais de máquinas, motores e ferramentas para agricultura 4) 0,40% a 0,60% (meio duro) Peças de grande dureza, ferramentas de corte, molas e trilhos 5) 0,60% a 1,5% (duro e extra duro) Peças de grande dureza e resistência, molas, cabos, etc. Aplicações do aço Carbono • A introdução de outros elementos de liga nos aços carbono é feita quando se deseja um ou diversos dos seguintes efeitos: o aumentar a dureza e a resistência mecânica; o conferir resistência uniforme através de toda a seção em peças de grandes dimensões; o diminuir o peso (conseqüência do aumento da resistência) de modo a reduzir a inércia de uma parte móvel; o conferir resistência à corrosão; o aumentar a resistência ao calor; o aumentar a resistência ao desgaste; o aumentar a capacidade de corte; o melhorar as propriedades elétricas e magnéticas Aplicações dos Aços Liga Elemento De ligas Influência na estrutura Influência nas propriedades Aplicações Produtos Níquel Refina o grão. Diminui a velocidade de transformação na estrutura do aço. Aumenta a LRT. Boa ductilidade. Aço para construção mecânica. Peças para automóveis. Utensílios domésticos. Caixa para tratamento térmico. Manganês. Estabiliza os carbonetos. Aumenta temperabilidade. Diminui a velocidade de transformações. Aumento da resistência mecânica e temperabilidade. Resistência ao choque. Aço para construção mecânica. Peças para automóveis e peças para usos gerais em engenharia mecânica Cromo. Forma carbonetos. Acelera o crescimento dos grãos. Aumenta a resistência a corrosão e a oxidação. Aumento da resistência a altas temperaturas. Aços para a construção mecânica. Aços-ferramentas. Aços inoxidáveis. Indústria química; talheres; válvulas e peças para fornos. Ferramentas de cortes. Molibdênio Influência na estabilidade do carboneto. Alta dureza ao rubro. Aumento da LRT. Aumento da temperabilidade. Aços-ferramentas, Aço cromo-níquel, substitui W em aços rápidos. Ferramentas de cortes. Vanádio Inibe o crescimento grãos. Forma carbonetos. Maior resistência mecânica, tenacidade e temperab. Resistência a fadiga e abrasão. Aços cromo-vanádio. Ferramentas de cortes. Tungstênio Forma carbonetos duros. Diminui a velocidade das transformações. Inibe crescimento dos grãos. Aumento da dureza. Resistência da resistência a altas temperaturas. Aços rápidos. Aços-ferramentas. Ferramentas de corte. Cobalto. Forma carboneto. (fracamente). Aumento da dureza. Resistência à tração. Resistência à corrosão. Resistência à erosão. Aços rápidos. Aços ferramenta. Ferramentas de cortes. Silício. Auxilia na desoxidação. Auxilia na grafitização. Aumenta a fluidez. Resistência a temperaturas elevadas. Melhora temperab./ LRT. Aços alto carbono. Aços para a fundição em areia. Peças fundidas. • Quatro algarismos para designar os aços; • Os dois últimos algarismos  teor de carbono • Os dois primeiros algarismos indicam o tipo e a quantidade aproximada dos elementos da liga; • Quando o primeiro algarismo é 1, os aços são simplesmente aços-carbono, desprezando seus teores mínimos de manganês, silício, fósforo, e enxofre. Neste caso, esses teores são considerados iguais a zero; SAE 1 0 4 0 Nomenclatura dos aços
  17. 17. 11/05/2014 17 Nomenclatura dos aços 1  aço carbono 2  Ni 3  Ni – Cr 4  Mo 5  Cr 6  Cr – V 7  W 8  Ni – Cr – Mo 9  Si - Mn Classificação quanto ao primeiro número dos 4 algarismos: Nomenclatura dos aços • Exemplos o SAE 2350 • Aço ao níquel com 3% de níquel e 0,50% C; o SAE 5130 • Aço ao cromo com 1% de cromo e 0,30% de C; o SAE 9220 • Aço ao silício – manganês com 2% de Si-Mn e 0,20% C. Nomenclatura dos aços 10 XX Aços ao carbono comuns. 11 XX 12 XX Aços de fácil usinagem com alto teor de enxofre. 13 XX 15 XX Aços ao manganês com 1,75% de Mn. Designação C % Mn % Si % 1340 0,38 – 0,43 0,60 – 0,90 0,20 –0,25 Nomenclatura dos aços Efeito dos elementos de adição (liga): - Vanádio (V): Tenacidade e excelente desoxidante; - Cromo (Cr): Aumento a resistência ao desgaste; - Boro (B): Resistência a fadiga; - Níquel (Ni): Boa ductilidade e resistência à corrosão; - Tungstênio (W): Alta resistência mesmo em altas TºC; - Manganês (Mn): Ductilidade, resistência ao desgaste/choque; - Silício (Si): Aumenta a elasticidade e resistência; - Alumínio (Al): Desoxidante; - Molibdênio (Mo): alta resistência ao amolecimento; Aços Liga • Condições de serviço que exigem aços liga: o Altas temperaturas: fluência, oxidação; o Baixa temperaturas: fratura frágil; o Meio corrosivo: corrosão acelerada; o Produtos especiais: contaminação; o Segurança: materiais tóxicos, explosivos, inflamáveis; o Alta resistência: grandes esforços. Aços Liga

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