Tecnologia Mecânica - Aula 02 - Aços e suas ligas

Agora, vamos conhecer mais detalhes sobre os principais metais ferrosos utilizados na indústria metalmecânica: o aço e suas ligas e o ferro fundido.

Aço - O aço é uma liga de ferro que possui percentual inferior a 2% de carbono e impurezas normais dos seguintes elementos: Fósforo (P) e Enxofre (S), Manganês (Mn) e Silício (Si). Também possui percentuais controlados dos elementos: Cromo (Cr), Níquel (Ni), Molibdênio (Mo), Vanádio (V), dentre outros.

Classificação do aço - A Society of Automotive Engineers (SAE), em português, Sociedade dos Engenheiros Automotivos e a American Iron and Steel Institute (AISI), em português, Instituto Americano em Ferro e Aço, classificam os aços conforme a tabela seguinte:

Para entender melhor, é preciso compreender que o aço-carbono e aços de baixa liga têm a sua classificação composta por 4 dígitos, conforme podemos ver no exemplo seguinte:

Os teores dos elementos Fósforo (P), Enxofre (S), Manganês (Mn) e Silício (Si) não precisam ser representados na classificação.

Observe, a seguir, que por meio da adição de elementos específicos em diferentes porcentagens em aços ferramenta, consegue-se obter características especiais. O carbono, por exemplo, aumenta a dureza do aço ferramenta, melhorando a resistência ao corte e ao desgaste. Outros elementos são adicionados para aumentar a tenacidade ou resistência mecânica.

Considerada a composição química dos aços como base de classificação, poderiam ser considerados os seguintes subgrupos:

• aços-carbono - aqueles que estão presentes o carbono e os elementos residuais, manganês, silício, fósforo, enxofre e outros, nos teores considerados normais;
• aços-liga de baixo teor em liga - aqueles em que os elementos residuais estão presentes acima dos teores normais, ou onde ocorre a presença de novos elementos de liga, cujo teor total não ultrapassa um valor determinado (normalmente até 5,0%). Nestes aços, a quantidade total de elementos de liga não é suficiente para alterar profundamente as estruturas dos aços resultantes, assim como a natureza dos tratamentos térmicos a que devam ser submetidos;
• aços-liga de alto teor em liga - aqueles em que o teor total dos elementos de liga é, no mínimo, de 10 a 12%. Nessas condições, não só as estruturas dos aços correspondentes podem ser profundamente alteradas, como igualmente os tratamentos térmicos comerciais sofrem modificações, exigindo ainda técnica e cuidados especiais e, freqüentemente, operações múltiplas;
• aços-liga, de médio teor em liga, que poderiam ser consideradas como constituindo um grupo intermediário entre os dois anteriores.

Ferro Fundido - O ferro fundido (Fofo) é uma liga ferro-carbono com percentual de carbono que varia de 2,1% até 4%.

O ferro fundido, por conter maior percentual de carbono, apresenta grande resistência à tensão de compressão e baixa resistência à tensão de tração. Por isso, é bastante utilizado para fabricação de blocos de motores automotivos, cabeçotes de cilindro, volantes, pistões, tambores de freio e caixas de transmissão de tratores.

Classificação do ferro fundido - Os ferros fundidos são classificados em alguns tipos, conforme a sua composição química e o processo pelo qual passam. Basicamente, são eles:

O minério de ferro é a matéria-prima básica para a produção do aço. O Brasil possui enormes reservas desse minério com alto teor de ferro, e já ocupou a oitava posição entre os produtores mundiais de aço em lingotes, com produção aproximadamente de 18,4 milhões de toneladas.

Os metais ferrosos, por possuírem maior percentual do elemento ferro na sua composição. Combinado com o carbono e outros elementos, apresentam características e propriedades desejadas nas diversas aplicações, o que permite serem conformados, cortados, curvados, dobrados, forjados, soldados, laminados ou estirados.

Encontramos na indústria os materiais ferrosos em forma de: aço carbono, aços ligas, aços estruturais, aços rápidos, aços resistentes e aços especiais.
Os materiais ferrosos são encontrados no mercado em forma de barras, chapas, tubos, fios, produtos acabados, etc., e essas formas comerciais seguem uma padronização que facilita a sua utilização pelos setores industriais. 

No vídeo a seguir, vamos entender um pouco sobre as características e propriedades dos materiais ferrosos.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/01/2020

Tecnologia Mecânica - Aula 01 - Processo de obtenção de Metais Ferrosos

Ferro é um elemento químico metálico, sólido e maleável, que compõe grande parte das ligas metálicas que conhecemos, pois possui propriedades mecânicas e químicas e tem um custo baixo de fabricação. Ele normalmente é encontrado na natureza, em dois principais minérios: a hematita e a magnetita. 

Ferro - O ferro é um dos metais mais importante encontrado na natureza, que combinado com outros elementos, dá origem a diversos materiais. Mas, antes de ampliarmos os conhecimentos sobre o ferro, vamos primeiro analisar o que é o metal e suas características.

Os metais originam-se de substâncias minerais encontradas em grandes quantidades na natureza, geralmente sob a forma de minério, que após passar por diversos processos, obtém-se o metal. O brilho costuma ser uma de suas características, também são bons condutores de eletricidade e calor.

São classificados em grupos e dentre eles estão os metais ferrosos, que é o foco da nossa aula de estudo. 

Metais Ferrosos - Os metais ferrosos são ligas cujo principal elemento é o ferro. Estas ligas apresentam resistência mecânica e podem ser encontradas com frequência no nosso dia a dia.

As propriedades químicas e físicas do ferro dependem principalmente da quantidade de carbono e dos demais elementos que compõem a sua estrutura molecular.

Uma propriedade de destaque nos materiais que contêm o elemento ferro é o ferromagnetismo, que dá a esses materiais a capacidade de magnetismo, ou seja, reagem ao campo magnético. Isso quer dizer que se aproximarmos um ímã de uma peça em metal ferroso, ela vai ser atraída pelo ímã.

Ímã ou magneto é um objeto que produz um campo magnético ao seu redor, possuindo dois polos, um de atração e outro de repulsão, que podem atrair ou repelir outros materiais ferromagnéticos.

Bom! Agora que sabemos por que os metais ferrosos possuem esta denominação, vamos compreender como se dá o processo de obtenção do metal ferro.

O ferro é obtido no processo de redução do minério de ferro, por meio de temperatura em alto forno, o que pode ser entendido como um processo siderúrgico que transforma a rocha em material metálico.

Os altos-fornos exigem muitas instalações auxiliares para apoiar suas operações. No entanto, em termos mais simples, o forno em si é um revestimento de aço enorme quase de forma cilíndrica e revestido com tijolo resistente ao calor.

Uma vez iniciado, ou “soprado em “ a fornalha opera continuamente até que o revestimento refratário precisa de renovação, ou até que a demanda de ferro diminui para o ponto em que o forno é fechado. A duração das operações do forno de início ao fim é referida como uma “campanha” e pode durar vários anos.

O minério de ferro e outros materiais que contêm ferro, coque e pedra calcária são carregados para dentro do forno a partir do topo e trabalhar seu caminho para baixo, cada vez mais quente à medida que afundam no corpo do forno, que é chamado a pilha.

No processo de redução no alto forno, o minério de ferro é colocado com outros materiais, como o carvão coque e o calcário. 

FERRO-GUSA - O ferro-gusa é o produto resultante da fusão da carga.

LINGOTES - As ligas obtidas nas aciarias dão origem aos lingotes.

No vídeo a seguir aprenda sobre a sua influência na sociedade.

Na próxima aula, vamos conhecer mais detalhes sobre os principais metais ferrosos utilizados na indústria metalmecânica: o aço e suas ligas e o ferro fundido.

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