Materiais de construo mecnica

Produo do ao e Classificao dos aos Normas ABNT, ASTM, AISI, DIN e aos inoxidveisProf. VitorUNIP ENG. MECANICA E MECATRONICA 5/6 PERODOS

Produo dos aosPara a obteno do ao so necessrias duas matrias-primas principais: o minrio de ferro e o carvo mineral.

O carvo mineral destina-se a fornecer energia trmica e qumica necessrias reduo do minrio de ferro; este, por sua vez, constitui a matria-prima fundamental para a obteno do ao

Produo dos AosIntroduo

A obteno do ao decorre de uma srie de operaes de transformao metalrgica e de conformao mecnica.

Produo dos aosEm sntese, pode-se dividir sua produo em cinco grandes etapas: preparo das matrias-primas (coqueria e sinterizao), produo do ferro-gusa (alto-forno), produo do ao (aciaria), refinamento e lingotamento, e conformao mecnica (laminao e trefilao).

CoqueificaoEliminao de impurezas do carvo mineral (anteriormente sua entrada no alto-forno).Ocorre na coqueria - constitudo por uma srie de fornos especficos. O carvo sofre destilao em ausncia de ar, com liberao de substncias volteis (T~1 .300C, durante 18 horas). O produto resultante (coque metalrgico) um resduo poroso composto basicamente de carbono, com elevada resistncia mecnica e alto ponto de fuso. O coque encaminhado ao alto-forno, enquanto finos de coque so enviados sinterizao e aciaria.

Ferros utilizados para obteno ferro gusa

SintetizaoOperao prvia com o minrio bruto, antes de sua entrada no alto-forno. Aglutinao de finos de minrio, tendo em vista teores elevados destes finos dificultarem a entrada de ar e diminurem a velocidade com que o ar pode entrar para executar a combusto. Processo de sinterizao - adio de um fundente (finos de calcrio ou areia silicosa, alm dos finos de coque) aos finos de minrio, levando o conjunto a um forno para fundir a mistura. Aps o resfriamento e britagem, obtm-se como resultado do processo, o snter - partculas slidas de dimenso mdia superior a 5 mm.

Ferro GusaO ferro-gusa um produto primrio no ciclo da produo do ao, sendo oriundo da reduo inicial do minrio de ferro em um alto-forno. Esta reduo resultante da combinao do carbono presente no coque com o oxignio do minrio,em uma reao exotrmica.

Ferro GusaTransformao qumica:

Ferro GusaFerro gusa: um produto bruto, com teores de carbono entre 3,5 e 4,5% que em geral esfria at se tornar slido, sendo comercializado em blocos. Tal produto representa uma das matrias-primas obteno posterior do ao.

AciariaMatria-prima: ferro-gusa, sucatas de ao ou ferro fundido.

Os ferro-ligas (ligas de ferro com outros metais em teores relativamente elevados) tambm so matria-prima produo do ao, sendo, em especial, destinados a servir como adio para ajuste da composio qumica.

Queima ou calcinao - transforma ferro-gusa em ao - T = 1590 a 1700C

Refinamento e LingotamentoAps a passagem pelo forno principal, o ao lquido vertido em um balde de vazamento ou panela e levado a fornos menores para refino e ajuste de sua composio final. Cessada a etapa de refino, o ao submetido ao processo de lingotamento contnuo.

Refinamento e LingotamentoRefinamento - queima em fornos menores (fornos panela) ~ 40 min. a 1.600C. Objetivo: refino e ajuste da composio final do ao.

Lingotamento - moldagem do ao lquido em barras de seo quadrada. Sai da lingoteira em estado rubro (T~1.200C) Solidifica-se em forma de barras (15 m)

Conformao MecnicaLaminao a Quente

Reaquecimento das barras (at 1.200C)

Passagem pelos trens de laminao - submisso a um esforo de compresso lateral e posteriormente diametral (quando os paraleleppedos se transformam em cilindros)

Reduo de seo transversal

Conformao MecnicaLaminao a Quente

Classificao de Aos

Classificao dos AosQuanto a composio qumica: Sistemas ABNT/SAE/AISI/ASTM de classificao dos aos

Usa-se um conjunto de quatro algarismos, no qual os dois primeiros algarismos indicam o tipo do elemento de liga adicionado ao ferro e carbono.

Classificao dos AosQuanto a composio qumica: Sistemas ABNT/SAE/AISI/ASTM de classificao dos aos

E os dois ltimos algarismos divididos por 100 indicam o teor de carbono no ao. Por exemplo, o ao ABNT 1020, os dois primeiros algarismos indicam que um ao ao carbono, e os dois ltimos algarismos indicam que o teor de carbono igual a 0,2% (mais ou menos, permite uma pequena faixa de variao).

Classificao dos AosQuanto a composio qumica: Sistemas DINAos comuns para construo mecnicas

So indicados com o prefixo St seguidos pelo valor da resistncia de ruptura a trao em Kgf/mm2.

Ex. Ao St 37 (Ao com sr= 37 Kgf/ mm2)

Classificao dos AosQuanto a composio qumica: Sistemas DINAos carbono de qualidade

So classificados com a letra C seguidos pela percentagem de carbono multiplicado por 100

Ex. Ao C 15 (ao carbono com 0,15%C)

Classificao dos AosQuanto a composio qumica: Sistemas DINAos ligaSo indicados por uma expresso de letras e nmeros com os seguintes significados:1 Nmero representativo da % de C.2 Smbolos qumicos dos elementos de liga que mais caracterizam o ao.3 Percentagem dos elementos de liga dividido por 4 -10-100 respectivamente.

Ex: 15 Cr 3 (Ao cromo 0,15% C 0,75% Cr)22 Cr Mo 54 (Ao cromo molibdnio com 0,22%C 1,25%Cr 0,4%Mo)100%

Classificao dos AosQuanto a composio qumica: Sistemas DINSe a expresso indicativa for precedida po X, o ltimo grupo de nmero no representa mais a percentagem convencional dos elementos de ligas e sim a percentagem real segundo ordem.

Ex: X 10 Cr Ni Ti 1892 (Ao com: 0,1%C 18%Cr 9%Ni 2%Ti)

Classificao dos AosUma outra forma de classificarmos os aos, segundo a sua aplicao

Aos de usinagem fcil tem essa denominao, pois alm de manterem boas propriedades mecnicas, apresentam corte fcil. A excelente usinabilidade, conseguida nesses materiais, deve-se a adio de Enxofre, Mangans e Chumbo.Ex: ao ABNT 1111, ao ABNT 1112.

Classificao dos AosAos para cementao a cementao consiste na introduo de Carbono na superfcie do ao de modo que este, depois de temperado e revenido, apresente uma superfcie mais dura.

Podem ser cementados os aos carbonos e os aos ligas de baixo teor de C (0,08a 0,25 %). Ex: ao ABNT 1020, ao ABNT 8620.

Classificao de aosAos para beneficiamento os aos para beneficiamento so indicados para a construo de elementos de mquinas de pequenas dimenses, alta resistncia e mxima tenacidade. Estes aos apresentam elevado limite de elasticidade, bom alongamento e grande resistncia.

O beneficiamento um tratamento trmico composto de tmpera e de revenido.O beneficiamento melhora as propriedades mecnicas do ao, como a resistncia a trao e dureza. Principalmente a resistncia a solicitaes dinmicas. Ex: ao ABNT 4340, ao ABNT 8640.

Classificao dos AosAos para molas esses aos devem apresentar: alto limite de elasticidade, elevada resilincia, grande resistncia mecnica e alto limite de fadiga

Quando as molas destinam-se a cargas fracas usam-se aos carbono, para cargas de alta intensidade usam-se aos ligados, como Aos Cr ou Aos Ni Cr Mo. Ex: ao ABNT 9260, ao ABNT 5160.

Classificao dos AosAos para ferramentas e matrizes estes aos alm de apresentarem alta dureza e elevada resistncia ao desgaste, devem possuir, boa endurecibilidade, elevada resistncia mecnica, elevada resilincia, resistncia ao calor, usinabilidade razovel.As altas durezas e resistncia ao desgaste so conseguidas pelo alto teor de carbono ou pela adio de elementos de ligas que aumentam tambm as outras propriedades. Ex: ao ABNT O1 (Oil leo), ao ABNT A2 (Air Ar).

Classificao dos AosAos inoxidveis: costuma-se agrupar os aos inoxidveis, segundo sua estrutura cristalina, nas seguintes classes: Aos inoxidveis ferrticos apresenta estrutura ferrtica em qualquer temperatura. ferromagntico e no endurecvel por tmpera. Ex: ao AISI 430. Aos inoxidveis martensticos apresenta como caracterstic predominante a capacidade de adquirir estrutura martenstica por tmpera. Este ao ferromagntico. Ex: ao AISI 410 e 420.

Classificao para AosAos inoxidveis austenticos apresenta estrutura austentica em qualquer temperatura. paramagntico e no endurecvel por tmpera. Mediante deformao a frio, pode adquiri estrutura parcialmente martenstica, apresentando ento leve ferromagnetismo. Ex: ao AISI 302, 303, 304, 316L.

Classificao para AosAos inoxidvies duplex

Influncia do teor de carbono torna temperveis determinados aos, que por este motivo so classificados como martensticos; com teores mais baixos de carbono, o mesmo ao no tempervel, enquadrando-se portanto entre os aos ferrticos. Esse o caso tpico dos aos cromo com 13% a 18% de Cr.

Classificao de AosAos inoxidvies duplex

Quanto as caractersticas de resistncia a corroso, o carbono tem uma influncia desfavorvel nos aos austenticos: os de teor mais elevado so normalmente mais propensos a sofrer corroso intercristalina do que os de teor mais baixo.

Classificao de AosInfluncia dos elementos de ligaCROMO o elemento de liga fundamental dos aos inoxidveis, adicionado em teores mnimos da ordem de 12%, sua funo bsica est relacionada com a formao de uma pelcula impermevel, que protege o ao contra o ataque de agentes agressivos.

Classificao de AosInfluncia dos elementos de ligaNQUEL depois do cromo o elemento de liga mais importante e mais caracterstico dos aos inoxidveis. O nquel favorece a formao de austenita, tendendo a aumentar o campo de existncia desta fase, que se estende at a temperatura ambiente no caso dos aos inoxidveis austenticos. Alm disso, o nquel aumenta consideravelmente a resistncia ao calor e a corroso.

Classificao dos AosTITNIO, NIBIO, TNTALO possuem grande afinidade pelo carbono e so adicionados aos aos inoxidveis como estabilizadores de estrutura, formando carbonetos muito estveis. Sua presena evita a formao de carbonetos de cromo, removendo assim o fator principal da corroso intercristali na. Isso particularmente importante nas peas soldadas que por qualquer circunstncia no possam ser recozidas aps a soldagem.

Classificao dos AosENXOFRE, SELNIO quando adicionados intencionalmente aos aos inoxidveis, tem a funo de melhorar a usinabilidade, tal como nos aos para construo mecnica.

MOLIBDNIO geralmente adicionado em teores da ordem de 2 a 4%, melhora sensivelmente a resistncia a corroso e ao calor.

Classificao de AosAos para fins eltricos e magnticos destinados a fabricao de ncleos d equipamentos eletromagnticos, geralmente caracterizado por alto teor de silcio.

Aos resistentes ao calor caracterizam-se por apresentar resistncia qumica e mecnica a ao de altas temperaturas.

MensagemPois estou convencido de que nem morte nem vida, nem anjos nem demnios, nem o presente nem o futuro, nem quaisquer poderes, nem altura nem profundidade, nem qualquer outra coisa na criao ser capaz de nos separar do amor de Deus que est em Cristo Jesus, nosso Senhor.Romanos 8:38-39