Os aços são ligas metálicas de ferro e carbono, com percentagens deste último variáveis entre 0,008 e 2,11%. Distinguem-se dos ferros fundidos, que também são ligas de ferro e carbono, mas com teor de carbono entre 2,06% e 6,67%.
A diferença fundamental entre ambos é que os aços, pela sua ductibilidade, são facilmente deformáveis por forja, laminação e extrusão, enquanto que peças em ferros fundidos são fabricadas pelo processo de fundição.
[editar] Classificação dos aços
Os aços podem ser classificados da seguinte maneira:
- Quantidade de carbono;
- Composição química;
- Quanto à constituição estrutural;
- Quanto ao modo de produção;
- Quanto à sua aplicação.
- o aço é um material extremamente forte.
Além dos componentes principais indicados, os aços incorporam outros elementos químicos, alguns prejudiciais, provenientes da sucata, do mineral ou do combustível empregue no processo de fabricação, como o enxofre e o fósforo. Outros são adicionados intencionalmente para melhorar algumas características do aço para aumentar a sua resistência, ductibilidade,dureza ou outra, ou para facilitar algum processo de fabrico, como usinabilidade, é o caso de elementos de liga como o níquel, o cromo, o molibdênio e outros.
No aço comum o teor de impurezas (elementos além do Ferro e do Carbono) estará sempre abaixo dos 2%. Acima dos 2 até 5% de outros elementos já pode considerado aço de baixa-liga, acima de 5% é considerado de alta-liga. O Enxofre e o Fósforo são elementos prejudicais ao aço pois acaba por intervir nas suas propriedades físicas deixando o aço quebradiço. Dependendo das exigências cobradas, o controle sobre as impurezas pode ser menos rigoroso ou então podem pedir o uso de um antisulfurante como o magnésio e outros elementos de liga benéficos.
O aço inoxidável é um aço de alta-liga com teores de cromo e de níquel em altas doses (ultrapassam 20%)
O aço é actualmente a mais importante liga metálica, sendo empregue de forma intensiva em numerosas aplicações tais como máquinas, ferramentas, em construção, etc . Entretanto, a sua utilização está condicionada a determinadas aplicações devido a vantagens técnicas que oferecem outros materiais como o alumínio no transporte por sua maior leveza e na construção por sua maior resistência a corrosão, o cimento (mesmo combinado com o aço) pela sua maior resistência ao fogo, e os materiais cerâmicos em aplicações que necessitem de elevadas temperaturas.
Ainda assim actualmente emprega-se o aço devido a sua nítida superioridade frente às demais ligas considerando-se o seu preço. Já que:
- Existem numerosas jazidas de minerais de ferro suficientemente ricas, puras e fáceis de explorar, além da possibilidade de reciclar a sucata.
- Os procedimentos de fabricação são relativamente simples e económicos, e são chamados de aciaria. Os aços podem ser fabricados por processo de aciaria eléctrica, onde se utiliza eléctrodos e processo de aciaria LD, onde se utiliza sopro de oxigénio no metal líquido por meio de uma lança.
- Apresentam uma interessante combinação de propriedades mecânicas que podem ser modificados dentro de uma ampla faixa variando-se os componentes da liga e as suas quantidades, mediante a aplicação de tratamentos.
- A sua plasticidade permite obter peças de formas geométricas complexas com relativa facilidade.
- A experiência acumulada na sua utilização permite realizar previsões de seu comportamento, reduzindo custos de projectos e prazos de colocação no mercado.
Tal é a importância industrial deste material que a sua metalurgia recebe a denominação especial de siderurgia, e a sua influência no desenvolvimento humano foi tão importante que uma parte da história da humanidade foi denominada Idade do ferro, que se iniciou em 3500 a.C., e que, de certa forma, ainda perdura.
[editar] Propriedades
- Densidade média do aço': 7860kg/m³ (ou 7,86g/cm³)
- Módulo de elasticidade (Módulo de Young) Transversal: 210GPa
- Módulo de elasticidade (Módulo de Young) Longitudinal:79GPa
[editar] História
A fabricação de ferro teve início na Anatólia, cerca de 2000 a.C. tendo sido a idade do ferro plenamente estabelecida por volta de 1000 a.C.. Neste período a tecnologia da fabricação do ferro espalhou-se pelo mundo. Em, aproximadamente, 500 a.C., chegou às fronteiras orientais da Europa e por volta de 400 a.C. chegou à China. Os minérios de ferro eram encontrados em abundância na natureza, assim como o carvão. Actualmente a maior quantidade de matéria prima para produção de aço é a sucata proveniente dos resíduos de fabricação industrial.
A forma de produção era em pequenos fornos na forma de torrões ou pedaços sólidos, denominados tarugos. Estes, em seguida, eram forjados a quente na forma de barras de ferro trabalhando, possuindo maleabilidade, contendo, entretanto pedaços de escória e carvão. O teor de carbono dos primeiros aços fabricados variava de 0,07% até 0,8% sendo este último considerado um aço de verdade. Os egípcios por volta de 900 a.C. já dominavam processos relativos a tratamentos térmicos nos aços para fabricação de espadas e facas. Como quando o teor de carbono supera 0,3% o material torna-se muito duro e frágil caso seja temperado (resfriado bruscamente em água) de uma temperatura acima de 850°C a 900°C, eles utilizavam o tratamento denominado revenido que consiste em diminuir a fragilidade minimizando-a por reaquecimento do aço a uma temperatura entre 350°C e 500°C.
Já os chineses produziam aços tratados termicamente por volta de 200 a.C. e os japoneses aprenderam a arte da produção de artefactos em metal dos chineses, embora tenham ajudado a espalhar o conhecimento da tecnologia da fabricação de aços, aumentando muito a produção de ferro trabalhado no mundo romano.
Com o declínio do Império Romano, a produção de aço ou ferro trabalhado se estabilizou na Europa até que, no começo do século XV, começou-se a utilizar quedas d'água para insuflar ar nos fornos de fusão. Em consequência a temperatura no interior dos fornos passou a ser maior de 1200°C. Desta forma, ao invés de produzirem-se os torrões, passou-se a produzir um líquido rico em carbono: o ferro fundido. Para se obter o ferro trabalhado e reduzir o teor de carbono deste ferro fundido, o mesmo era solidificado e em seguida fundido em atmosfera oxidante, utilizando carvão como combustível. Este processo retirava o carbono de ferro dando origem a um tarugo semi-sólido que após resfriamento era martelado até chegar na forma final.
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