Sabia que pequenos elementos escondidos no aço podem alterar drasticamente o seu desempenho? Este blogue mergulha no fascinante mundo dos elementos de liga, revelando como o hidrogénio, o boro, o carbono, o nitrogénio, o oxigénio, o magnésio, o alumínio e o silício moldam a resistência, a durabilidade e a capacidade de utilização do aço. Prepare-se para descobrir os segredos por detrás destes componentes cruciais e os seus efeitos surpreendentes no aço.
O hidrogénio é o elemento mais nocivo no aço, e a solução de hidrogénio no aço pode causar fragilização por hidrogénio e manchas brancas no aço.
Tal como o oxigénio e o azoto, a solubilidade do hidrogénio no aço sólido é muito baixa. Quando o hidrogénio é misturado no aço líquido a altas temperaturas, não consegue escapar a tempo antes do arrefecimento e acumula-se na organização, formando poros finos de alta pressão. Isto pode causar a plasticidade, a tenacidade e a resistência à fadiga do aço para reduzir drasticamente ou mesmo conduzir a fissuras graves e à fratura frágil.
Fragilização por hidrogénio ocorre principalmente no aço martensítico, mas não é muito proeminente no aço ferrite. Geralmente aumenta com a dureza e o teor de carbono.
Por outro lado, o hidrogénio pode melhorar a condutividade magnética do aço, mas também aumenta a coercividade e a perda de ferro. A coercividade pode ser aumentada de 0,5 a 2 vezes após a adição de hidrogénio.
A principal função do boro no aço é aumentar a temperabilidade do aço, poupando assim outros metais relativamente raros como o níquel, o crómio, o molibdénio, etc. Para este efeito, o seu teor é geralmente estipulado na gama de 0,001% a 0,005%. Pode substituir 1,6% de níquel, 0,3% de crómio ou 0,2% de molibdénio.
Quando o boro é utilizado para substituir o molibdénio, deve notar-se que, embora o molibdénio possa evitar ou reduzir a fragilidade da têmpera, o boro tem uma ligeira tendência para a promover. Como tal, o molibdénio não pode ser completamente substituído pelo boro.
A adição de boro ao aço-carbono pode melhorar a temperabilidade, o que pode melhorar consideravelmente o desempenho do aço com mais de 20 mm de espessura. Por conseguinte, os aços 40B e 40MnB podem substituir 40Cre o aço 20Mn2TiB pode substituir o aço para cementação 20CrMnTi.
No entanto, devido ao efeito enfraquecido ou desaparecido do boro com o aumento da teor de carbono no açoAo escolher o aço para cementação com boro, deve ter-se em conta que, depois de as peças serem cementadas, a temperabilidade da camada cementada será inferior à do núcleo.
O aço para molas tem geralmente de ser totalmente temperado e o aço com boro seria uma boa escolha devido à sua pequena área de mola. No entanto, o efeito do boro no aço para molas com elevado teor de silício é volátil, pelo que não deve ser utilizado.
O boro, o azoto e o oxigénio têm uma forte afinidade. A adição de 0,007% de boro no aço de aro pode eliminar o envelhecimento do aço.
O carbono é o principal elemento depois do ferro e afecta diretamente a resistência, a plasticidade, a dureza e as propriedades de soldadura do aço.
Quando o teor de carbono no aço é inferior a 0,8%, o resistência e dureza do aço aumentam com a adição do teor de carbono, enquanto a plasticidade e a tenacidade diminuem.
No entanto, quando o teor de carbono é superior a 1,0%, a resistência do aço diminui à medida que o teor de carbono aumenta.
À medida que o teor de carbono aumenta, o desempenho de soldadura do aço diminui (quando o teor de carbono no aço é superior a 0,3%, o seu soldabilidade diminui significativamente). Além disso, a fragilidade a frio e a sensibilidade ao envelhecimento aumentam e a resistência à corrosão atmosférica diminui.
O efeito do azoto (N) no desempenho do aço é semelhante ao do carbono e do fósforo. Com um aumento do teor de azoto, pode melhorar significativamente a resistência do aço, reduzindo simultaneamente a sua plasticidade, especialmente a tenacidade e a soldabilidade, e aumentando a sua fragilidade a frio.
Além disso, a tendência para o envelhecimento, a fragilidade a frio e a fragilidade a quente aumentam, e as propriedades de soldadura e de flexão a frio do aço são danificadas. Por conseguinte, o teor de azoto no aço deve ser minimizado e restringido.
O teor de azoto não deve ser superior a 0,018%. Quando combinado com alumínio, nióbio, vanádio e outros elementos, o azoto pode reduzir os seus efeitos adversos e melhorar o desempenho do aço. O azoto também pode ser utilizado como elemento de liga para aço de baixo liga de aço.
Em alguns aços inoxidáveis, um teor adequado de azoto pode reduzir a utilização de Cr e reduzir efetivamente os custos.
O oxigénio é um elemento nocivo para o aço. Está naturalmente presente no aço durante o processo de fabrico do aço e é impossível removê-lo completamente, mesmo com a adição de manganês, silício, ferro e alumínio no final do processo.
Durante a solidificação do aço fundido, as reacções do oxigénio e do carbono na solução produzem monóxido de carbono, que pode causar bolhas.
No aço, o oxigénio existe principalmente sob a forma de FeO, MnO, SiO2 e Al2O3, o que reduz a resistência e a plasticidade do aço. Em particular, a resistência à fadiga e a tenacidade serão seriamente afectadas.
O oxigénio aumentará a perda de ferro no aço silício, enfraquecerá a condutividade magnética e a intensidade da indução magnética, e aumentará o efeito de envelhecimento magnético.
O magnésio (Mg) pode reduzir o número de inclusões no aço, diminuir o seu tamanho, criar uma distribuição uniforme e melhorar a sua forma.
Em aço para rolamentosA presença de quantidades vestigiais de magnésio pode melhorar o tamanho e a distribuição dos carbonetos.
Quando o teor de magnésio se situa entre 0,002% e 0,003%, a resistência à tração e limite de elasticidade do aço aumentam em mais de 5%, enquanto a plasticidade permanece essencialmente inalterada.
O alumínio, adicionado ao aço como desoxidante ou elemento de liga, é muito mais forte do que o silício e o manganês em termos de desoxidação.
O papel principal do alumínio no aço é refinar os grãos e estabilizar o azoto, o que melhora significativamente a resistência ao impacto do aço e reduz as tendências de fragilidade a frio e as tendências de envelhecimento.
Para o aço estrutural de carbono de grau D, o teor de alumínio solúvel em ácido no aço não deve ser inferior a 0,015%. Para estampagem profunda com chapa laminada a frio 08AL, o teor de alumínio solúvel em ácido no aço deve ser de 0,015%-0,065%.
O alumínio também pode melhorar a resistência à corrosão do aço, especialmente quando combinado com molibdénio, cobre, silício, crómio e outros elementos.
O alumínio é adicionado ao crómio aço molibdénio e aço cromado para aumentar a sua resistência ao desgaste.
A presença de alumínio no aço para ferramentas com elevado teor de carbono pode tornar o processo de arrefecimento frágil.
O desvantagem do alumínio é que pode afetar as propriedades de processamento térmico, o desempenho de soldadura e o desempenho de corte do aço.
O Si é um agente redutor e desoxidante essencial no processo de fabrico do aço.
Muitos materiais em carbono contêm menos de 0,5% de Si, e este Si é normalmente introduzido durante o processo de fabrico do aço como agente redutor e desoxidante.
O silício pode ser dissolvido em ferrite e austenite para aumentar a dureza e a resistência do aço, que só fica atrás do fósforo e é mais forte do que o manganês, o níquel, o crómio, o tungsténio, o molibdénio e o vanádio.
No entanto, quando o teor de silício excede 3%, a plasticidade e a tenacidade do aço diminuem significativamente.
O silício pode melhorar o limite elástico, a resistência ao escoamento, a relação de escoamento do aço (Os/Ob), bem como a resistência à fadiga e a relação de fadiga (σ-1/σb), razão pela qual o silício ou o aço silício-manganês podem ser utilizados como aço para molas.
O silício pode reduzir a densidade, a condutividade térmica e a condutividade do aço. Pode promover o engrossamento do grão de ferrite e reduzir a força coerciva.
O silício também pode reduzir a anisotropia do cristal, facilitando a magnetização e reduzindo a resistência magnética, que pode ser utilizada para produzir aço elétrico, pelo que a perda de bloco magnético de chapa de aço silício é baixo.
O silício pode melhorar a permeabilidade magnética da ferrite, de modo a que a chapa de aço tenha uma maior intensidade magnética num campo magnético mais fraco. Mas num campo magnético forte, o silício reduz a intensidade magnética do aço. O silício tem uma forte força desoxidante que reduz o efeito de envelhecimento magnético do ferro.
Quando aquecido numa atmosfera oxidante, o aço silício forma uma camada de película de SiO2 que melhora a resistência à oxidação do aço a alta temperatura.
O silício pode promover o crescimento de cristais colunares no aço fundido e reduzir a plasticidade.
Se o aço silício arrefecer rapidamente quando aquecido, devido à baixa condutividade térmica, a diferença de temperatura interna e externa do aço é grande, o que pode facilmente provocar a rutura do aço.
O silício pode reduzir o desempenho de soldadura do aço porque é mais fácil de ser oxidado do que o ferro. É fácil gerar o silicato com um ponto de fusão baixo durante a soldadura, o que pode aumentar a fluidez da escória e do metal fundido, causar salpicos e afetar a qualidade da soldadura.
O silício é um bom desoxidante. Quando o alumínio é desoxidado, pode ser adicionada uma certa quantidade de silício para melhorar significativamente a taxa de desoxidação.
O silício tem um certo resíduo no aço, que é introduzido no aço como matéria-prima. No aço de aro, o silício é limitado a < 0,07% e, quando necessário, a liga de silício-ferro é adicionada à produção de aço.
O P é introduzido no aço pelo minério, que é geralmente considerado um elemento nocivo. Embora o fósforo possa aumentar a resistência e a dureza do açodiminui significativamente a plasticidade e a resistência ao impacto.
Especialmente a baixas temperaturas, torna o aço significativamente frágil, o que se designa por "fragilidade a frio".
A fragilidade a frio enfraquece o processamento a frio e a soldabilidade do aço.
Quanto maior for o teor de fósforo, maior será a fragilidade a frio, pelo que o teor de fósforo no aço é rigorosamente controlado.
Aço de alta qualidade: P < 0,025%; Aço de qualidade: P < 0,04%; Aço comum: P < 0,085%.
O P é forte no reforço de soluções sólidas e no endurecimento por arrefecimento.
Quando combinado com o cobre, pode melhorar a resistência à corrosão atmosférica do aço de baixa liga de alta resistência, reduzindo simultaneamente o seu desempenho de estampagem a frio;
Quando combinado com enxofre e manganês, o P pode melhorar a maquinabilidade do aço, a fragilidade da têmpera e a sensibilidade à fragilidade a frio.
O fósforo pode melhorar a resistência do rácio e pode reduzir a força coerciva e a perda de corrente de Foucault devido ao grão grosseiro.
No caso da indução magnética, a indução magnética do aço com maior teor de P será melhorada num campo magnético fraco.
O trabalho a quente do aço silício contendo P não é difícil, mas como o P pode tornar o aço silício quebradiço, seu conteúdo deve ser ≯ 0,15% (como no aço silício elétrico laminado a frio, o conteúdo de P é 0,07 ~ 0,10%).
O fósforo é o elemento mais poderoso da ferrite. (o efeito do P na temperatura de recristalização do aço silício e no crescimento do grão é 4 a 5 vezes superior ao do silício com o mesmo teor).
O enxofre é derivado do minério e do coque combustível utilizados na produção de aço. É um elemento nocivo elemento para aço.
O enxofre existe no aço sob a forma de FeS. O FeS e o Fe formam um composto com um ponto de fusão baixo de 985 ℃. A temperatura de trabalho a quente do aço é geralmente superior a 1150 ℃. Portanto, durante o trabalho a quente, os compostos de FeS podem derreter prematuramente, causando a quebra da peça de trabalho. Esse fenômeno é chamado de "fragilidade quente". Reduz a ductilidade e a tenacidade do aço, causando rachaduras no forjamento e na laminação.
O enxofre é também prejudicial para o desempenho da soldadura e reduz a resistência à corrosão do aço. O teor de enxofre em aço de alta qualidade deve ser inferior a 0,02% a 0,03%, em aço de qualidade inferior a 0,03% a 0,045%, e em aço comum inferior a 0,055% a 0,7%.
O enxofre pode ser utilizado para produzir peças de aço que exijam baixa capacidade e maior brilho superficial, conhecido como rápido aço de corteO aço para a indústria do aço, como o Cr14, com uma pequena quantidade de enxofre adicionada intencionalmente (0,2% a 0,4%). Alguns aços rápidos e aços para ferramentas utilizam S para processar a superfície.
O K/Na pode ser utilizado como modificador para esferoidizar os carbonetos do ferro branco, melhorando a sua tenacidade até duas vezes, mantendo a sua dureza.
Podem também aperfeiçoar a estrutura do ferro dúctil e estabilizar o processo de produção do ferro vermicular.
Além disso, o K/Na são elementos eficazes para promover a austenitização. Por exemplo, podem reduzir a relação manganês/carbono do aço manganês austenítico de 10:1-13:1 para 4:1-5:1.
A adição de cálcio ao aço pode refinar o seu grão, dessulfurizá-lo parcialmente e alterar a composição, a quantidade e a forma de não metálico semelhante à adição de terras raras ao aço.
Isto pode melhorar a resistência à corrosão, a resistência ao desgaste, o desempenho do aço a altas e baixas temperaturas, bem como a sua resistência ao impacto, a resistência à fadiga, a plasticidade e as propriedades de soldadura.
Além disso, a adição de cálcio pode melhorar a resistência ao frio, a resistência ao choque, a dureza e a força de contacto do aço. No aço fundido, a adição de cálcio aumenta a mobilidade do aço fundido, melhora a superfície da peça fundida e elimina a anisotropia das organizações na peça fundida. O desempenho da fundição, a resistência à fissuração térmica, as propriedades mecânicas e o desempenho da maquinagem aumentam.
Além disso, a adição de cálcio ao aço pode melhorar o seu desempenho contra a fissuração por hidrogénio e a rutura lamelar, e prolongar a vida útil do equipamento e das ferramentas. O cálcio é adicionado à liga-mãe como desoxidante, inoculante e agente de microligação.
Titânio tem uma forte afinidade com o azoto, o oxigénio e o carbono e uma afinidade mais forte com o S do que com o ferro, o que o torna um elemento eficaz para a desoxidação e fixação do azoto e do carbono.
Embora o titânio seja um forte elemento formador de carbonetos, não se combina com outros elementos para formar compostos.
O carboneto de titânio tem uma forte força de ligação, é estável e é difícil de se decompor. Ele só pode se dissolver lentamente em aço a temperaturas acima de 1000 ℃.
Antes do isolamento, as partículas de carboneto de titânio podem impedir o crescimento do grão.
Devido à maior afinidade do titânio com o carbono do que com o crómio, é normalmente utilizado no aço inoxidável para fixar o carbono, remover a diluição do crómio no limite do grão e eliminar ou reduzir corrosão intergranular em aço.
O titânio é também um forte elemento formador de ferrite que aumenta consideravelmente as temperaturas A1 e A3 do aço.
No aço normal de baixa liga, o titânio pode melhorar a plasticidade e a tenacidade, aumentando simultaneamente a resistência do aço através da fixação do azoto e do enxofre e da formação de carboneto de titânio.
O refinamento do grão formado por normalização e precipitação de carbonetos pode melhorar significativamente a plasticidade e a resistência ao impacto do aço.
As ligas de aço estrutural que contêm titânio têm boas propriedades mecânicas e um bom desempenho do processo, mas o seu principal inconveniente é a baixa temperabilidade.
No aço inoxidável com elevado teor de crómio, o teor de titânio é normalmente cinco vezes superior ao do carbono, o que pode melhorar a resistência à corrosão (principalmente a corrosão anti-intergranular) e a tenacidade do aço, promover o crescimento do grão a altas temperaturas e melhorar o desempenho da soldadura do aço.
O vanádio tem uma forte afinidade com o carbono, o azoto e o oxigénio, formando com eles compostos estáveis. No aço, o vanádio está presente principalmente como carbonetos.
O vanádio tem a função de refinar a estrutura e o grão do aço e pode aumentar a temperabilidade quando dissolvido na solução sólida a altas temperaturas. No entanto, quando presente sob a forma de carbonetos, pode reduzir a temperabilidade. O vanádio também aumenta a estabilidade de têmpera do aço endurecido e produz um efeito de endurecimento secundário.
A quantidade de vanádio no aço é geralmente limitada a 0,5%, exceto no aço para ferramentas de alta velocidade. Nos aços comuns de baixa aço de liga de carbonoO vanádio pode refinar o grão e melhorar a resistência, a taxa de rendimento, as propriedades a baixa temperatura e as propriedades de soldadura do aço. Em ligas de aço estrutural, pode reduzir a temperabilidade sob tratamento térmico normal quando utilizado em combinação com manganês, crómio, molibdénio e tungsténio.
O vanádio pode melhorar a resistência e a taxa de rendimento do aço para molas e do aço para rolamentos, especialmente o limite da taxa e o limite elástico, e reduzir a sensibilidade ao carbono durante o tratamento térmico, melhorando assim a qualidade da superfície. Quando adicionado aos aços para ferramentas, refina o grão, reduz a sensibilidade ao sobreaquecimento e aumenta a estabilidade da têmpera e a resistência ao desgaste, prolongando a vida útil das ferramentas.
No aço para cementação, o vanádio permite que o aço seja diretamente temperado após a cementação, sem necessidade de têmpera secundária. O aço para rolamentos que contém vanádio e crómio tem uma elevada dispersão e um bom desempenho.
O crómio pode aumentar a temperabilidade do aço e tem o efeito de endurecimento secundário, podendo melhorar a dureza e a resistência ao desgaste do aço-carbono sem o tornar frágil.
Quando o teor de Cr é superior a 12%, faz com que o aço tenha uma boa resistência à oxidação a alta temperatura e à corrosão, e também aumenta a sua resistência a quente.
O crómio é o principal elemento de liga do aço inoxidável, do aço resistente aos ácidos e do aço resistente ao calor.
O crómio pode melhorar a resistência e a dureza do aço-carbono sob laminagem, reduzir o alongamento e a contração da secção transversal.
Quando o teor de crómio excede 15%, a resistência e a dureza diminuem, e o alongamento e a contração da secção transversal aumentam correspondentemente. Através da retificação, as peças feitas de aço ao crómio podem obter facilmente uma elevada qualidade de superfície.
A principal função do crómio na estrutura de têmpera é melhorar a temperabilidade, fazer com que o aço tenha um bom desempenho mecânico global após a têmpera e o revenido, produzir carboneto de crómio no aço de cementação para melhorar a resistência ao desgaste da superfície do material.
O aço para molas com crómio não é fácil de descarbonizar durante o tratamento térmico.
O crómio pode melhorar a resistência ao desgaste, a dureza e a dureza vermelha do aço para ferramentas, e conferir-lhe uma boa estabilidade de têmpera.
Nas ligas electrotérmicas, o crómio pode melhorar a resistência à oxidação, a resistência e a força da liga.
O Mn pode melhorar a resistência do aço. Uma vez que o Mn é relativamente barato e pode ser ligado com o Fe, tem pouco efeito na plasticidade enquanto melhora a resistência do aço. Por conseguinte, o Mn é amplamente utilizado para reforçar o aço.
Pode dizer-se que quase todos os aços-carbono contêm Mn. O aço macio para estampagem, o aço de dupla fase (aço DP), o aço de plasticidade induzida por transformação (aço TR) e o aço martensítico (aço MS) contêm manganês.
Geralmente, o teor de Mn no aço macio não excede 0,5%. O teor de Mn no aço de alta resistência aumenta com o aumento do nível de resistência, como no aço martensítico, o teor de Mn pode atingir até 3%.
O Mn melhora a temperabilidade do aço e melhora o desempenho do processamento térmico do aço. Um exemplo típico é o aço 40Mn e o aço n.º 40.
O Mn pode eliminar a influência do S (enxofre). O Mn pode formar MnS com um elevado ponto de fusão na fundição de aço, enfraquecendo e eliminando assim os efeitos adversos do S.
No entanto, o teor de Mn é também uma faca de dois gumes. O aumento do teor de Mn reduzirá a plasticidade e as propriedades de soldadura do aço.
O cobalto (Co) é utilizado em aços e ligas especiais. O aço de alta velocidade que contém Co apresenta uma forte dureza a alta temperatura.
Quando adicionado ao aço de envelhecimento martensítico juntamente com o molibdénio, o Co pode aumentar a dureza e as propriedades mecânicas gerais do aço.
Além disso, o Co é um importante elemento de liga no aço quente e nos materiais magnéticos.
No entanto, o Co pode reduzir a temperabilidade do aço, diminuindo assim as suas propriedades mecânicas globais, especialmente no aço-carbono.
Além disso, o Co pode reforçar a ferrite e, quando adicionado ao aço-carbono durante recozimento ou normalização, pode melhorar a dureza, o ponto de escoamento e a resistência à tração do aço, mas tem um efeito negativo no seu alongamento e retração da secção transversal.
Além disso, o aumento do teor de Co no aço reduz a sua resistência ao impacto.
Por último, devido às suas propriedades antioxidantes, o Co é utilizado nos aços e ligas resistentes ao calor, nomeadamente nas turbinas de gás com ligas à base de Co.
Os efeitos benéficos do níquel incluem alta resistência, alta tenacidade, boa temperabilidade, alta resistência e alta resistência à corrosão.
O níquel pode aumentar significativamente a resistência do aço, mantendo alta tenacidade. Além disso, sua temperatura frágil é excecionalmente baixa (abaixo de -100 ℃ quando o níquel <0,3%, e pode cair para -180 ℃ quando o conteúdo de Co é aumentado para cerca de 4-5%), o que pode melhorar a resistência e a plasticidade do aço endurecido.
Um aço com Ni=3,5% não pode ser temperado, mas a adição de Ni=8% ao aço Cr pode transformá-lo em tipo M a uma taxa de arrefecimento muito baixa.
O níquel tem uma constante de rede semelhante ao γ-Fe, o que o torna propício para melhorar o endurecimento do aço através da formação de uma solução sólida contínua.
O níquel pode reduzir o ponto crítico e aumentar a estabilidade do austeniteo que leva a uma redução da temperatura de arrefecimento e a um bom arrefecimento.
O aço Ni é geralmente utilizado para peças pesadas de grandes secções. Quando combinado com Cr, W, ou Cr e Mo, a temperabilidade pode ser aumentada. O aço de níquel-molibdénio tem um limite de fadiga elevado, e o aço Ni tem uma boa resistência à fadiga térmica, capaz de trabalhar em condições quentes e frias.
No aço inoxidável, o Ni é utilizado para criar um corpo em A uniforme para melhorar a resistência à corrosão.
O aço Ni não é facilmente sobreaquecido, o que pode impedir o crescimento do grão a altas temperaturas e manter uma estrutura de grão fino.
O papel proeminente do cobre (Cu) no aço é melhorar a resistência à corrosão atmosférica do aço de baixa liga comum. Quando misturado com fósforo, o cobre pode também melhorar a resistência e o rendimento do aço sem qualquer efeito adverso no seu desempenho de soldadura.
O carril de aço (U-Cu) contendo 0,20% a 0,50% de Cu tem um período de resistência à corrosão 2-5 vezes superior ao do aço-carbono normal.
Quando o teor de Cu é superior a 0,75%, pode ocorrer um efeito de envelhecimento após o tratamento com solução sólida e o envelhecimento.
Com um baixo teor de Cu, o seu efeito é semelhante ao do níquel, mas mais fraco. Com alto teor de Cu, não é adequado para o processamento de deformação térmica, o que pode levar à fragilidade do cobre.
A adição de cobre 2-3% ao aço inoxidável austenítico pode aumentar a resistência à corrosão do ácido sulfúrico, do ácido fosfórico e do ácido clorídrico, bem como a estabilidade da corrosão sob tensão.
O gálio (Ga) é um elemento localizado na secção γ fechada. O microgálio é solúvel em ferrite e forma uma solução sólida substitutiva. Não é um elemento formador de carbonetos, mas também não forma óxidos, nitretos e sulfuretos.
Nas regiões de duas fases γ+a, o microgálio difunde-se facilmente da austenite para a ferrite, onde a sua concentração é elevada. O efeito do microgálio na propriedades mecânicas do aço é principalmente o reforço da solução sólida.
O Ga tem um efeito menor na resistência à corrosão do aço.
O arsénio (As) no minério só pode ser parcialmente removido no processo de sinterização, mas pode ser removido com a torrefação clorídica. O As será misturado no ferro-gusa durante o processo de fundição em alto-forno.
Quando o teor de As no aço excede 0,1%, pode aumentar a fragilidade do aço e enfraquecer o seu desempenho de soldadura. Assim, o teor de As no minério deve ser controlado, e a quantidade de As no minério não deve exceder 0,07%.
O arsénio tem tendência para aumentar o ponto de escoamento σs e a resistência à tração σb do aço redondo com baixo teor de carbono, enquanto reduz o seu alongamento. Além disso, o seu efeito na redução da resistência ao impacto Akv do aço redondo ao carbono à temperatura normal é significativo.
O selénio (Se) pode melhorar a maquinagem propriedades do aço-carbonoaço inoxidável e cobre, e torna a superfície das peças brilhante e limpa.
O aço silício orientado para alta indução magnética utiliza frequentemente o MnSe2 como inibidor. A sua boa inclusão, comparada com a do MnS, é mais forte na contenção do crescimento do grão de recristalização inicial e é mais propícia a promover o crescimento do grão de recristalização secundário selecionado. Isto pode obter uma textura de alta orientação (110) [001].
O zircónio (Zr) é um forte elemento formador de carbonetos e o seu papel no aço é semelhante ao do nióbio, tântalo e vanádio.
A adição de uma pequena quantidade de Zr tem o efeito de desgaseificar, purificar e refinar o grão, o que é vantajoso para melhorar o desempenho a baixa temperatura e o desempenho de estampagem do aço.
O Zr é frequentemente utilizado no fabrico de motores a gás e de aço de ultra-alta resistência e de ligas de alta temperatura à base de Ni, necessárias para as estruturas dos mísseis.
O nióbio (Nb) é frequentemente associado ao tântalo, e os seus papéis no aço são semelhantes. O Nb e o tântalo podem dissolver-se parcialmente numa solução sólida, reforçando-a.
A têmpera do aço é significativamente melhorada quando o corpo austenítico é dissolvido. No entanto, sob a forma de carbonetos e partículas de óxido, o Nb pode refinar o grão e reduzir a temperabilidade do aço. Pode aumentar a estabilidade de têmpera do aço e tem um efeito de endurecimento secundário.
O micronióbio pode melhorar a resistência do aço sem afetar a sua plasticidade ou tenacidade. Além disso, pode refinar o grão, melhorar a resistência ao impacto e reduzir a temperatura de transição frágil do aço. Quando o teor de Nb é mais de 8 vezes superior ao de carbono, quase todo o carbono do aço pode ser fixado, fazendo com que o aço tenha boa resistência ao hidrogénio.
Nos aços austeníticos, o Nb pode evitar que os meios oxidantes provoquem a corrosão intergranular do aço. Pode também melhorar o desempenho a alta temperatura do aço quente, como a resistência à fluência, devido ao seu carbono fixo e ao efeito de endurecimento por precipitação.
O Nb pode melhorar o limite de elasticidade e a resistência ao impacto do aço de baixa liga comum e reduzir a sua temperatura de transição frágil, o que é benéfico para a soldadura. Na cementação e liga de têmpera o aço estrutural, pode aumentar a temperabilidade, melhorando simultaneamente a tenacidade e o desempenho a baixa temperatura. Além disso, o Nb pode reduzir o endurecimento ao ar de aços com baixo teor de carbono aço inoxidável martensíticoevita a fragilidade da têmpera de endurecimento e aumenta a resistência à fluência.
O molibdénio (Mo) pode melhorar a temperabilidade e a intensidade térmica do aço, evitar a fragilidade da têmpera, aumentar o magnetismo residual, a coercividade e a resistência à corrosão em alguns meios.
Em temperado e revenido aço, o Mo pode reforçar a profundidade de têmpera, o endurecimento de peças de grande secção transversal e melhorar a resistência à tração ou a estabilidade de têmpera do aço. Isto pode fazer com que as peças eliminem (ou reduzam) mais eficazmente as tensões residuais e melhorem a sua plasticidade a altas temperaturas.
No aço cementado, o Mo pode reduzir a tendência para a formação de carbonetos numa malha contínua no limite do grão durante a camada cementada, reduzir a austenite residual na camada cementada e aumentar relativamente a resistência ao desgaste da superfície.
Em matriz de forjamento o Mo pode manter uma dureza estável do aço e aumentar a sua resistência à deformação, fissuração e abrasão.
No aço inoxidável resistente a ácidos, o Mo pode melhorar ainda mais a sua resistência à corrosão por ácidos orgânicos, tais como ácido fórmico, ácido acético, ácido oxálico, peróxido de hidrogénio, ácido sulfúrico, ácido sulfuroso, sulfato, corantes ácidos, pó de branqueamento ou fluido. Em particular, a adição de Mo pode evitar a tendência de corrosão do ião cloro.
O aço rápido W12Cr4V4Mo com cerca de 1% Mo tem uma excelente resistência ao desgaste, dureza de têmpera e dureza vermelha.
O estanho (Sn) tem sido considerado um elemento de impureza nocivo no aço. Pode afetar a qualidade do aço, especialmente a qualidade dos lingotes de fundição contínua. O Sn pode fazer com que o aço produza fragilidade a quente, fragilidade por têmpera, fissuras e fracturas, afectando o desempenho de soldadura do aço, e é um dos "cinco males" do aço.
No entanto, o Sn desempenha um papel importante no aço elétrico, no ferro fundido e no aço de corte fácil. O tamanho dos grãos de aço silício está relacionado com a segregação de Sn, e a segregação de Sn pode impedir o crescimento do grão. Quanto maior for o teor de Sn, maior será a precipitação do grão e mais eficaz será para impedir o crescimento do grão. Quanto mais pequeno for o tamanho do grão, menor será a perda de ferro.
O Sn pode alterar as propriedades magnéticas do aço ao silício e melhorar a resistência da textura favorável {100} no produto acabado de aço ao silício orientado. Isto pode levar a um aumento óbvio da intensidade da indução magnética. Quando uma pequena quantidade de Sn está contida no ferro fundido, pode melhorar a resistência ao desgaste do aço e afetar a fluidez do ferro fundido. O ferro fundido maleável perlítico tem alta resistência e alta resistência ao desgaste. Para obter a perlite fundida, o Sn é adicionado à solução de liga durante a fusão. Uma vez que o Sn é um elemento que bloqueia a esferificação da grafite, é necessário controlar a quantidade de adição de Sn, que é geralmente inferior a 0,1%.
O aço de corte fácil pode ser dividido em enxofre, cálcio, chumbo e aço de corte fácil composto. O Sn tem uma tendência óbvia para se reunir em torno de inclusões e defeitos. O Sn não altera a forma das inclusões de sulfureto no aço, mas pode melhorar a fragilidade e o desempenho de corte do aço através da segregação do limite de grão e do limite de fase. Quando o teor de Sn é >0,05%, o aço tem boa capacidade de corte.
Após a adição de antimónio (Sb) ao aço silício de elevada orientação magnética, a dimensão do grão da primeira recristalização e da recristalização secundária pode ser refinada, conduzindo a uma segunda recristalização mais perfeita e a um magnetismo melhorado.
Após a laminação a frio e a descarbonização do aço Sb, os componentes da composição da textura {110} ou {110} favoráveis ao desenvolvimento da recristalização secundária serão aprimorados e o número de núcleos de cristais secundários aumentará.
Na construção de aço de soldadura contendo Sb, sob temperatura austenítica, o Sb precipita em torno de inclusões de MnS e ao longo do limite de grão de austenite original. A precipitação enriquecida em torno das inclusões de MnS pode refinar a organização do aço e melhorar a sua tenacidade.
No aço, o tungsténio (W) é parcialmente dissolvido no ferro, formando uma solução sólida, para além de produzir carboneto.
O seu efeito é semelhante ao do Mo, mas o efeito geral não é tão significativo como o do Mo, se calculado em termos quantitativos.
O papel principal do W no aço é aumentar a estabilidade da têmpera, a dureza vermelha, a intensidade do calor e a resistência ao desgaste devido à formação de carboneto.
Por conseguinte, é utilizado principalmente para o aço para ferramentas, como o aço de alta velocidade e o aço para forjamento a quente.
W é um carboneto refratário em aço para molas de alta qualidade, que pode reduzir o processo de concentração de carbonetos e manter a resistência a altas temperaturas a temperaturas mais elevadas.
W pode também reduzir a sensibilidade do aço ao sobreaquecimento, aumentar a sua temperabilidade e dureza.
O arrefecimento a ar faz com que o aço para molas 65SiMnWA tenha uma elevada dureza após a laminagem a quente.
Uma mola aço com uma secção transversal de 50mm2 pode ser endurecido em óleo e pode suportar uma carga pesada, ser resistente ao calor (não superior a 350 ℃).
30W4Cr2VA aço de mola de alta qualidade resistente ao calor de alta resistência tem grande temperabilidade, e sua resistência à tração pode ser 1470 ~ 1666 pa após 1050 ~ 1100 ℃ têmpera e 550 ~ 650 ℃ têmpera.
É utilizado principalmente para o fabrico de molas que são utilizadas a altas temperaturas (500 ℃).
Devido à adição de W, pode melhorar significativamente as propriedades de abrasão e de corte do aço, pelo que o W é o principal elemento da liga de aço para ferramentas.
O Pb pode melhorar a maquinabilidade do aço. O aço que contém Pb tem boas propriedades mecânicas e pode ser tratado termicamente. No entanto, devido à sua poluição ambiental e aos seus efeitos nocivos no processo de reciclagem de resíduos de aço, o Pb tem sido gradualmente substituído.
O Pb é difícil de formar uma solução sólida ou compostos com Fe. Em vez disso, tende a acumular-se no limite do grão numa forma globular, o que pode causar fragilidade no aço a temperaturas entre 200-480°C e resultar em fissuras durante a soldadura.
O desempenho de corte do aço pode ser melhorado através da adição de 0,1-0,4% Bi no aço de corte livre.
Quando o Bi é distribuído uniformemente no aço, as partículas de Bi fundem-se após contacto com o ferramenta de corteA ferramenta de corte é um lubrificante, que actua como um lubrificante, fazendo com que a ferramenta de corte se parta para evitar o sobreaquecimento e aumentar a velocidade de corte.
Recentemente, o Bi foi adicionado a muitos aços inoxidáveis para melhorar o seu desempenho de corte.
O Bi existe em três tipos de aços de corte livre: independentemente na matriz de aço, envolvido por sulfureto, e entre a matriz de aço e o sulfureto.
A taxa de deformação das inclusões de MnS diminui com o aumento do teor de Bi no corte livre de S-Bi lingotes de aço.
O bi-metal no aço pode conter a deformação do sulfureto no processo de forjamento do lingote de aço.
A adição de 0,002-0,005% de Bi ao ferro fundido pode melhorar o desempenho de fundição do ferro fundido maleável, aumentar a tendência de branqueamento, encurtar recozimento tempo, e otimizar o desempenho de extensão das peças.
A adição de 0,005% de Bi ao ferro fundido nodular pode melhorar a sua anti-sismicidade e resistência à tração.
É difícil adicionar Bi ao aço porque o Bi volatiliza em grande parte a 1500 ℃ e é, portanto, difícil de ser uniformemente infiltrado no aço.
Atualmente, no estrangeiro, o Bi é substituído por Bi-Mn placa de liga metálica com um ponto de fusão de 1050 ℃ como aditivo, mas a taxa de utilização de Bi ainda é de cerca de 20%.
A Nippon Steel & Sumitomo Metal, a Posco, a TYO e outras empresas propuseram que a adição de Bi pode melhorar significativamente o valor B8 do aço ao silício orientado.
De acordo com as estatísticas, a Nippon Steel & Sumitomo Metal e a JFE têm mais de cem invenções de aço silício de elevada magnetismo orientado com Bi acrescentado.
Após a adição de Bi, a indução magnética atinge 1,90T, e o máximo é 1,99T.
Os elementos de terras raras referem-se geralmente aos lantanídeos com números atómicos que variam entre 57 e 71 (lantânio, cério, praseodímio, neodímio, promécio, samário, európio, gadolínio, térbio, disprósio, hólmio, érbio, túlio, itérbio e lutécio), mais o escândio (n.º 21) e o ítrio (n.º 39), num total de 17 elementos. As suas propriedades são semelhantes, o que torna difícil a sua separação. As terras raras mistas, que são mais baratas, referem-se àquelas que não foram separadas.
As terras raras podem ser utilizadas para a desoxidação, dessulfuração e microligação, podendo também alterar a deformabilidade das inclusões de terras raras. Podem afetar a fragilidade do Al2O3 até um certo ponto e melhorar o desempenho à fadiga da maioria dos tipos de aço.
Os elementos de terras raras, juntamente com Ca, Ti, Zr, Mg e Be, são os agentes de deformação mais eficazes para o sulfureto. Ao adicionar a quantidade adequada de terras raras ao aço, as inclusões de óxido e sulfureto podem ser transformadas em pequenas inclusões globulares dispersas, que eliminam os efeitos nocivos do MnS e de outras inclusões.
Na prática de produção de aço, o enxofre está tipicamente presente como FeS e MnS. Quando o teor de Mn é elevado no aço, é mais provável que se forme MnS. Embora o MnS tenha um ponto de fusão elevado e possa evitar a fragilidade térmica, durante a deformação por maquinagem, pode estender-se na direção do processamento e formar-se em tiras. Este facto pode reduzir significativamente a plasticidade, a tenacidade e a resistência à fadiga do aço, tornando necessária a adição de RE ao aço para o processamento da deformação.
Os elementos de terras raras também podem aumentar a resistência à oxidação e à corrosão do aço. O seu efeito na resistência à oxidação é superior ao do silício, alumínio e titânio. Podem melhorar o fluxo do aço, reduzir a não metálico inclusão, e tornar a estrutura do aço densa e pura. O papel das terras raras no aço é principalmente a purificação, o metamorfismo e a formação de ligas.
Com o controlo gradual do teor de enxofre de oxigénio, a purificação tradicional do aço fundido e o metamorfismo estão a enfraquecer gradualmente, enquanto a nova tecnologia de purificação e os efeitos de liga estão a ser melhorados. Os elementos de terras raras aumentam a capacidade antioxidante da liga de alumínio ferrocromo e mantêm o grão fino do aço a altas temperaturas, aumentando significativamente a sua resistência a altas temperaturas e a vida útil da liga electrotérmica.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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