O que torna o aço tão indispensável na construção e fabrico modernos? Este artigo explora as diversas características e aplicações de vários tipos de aço, desde o aço-carbono estrutural ao aço-ferramenta de alta velocidade. Os leitores ficarão a conhecer as propriedades únicas que tornam cada tipo de aço adequado para utilizações industriais específicas, tais como estruturas de edifícios, componentes mecânicos e ferramentas de corte. Espera-se aprender como a composição e o processamento do aço influenciam o seu desempenho e aplicações em diferentes indústrias.
a. Método de representação de notas
Os tipos de aço são representados pelo pinyin chinês "Q", que representa o ponto de escoamento, seguido do valor numérico do ponto de escoamento (em MPa).
A norma inclui atualmente cinco graus: Q195, Q215, Q235, Q255 e Q275.
Estas qualidades diferem principalmente na sua composição química, nomeadamente teor de carbonobem como as suas propriedades mecânicas.
b. Principais características e aplicações
O aço estrutural ao carbono divide-se em graus de qualidade com base no teor de enxofre e de fósforo.
O aço-carbono estrutural é um tipo de aço-carbono comum que não contém elementos de liga, frequentemente designado por aço-carbono simples.
Entre todos os tipos de aço, o aço estrutural ao carbono é o mais barato e possui uma resistência adequada, boa plasticidade, tenacidade, processabilidade e maquinabilidade. Este tipo de aço tem o rendimento mais elevado e é amplamente utilizado para o fabrico de estruturas de construção, tais como chapa metálicaA madeira é utilizada para a construção de perfis (redondos, quadrados, planos, hexagonais, ranhurados, angulares, etc.), fio-máquina e perfis não normalizados. É normalmente utilizado na construção de fábricas, pontes e navios.
Geralmente, este tipo de aço é utilizado diretamente no estado laminado a quente.
Os tipos de aço são representados por números árabes ou por uma combinação de números árabes e símbolos de elementos químicos. O teor médio de carbono é indicado por dois dígitos (em dez milésimos), por exemplo, "08F", "45", "65Mn".
a. Norma e grau
A norma nacional GB/T699-1999 especifica as condições técnicas, tais como o grau, a composição química, as propriedades mecânicas, os métodos de ensaio e as regras de aceitação para o aço estrutural de carbono de alta qualidade.
Atualmente, existem trinta e um graus na norma, incluindo "08F", "45", "85", "70Mn", etc.
b. Principais características e aplicações
Carbono de alta qualidade classes de aço estrutural diferem principalmente no seu teor de carbono. O aço estrutural de carbono de alta qualidade é normalmente dividido em aço de baixo carbono (C ≤ 0,25%), aço de médio carbono (C 0,25-0,60%) e aço de alto carbono (C > 0,60%) com base no seu teor de carbono.
O aço com baixo teor de carbono é utilizado principalmente para o trabalho a frio e para a soldadura de estruturas. A cementação de superfície pode ser efectuada no fabrico de peças resistentes ao desgaste.
O aço de médio teor de carbono é utilizado principalmente para componentes mecânicos com requisitos de resistência mais elevados. Consoante a resistência necessária, é submetido a tratamentos de têmpera e de revenido. O aço com elevado teor de carbono é utilizado principalmente para o fabrico de molas e de componentes mecânicos resistentes ao desgaste.
Este aço é geralmente utilizado num estado tratado termicamente. Por vezes, as quatro classes "65", "70", "85" e "65Mn" são também designadas por aço para molas de carbono de alta qualidade.
O aço estrutural de carbono de alta qualidade tem um elevado rendimento e uma vasta aplicação. Na sua maioria, é laminado ou forjado em formas simples, como barras redondas, quadradas e planas, que são depois transformadas pelos utilizadores finais em várias peças e componentes.
Este tipo de aço necessita geralmente de ser submetido a um tratamento térmico, como a normalização ou a têmpera e revenido, antes de ser utilizado. É sobretudo utilizado para fabricar peças estruturais gerais e componentes para produtos mecânicos.
a. Método de representação de notas
A nomenclatura dos tipos de aço é constituída por três partes em sequência: o pinyin chinês "Q" que representa o ponto de escoamento, seguido do valor numérico do ponto de escoamento e, finalmente, o símbolo do tipo de qualidade (A, B, C, D, E). Por exemplo, Q390A e Q420E.
b. Norma e Nomenclatura
A norma nacional GB/T1591-94 especifica os requisitos técnicos, tais como o grau, a composição química, as propriedades mecânicas, os métodos de ensaio e as regras de aceitação para o aço estrutural de alta resistência de baixa liga.
Atualmente, a norma inclui cinco graus: Q295, Q345Q390, Q420 e Q460, que diferem na sua composição química e propriedades mecânicas.
c. Principais características e aplicações
O aço estrutural de alta resistência de baixa liga é um aço de baixa liga produzido pela adição de uma pequena quantidade de elementos de liga (geralmente não superior a 3%) ao aço estrutural de carbono. No passado, era designado por aço normal de baixa liga ou aço estrutural de baixa liga.
Este tipo de aço tem um baixo teor de carbono (não superior a 0,2%) e contém principalmente vanádio e nióbio, titâniomanganês, boro, etc. Em comparação com o aço estrutural de carbono, este tipo de aço tem maior resistência, boa tenacidade, melhor processabilidade, desempenho de soldadura e resistência à corrosão.
Os produtos de aço estrutural de baixa liga e alta resistência incluem principalmente aço laminado a quente, barras e chapas. Estes produtos de aço são amplamente utilizados no fabrico de caldeiras, pontes, produtos químicos, minas, navios e outros equipamentos.
a. Método de representação de notas
A nomenclatura dos tipos de aço é constituída por números árabes e símbolos de elementos químicos. O teor médio de carbono é indicado por dois algarismos (em dez milésimos) no início da categoria.
O método de representação dos elementos de liga é o seguinte:
Por exemplo, os teores médios de carbono, crómio, manganês e silício são 0,35%, 1,25%, 0,95% e 1,25%, respetivamente, para uma determinada liga de aço estrutural, que é representada pela classe 35CrMnSi.
Da mesma forma, o carbono, o crómio e o níquel com teores médios de 0,12%, 0,75% e 2,95%, respetivamente, são representados pelo grau 12CrNi3.
b. Padrão e Grau
A norma nacional GB/T3077-1999 especifica os requisitos técnicos, tais como o grau, a composição química, as propriedades mecânicas, a estrutura de baixa ampliação, a qualidade da superfície, a profundidade de descarbonização, inclusões não metálicas, etc., para ligas de aço para construção.
Atualmente, existem 77 classes em 24 grupos de aço (ou tipos de aço) na norma. Os grupos de aço são classificados com base nos elementos de liga contidos no aço, e cada grupo contém vários graus. Por exemplo, o grupo de aço Cr inclui oito classes, tais como "15Cr" e "50Cr".
c. Principais características e aplicações
O aço estrutural ligado é produzido através da adição de um ou mais elementos de liga ao aço estrutural de carbono para melhorar a sua resistência, tenacidade e temperabilidade.
Consoante a composição química (principalmente o teor de carbono), o processo de tratamento térmico e a aplicação, pode ser classificado em aço para cementação, temperado e revenido aço e aço de nitruração.
Os produtos de aço estrutural de liga incluem principalmente barras laminadas a quente, chapas grossas, chapas finas, aço estirado a frio, aço plano forjado, etc. Este tipo de aço é utilizado principalmente para fabricar componentes mecânicos de grandes dimensões e é amplamente utilizado em várias peças de transmissão e fixadores para automóveis, navios, maquinaria pesada, etc.
a. Método de representação do grau
A nomenclatura dos aços de liga para ferramentas utiliza a letra "G" para o aço, seguida de números que indicam o teor de carbono (em centésimos) e de símbolos químicos que indicam os elementos de liga. Por exemplo, GCr15.
b. Norma e grau
A norma nacional GB/T1299-2014 especifica os requisitos técnicos, tais como o grau, a composição química e as propriedades mecânicas, não metálico inclusões, qualidade da superfície, tratamento térmico, etc., para ligas de aço para ferramentas.
A norma inclui 54 classes em oito categorias: aço para ferramentas de alta velocidade, aço para ferramentas de trabalho a quente, aço para ferramentas de trabalho a frio, aço para moldes de plástico, aço maraging, aço para rolamentosaço inoxidável e aço para fins especiais.
c. Principais características e aplicações
As ligas de aço para ferramentas são um tipo de aço que contém elementos de liga, como crómio, molibdénio, vanádio, tungsténio ou cobalto, para melhorar a sua dureza, resistência ao desgaste, tenacidade e resistência ao calor.
É amplamente utilizado no fabrico de ferramentas de corteO aço é utilizado para a produção de moldes, matrizes, moldes e outros componentes que requerem elevada dureza e resistência ao desgaste.
Os diferentes tipos de ligas de aço para ferramentas têm as suas próprias características e aplicações específicas.
a. Método de representação do grau
As qualidades dos aços-carbono para ferramentas são representadas pela letra pinyin "T" para o carácter chinês "carbono", números árabes e símbolos químicos. Os números árabes indicam o teor médio de carbono (em milésimos).
b. Normas e classificações
A norma nacional GB1298-86 especifica as condições técnicas para os graus, composição química, dureza, fratura, estrutura de baixa ampliação, profundidade de descarbonetação, temperabilidade e qualidade da superfície do aço-carbono para ferramentas. A norma inclui oito classes: T7, T8, T8Mn, T9, T10, T11, T12 e T13.
c. Principais características e aplicações
O aço-carbono para ferramentas é um tipo de aço com elevado teor de carbono. O seu teor mínimo de carbono é de 0,65%, e pode atingir até 1,35%. Para melhorar o desempenho global do aço, adiciona-se manganês 0,40-0,60% ao aço "T8" para obter o aço "T8Mn".
Quando a temperatura de trabalho das ferramentas de corte feitas de aço-carbono excede os 250oC, a dureza e a resistência ao desgaste das ferramentas (ou seja, a dureza vermelha do aço) diminuem drasticamente e o seu desempenho deteriora-se.
a. Método de representação do grau
O método de representação de classes de ligas de aço para ferramentas utiliza símbolos de elementos de liga e algarismos árabes. O método de representação dos símbolos dos elementos de liga é o mesmo que o do aço estrutural ligado.
Por exemplo, a classe de ligas de aço para ferramentas com um teor médio de carbono de 0,88% e um teor de crómio de 1,50% é representada por "9Cr2"; a classe de ligas de aço para ferramentas com um teor médio de carbono de 1,58%, um teor de crómio de 11,75%, um teor médio de molibdénio de 0,50% e um teor médio de vanádio de 0,23% é representada por "Cr12MoV".
b. Normas e classificações
A norma nacional GB1299-2000 especifica os requisitos técnicos para ligas de aço para ferramentas. A norma divide as ligas em seis grupos com base na sua utilização: aço para ferramentas de medição e ferramentas de corte, aço para ferramentas resistentes ao impacto, aço para moldes para trabalho a quente, aço para moldes para trabalho a frio, aço para moldes não magnéticos e aço para moldes de plástico, incluindo um total de 35 classes.
c. Principais características e aplicações
As ligas de aço para ferramentas têm não só um elevado teor de carbono, mas também um elevado teor de elementos de liga como o crómio, o tungsténio, o molibdénio e o vanádio.
Por conseguinte, a liga de aço para ferramentas tem maior dureza, resistência ao desgaste e tenacidade do que o aço para ferramentas de carbono, especialmente a capacidade de têmpera e revenido e a dureza vermelha que não pode ser alcançada pelo aço para ferramentas de carbono.
As ligas de aço para ferramentas são classificadas em aço para processamento sob pressão (processamento sob pressão a quente e a frio) e aço para processamento de corte, de acordo com o método de processamento.
As principais variedades de aço são o aço redondo laminado a quente e forjado, o aço quadrado, o aço plano, bem como o aço trefilado a frio e o aço em barra brilhante. Este tipo de aço é utilizado principalmente para o fabrico de todos os tipos de moldes para deformação a frio e a quente, bem como de várias ferramentas de medição e ferramentas de corte.
a. Método de representação do grau
O método de representação do grau do aço para ferramentas de alta velocidade é o mesmo que o do aço estrutural ligado.
A norma nacional GB/T9943-88 inclui 14 qualidades de aço rápido para ferramentas e as normas GB/T9942-1988 e GB/T9941-1988 incluem duas e três qualidades, respetivamente, todas elas incluídas nas 14 qualidades acima mencionadas.
De acordo com o teor de elementos de liga e as características de desempenho, os aços rápidos para ferramentas podem ser divididos em aços rápidos de tungsténio, aços rápidos de molibdénio e aços rápidos super-duros.
b. Principais características e aplicações
O aço para ferramentas de alta velocidade é vulgarmente conhecido como "aço Feng". O aço tem um elevado teor de carbono, e o teor de carbono da maioria das qualidades não é inferior a 0,95%. O aço tem também um elevado teor de elementos de liga como o tungsténio, molibdénio, crómio, vanádio e cobalto.
As principais variedades de produtos de aço para ferramentas de alta velocidade incluem produtos laminados a quente, forjados, descascados, estirados a frio e brilhantes barras de aço; aço redondo forjado de grande secção transversal e chapas de aço laminadas a quente e a frio.
O aço-ferramenta de alta velocidade é utilizado para fabricar ferramentas de corte (tais como ferramentas de torneamento, fresas, brocas, alargadores), brocas helicoidaisetc.), bem como moldes, rolos e peças mecânicas resistentes ao desgaste.
a. Método de representação do grau
O aço para rolamentos divide-se em quatro categorias com base na composição química e nas características de utilização: aço para rolamentos com crómio de alto carbono, aço para rolamentos cementado, aço para rolamentos inoxidável com crómio de alto carbono e aço para rolamentos a alta temperatura.
O método de representação do grau do aço com elevado teor de carbono e crómio consiste em acrescentar o símbolo "G" no início do grau, mas o teor de carbono não é indicado. O teor de crómio é representado em milésimos, e o método de representação de outros elementos de liga é o mesmo que o do aço estrutural ligado. Por exemplo, a classe do aço para rolamentos com um teor médio de crómio de 1,5% é "GCr15".
b. Normas e classificações
Atualmente, as normas chinesas para aço para rolamentos incluem GB/T18254-2000 "Condições técnicas para aço para rolamentos de crómio de alto carbono", GB/T3203-1982 "Condições técnicas para aço para rolamentos cementado", GB/T3086-1982 "Condições técnicas para aço para rolamentos de crómio inoxidável de alto carbono", YB/T688 e GB/T1205 "Condições técnicas para aço para rolamentos de alta temperatura".
Estas normas incluem 15 tipos de aço para rolamentos, incluindo cinco tipos de aço para rolamentos com elevado teor de crómio, como o "GCr15"; seis tipos de aço para rolamentos cementado, como o "G20CrMo"; dois tipos de aço para rolamentos inoxidável com elevado teor de crómio, como o "9Cr18" e o "9Cr18Mo"; e dois tipos de aço para rolamentos a alta temperatura, como o "Cr4Mo4V" e o "Cr14Mo4".
c. Principais características e aplicações
O aço para rolamentos tem elevada dureza, resistência à tração, contacto resistência à fadigae resistência ao desgaste, bem como uma tenacidade considerável, satisfazendo os requisitos de resistência à corrosão e de desempenho a altas temperaturas em determinadas condições.
As principais variedades de produtos de aço para rolamentos são o aço redondo laminado a quente e forjado, o aço redondo estirado a frio e o arame.
a. Método de representação do grau
Aço inoxidável é a abreviatura de aço inoxidável resistente a ácidos.
b. Normas e classificações
Atualmente, as normas chinesas para o aço inoxidável incluem 33 normas, tais como GB/T1220-1992 "Barras de aço inoxidável", GB/T4237-1992 "Chapas laminadas a quente de aço inoxidável", GB/T3280-1992 "Aço inoxidável Chapas laminadas a frio", GB/T13296-1991 "Tubos de aço inoxidável sem costura para caldeiras e permutadores de calor", e GB/T4356-1984 "Barras planas de aço inoxidável.
De um modo geral, o aço resistente à corrosão em meios fracos, como o ar, o vapor e a água, é designado por aço inoxidável, enquanto o aço resistente à corrosão em meios fortes, como os ácidos, os álcalis e os sais, é designado por aço resistente aos ácidos ou aço resistente à corrosão.
Existem muitos tipos de aço inoxidável, que são classificados de acordo com a estrutura metalográfica do aço, de acordo com a norma nacional chinesa GB/T13304-1999 "Classificação do aço" e métodos de classificação reconhecidos internacionalmente.
c. Principais características e aplicações
As principais variedades de produtos de aço inoxidável são chapas e tiras laminadas a quente, chapas e tiras laminadas a frio, barras e perfis laminados a quente e forjados, barras planas laminadas a quente, tubos sem costura e tubos soldados.
O aço inoxidável tem uma vasta gama de aplicações, sendo principalmente utilizado no fabrico de equipamento e condutas petroquímicas, equipamento da indústria da energia nuclear, equipamento naval, dispositivos médicos, louça de mesa e outros dispositivos que requerem propriedades inoxidáveis e resistentes à corrosão.
a. Método de representação do grau
O método de representação do grau do aço resistente ao calor é o mesmo que o do aço inoxidável.
b. Normas e classificações
Nas normas nacionais actuais, existem três normas para a execução de aço resistente ao calor: GB/T1221-1992 "Varões de aço resistentes ao calor", GB/T4238-1992 "Chapas de aço resistentes ao calor" e GB/T8732-1988 "Aço para lâminas de turbinas a vapor".
As normas estabelecem disposições pormenorizadas sobre os requisitos técnicos, tais como o grau, a composição química, o método de fundição, o estado de entrega, as propriedades mecânicas, a estrutura de baixa potência, a resistência aos ensaios de forjamento de topo e a qualidade da superfície do aço resistente ao calor, bem como os requisitos técnicos especiais do lado da procura.
Na norma, o aço resistente ao calor está dividido em quatro tipos, de acordo com a estrutura metalográfica: austenite tipo ferrite, tipo martensite e tipo endurecimento por precipitação, com um total de 46 classes.
c. Principais características e aplicações
O aço resistente ao calor tem uma boa estabilidade química a temperaturas elevadas, pode resistir à oxidação e à corrosão por outros meios e tem uma elevada resistência. As principais variedades de produtos de aço resistente ao calor são perfis laminados a quente e forjados (redondos, quadrados, etc.) e aço plano, chapas e tiras laminadas a quente e a frio, tubos de aço sem costura, etc.
a. Normas e graus de execução
As normas actuais da China para o aço silício para utilização eléctrica incluem GB/T5218-88 "Hot-Rolled Chapas de aço silício para fins eléctricos", GB/T2521-1996 "Chapas e tiras de aço magnético de grãos orientados e não orientados, laminadas a frio" e YB/T5224-93 "Tiras finas de aço silício de grãos orientados", com um total de 72 classes.
b. Principais características e aplicações
O aço silício é um material de liga magnética macia de ferro-silício com baixo teor de carbono. O carbono é um elemento nocivo no aço silício, e o teor de carbono no aço não é geralmente superior a 0,015%. O silício é o elemento mais eficaz para aumentar a resistência do ferro. A adição de silício ao aço elétrico pode reduzir as perdas por correntes de Foucault e diminuir a perda de ferro do material.
A direção da disposição dos grãos de cristal de ferro das tiras de aço silício não orientado laminadas a frio é aleatória e desordenada, e a tira tem isotropia. É principalmente utilizada para fabricar o núcleo de máquinas rotativas. As bandas de aço silício de baixo teor de silício são utilizadas para fabricar pequenos motores eléctricos para electrodomésticos e as bandas de aço silício de alto teor de silício são utilizadas para fabricar geradores e grandes motores eléctricos.
Os grãos de ferro das bandas de aço silício de grão orientado laminadas a frio estão orientados e dispostos ao longo da direção de laminagem. Em comparação com as bandas de aço silício não orientadas laminadas a frio, as suas propriedades magnéticas ao longo da direção de laminagem são particularmente excelentes. É principalmente utilizada para fabricar núcleos de transformadores para a produção, transmissão e distribuição de energia.
As tiras finas de aço silício de grãos orientados (com uma espessura não superior a 0,20 mm) são principalmente utilizadas para fabricar núcleos de transformadores para várias fontes de energia, tais como transformadores de impulsos, amplificadores magnéticos e conversores que funcionam a frequências superiores a 400 Hz.
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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