Ligas Ferrosas (Aço-Carbono e Aço-Liga)

Introdução

Apesar da grande variedade de metais existentes, a maioria não é empregada em estado puro, mas em ligas com propriedades alteradas em relação ao material inicial, o que visa, entre outras coisas, a reduzir os custos de produção.
As indústrias automobilísticas, aeronáuticas, navais, bélicas e de construção civil são as principais responsáveis pelo consumo de metal em grande escala.
Ligas metálicas são materiais de propriedade semelhantes às dos metais e que contêm pelo menos um metal em sua composição. Há ligas formadas somente de matais e outras formadas de metais e semimentais (boro, silício, arsênio, antinômio) e de metais e não-metais (carbono, fósforo).

É interessante constatar que as ligas possuem propriedades diferentes dos elementos que as originam. Algumas propriedades são tais como diminuição ou aumento do ponto de fusão, aumento da dureza, aumento da resistência mecânica.
Ligas metálicas mais comuns no cotidiano:

- Aço - constituído por Fe e C;
- Aço inoxidável - constituído por Fe, C, Cr e Ni;
- Ouro de Jóias - constituído por Au (75%), Ag e/ou Cobre (25%) para o ouro 18K. O ouro 24K é ouro puro;
- Amálgama dental (utilizada em obturação) - constituída por Hg, Ag e Sn;
- Bronze - constituído por Cu e Sn;
- Latão (utilizado em armas e torneiras) - constituído por Cu e Zn.

Ligas Ferrosas

São aquelas onde o ferro é constituinte principal. Essas ligas são importantes como materiais de construção em engenharia. As ligas ferrosas são extremamente versáteis, no sentido em que elas podem ser adaptadas para possuir uma ampla variedade de propriedades mecânicas e físicas. A desvantagem dessas ligas é que elas são muito suscetíveis à corrosão.

- Aço Carbono

São ligas ferro-carbono que podem conter concentrações apreciáveis de outros elementos de liga. As propriedades mecânicas são sensíveis ao teor de carbono que é usado parar sua classificação em:

1. Aços com baixo teor de carbono: essas ligas contém geralmente menos que 0,25% de C. Como consequência, essas ligas são moles e fracas, porém possuem uma ductilidade e uma tenacidade excepcionais; além disso, são usináveis soldáveis e, dentre todos os tipos de aço, são os mais baratos de serem produzidos. Aplicações típicas para este tipo de ligas incluem os componentes de carcaças de automóveis e chapas em tubulações, edificações e latas estanhadas.

2. Aços com médio teor de carbono: esses aços possuem concentrações de carbono aproximadamente de 0,25% e 0,60% de carbono. As maiores aplicações dessas ligas se encontram em rodas de trens, engrenagens, vibraquins e outras peças de alta resistência que exigem uma combinação de elevada resistência, resistência à abrasão e tenacidade.

3. Aços com alto teor de carbono: esses aços apresentam em média uma concentração de carbono em 0,60% a 1,4%; são mais duros, mais resistentes e, porém, os menos dúcteis dentre todos os aços de carbono. Esses aços são usados geralmente como ferramentas de corte, bem como para a fabricação de facas, lâminas de serras para metais, molas e arames com alta resistência.

Classificação dos aços

O aço pode ser classificado da seguinte maneira:

- Quantidade de carbono
- Composição química
- Quanto à constituição micro estrutural
- Quanto à sua aplicação

A classificação mais comum é de acordo com a composição química, dentre os sistemas de classificação química, o SAE (Society of Automotive Engineers) é o mais utilizado, e adota a notação ABXX, em que AB se refere a elementos de liga adicionais intencionalmente, e XX ao percentual em peso de carbono multiplicado por cem.
Ex. O aço 1045 refere-se a um aço 10 com 0,45% de carbono, ou seja, um aço com médio carbono.

Aços-Liga

Além dos componentes principais indicados, o aço incorpora 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 para facilitar algum processo de fabrico, como usinabilidade - é o caso de elementos de liga como o níquel, o cromo, o molibdênio e outros.

Portanto, aço-liga são tipos de aço que contêm quantidades específicas de elementos de liga diferentes daqueles que normalmente utilizados nos aços-carbono. Essas quantidades têm por objetivo proporcionar benefícios nas propriedades físicas e mecânicas, para que eles possam ser aplicados em determinadas funções. Ex: aumentar a usinabilidade, conferir dureza, aumentar a capacidade de corte, conferir resistência ao desgaste, conferir resistência a corrosão.
Os aços-liga costumam ser designados de acordo com seus elementos predominantes, como por exemplo o aço-níquel, o aço-cromo e o aço cromo-vanádio.

Classificação dos Aços-liga

O sistema de classificação dos aços-liga obedece à mesma lógica dos aços-carbono. Ex. o aço 13XX é o aço que contém Mn (aço-manganês), o aço 23XX é o aço-níquel, etc.