Do ponto de vista industrial quanto melhores forem as propriedades mecânicas de um material, mais abrangente será sua utilização. Pensando nisso, a mistura de elementos químicos, conhecida como liga metálica, traz uma série de possibilidades aos produtos, desde sua fabricação até o momento de compra no mercado.
Em relação ao aço, é possível aprimorar suas propriedades alterando a quantidade de carbono ou outros componentes ou através de tratamento térmico, que transforma o aço em alta ou baixa liga. Dessa forma, o material se torna mais resistente, solúvel ou usinável.
Verificar a composição química do aço é uma forma de avaliar suas propriedades mecânicas, pois cada elemento adicionado à liga gera um efeito distinto, trazendo características cruciais como resistência, dureza, tenacidade e resistência à corrosão. A habilidade de ajustar essas características por meio da manipulação química tem possibilitado avanços significativos na engenharia de materiais.
O elemento predominante no aço é o ferro, que compreende cerca de 98,5% da liga metálica. Isso faz com que muitas das propriedades do ferro também se apliquem ao aço, embora propriedades como a susceptibilidade à corrosão podem ser melhoradas no processo de fabricação.
A seguir, apresentaremos como a composição química de cada elemento afeta o aço.
Entendendo as categorias: alta e baixa liga
Alta liga são quaisquer tipo de aço com mais de 8% de sua composição, excetuando o próprio carbono e o ferro. São menos comuns, pois a maioria dos aços possuem apenas uma pequena porcentagem de elementos adicionais. Um exemplo notável é o aço inoxidável, que contém cerca de 10,5% de cromo em sua composição. O componente dá ao aço uma resistência superior à corrosão, devido a uma camada de óxido de cromo que retarda a oxidação.
Em contraste, os aços de baixa liga são levemente modificados com outros elementos, proporcionando vantagens sutis em temperabilidade, resistência e usinabilidade. Elementos de liga como Cromo, Níquel, Manganês, Vanádio e Molibdênio podem estar presentes em teores de até 5% no aço de baixa liga.
É importante ressaltar que cada um desses elementos pode alterar significativamente a composição química do aço, e a quantidade adicionada desempenha um papel crucial nos resultados finais.
Como cada elemento altera o desempenho do aço?
Níquel:Traz um efeito favorável na resistência à corrosão do aço, aumenta sua temperabilidade, aumenta o comportamento do material em baixas temperaturas, ou seja, faz com que ele não quebre quando está sendo submetido a temperaturas mais baixas. Também melhora a tenacidade à fratura e de entalhe do aço.
Cromo: É usado principalmente para aumentar a temperabilidade do aço, ou seja, quando ele passa pelo processo de endurecimento, o cromo faz com que ele fique mais forte, isso faz com que ele se torne mais resistente, tanto à corrosão como a ao escoamento (o ponto em que ele começa a se deformar permanentemente quando é submetido a uma força) do material.
Molibdênio: Com efeitos semelhantes ao manganês e ao vanádio, esse elemento aumenta a temperabilidade e a resistência à temperatura elevada e também melhora a resistência à corrosão.
Tungstênio: O aço de tungstênio é conhecido por ser duro o suficiente para cortar depois que se torna incandescente, ou seja, mesmo que o aço de tungstênio esteja muito quente, ele mantém sua capacidade de corte. Por isso, o aço de tungstênio é ideal para ferramentas de corte, como brocas para perfuração de concreto, brocas, fresas, serras e lâminas.
Silício: É adicionado aos aços carbono para remover a oxidação do aço, ou seja, ajuda a remover bolhas de oxigênio. Também é útil para aumentar a resistência e a dureza, é menos eficaz do que o manganês e aumenta o tamanho do grão, portanto há um limite de adição.
A evolução constante das demandas da indústria requer materiais que possam atender aos rigorosos requisitos tecnológicos, portanto a seleção cuidadosa da composição química deve se alinhar às necessidades específicas dos projetos em desenvolvimento, garantindo um produto de qualidade. Isso torna essencial a compreensão da relação entre a composição química do aço e suas propriedades mecânicas.
Ao otimizar a composição do aço, é possível alcançar maior eficiência, durabilidade e desempenho, características críticas para a indústria da tecnologia.
