O aço é muito mais complexo do que se imagina. Ter um conhecimento básico sobre o aço e as suas diversas formas ajudará nos seus esforços em metalurgia. O Instituto Americano de Ferro e Aço (AISI) divide o aço em quatro tipos. Um acrónimo popular para lembrar os tipos é CAST: Carbono, Liga, Inoxidável, Ferramenta.
Quais são as diferenças nas classes de aço?
Existem dois sistemas básicos usados para classificar o aço com base na sua composição, tratamento e utilização final:
O sistema de classificação ASTM (American Society for Testing Materials) atribui um prefixo de letra com base na sua categoria geral, bem como um número atribuído sequencialmente relacionado às propriedades específicas desse metal. “A” é a designação para materiais de ferro e aço.
O sistema de classificação SAE (Society of Automotive Engineers) utiliza um número de quatro dígitos para classificar diferentes metais. Os primeiros dois dígitos designam o tipo de aço e a concentração do elemento de liga, enquanto os dois últimos dígitos se concentram na concentração de carbono do metal.
Aço carbono
Como o nome indica, o principal ingrediente de liga deste tipo de aço é o carbono. O aço carbono é altamente versátil e os seus usos e propriedades podem variar dependendo do teor de carbono. À medida que o teor de carbono aumenta, o aço torna-se mais duro e mais forte. No entanto, torna-se menos dúctil, mais frágil e mais difícil de soldar. Além disso, quanto maior o carbono, menor é o ponto de fusão do aço. O aço carbono é dividido em quatro grupos com base no seu teor de carbono: baixo, médio, alto e ultra-alto.
Aço de baixo carbono
Também chamado de aço-carbono, o aço com baixo teor de carbono contém aproximadamente 0,04–0,3% de carbono. Por isso, é maleável, dúctil, resistente e muito fácil de soldar. Contudo, não é facilmente temperado e tem uma resistência à tração relativamente baixa. O aço-carbono também é altamente versátil e pode ser alterado conforme o projeto em questão. Por exemplo, o aço estrutural muitas vezes tem níveis mais elevados de carbono com mais manganês adicionado para maior resistência. Por outro lado, o aço-carbono com qualidade de trefilação (DQ) tem menor teor de carbono e, em vez disso, tem adição de alumínio. É também uma das formas mais baratas de aço, o que o torna extremamente popular e comum.
Aço Médio Carbono
O teor de carbono deste metal varia entre 0,31–0,6%. Além disso, o aço de médio carbono também possui um teor de manganês de 0,6-1,65%. Por causa disso, esta classe possui ductilidade, resistência e boa resistência ao desgaste. É mais forte e mais duro do que o aço-carbono, mas é mais difícil de soldar e moldar. O aço de médio carbono é comum em peças grandes, peças forjadas e componentes automóveis. Normalmente, também é temperado ou tratado termicamente para obter ainda mais resistência.
Aço de alto carbono
Este material também é conhecido como aço carbono para ferramentas e geralmente tem uma faixa de 0,61-1,5% de carbono. O aço com alto teor de carbono é extremamente duro e quebradiço. No entanto, devido a isso, é muito difícil de dobrar, soldar ou cortar. Ferramentas pesadas com arestas elásticas e fios de alta resistência são frequentemente feitos de aço com alto teor de carbono.
Aço carbono ultra-alto
Com um teor de carbono que varia de 1,51-2%, este metal pode ser tratado termicamente até obter uma dureza excecional. Facas, eixos e punções especializados são normalmente feitos de aço de alto carbono. Existem alguns tipos de aço com mais de 2,5% de carbono, mas são tão difíceis de trabalhar que normalmente são produzidos a partir de metais em pó.
Liga de aço
Tecnicamente, todo aço é uma liga, mas nem todo aço é chamado de “aço-liga”. No entanto, o termo refere-se a aços que foram ligados com elementos além do carbono. Os elementos mais comuns incluem manganês, crómio, níquel, silício, boro, molibdénio e vanádio. Ligas menos comuns incluem alumínio, cobalto, cobre, cério, nióbio, titânio, tungsténio, estanho, zinco, chumbo e zircónio. Adicionar outros elementos ao ferro e ao carbono pode melhorar várias propriedades. Normalmente, as melhorias desejadas são resistência, dureza, tenacidade, resistência ao desgaste, resistência à corrosão e temperabilidade. Os aços-liga são divididos em dois grupos: baixa liga e alta liga.
Aços de baixa liga
Com um teor total de 1-5% de liga, são facilmente soldáveis, desde que sejam tomadas precauções adequadas para evitar defeitos. Os aços de baixa liga podem conter até quatro ou cinco ligas em quantidades variadas. O aço de alta resistência e baixa liga (HSLA) é um tipo de aço-liga que apresenta melhores propriedades mecânicas ou maior resistência à corrosão do que o aço carbono. Os aços HSLA diferem de outros aços porque não são feitos para atender a uma composição química específica, mas sim a propriedades mecânicas específicas. O tipo mais conhecido de aço de baixa liga é o aço cromoli. Esta liga possui grandes quantidades de crómio e molibdénio, daí o nome. É um aço de alta resistência que muitas vezes é mecanicamente semelhante aos aços de baixo carbono, mas com uma resistência significativamente maior. O cromoli, também conhecido como cromo-molibdénio, é comumente utilizado em pinos, tubos de alta resistência, moldes, ferramentas, eixos, elos de corrente e equipamentos de fornos.
Aços de alta liga
Geralmente mais caro, este tipo de aço é mais especializado. O aço de alta liga geralmente contém níveis de liga superiores a 10%, conferindo-lhes propriedades excecionais.
Aço inoxidável
O aço inoxidável, menos conhecido como aço inox, tem no mínimo 10,5% de crómio. O alto teor de crómio e carbono confere ao aço inoxidável a sua icónica resistência à corrosão, dureza e resistência. Existem seis tipos principais de aço inoxidável: austenítico, superaustenítico, ferrítico, aço duplex, martensítico e martensítico de endurecimento por precipitação. Estas diferenças são extremamente técnicas e muitas vezes não são muito relevantes fora da soldagem. Por esse motivo, não vamos aprofundar as diferenças aqui. Se estiver curioso, abordamos as diferenças numa publicação no nosso blogue sobre a soldabilidade do aço inoxidável. Existe também uma liga de aço inoxidável para qualquer projeto que possa imaginar. Atualmente, existem mais de 150 ligas específicas de aço inoxidável. É por isso que o aço inoxidável é usado em tudo, desde equipamentos médicos e facas baratas em quiosques de centros comerciais, até naves espaciais e fuselagens de aviões.
Aço ferramenta
Como o nome indica, o aço para ferramentas é particularmente adequado para a fabricação de ferramentas devido à sua dureza distinta, resistência à abrasão e capacidade de manter uma aresta de corte em temperaturas elevadas. Os quatro principais elementos de liga no aço para ferramentas são tungsténio, crómio, vanádio e molibdénio. O aço para ferramentas é frequentemente utilizado por cuteleiros na fabricação de facas, machados, espadas e muito mais. De acordo com as especificações AISI e SAE, existem seis tipos principais de aço para ferramentas com base em como são endurecidos ou para que são utilizados. Estas classes também recebem uma designação de letra para ajudar a clarificar o que são.
Aço Endurecido com Água
- W – esta classe é basicamente composta por aços simples de alto carbono que foram temperados com água. No entanto, o vanádio também é adicionado para aumentar a resistência.
Trabalho a frio
- O – endurecido em óleo
- A – endurecido ao ar
- D – alto cromo, alto carbono
Estas classes possuem alta temperabilidade e resistência ao desgaste, mas apenas tenacidade média. As classes O e A apresentam distorção reduzida e menor probabilidade de quebra durante a têmpera em comparação com as classes endurecidas em água. A classe D possui 10-13% de crómio e mantém a dureza em altas temperaturas.
Resistente a choques
- S – esta classe foi projetada para resistir a choques em temperaturas muito altas e baixas. Possuem alta tenacidade ao impacto, mas baixa resistência à abrasão.
Alta velocidade
M – à base de molibdénio
T – à base de tungsténio
Estas classes são projetadas para uso em ferramentas de corte de alta velocidade. Possuem resistência e dureza muito elevadas mesmo em altas temperaturas.
Trabalho a quente
H – todas as classes de trabalho a quente possuem o prefixo da letra H, seguido por dois números que fornecem mais detalhes.
H19 – à base de crómio
H20-39 – à base de tungsténio
H40-59 – à base de molibdénio
Todas estas classes oferecem alta resistência e dureza em temperaturas elevadas prolongadas.
Propósito especial
- P – aço para moldes de plástico, esta classe é projetada para as necessidades muito específicas associadas ao fabrico de moldes.
- L – baixa liga, é usada quando uma liga especial não se encaixa nas outras categorias.
- F – alto teor de carbono e tungsténio para dureza, usado para fins de moldagem.
