Composto principalmente de ferro e carbono, o aço é um material chave na indústria devido à sua resistência e versatilidade.
O aço é, de longe, o material mais amplamente utilizado para construir a infraestrutura do mundo e as indústrias, além de ser usado em todos os aspectos de nossas vidas: em carros e produtos de construção, geladeiras e máquinas de lavar, navios de carga e bisturis cirúrgicos.
Ou seja, o aço está presente em nosso cotidiano como peça fundamental.
Neste artigo, vamos explorar ainda mais a origem do aço, suas aplicações em vários setores, sua produção, tipos e propriedades. Prepare-se para conhecer tudo sobre esse recurso essencial.
O que é aço?
O aço é uma liga de ferro com uma pequena quantidade de carbono e, ocasionalmente, outros elementos, tornando-o um metal extremamente forte e versátil. — O carbono influencia diretamente na sua resistência e durabilidade.
No entanto, uma grande variedade de aços diferentes foi desenvolvida através da adição de outros elementos de liga, como cromo, manganês, níquel, molibdênio e silício. Estes itens podem proporcionar propriedades ainda mais eficientes, como resistência ao desgaste ou à corrosão.
Portanto, existe, praticamente, um tipo de aço para cada aplicação.
Do que o aço é feito?
O aço é essencialmente composto de ferro e carbono, mas também inclui a adição de vários outros elementos que dão origem a diversos tipos diferentes do recurso.
O aço de baixo carbono, frequentemente chamado de aço suave, é majoritariamente ferro, contendo menos de 0,25% de carbono e quantidades parecidas de manganês, além de traços de fósforo e enxofre.
Já um tipo comum de aço inoxidável, como o 304, possui cerca de 70% de ferro, no mínimo 18% de cromo e 8% de níquel. Manganês, silício, fósforo e, naturalmente, carbono também estão presentes em proporções variáveis nesse tipo de aço. — Outros elementos que podem compor diferentes tipos de aço incluem molibdênio e vanádio.
Portanto, existem múltiplas categorias para cada tipo de aço, com variações em suas composições projetadas para apresentar características distintas.
Como o aço é produzido?
A indústria siderúrgica é encarregada pela produção desse material imprescindível, utilizado ao redor do mundo. De maneira geral, o processo industrial utiliza óxidos de ferro ou minério de ferro misturado com areia fina e carvão mineral ou vegetal para a produção do aço.
O carvão desempenha dois papéis essenciais no processo produtivo: como combustível e como agente redutor.
Para que o aço seja produzido, ele passa por cinco fases no processo de fabricação. A primeira é o transporte do minério de ferro por correias transportadoras, seguida pela preparação das matérias-primas, a redução, o refino e, finalmente, a etapa de laminação.
A seguir, você vai compreender cada uma dessas etapas com mais detalhes.
Mineração e transporte
O minério de ferro e o carvão metalúrgico, as duas principais matérias-primas na fabricação do aço, são extraídos de minas a céu aberto e subterrâneas ao redor do mundo e levados por correias transportadoras nas várias etapas do processo.
Preparação da matéria-prima
Existem três matérias-primas principais necessárias para fazer aço: minério de ferro, carvão e sucata de aço.
Na primeira etapa do processo produtivo, o minério de ferro é aglomerado com a utilização de cal e finos de coque. No fim desta etapa, o produto resultante é chamado de sínter.
O carvão utilizado passa por um tratamento na planta de coqueria e é transformado em coque. A produção do coque a partir do carvão utilizado na fabricação do aço é chamada de coqueificação.
O carvão usado nesse processo é conhecido como carvão coqueificável, substância essencial na redução do minério de ferro a metal líquido, pois combina com o oxigênio na presença de calcário, criando dióxido de carbono, ferro e escória.
Redução
As matérias-primas são carregadas no alto-forno e o calor produzido derrete a carga metálica, iniciando um novo processo, que é a redução do minério de ferro a um metal líquido chamado ferro-gusa.
O coque é degradado física e químicamente e é soprado a partir da base do alto-forno. A separação ocorre quando o carbono do coque entra em contato com o oxigênio do ferro.
Refinamento
Após a redução, o próximo passo é o refino do ferro-gusa. Para isso, são utilizadas aciarias a oxigênio ou elétricas, que transformam o ferro-gusa líquido e a sucata de ferro em aço líquido. Para obter esse resultado, parte do carbono contido no ferro-gusa é removida junto com outras impurezas. Em seguida, o aço líquido é solidificado em equipamentos de lingotamento contínuo que produzem produtos semi acabados, lingotes e blocos.
Laminação
Por último, a etapa de laminação do aço é quando chapas ou tiras de aço são moldadas mecanicamente. Esse processo, na verdade, é uma deformação física que dois ou mais cilindros causam a partir da rotação constante.
O objetivo desta etapa é fornecer um novo perfil para o aço, bem como refinar suas microestruturas.
Durante a etapa de laminação do aço, há uma redução na espessura da peça de trabalho, além de um aumento em seu comprimento e largura.
Uso cotidiano
As peças de aço laminadas estão presentes no dia a dia das pessoas, pois são utilizadas nas indústrias automotiva, rodoviária, ferroviária, da construção civil e de mineração, desde e carros a pontes, de navios a embalagens de alimentos, e de edifícios altos a máquinas de lavar.
O que é ferro gusa?
Ferro gusa é o resultado da fundição de minério de ferro com um combustível de alto teor de carbono e um agente redutor, como o coque, geralmente utilizando calcário como fluxo. — O carvão vegetal e o antracito também são utilizados como combustível e redutor.
Portanto, a produção do ferro gusa ocorre quando o minério de ferro é fundido em altos-fornos, sendo a maior parte do recurso produzida e usada dentro de complexos integrados de siderurgia.
Propriedades do aço
O aço é amplamente utilizado devido às suas propriedades específicas em combinação com seu custo relativamente baixo. Comparado a muitos outros materiais utilizados na construção e fabricação de ferramentas (como madeira, pedra, concreto ou ferro fundido), as ligas de aço oferecem as seguintes vantagens:
- Dureza: resistência à deformação quando pressionado com pressão gradualmente crescente;
- Tenacidade: quando o material se deforma, a tenacidade descreve quão distante ele estica antes de fraturar;
- Limite de escoamento: resistência à mudança de forma sob tração com pressão gradualmente crescente;
- Resistência à tensão: a capacidade do material de resistir a ser puxado antes de romper;
- Maleabilidade: a habilidade de ser moldado por martelamento ou prensagem sem quebrar;
- Ductilidade: a capacidade de ser moldado sem perder tenacidade — o trabalho em metais frequentemente os torna mais frágeis, mas materiais dúcteis não se tornam quebradiços tão rapidamente após serem trabalhados.
Tipos de aço
Existem quatro grandes grupos de ligas de aço:
- Aços Carbono
- Aços Inoxidáveis
- Aços de Liga
- Aços de Ferramenta
Aços Carbono
Os aços carbono podem ser classificados como baixo, médio e alto carbono, variando principalmente em dureza e ductilidade. Os aços de baixo carbono, chamados de aço leves, tendem a ser mais dúcteis em comparação com outros tipos, mas também oferecem menor dureza. Por sua vez, os aços de alto carbono são mais duros. No entanto, normalmente possuem uma ductilidade inferior.
Aços Inoxidáveis
Resistente à corrosão, o aço inoxidável é um “material verde” por excelência e pode ser reciclado infinitamente. Na construção civil, sua taxa de recuperação real é próxima a 100%. O aço inoxidável é ambientalmente neutro e inerte, e sua durabilidade assegura que ele atenda às demandas por uma construção sustentável. Além disso, não libera partículas quando em contato com outros elementos, como a água.
Qual é a diferença entre aço e aço inoxidável?
A principal diferença entre o aço comum e o aço inoxidável está na adição de cromo ao aço inoxidável, que proporciona a propriedade anti-corrosiva distinta ao material. Além disso, outros elementos podem ser adicionados para conferir características específicas necessárias para diferentes aplicações. Sendo assim, o aço inox é mais resistente que o comum, mais confiável e apresenta maior durabilidade, caracterizando-se como material premium.
Quais são os graus de aço inoxidável?
Os graus de aço inoxidável são categorizados de acordo com a sua composição química e as características que oferecem.
Alguns graus notáveis incluem:
→ Aço Inoxidável 304: É um dos tipos austeníticos mais comuns e versáteis. Contém 18% de cromo e 8% de níquel, o que lhe confere ótima resistência à corrosão e uma ampla gama de utilizações em ambientes domésticos e industriais.
→ Aço Inoxidável 316: Similar ao 304, mas com adição de molibdênio, o que fornece uma resistência ainda maior à corrosão, especialmente contra cloretos. É a escolha ideal para ambientes mais exigentes, como instalações marinhas ou em contato com soluções salinas.
→ Aço Inoxidável 410: Um aço inoxidável martensítico, conhecido por sua boa resistência ao desgaste e capacidade de ser endurecido. É frequentemente utilizado em aplicações que exigem resistência mecânica e moderada resistência à corrosão.
→ Aço Inoxidável 430: É um aço inoxidável ferrítico muito utilizado em decoração e componentes de aparência devido ao seu acabamento brilhante e resistência à corrosão, embora seja menos resistente do que os austeníticos.
Aços de Liga
Os aços liga são produzidos combinando aço com elementos de liga adicionais, como níquel, cobre, cromo e/ou alumínio. A adição desses elementos melhora a resistência, ductilidade, resistência à corrosão e a usinabilidade do aço.
Aços de ferramenta
O aço ferramenta é um tipo de aço de alto carbono ao qual são adicionados elementos como tungstênio, vanádio ou molibdênio, passando por tratamento térmico e têmpera para obter uma dureza superior. Esse tipo de aço é utilizado na fabricação de ferramentas devido à sua grande capacidade de manter a afiação e a resistência ao desgaste.
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