O aço é uma das matérias-primas mais utilizadas no mundo e está presente em nosso cotidiano de diversas maneiras: em edifícios, equipamentos e maquinários, rodas de automóveis, veículos, pontes, ferrovias, entre várias outras estruturas que se beneficiam da qualidade, resistência e durabilidade desse material.
No artigo de hoje abordaremos a origem do aço, sua composição, os principais tipos e as diversas aplicações a que ele se destina principalmente na indústria e na construção civil.
Acompanhe a leitura.
O aço é uma liga metálica que possui ferro e carbono em sua composição. Ele não é encontrado diretamente na natureza, mas obtido a partir do refinamento do ferro e da união com outros metais que agregam mais durabilidade e propriedades antioxidantes a esse material. Uma liga de aço contém, aproximadamente, 98,5% de Fe (ferro) e 0,5 a 1,7% de C (carbono), além de traços de Si (silício), S (enxofre) e P (fósforo).
Estima-se que a descoberta do ferro tenha ocorrido há cerca de 4.500 anos a.C., de forma acidental, quando tribos nômades perceberam que certas rochas derretiam através do contato constante com o fogo, se transformando em pequenas poças brilhantes que endureciam novamente após o resfriamento.
Apenas no final do século XIX, em 1856, que o aço com características como as que conhecemos hoje foi realmente descoberto pelo engenheiro metalúrgico inglês Henry Bessemer, que descobriu um método para transformar o ferro em um material ainda mais durável e resistente, o aço.
O conversor criado por Bessemer para extrair as impurezas do ferro e adicionar propriedades que fortaleciam o material contra impactos, elementos químicos e corrosão, permitiram que esse material fosse produzido em larga escala a partir de então.
Desde então, o aço se tornou um material amplamente utilizado para os mais diversos fins, devido à sua maleabilidade, elasticidade, resistência, entre outras características.
Assim, podem-se destacar como principais propriedades desse material:
É importante salientar, porém, que nem todas as ligas de aço são iguais, pois este material apresenta composições diferentes de acordo com sua finalidade. A presença de fósforo e enxofre, por exemplo, altera a resistência mecânica e física do material, tornando-o mais quebradiço. O carbono, por sua vez, contribui para dar mais resistência ao material, impedindo que átomos de ferro se desloquem e modifiquem a estrutura da peça.
Conhecer essas diferenças é fundamental na escolha do material mais adequado para construir uma estrutura ou equipamento. A seguir, falaremos sobre os tipos de aço quanto a sua composição, geometria e aplicação.
Os dois principais tipos de aço de acordo com sua composição são:
Como o próprio nome indica, o aço carbono contém em sua composição principalmente os elementos ferro e carbono – este último na proporção de até 1,7%. Isso não significa que não haja outros metais na composição, mas estes se encontram em quantidades mínimas, incapazes de alterar as propriedades físicas e mecânicas do aço.
O aço carbono pode ser subdividido em outras 3 categorias: baixo, médio e alto carbono. Saiba mais sobre elas.
Aço baixo carbono: entre 0,05% e 0,20% de carbono presentes na composição. É o tipo mais encontrado no mercado devido a suas qualidades e custo-benefício. É o mais indicado para aplicações que permitem baixa resistência à tração, como em vigas, tubos, maquinários, chapas e parafusos. Além disso, possui boa forjabilidade e soldabilidade, podendo ser moldado para agregar outros elementos.
Aço médio carbono: entre 0,20% e 0,49% de carbono e 0,31% a 1,6% de manganês na composição. Este segundo tipo possui uma resistência e tenacidade maiores, além de também possui boa soldabilidade. É o material mais indicado para equipamentos como manivelas, eixos e ferrovias, devido a sua boa resistência.
Aço alto carbono: entre 0,61% e 1,00% de carbono e 0,40 a 1,00% de manganês na composição. É o aço mais duro e com menor tenacidade encontrado no mercado, portanto, não é tão fácil de ser soldado, cortado e moldado. Por outro lado, apresenta excelente resistência mecânica e resistência a altas temperaturas. É o mais utilizado em rodas ferroviárias, pontes rolantes, equipamentos de mineração, entre outros.
Todo aço é uma liga metálica, mas nem todo aço é um aço liga. Ficou confuso? Nós explicamos. O aço liga também possui carbono em sua composição, porém, a presença de outros elementos alteram as propriedades do material. Encontra-se também nas propriedades do aço liga materiais como manganês, cromo, silício, níquel, molibdênio, vanádio, alumínio e nióbio.
Esses materiais são adicionados ao aço para aumentar sua durabilidade e resistência química e mecânica, de acordo com a finalidade do uso.
Assim como no caso do aço carbono, o aço liga é subdividido em 3 categorias de acordo com a soma dos elementos inseridos em sua composição:
Esse tipo de aço é bastante utilizado na construção civil devido a suas propriedades específicas. Apresentam alta resistência mecânica e são capazes de suportar grandes cargas, além de outras características como elevada tensão de escoamento, elevada tenacidade e boa soldabilidade.
Os aços estruturais são subdivididos em 3 grupos principais de acordo com seu limite de escoamento mínimo (Mpa). Veja abaixo:
Aço estrutural de baixo carbono e média resistência – 195 a 259 Mpa
Aço estrutural de alta resistência e baixa liga – 290 a 345 Mpa
Aços estruturais ligados tratados termicamente – 630 a 700 Mpa
Dentre os aços estruturais, os mais comuns são aços carbono com pequenas quantidades de outros elementos, como o aço ASTM 36, utilizado em larga escala na construção civil. Também são bastante utilizados os aços CA-50 e o CA-60.
Bastante utilizados na indústria automobilística, os aços para molas possuem boa elasticidade, sendo capazes de suportar forças e tensões sem apresentar uma deformação permanente. Neste grupo, incluem-se principalmente os aços carbono.
Manuseado na forma líquida, é utilizado na produção de peças em aço fundido. Esse processo consiste em despejar o aço líquido em altíssima temperatura em moldes específicos, para que o material, quando resfriado, adquira a forma da cavidade em que foi despejado. Nessa aplicação podem ser utilizados tanto o aço carbono quanto o aço liga, é preciso apenas que o material tenha boa resistência.
Nessa classificação encontram-se principalmente os aços carbono e com baixo teor de liga. São muito utilizados na fabricação de peças e engrenagens que se destinam aos mais diversos setores, desde os agrícolas aos automobilísticos.
Podem ser divididos em 2 subgrupos: aços para beneficiamento e aços para cementação. O primeiro grupo contempla um tipo de aço com teor de carbono superior a 0,25% e o segundo possui um teor de carbono de até 0,25%. Os principais são o SAE 1335, 4037, 4130, 4140, 4340, 4615, 5120, 5140, 8620, 8640.
Outra subdivisão bastante conhecida para o aço se refere a sua geometria, o que indica também a finalidade da aplicação do material. São três divisões principais: semiacabados, produtos planos e produtos longos. Conheça mais sobre eles abaixo:
Como o próprio nome indica, esse aço é manuseado antes do acabamento final, na etapa conhecida como lingotamento. Nessa fase, o aço líquido é distribuído em moldes dentro dos quais se solidifica, dando origem a produtos como blocos, tarugos e placas.
Os produtos planos são fabricados a partir do aço semiacabado que é submetido à compressão de dois cilindros até atingir o seu formato específico. Possuem uma forma plana, de placa, que pode se tornar uma chapa ou bobina de aço.
Estes são os principais produtos planos obtidos a partir desse processo:
Esse tipo de aço passa por um processo semelhante aos produtos planos, porém, apresentam um comprimento maior, superior à sua largura e altura. São encontrados na forma de barras, tubos, vergalhões, treliças, telas e perfis.
Até aqui falamos sobre a origem do aço e seus diferentes tipos de acordo com fatores como composição, aplicação e geometria. Agora, falaremos também sobre os aços mais produzidos pela indústria de acordo com sua forma de produção.
A galvanização do aço consiste na aplicação de uma camada de zinco fundido que oferece maior resistência à corrosão e oxidação a este material. O aço galvanizado é bastante utilizado na construção civil na fabricação canos vigas e estruturas de apoio.
Além de uma camada de zinco, este aço também possui em sua composição elementos como silício e alumínio. Assim como o aço galvanizado, ele também apresenta uma resistência formidável à corrosão, porém, devido à adição dos outros elementos, apresenta uma vida útil quatro vezes maior que o galvanizado. Por isso mesmo, é o mais utilizado na indústria e na marinha, devido a sua alta resistência a atmosferas de grande pressão. Vale destacar que esse aço possui uma beleza estética maior, sendo, portanto, muito utilizado também para cobertura metálica.
Este tipo de aço possui Cromo e Níquel em sua composição e é feito em alto forno a partir do ferro-gusa. Além de bastante resistente à corrosão por agentes atmosféricos, esse aço também é resistente à ação de produtos químicos, sendo, por isso mesmo, muito utilizado na fabricação de equipamentos e na construção civil. Outra característica desse aço é que ele mantém o brilho por mais tempo, sendo muito utilizado também por seus fins estéticos.
Por fim, as chapas de aço também podem ser laminadas a quente ou a frio. Chapas laminadas a quente são fabricadas em altíssimas temperaturas, superiores a 900 ºC, resultado em bobinas laminadas a quente. Essas bobinas passam posteriormente pelo processo de desbobinamento, no qual são cortadas transversalmente até ficarem prontas.
Já as chapas laminadas a frio possuem uma temperatura de produção abaixo de 100ºC. São mais maleáveis que as chapas laminadas a quente, sem perder sua resistência. Além disso, podem ter um acabamento mais aprimorado, sendo, portando, utilizadas para fabricação de eletrodomésticos e automóveis.
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