Composição e propriedades dos aços: aços ao carbono, de baixa-liga e de alta-liga

1- Os aços são ligas ferrosas de baixo teor em carbono, contendo ainda impurezas e, eventualmente, elementos adicionados como liga. Consideram-se usualmente três tipos principais de aços, de acordo com a composição química:

• Aços-ao-carbono: caracterizados como ligas do sistema Fe-C, contendo até 2,14% C, em peso, além de certos elementos residuais advindos do processo de fabricação;
• Aços de baixa-liga: caracterizados como ligas do sistema Fe-C contendo elementos adicionados intencionalmente e/ou apresentando elementos residuais em teores acima dos que são considerados normais. Neste caso, apresentam um somatório de elementos de liga inferior a 5%;
• Aços de alta-liga: diferenciam-se dos aços de baixa-liga pela quantidade de elementos de liga, apresentando um somatório de elementos de liga superior a 5%.

1. A liga do sistema Fe-C com 0,76%C, em peso, (eutetóide) é um aço carbono
2. Ligas do sistema Fe-C com somatório de elementos de liga inferior a 5%, são considerados aço de baixa-liga.
3. Ligas do sistema Fe-C com somatório de elementos de liga acima a 5%, são considerados aço de alta-liga.
4. A liga do sistema Fe-C com 0,20%C, em peso, é um aço carbono.

a) IV e I estão corretos b) II e III estão erradas c) I, II e III estão corretas d) IV e II estão corretos e) I, II, III e IV estão corretas

2- Nos aços de baixa-liga, a adição de elementos de liga tem por finalidade atender aos seguintes objetivos:

• A busca da homogeneização das propriedades mecânicas ao longo de toda a seção transversal do componente mecânico;
• O aumento da temperabilidade do material. Quanto maior a temperabilidade, maior será a profundidade de endurecimento após a realização de um tratamento térmico de têmpera; e, por fim,
• A redução de peso morto, pelo aumento de resistência mecânica, quando do projeto de um determinado componente mecânico. Assim, podemos afirmar:

É importante que a seção transversal do componente mecânico esteja homogeneizada.

Aços de baixa-liga possuem concentração de carbono maiores que o aço carbono, por isso tem maior temperabilidade

A temperabilidade de aço baixa-liga é diretamente proporcional a profundidade de endurecimento após a realização de um tratamento térmico de têmpera.

Ter a mesma resistência mecânica com menor emprego de material.

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3- O enxofre tende a causar a fragilização a quente nos aços devido à formação de um constituinte eutético de baixo ponto de fusão com o Fe (988 ºC). Como o enxofre está presente como contaminante na composição do aço, o efeito negativo que ele causaria ao se combinar com o Fe tem que ser evitado a todo custo. Isto é conseguido através da adição do Mn na composição da liga enquanto líquida, durante o banho. Ocorre que o Mn une-se preferencialmente ao S, formando o sulfeto de manganês (MnS), por ser uma fase termodinamicamente mais estável que a fase concorrente que formar-se-ia na ausência de Mn no banho, no caso, o sulfeto de ferro (FeS). Deve-se destacar que a fase MnS apresenta elevado ponto de fusão e alta ductilidade. Daí ser comum encontrar em aços laminados, esta fase dispersa na matriz apresentando morfologia alongada no sentido da laminação.

1. O Mn também é utilizado para eliminar o efeito nocivo de fragilização que o S causa ao se combinar com o Fe.
2. O sulfeto de manganês (MnS), por ser uma fase termodinamicamente mais estável que a fase de sulfeto de ferro (FeS), o Mn une-se preferencialmente ao S.
3. O S aumenta a fragilidade nos aços, mas aumenta a temperabilidade.
4. A fase MnS tem alta ductibilidade.

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4- O silício, por sua vez, é necessariamente adicionado ao banho da liga, durante o processo de refino do aço, com a finalidade de se combinar com o oxigênio presente no processo, resultando na formação do óxido de silício (SiO2), que é removido através da retirada da escória do banho. Aços que apresentam Si na composição são chamados de aços acalmados. Este nome decorre do fato de que o oxigênio, usado para controlar o teor de carbono da liga através da formação de CO e CO2, tende a causar um forte borbulhamento do banho durante a etapa de refino. Com a retirada do oxigênio através do uso do Si, o banho para de borbulhar, dando-se a impressão de se ter acalmado. Quando ao invés de Si usa-se o Alumínio (Al), o oxigênio presente no banho é removido a partir da formação e retirada pela escória do óxido de alumínio (Al2O3). Aços que apresentam Al no lugar do Si, em sua composição, são chamados de aços superacalmados.

1. O Si aumenta a concentração de O ao banho da liga durante o processo de refino do aço.
2. O Si é um “sequestrante” de O do banho da liga durante o processo de refino do aço, que combinados (SiO2) são eliminados através da retirada da escória do banho.
3. Aços acalmados e aços superacalmados utilizam Si e Al respectivamente.
4. Para retirar o O do banho da liga durante o processo de refino do aço, podem ser utilizados Al e Si
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5- No caso específico dos aços de baixa-liga, elementos como Cr, Ni, Mo, Si, Mn e B são adicionados em quantidades moderadas, com a finalidade principal de aumentar a temperabilidade do material e possibilitar a otimização de suas propriedades através da realização de tratamentos térmicos específicos. A escolha correta do tratamento térmico possibilita a obtenção de microestruturas específicas, as quais são as responsáveis pelo conjunto de propriedades mecânicas que o aço apresentará após a realização do mesmo, garantindo sua utilização para uma determinada aplicação (importante quando da especificação do material na etapa de projeto de um componente mecânico).

1. Nos aços de baixa-liga, os elementos adicionados tem por finalidade aumentar a temperabilidade do material
2. Nos aços de baixa-liga, os elementos adicionados tem por finalidade possibilitar a otimização de suas propriedades através da realização de tratamentos térmicos específicos
3. As microestruturas específicas, são as responsáveis pelo conjunto de propriedades mecânicas que o aço apresentará após a realização do tratamento térmico.
4. A especificação do material não é importante na etapa de projeto de um componente mecânico.

a) IV e I estão corretos b) I e II estão corretas c) I, II e III estão corretas d) IV e II estão corretos e) I, III e IV estão erradas

6- Entre os aços de alta-liga, os aços inoxidáveis do tipo austenítico que constituem-se essencialmente em ligas do sistema Fe-Cr-Ni, nas quais o carbono é um elemento indesejável. Neste caso, em particular, a baixa quantidade de carbono na liga tem por objetivo evitar a possibilidade de ocorrência do fenômeno de sensitização do aço, sob influência de temperaturas elevadas (típicas em processos de soldagem do material), que consiste na precipitação do carboneto Cr23C6 junto aos contornos de grão do material, empobrecendo a matriz de Cr.

1. A soldagem pode causar a sensitização nos aços inoxidáveis do tipo austenítico, por isso é recomendável que a liga tenha baixo teor de carbono.
2. A sensitização consiste na precipitação do carboneto Cr23C6 junto aos contornos de grão do material, empobrecendo a matriz de Cr.
3. Mesmo sendo um aço de alta-liga, o aço inoxidável do tipo austenítico contem carbono em sua liga IV- A liga Fe-Cr-Ni é típica de todos os aços de alta-liga, sem os quais predomina o carbono.

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