Influência dos principais elementos de liga nos aços
Introdução
Nos capítulos
anteriores já referimos a influência que o enxofre e o fósforo exercem sobre as
características das ligas de ferro-carbono. Vamos agora ocupar-nos da influência
dos outros elementos que, ao contrário dos anteriores, são geralmente
associados aos aços para lhes comunicar características que os adequem a
determinadas finalidades.
Os
mais importantes elementos de liga dos aços são: o níquel, o crômio, o manganês, o tungstênio, o molibdênio, o silício,
o vanádio e o cobalto.
Níquel
O níquel é um elemento que se dissolve na
ferrite, melhorando duma forma geral as propriedades dos aços.
Aumenta:
- A
tenacidade, e consequentemente a resistência a tração, mesmo para temperaturas
inferiores a 0°C.
- A
resistência a quente para temperaturas superiores a 600°C.
- A
resistência a corrosão, tornando os aços insensíveis aos agentes redutores (aços
semi-inoxidaveis).
- A
penetração da têmpera.
Diminui:
- A
temperatura de transformação da austenite, estabilizando a estrutura e dificultando
o aumento do tamanho do grão, desde que a sua percentagem exceda 30%.
- A condutibilidade elétrica.
- O
coeficiente de dilatação, especialmente quando em percentagem elevada.
Crômio
Parte
do teor em crômio dos aços dissolve-se na matriz, combinando-se o restante com
o carbono formando carbonetos.
Geralmente pode-se dizer que o crômio aumenta:
- O
poder de corte.
- A
resistência ao desgaste.
- A
dureza.
- A
tenacidade.
- A
resistência a tração.
- A
resistência a corrosão (crômio dissolvido), tornando os aços resistentes aos
agentes oxidantes.
- Ligeiramente
a temperatura de transformação da austenite.
Diminui:
- A velocidade da têmpera, tornando os aços
aptos a serem temperados no ar ou no óleo.
- A
condutibilidade elétrica.
- A
condutibilidade térmica.
Manganês
Este
elemento dissolve-se na matriz não formando carbonetos. Quando em presença do
enxofre, combina-se com este, formando sulfuretos (ação dessulfurante) evitando
assim a formação de sulfuretos de ferro, composto responsável pelas fissuras
que resultam da maquinagem a quente. Tem também uma ação desoxidante.
Não se utilizam ligas com percentagem
de manganês entre 4 a 12%, porque isto dá origem a uma estrutura frágil
(manganês frágil).
Quando
em percentagens superiores a 12% e nos aços com 1% de carbono, impede a
transformação da austenite, permitindo que estes aços adquiram uma dureza
superficial elevada quando submetidos a tratamentos mecânicos (forjamento,
laminagem), mantendo-se tenazes no núcleo.
Os aços
com 18% de manganês não são magnetizáveis.
Duma forma
geral o manganês aumenta:
- O
limite elástico.
- A resistência
a tração.
- O
coeficiente de dilatação térmica
- A
presença da têmpera.
Diminui:
- Os
pontos de transformação da austenite facilitando a penetração da têmpera.
- A
condutibilidade térmica.
- A
resistência elétrica.
- A velocidade
crítica da têmpera.
Tungstênio ou Volfrâmio
O
tungstênio forma carbonetos muito duros e finos, que se distribuem pela matriz,
impedindo o aumento do tamanho do grão.
Aumenta:
- A tenacidade.
- A
resistência a quente.
- O tempo de duração de corte.
- A
temperatura de transformação da austenite.
- A
forca coerciva (favorece a magnetização permanente)
Diminui:
- A
resistência a oxidação a quente.
Molibdênio
O
molibdênio forma carbonetos finos que contribuem para o afinamento do grão.
Aumenta:
- O
limite elástico.
- A
resistência a tração.
- A
resistência a quente.
- A
resiliência.
- A
resistência a corrosão nos aços inoxidáveis.
- A
têmperabilidade.
- A
resistência ao ataque ao ácido sulfúrico (também melhora a qualidade de corte,
podendo substituir o tungstênio).
Diminui:
- A
resistência a oxidação a quente.
- A
velocidade crítica da têmpera.
Silício
O
silício é um elemento que aparece sempre associado aos aços, embora em pequena
percentagem, tendo uma ação essencialmente desoxidante.
Quando
é utilizado como elemento de liga aumenta:
- O
limite elástico.
- A
resistência a tração.
- A
resistência ao desgaste.
- A
resistência a corrosão (ação dos ácidos) para percentagens superiores a 12%
Diminui:
- A
condutibilidade elétrica.
- A
magnetização.
Para
percentagens elevadas, superiores a 12%, obtém-se estruturas muito duras e dificilmente
maquináveis, o que restringe bastante a sua utilização, a não ser em pequenas
quantidades, como é o caso dos aços para molas ou para chapas de proteção de
motores elétricos.
Vanádio
O vanádio tem um comportamento idêntico ao
volfrâmio. Forma compostos muito finos que favorecem o aparecimento de
estruturas de grão fino.
Aumenta:
- A
resistência ao desgaste.
- A
resistência a quente e o tempo de duração de corte.
- O
limite elástico.
- O
estabilidade do revenido.
Cobalto
O cobalto dissolve-se na matriz limitando
o aumento do tamanho do grão.
Aumenta:
- A
resistência a quente.
- As
propriedades magnéticas.
- A
condutibilidade térmica.