Qual o efeito do teor de C nas características mecânicas dos metais e como tal teor influencia na classificação dos aços?
Passo 1
O enunciado pergunta qual é o efeito do teor de carbono no aço sobre suas características mecânicas e como esse teor serve de base para classificar os aços. O conteúdo envolve a microestrutura do sistema ferro–carbono, os constituintes (ferrita, perlita, cementita) e a relação entre composição e propriedades como resistência, dureza, ductilidade e soldabilidade.
Passo 2
O carbono no ferro sólido forma solução sólida e, em teores mais altos, favorece a formação de perlita e cementita à custa da ferrita. Em teores baixos de carbono predomina a ferrita (estrutura macia e dúctil). À medida que o teor de carbono cresce, aumenta a fração de perlita (mistura de ferrit
ementita em lâminas) e de cementita (F
C, fase dura e frágil), refinando a microestrutura mas reduzindo a fração de ferrita.
Passo 3
Do ponto de vista mecânico, o aumento de
- eleva o limite de escoamento
e a resistência à tração
, pois as fases duras (perlita/cementita) impedem o movimento de discordâncias;
- aumenta a dureza, medida pela resistência local ao risco ou penetração;
- porém reduz a ductilidade e a tenacidade (absorção de energia antes da fratura), e piora a soldabilidade, já que o excesso de cementita favorece trincas a quente e a frio.
Passo 4
Com base no teor de carbono, os aços carbono puros são classificados grosso modo em:
– Aços de muito baixo carbono (ultra
baixo): . Extremamente dúcteis, muito soldáveis, usados em estampagem profunda;
– Aços de baixo carbono: . Aços estruturais leves, boa soldabilidade e conformabilidade;
– Aços de médio carbono: . Maior resistência e dureza, usados em peças automotivas e eixos;
– Aços de alto carbono: . Alta dureza e resistência ao desgaste, porém menos dúcteis; aplicados em ferramentas de corte, molas, lâminas;
– Aços hiperalto carbono: . Muito duros e frágeis, usados em aço para ferramentas e rolamentos especiais.
– Aços de muito baixo carbono (ultra
baixo):
– Aços de baixo carbono:
– Aços de médio carbono:
– Aços de alto carbono:
– Aços hiperalto carbono:
Passo 5
Na prática, ao selecionar um aço para uma aplicação, equilibra-se a necessidade de resistência/dureza (favorecidas pelo aumento de
) contra a ductilidade e soldabilidade (afetadas negativamente). Adicionalmente, tratamentos térmicos (têmpera, revenimento) exploram o teor de carbono para obter microestruturas martensíticas ou bainíticas, ajustando ainda mais a combinação de propriedades.
Resposta
O aumento do teor de carbono em um aço:
• Eleva o limite de escoamento e a resistência à tração, aumenta a dureza;
• Reduz ductilidade, tenacidade e soldabilidade.
• Eleva o limite de escoamento e a resistência à tração, aumenta a dureza;
• Reduz ductilidade, tenacidade e soldabilidade.
Com isso, aços são classificados pelo teor de
:
• Muito baixo carbono ,
• Baixo carbono –
,
• Médio carbono –
,
• Alto carbono –
,
• Hiperalto carbono .
• Muito baixo carbono
• Baixo carbono
• Médio carbono
• Alto carbono
• Hiperalto carbono