10 Propriedades Mecânicas e Físicas do Aço

As propriedades mecânicas e físicas do aço podem variar muito dependendo de sua composição e porcentagem de impurezas (como fósforo ou enxofre).

Desta forma, quando você deseja obter melhores propriedades mecânicas e físicas em detrimento de outras, o aço pode ser ligado com cromo, cobalto, cobre, molibdênio, níquel, nitrogênio, selênio, tântalo, titânio, tungstênio ou vanádio.

A composição e as propriedades do aço variam amplamente. O aço em geral tem um teor de carbono menor que o encontrado no ferro e um número menor de impurezas do que as encontradas em outros metais.

Em geral, propriedades físicas como densidade, condutividade elétrica e térmica não variam muito de uma liga para outra.

No entanto, as propriedades mecânicas, como resistência, ductilidade e dureza, dependem muito do tipo de liga e composição do aço.

Principais propriedades mecânicas do aço

1- Plasticidade

É a capacidade do aço de reter sua forma após ser submetido a um esforço. Os aços que são ligados com pequenas porcentagens de carbono são mais plásticos.

2- Fragilidade

A fragilidade é a facilidade com que o aço pode ser quebrado quando submetido a um esforço. Quando o aço é ligado, com uma alta porcentagem de carbono, ele tende a ser mais frágil.

3- Malleability

A maleabilidade é a facilidade que tem o aço a ser laminado. Desta forma, algumas ligas de aço inoxidável tendem a ser mais maleáveis do que outras.

4- Dureza

A dureza é a resistência que se opõe a um metal contra agentes abrasivos. Quanto mais carbono adicionado a uma liga de aço, mais difícil será (Kailas, nd)

5- Tenacidade

Tenacidade é o conceito que denota a capacidade do aço de suportar a aplicação de uma força externa sem quebrar.

No caso do aço com uma concentração média de carbono, a tenacidade tende a ser maior (Capítulo 6. Propriedades Mecânicas dos Metais, 2004).

Principais propriedades físicas do aço

1- Corpo

Eles incluem as propriedades relacionadas ao peso do aço, seu volume, massa e densidade.

2- térmica

Ele se refere a três aspectos fundamentais do aço: sua capacidade de conduzir a temperatura (condução), seu potencial para transferir calor (convecção) e sua capacidade de emanar raios infravermelhos no meio (radiação).

3- Elétrico

Eles se referem à capacidade do aço de conduzir corrente elétrica.

4- Ótica

Essas propriedades, no caso do aço, denotam sua capacidade de refletir a luz ou emitir brilho. Na medida em que o aço inoxidável é ligado com uma maior percentagem de alumínio, melhores propriedades ópticas terão.

5- Magnético

Refere-se à capacidade do aço de ser induzido ou induzir um campo eletromagnético.

Quanto maior a porcentagem de ferro na liga de aço, maior sua capacidade de atuar como um imã (Sandhyarani, 2016).

Tipos de aço

Diferentes tipos de aço são produzidos de acordo com sua aplicação, portanto, as propriedades mecânicas e físicas desses tipos de aço devem ser diferentes.

Desta forma, várias escalas foram criadas para classificar o aço de acordo com suas propriedades (elasticidade, densidade, ponto de fusão, condutividade térmica, resistência, dureza, entre outros).

Para fabricar diferentes tipos de aço, os fabricantes usam diferentes concentrações de outros metais para produzir ligas.

O processo de produção e o modo como o aço é trabalhado também exercem uma influência significativa no produto final obtido.

Segundo o Instituto Americano de Ferro e Aço (AISI, na sigla em inglês), o aço pode ser categorizado em quatro grupos principais, de acordo com sua composição química:

Aço carbono
Liga de aço
Aço inoxidável
Aço ferramenta

Propriedades de aço carbono

O aço carbono é derivado da liga entre ferro e carbono. Variando a porcentagem de carvão, é possível produzir aços com qualidades diferentes. Em geral, quanto maior a porcentagem de carvão, mais tenaz e rígido o aço será.

O aço com baixa porcentagem de carvão é conhecido no mercado como ferro forjado. Este tipo de aço é fácil de manusear, pois é altamente plástico.

Por esta razão, é amplamente utilizado para produzir grades, aplicações decorativas ou postes de iluminação.

O aço com um teor médio de carbono é altamente tenaz, e é por isso que é usado para fazer pontes ou peças estruturais capazes de suportar cargas enormes.

Por sua vez, o aço com alto teor de carbono é usado para fazer cabos. Quando a porcentagem de carvão é maior que a do ferro, falamos de ferro fundido, que é usado para fazer vasos e outros itens.

Embora este último tipo de aço seja bastante difícil, também é altamente frágil (Materials, 2014).

Propriedades do aço ligado

O aço de liga é aquele que é fabricado com uma pequena porcentagem de um ou mais metais além do ferro.

Os metais adicionados à liga têm a capacidade de alterar as propriedades do aço.

Por exemplo, o aço feito com ferro, cromo e níquel resulta em aço inoxidável. Quando o alumínio é adicionado a esta liga, o resultado é mais maleável e uniforme na aparência.

Quando as ligas de manganês são adicionadas, elas podem alcançar força e dureza excepcionais.

Propriedades de aço inoxidável

O aço inoxidável contém entre 10 e 20% de cromo, um fator que permite que ele seja altamente resistente à corrosão e à oxidação.

Quando o aço contém 11% de cromo, é aproximadamente 200 vezes mais resistente à corrosão do que o aço que não contém cromo. Existem três grupos de aço inoxidável:

Aço austenítico : é aquele que possui maior concentração de cromo e uma pequena porcentagem de níquel e carbono.

É comumente usado para processamento de alimentos e tubos. É fácil reconhecer, porque não é magnético.

Aço ferrítico : é o tipo de aço que contém aproximadamente 15% de cromo, mas apenas alguns vestígios de carvão e outros metais, como molibdênio, alumínio ou titânio.

Este tipo de aço é magnético, altamente resistente e resistente. Pode ser endurecido ao trabalhar frio.

Aço martensítico : é aquele que contém quantidades moderadas de cromo, níquel e carbono. É altamente magnético e tratável em altas temperaturas.

O aço martensítico é comumente usado para fazer ferramentas de corte, como facas e equipamentos cirúrgicos.