Diagrama ferro carbono

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA I (EM304)
1º Semestre
2005/06

AÇOS
1. Diagrama de Equilíbrio das ligas Fe-C

F. Jorge Lino Alves
1

SUMÁRIO
1.

O diagrama de equilíbrio ferro - carbono

1.1
1.2

Formas alotrópicas do ferro
Solubilidade do carbono no ferro. Fases ricas em carbono: carbonetos
de ferro e grafite. Diagrama estável e metaestável
Linhas de temperatura críticasDefinição de estruturas em arrefecimento lento das ligas Fe-C
Mecanismos de endurecimento e efeitos nas propriedades mecânicas
do aço
1.5.1. Controle da quantidade de carbonetos
1.5.2. Controle dos elementos de liga
1.5.3. Controle da velocidade de arrefecimento

1.3
1.4
1.5

2

O aço é o metal mais utilizado por 2 razões:
– baixo custo
– excelentes propriedades mecânicas
Osutilizadores de aço
fundamentais:
– escolha do aço
– tratamento do aço

enfrentam

em

geral

2

questões

Para tirar o máximo partido dum aço, é necessário conhecer as suas
propriedades em função da sua composição e as modificações
provocadas pelos diversos tratamentos.
3

PRODUÇÃO DO AÇO

4

Produção do aço:
A matéria prima (minério de
ferro ou sucata, dependendo
doprocesso) é convertida em
aço líquido.
• Processo com minério de
ferro ⇒ alto forno
• Processo com sucata ⇒
forno de arco eléctrico.
O aço fundido é vazado em
contínuo (ou em lingotes) ⇒
produtos semi-acabados:
• brames - secção rectangular
para produtos em chapa.
• blooms - secção quadrada
para perfis.
5

Pellets

Carvão

Alto Forno
Conversores

Laminagem quente

RevestimentoLaminagem a Frio

Vazamento contínuo
Slabs
Transporte
Transporte

6

Vazamento Contínuo

7

Linha de Laminagem a Quente
Fornos de reaquecimento

Pré redução
1º enrolamento
Linha de redução final
Linha de arrefecimento

Enroladores
8

Fluxo de Produção
Transporte Luleå

Decapagem

Laminagem a Frio

Enrolamento

Aquecimento
dos ”slabs”
Enrolador
Recozimento9

10

Propriedades & Processos, aço HSLA/C-Mn
CMn steel
HSLA

Reaquecimento
Roughing mill

Acabamento Arefecimento

Bobine

Coil-box
Re=Sträckgräns

Yield Point

Slagseghet

Thoughness

Re=Sträckgräns

Yield Point

Re=Sträckgräns

Yield Point

Ämnestemp

Temperatur

Deformation

Slutvalstemperatur

Slab Temp

Temperature

Deformation

FinalRolling Temp

Re=Sträckgräns

Yield Point

Kylningshastighet

Cooling Rate

Re=Sträckgräns

Yield Point

Haspeltemperatur

Coiling Temp

11

Linha de Decapagem
Armazem
Soldadura

Secagem

Decapagem
lavagem

12

1909
Linha de laminado a quente

2000

13

Linha de Laminagem a Quente

14

15

16

17

Distribuição da Produção
SSAB
2002

Laminado aquente
1 285

Laminado a Frio
531

Total 2 353 kton

Pré
Reves. Metal.
lacado
328
209
18

O aço obtêm-se por afinação da “gusa branca” em cuja operação se reduz a
percentagem de C de 3.5 a menos de 1%. Esta operação consiste
essencialmente num conjunto de oxidações parciais produzidas por:


Acção de uma corrente de ar que atravessa a massa de gusa líquida
(afinação por ar);•

Acção de um óxido de Fe (minério ou sucata) num forno de soleira
(afinação por soleira) ou no forno eléctrico (afinação eléctrica).

A eliminação do C é realizada por uma “oxidação” em que o C se transforma
em óxido de C e em gás carbónico.
A acção do O2 sente-se também sobre outros constituintes da gusa, tais como
o Mn, Si e o P, que também se oxidam e eliminam quer parcialmentequer
completamente.
19

Por outro lado, também o Fe é oxidado parcialmente, o que é indesejável por dois
motivos:
1.

Reduz o rendimento da operação;

2.

A presença do FeO diminui as propriedades mecânicas do aço.

Torna-se então necessário que após as oxidações parciais se realize uma “redução” do
FeO formado. É neste período de redução do FeO que se poderá eliminar o S, cujo...
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