Elementos de ligas

Páginas: 5 (1201 palavras) Publicado: 20 de outubro de 2014
Faculdade de tecnologia de Pindamonhangaba
Flavio Felicio da Silva Junior
Elementos de Ligas Nos Aços
Pindamonhangaba
2014
Efeito dos Elementos de Liga nas Propriedades dos Aços
Nos aços, os elementos de liga podem formar solução sólida com o ferro - intersticial ou substitucional – carbonetos ou outros compostos com o carbono, como carbonitretos, inclusões não metálicas e compostosintermetálicos. A tabela III.1 – Bain & Paxton – mostra a distribuição geral dos elementos de liga nos aços.
A solução sólida intersticial é formada quando o elemento de liga adicionado tem pequeno raio em comparação com o raio do átomo do metal base e por isso seu posicionamento nos interstícios da rede é possível. Entre os elementos químicos que formam solução sólida intersticial com o ferroestão o carbono, nitrogênio, oxigênio, hidrogênio e boro. A solubilidade máxima desses elementos no ferro é limitada por seu tamanho e consequente distorção que provoca na rede cristalina.
A solução sólida substitucional é formada quando o elemento de liga tem raio atômico próximo ao do metal base e por isso pode substituí-lo na rede cristalina. Tratando-se de aços, entre os elementos que formamsolução sólida substitucional com o ferro,têm-se o cromo, níquel e manganês, entre outros.

A presença de elementos em solução sólida normalmente altera as propriedades dos aços. Comumente a dureza é aumentada, assim como a resistência mecânica. Em contrapartida, geralmente, perde-se em ductilidade e tenacidade.
Se a afinidade do elemento de liga adicionado pelo carbono for maior do que a do ferro,serão formados carbonetos. Havendo nitrogênio poderá ser formado o carbonitreto. Entre os formadores de carbonetos e carbonitretos no aço destacam-se cromo, molibdênio, vanádio, tungstênio, tântalo e nióbio.
Os carbonetos e carbonitretos podem estar presentes em finas partículas que precipitam no contorno de grão da austenita, impedindo seu crescimento e gerando uma estrutura mais fina, o queleva a um aumento da resistência mecânica e concomitantemente uma boa tenacidade. Um exemplo de elemento formador de carbonitreto que precipita no contorno de grão e aumenta a resistência do aço é o nióbio.
Os elementos de liga ou residuais podem ainda formar partículas de material não metálico no interior dos aços, que são denominadas inclusões. Estas inclusões podem ser óxidos complexos, silicatose sulfetos que se formam na etapa de processamento do aço líquido. Dependendo do tamanho e grau de dispersão das inclusões, elas podem melhorar ou piorar as propriedades do aço. Finas inclusões dispersas podem impedir o crescimento de grão no reaquecimento do aço (por exemplo em tratamentos térmicos), ou ainda, dificultam a movimentação de dislocações na deformação, o que aumenta sua resistência,enquanto inclusões grossas tendem a funcionar como pontos de fragilidade no aço tornando-o menos resistente. Na seção 3.3.8 é discutido o raio crítico para que as partículas atuem como bloqueadoras do crescimento de grão.
A tabela abaixo mostra de forma sucinta a influência dos principais elementos de liga nas propriedades do aço.

Os efeitos de cada um dos elementos de liga são detalhados aseguir:
Manganês
Todos os aços ferramentas comerciais contém manganês – 0,3 a 0,8% - para reduzir óxidos e evitar a fragilização a quente ocasionada pelo sulfeto de ferro. O Manganês aumenta a temperabilidade e reduz a temperatura de austenitização. Maiores teores de manganês – na faixa de 1,2 a 1,6 % - permitem a têmpera com resfriamento mais brando. Aços ferramenta podem conter até 2% demanganês, com 0,8 a 0,9 % de Carbono. Em alguns aços liga (especialmente em aços austeníticos) o manganês substitui parcialmente o níquel com a finalidade de redução de custo de produção.
Níquel
O Níquel e o manganês reduzem a temperatura eutetóide. A temperatura de transição é reduzida progressivamente com o aumento do teor de níquel (aproximadamente 10 °C para 1% de níquel), mas a redução da...
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