Aço de alta resistência e baixa liga
Aço de alta resistência e baixa liga (ARBL) é um tipo de liga de aço que proporciona melhores propriedades mecânicas, ou maior resistência à corrosão do que o aço ao carbono. Aços ARBL diferem de outros aços devido ao fato de que eles não são feitos para atender a uma composição química específica, mas sim a propriedades mecânicas específicas.
Também são conhecidos como Aços HSLA, sigla em inglês para high-strength, low-alloy que é diretamente traduzido para alta resistência e baixa liga
Características[editar | editar código-fonte]
Eles têm um teor de carbono entre 0,05% e 0,25% para reter a conformabilidade e soldabilidade. Outros elementos de liga incluir até 2,0% de manganês e pequenas quantidades de cobre, níquel, nióbio, nitrogênio, vanádio, cromo, molibdênio, titânio, cálcio, elementos de terras raras, ou de zircônio.[1][2] Cobre, titânio, vanádio e nióbio são adicionados para fins de reforço. Estes elementos destinam-se a alterar a microestrutura de aços ao carbono, que é normalmente um agregado de ferrita e perlita, para produzir uma dispersão muito fina de carbetos metálicos na matriz de ferrita quase pura. Isso elimina o efeito de redução de resistência de uma fração volumétrica de perlita e ainda mantém e aumenta a força do material pelo refino do tamanho de grão, que, no caso de ferrita aumenta a tensão de escoamento em 50% para cada metade do diâmetro de grão médio. O Endurecimento por precipitação desempenha um papel pequeno, também. Seu limite de escoamento pode ser em qualquer valor entre 250 e 590 MPa. Por causa de sua maior força e tenacidade, aços ARBL geralmente requerem de 25% a 30% mais de energia para formar, em comparação com os aços ao carbono.
Elementos como o silício, cobre, níquel, cromo e fósforo são adicionados para aumentar a resistência à corrosão. Zircônio, cálcio e elementos de terras raras são adicionados para o controle da forma das inclusões de sulfeto, que aumenta a conformabilidade. Estes são necessários porque a maioria dos aços ARBL têm propriedades direcionalmente sensíveis. Formabilidade e resistência ao impacto pode variar significativamente quando testados longitudinalmente e transversalmente ao grão. Dobramentos que são paralelas ao grão longitudinal são mais propensos a quebrar em torno do contorno de grão, pois experiências cargas de tração. Esta característica direcional é substancialmente reduzida em aços ARBL que foram tratados para controle de forma de sulfeto.
Eles são usados em carros, caminhões, guindastes, pontes, montanhas-russas e outras estruturas que são projetados para lidar com grandes quantidades de estresse ou precisam de uma boa relação resistência-peso. Seções transversais e estruturas de aços ARBL são geralmente de 20 a 30% mais leves que as correspondentes de aço ao carbono com a mesma força.[3][4]
Aços ARBL também são mais resistentes a oxidação que a maioria dos aços ao carbono por causa da sua falta de perlita.[carece de fontes] Aços ARBL geralmente têm densidades de cerca de 7800 kg/m³.[5]
A armadura de placa é feita principalmente a partir de aços-liga, apesar de algumas armaduras civis contra armas pequenas agora serem feitas a partir de aços ARBL com extrema baixa temperatura de quenching.
Classificações[editar | editar código-fonte]
- Aços Corten: Aços que possuem melhor resistência à corrosão. Um exemplo comum é o COR-TEN.
- Aços de laminação controlada: laminados a quente, aços que possuam uma estrutura austenítica altamente deformada que irá se transformar em ferrita equiaxial muito fina ao resfriar.
- Aços com perlita reduzida: aços de baixo teor de carbono que levam a pouca ou nenhuma perlita, mas sim uma matriz ferrítica de granulagem muito fina. Ele é endurecido por precipitação.
- Aços de ferrita acicular: Estes aços são caracterizados por uma estrutura de ferrita acicular muito fina e resistente, teor de carbono muito baixo e boa temperabilidade.
- Aços Bifásicos ou Dual-phase: Estes aços têm uma estrutura ferrítica que contém pequenas seções de martensita, uniformemente distribuída. Esta microestrutura dá aos aços um limite de escoamento baixo, alta taxa de endurecimento por deformação e boa conformabilidade.
- Aços microligados: aços que contêm pequenas adições de nióbio, vanádio e/ou titânio para obter um tamanho de grão refinado e/ou endurecimento por precipitação.
Um tipo comum de aço microligado é o ARBL com conformação melhorada. Ele tem uma força de rendimento até 80 000 psi (550 MPa) e custa apenas 24% a mais do que o aço A36 (36 000 psi (250 MPa)). Uma das desvantagens deste tipo de aço é que é de 30% a 40% menos dúctil. Nos EUA, estes aços são ditadas pela normas ASTM A1008/A1008M e A1011/A1011M para a lâminas de metal e A656/A656M para placas. Estes aços foram desenvolvidos para a indústria automotiva, para reduzir o peso sem perder a força. Exemplos de usos incluem membros do chassi, o suportes de reforços e de montagem, direção e peças de suspensão, para-choques e rodas.[6]
Tabelas SAE[editar | editar código-fonte]
A Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE) mantém padrões para açps ARBL, pois eles são frequentemente utilizados em aplicações automotivas.
| Grau | % De carbono (max.) | % De manganês (max.) | % De fósforo (max.) | % De enxofre (max.) | % De silício (max.) | Notas |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 942X | 0.21 | 1.35 | 0.04 | 0.05 | 0.90 | Nióbio ou vanádio tratados |
| 945A | 0.15 | 1.00 | 0.04 | 0.05 | 0.90 | |
| 945C | 0.23 | 1.40 | 0.04 | 0.05 | 0.90 | |
| 945X | 0.22 | 1.35 | 0.04 | 0.05 | 0.90 | Nióbio ou vanádio tratados |
| 950A | 0.15 | 1.30 | 0.04 | 0.05 | 0.90 | |
| 950B | 0.22 | 1.30 | 0.04 | 0.05 | 0.90 | |
| 950C | 0.25 | 1.60 | 0.04 | 0.05 | 0.90 | |
| 950D | 0.15 | 1.00 | 0.15 | 0.05 | 0.90 | |
| 950X | 0.23 | 1.35 | 0.04 | 0.05 | 0.90 | Nióbio ou vanádio tratados |
| 955X | 0.25 | 1.35 | 0.04 | 0.05 | 0.90 | Nióbio, vanádio ou nitrogênio tratados |
| 960X | 0.26 | 1.45 | 0.04 | 0.05 | 0.90 | Nióbio, vanádio ou nitrogênio tratados |
| 965X | 0.26 | 1.45 | 0.04 | 0.05 | 0.90 | Nióbio, vanádio ou nitrogênio tratados |
| 970X | 0.26 | 1.65 | 0.04 | 0.05 | 0.90 | Nióbio, vanádio ou nitrogênio tratados |
| 980X | 0.26 | 1.65 | 0.04 | 0.05 | 0.90 | Nióbio, vanádio ou nitrogênio tratados |
| Sigla | Forma | Tensão de escoamento (min) [psi (MPa)] | Resistência à tração máxima (min) [psi (MPa)] |
|---|---|---|---|
| 942X | Chapas, perfis e barras de até 4''. | 42.000 (290) | 60.000 (414) |
| 945A, C | Folha e tira | 45.000 (310) | 60.000 (414) |
| Placas, formas e barras: | |||
| 0-0,5''. | 45.000 (310) | 65.000 (448) | |
| 0,5–1.5''. | 42.000 (290) | 62.000 (427) | |
| 1,5–3''. | 40.000 (276) | 62.000 (427) | |
| 945X | Lâmina, tira, chapas, perfis e barras de até 1.5''. | 45.000 (310) | 60.000 (414) |
| 950A, B, C, D | Lâmina e tira | 50.000 (345) | 70.000 (483) |
| Placas, formas e barras: | |||
| 0-0,5''. | 50.000 (345) | 70.000 (483) | |
| 0,5–1,5''. | 45.000 (310) | 67,000 (462) | |
| 1,5–3''. | 42,000 (290) | 63.000 (434) | |
| 950X | Lâmina, tira, chapas, perfis e barras de até 1,5''. | 50.000 (345) | 65.000 (448) |
| 955X | Lâmina, tira, chapas, perfis e barras de até 1,5''. | 55.000 (379) | 70.000 (483) |
| 960X | Lâmina, tira, chapas, perfis e barras de até 1,5''. | 60.000 (414) | 75,000 (517) |
| 965X | Lâmina, tira, chapas, perfis e barras de até 0,75''. | 65.000 (448) | 80.000 (552) |
| 970X | Lâmina, tira, chapas, perfis e barras de até 0,75''. | 70.000 (483) | 85,000 (586) |
| 980X | Lâmina, tiras e placas até a 0,375''. | 80.000 (552) | 95,000 (655) |
| Classificação | Soldabilidade | Formabilidade | Resistência |
|---|---|---|---|
| Pior | 980X | 980X | 980X |
| 970X | 970X | 970X | |
| 965X | 965X | 965X | |
| 960X | 960X | 960X | |
| 955X, 950C, 942X | 955X | 955X | |
| 945C | 950C | 945C, 950C, 942X | |
| 950B, 950X | 950D | 945X, 950X | |
| 945X | 950B, 950X, 942X | 950D | |
| 950D | 945C, 945X | 950B | |
| 950A | 950A | 950A | |
| Melhor | 945A | 945A | 945A |
Referências
- ↑ «Classification of Carbon and Low-Alloy Steels». Consultado em 6 de outubro de 2008
- ↑ «HSLA Steel». 15 de novembro de 2002. Consultado em 11 de outubro de 2008. Arquivado do original em 3 de janeiro de 2010
- ↑ Degarmo, p. 116.
- ↑ Same density as carbon steel, see next paragraph
- ↑ «Stainless steel properties for structural automotive applications» (PDF). Euro Inox. Junho de 2000. Consultado em 14 de agosto de 2007. Arquivado do original (PDF) em 28 de setembro de 2007
- ↑ Cold rolled sheet steel, consultado em 4 de Agosto de 2018, cópia arquivada em 25 de Dezembro de 2008
- ↑ Oberg, pp. 440-441.
- ↑ Oberg, p. 441.
- ↑ Oberg, p. 442.
Bibliografia[editar | editar código-fonte]
- Degarmo, E. P.; Black, J T.; Kohser, R. A. (2003), Materials and Processes in Manufacturing, ISBN 0-471-65653-4 9th ed. , Wiley
- Oberg, E.; et al. (1996), Machinery's Handbook 25th ed. , Industrial Press Inc