Composição química do aço

O aço é uma liga de ferro e outros elementos. Alguns elementos são intencionalmente adicionados ao ferro com a finalidade de atingir certas propriedades e características específicas. Outros elementos estão presentes incidentalmente e não podem ser facilmente removidos. Tais elementos são referidos como elementos de “traço” ou “residuais”.

Muitas especificações do produto têm requisitos obrigatórios para relatar certos elementos e estes variam. A maioria dos moinhos fornece rotineiramente a análise do calor que inclui os elementos abaixo. Embora seja possível analisar outros elementos, isso na maioria das vezes não é prático ou necessário, a menos que sejam adições (por exemplo, pb-chumbo, sb-antimônio ou co-cobalto).

C-carbono

Mn-manganês

P-fósforo

S-enxofre

Si-silício

Cobre cu

Ni-níquel

Cr-crómio

Mo-molibdênio

V-vanádio

Cb (nb) -colúmbio (nióbio)

Ti-titânio

Al-alumínio

N-azoto

B-boro

Sn-lata

Ca-cálcio

Existem milhares de ligas de aço e sua categorização é complexa e varia de acordo com o órgão regulador. A maioria, no entanto, pode ser amplamente agrupada em aço carbono simples, aço ultra baixo carbono (ulc), aço de baixa liga (hsla) de alta resistência, aço de liga, aço de alta liga (incluindo aço inoxidável e aço ferramenta) e aço elétrico. Aço avançado de alta resistência (ahss) é a mais nova classificação de aços.

Elementos liga muitas vezes servem a diferentes propósitos em diferentes aços. Por exemplo, o manganês contribui para a resistência e dureza do aço na condição como laminados, mas outra característica importante é sua capacidade de aumentar a temperabilidade, o que é crítico no tratamento térmico.

O efeito dos elementos de liga nas propriedades do aço é um assunto enorme. O que se segue é um resumo muito superficial da influência dos elementos acima em produtos laminados planos comuns. Mais informações podem ser encontradas nos sites de órgãos governamentais e sociedades de informação de materiais como a asm international.

O carbono é o principal elemento endurecedor do aço. A dureza e a força aumentam proporcionalmente enquanto o índice de carbono é aumentado até aproximadamente 0,85%. O carbono tem um efeito negativo na ductilidade, soldabilidade e dureza. A escala do carbono no aço do ulc é geralmente 0, 002-0, 007%. O nível mínimo de carbono em aço carbono liso e hsla é 0,02%. As categorias lisas do aço carbono vão até 0,95%, aços do hsla a 0,13%.

O manganês está presente em todos os aços comerciais como adição e contribui significativamente para a resistência e dureza do aço da mesma maneira, mas em menor grau que o carbono. O manganês melhora a dureza fria do impacto da temperatura. Aumentar o teor de manganês diminui a ductilidade e soldabilidade. O teor de manganês típico é 0,20-2,00%.

O fósforo é mais frequentemente um resíduo, mas pode ser uma adição. Como adição, aumenta a dureza e a resistência à tração. É prejudicial à ductilidade, soldabilidade e tenacidade. O fósforo é usado igualmente no aço de grande resistência re-phosphorized para os painéis automotivos do corpo. Quantidades típicas como um residual são inferiores a 0,020%.

O enxofre está presente nas matérias-primas utilizadas na fabricação do ferro. O processo de siderurgia é projetado para removê-lo, pois é quase sempre uma impureza prejudicial. Uma quantidade típica em aço comercial é 0,012%, e 0,005% em hsla moldável.

Silício pode ser uma adição ou um resíduo. Como adição, tem o efeito de aumentar a força, mas em menor grau do que o manganês. Uma adição mínima típica é 0,10%. Para aplicações pós-galvanização o máximo residual desejado é 0,04%.

Cobre, níquel, cromo (cromo), molibdênio (moli) e estanho são os resíduos mais comumente encontrados no aço. A quantidade em que estão presentes é controlada pelo gerenciamento de sucata no processo siderúrgico. Tipicamente as quantidades residuais máximas especificadas são 0,20%, 0,20%, 0,15% e 0,06% respectivamente para níquel cobre, cromo e molibdênio, mas os limites aceitáveis dependem principalmente das exigências do produto. Cobre, níquel, cromo e molibdênio, quando são adições, têm efeitos potenciadores muito específicos sobre o aço. Um máximo residual de estanho geralmente não é especificado, mas seu teor em aço é normalmente mantido em 0,03% ou menos devido às suas características prejudiciais.

Vanádio, colúmbio e titânio são elementos fortalecedores que são adicionados ao aço isoladamente ou em combinação. Em quantidades muito pequenas podem ter um efeito muito significativo daqui são denominadas micro-ligas. Quantidades típicas são 0,01 a 0,10%. Em aço carbono ultra baixo titânio e colúmbio são adicionados como agentes “estabilizadores” (o que significa que eles se combinam com o carbono e nitrogênio restante no aço líquido após a desgaseificação a vácuo). O resultado final é formabilidade superior e qualidade superficial.

O alumínio é usado principalmente como agente desoxidante na siderurgia, combinando-se com o oxigênio no aço para formar óxidos de alumínio que podem flutuar na escória. Tipicamente 0,01% é considerado o mínimo exigido para “alumínio matou o aço”. O alumínio atua como um refinador de grãos durante a laminação a quente, combinando-se com nitrogênio para produzir precipitados de nitreto de alumínio. No processamento a jusante precipitados de nitreto de alumínio podem ser controlados para afetar as propriedades da bobina.

O nitrogênio pode entrar no aço como uma impureza ou como uma adição intencional. Tipicamente os níveis residuais são inferiores a 0,0100 (100 ppm).

O boro é mais comumente adicionado ao aço para aumentar sua temperabilidade, mas em aços de baixo carbono pode ser adicionado para amarrar nitrogênio e ajudar a reduzir o alongamento do ponto de escoamento, minimizando assim as quebras da bobina. Ao mesmo tempo, quando processado apropriadamente, o produto terá a formabilidade excelente. Para este fim é adicionado em quantidades de até aproximadamente 0,009%. Como um resíduo no aço é geralmente menos de 0.0005%.

O cálcio é adicionado ao aço para o controle da forma do sulfureto a fim aumentar a formabilidade (combina-se com o enxofre para formar inclusões redondas). É comumente usado em aços hsla especialmente nos maiores níveis de resistência. Uma adição típica é 0,003%.