4.Ferro e Suas Ligas

Curso de Instalao de Sistemas Solares Fotovoltaicos Tecnologia dos Materiais

MATERIAIS DE CONSTRUO MECNICA

AOS

Antnio Capela - 2009

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O ao o metal mais utilizado por 2 razes: - baixo custo

- excelentes propriedades mecnicas Os utilizadores de ao enfrentam em geral 2 questes fundamentais: - escolha do ao - tratamento do ao Para tirar o mximo partido dum ao, necessrio conhecer as suas propriedades em funo da sua composio e as modificaes provocadas pelos diversos tratamentos.Antnio Capela - 2009

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PRODUO DO AO


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Produo do ao:A matria prima (minrio de ferro ou sucata, dependendo do processo) convertida em ao lquido. Processo com minrio de ferro alto forno Processo com sucata forno de arco elctrico. O ao fundido vazado em contnuo (ou em lingotes) produtos semi-acabados: brames - seco rectangular para produtos em chapa. blooms - seco quadrada para perfis.Antnio Capela - 2009

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Carvo Pellets Alto FornoConversores

Vazamento contnuo Slabs

Laminagem quente

Laminagem a Frio

Transporte

Revestimento


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Vazamento Contnuo


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Linha de Laminagem a QuenteFornos de reaquecimento

Pr reduo 1 enrolamento Linha de reduo final Linha de arrefecimento

EnroladoresAntnio Capela - 2009

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Fluxo de ProduoTransporte Lule Laminagem a Frio Enrolamento

Decapagem

Aquecimento dos slabs Enrolador Recozimento


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Propriedades & Processos, ao HSLA/C-MnReaquecimentoCMn steel HSLA

Roughing mill Coil-box

Acabamento Arefecimento

Bobine

Yield Point

s

Thoughness

R

Yield Point

Yield Point

Yield Point

Yield Point

r

Slab Temp

Temperature

Deformation

Final Rolling Temp

Cooling Rate

Coiling Temp


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Linha de DecapagemArmazem SoldaduraSecagem

Decapagem lavagem


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1909Linha de laminado a quente

2000


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Linha de Laminagem a Quente


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BRAMES


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O ao obtm-se por afinao da gusa branca em cuja operao se reduz a percentagem de C de 3.5 a menos de1%. Esta operao consiste essencialmente num conjunto de oxidaes parciais produzidas por: Aco de uma corrente de ar que atravessa a massa de gusa lquida (afinao por ar); Aco de um xido de Fe (minrio ou sucata) num forno de soleira (afinao por soleira) ou no forno elctrico (afinao elctrica).

A eliminao do C realizada por uma oxidao em que o C se transforma em xido de C e em gs carbnico. A aco do O2 sente-se tambm sobre outros constituintes da gusa, tais como o Mn, Si e o P, que tambm se oxidam e eliminam quer parcialmente quer completamente.Antnio Capela - 2009

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Por outro lado, tambm o Fe oxidado parcialmente, o que indesejvel por dois motivos: 1. 2. Reduz o rendimento da operao; A presena do FeO diminui as propriedades mecnicas do ao.

Torna-se ento necessrio que aps as oxidaes parciais se realize uma reduo do FeO formado. neste perodo de reduo do FeO que se poder eliminar o S, cujo contedo se mantm praticamente inaltervel durante a oxidao. OXIDAO + REDUO AFINAO DA GUSA

Oxidao Reduo

Eliminao do C e O2 (Si, P, Mn) Qualidade do ao (adio de ferromangans, utiliza-se tambm o Si)Antnio Capela - 2009

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P - Torna o ao quebradio no estado frio < 0.12% S - Torna o ao quebradio no estado quente

Controle do teor em Gases do ao O, N, H

O - Desoxidao N e H - Tratamento em vazio

Aos sem liga Si < 0.5% Mn < 1.5%Antnio Capela - 2009

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O que um Ao ? uma liga Ferro-Carbnica cujo teor em Carbono varia entre 0.03% e 2.06%, contendo Si, Mn, P e S.

Pode possuir elementos de liga (aos ligados) variando o C entre aqueles limites.20


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Como Evitar ?

Paragens Rejeies Ajustamentos Atrasos 21


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FERRO - AO


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Ferro puro, ferrite, austenite O ferro puro apresenta trs variedades alotrpicas estveis em gamas de temperaturas determinadas:

Ferro Ferro Ferro


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Diagramas de equilbrio O estado de equilbrio termodinmico das ligas metlicas estudado por intermdio do diagrama de equilbrio ou de fases. Excluindo o estado lquido, distingue-se 2 tipos de fases:

Solues slidas (insero e substituio) Compostos definidos. cujos domnios de estabilidade so fornecidos pelo diagrama de equilbrio.Antnio Capela - 2009 24

Diagrama de equilbrio Fe-C

Esto presentes as seguintes fases: Ferrite : soluo slida de insero de carbono no ferro (solubilidade mxima 0,03% em massa a 723C). O ferro CCC. Ferrite : soluo slida de insero de carbono no ferro (solubilidade mxima 0,1% em massa a 1493C). O ferro CCC. Austenite : soluo slida de insero de carbono no ferro (solubilidade mxima 2,1% em massa a 1147C). O ferro CFC. Cementite ou carboneto de ferro Fe3C: a sua composio corresponde a um teor de 6,67% em massa de carbono. Este carboneto um composto de malha ortorrmbica.Antnio Capela - 2009 25


Constituio dos aos Estado Recozido


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Ao Construo (0.45% C) Estado Natural

Ao Construo (0.45% C) Estado NaturalAntnio Capela - 2009

Ao Carbono (0.55% C) Estado Natural27


Ao Rpido (0.75% C) Estado Recozido

Ao ao C Ferr. (1.05% C) Estado RecozidoAntnio Capela - 2009

Ao Ferr. Trabalho a Frio (2.10% C) Estado Recozido2728


Ao ao C Linhas de fluxo

Ao Inoxidvel Austentico


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Ferro Fundido Cinzento Lamelar

Ferro Fundido Nodular

Ferro Branco


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Ao de Construo

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Estruturas microgrficas que surgem com o aumento da Velocidade.

Ao de Molas (0.55%C)


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Estruturas microgrficas que surgem com o aumento da Veloc. (V)

Ao Moldes Plstico PM300 (0.33% C) Estado Tratado

Ao Construo Ligado FR3 (0.34% C) Estado TratadoAntnio Capela - 2009

Ao Molas RAM 208 (0.55% C) Estado Tratado633

Estruturas microgrficas que surgem com o aumento da Veloc. (V)


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