elementos de ferro ligas
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Slides sobre a confecção do aço.TRANSCRIPT
Elementos de Ferro-Liga
Por Maria Cristina e Roberto Cambruzzi
Principais Elementos
• Ferro• Carbono• Manganês
• Níquel• Cromo• Nióbio
• Vanádio• E outros...
Elementos prejudiciais
• Estanho(Sn) presente nas sucatas e no material reciclado por conter latas com “folha de flandes” e soldas.
• Enxofre(S) presente coque.• Fósforo(P) presente em alguns
minérios de ferro.
• Hidrogênio(H) liberado durante a fundição.
Como combater esses Elementos?
• Adicionando Manganês que se combina com enxofre e evita formação de sulfeto de ferro no aço (agente dessulfurante).
• Processo de oxidação do Fósforo, durante a ACIARIA.
• Alguns elementos traço no minério são desoxidantes (Al, Si).
• Hidrogênio, e monóxido de carbono são removidos no resfriamento, a linguotagem.
• Seleção rigorosa da sucata. A fim de evitar o Estanho
Efeitos dos Elementos prejudiciais
• O Enxofre provoca a chamada “fragilidade á quente”
• O fósforo provoca á “fragilidade á frio”
• O hidrogênio provoca poros no que podem ser destrutivos em eixos de alta velocidade.
• O estanho produz o mesmo efeito que o enxofre porem é menos nocivo.
Minérios
Hematita(Fe) Carvão(C)
Garnierita(Ni) Cromita(Cr)
Minérios
Vanadita (V)Molibdenita (Mo)
Psilomelano (Mn)
Wolframita (W)
Obtenção do Ferro e Aço
1- Redução do Minério de Ferro(óxido) á ferro gusa (ferro+carbono). Entre 1535ºC e 1130ºC no alto-forno.
2-O produto do alto-forno é o ferro-gusa com excesso de Enxofre, Fósforo e Carbono (acima de 2%) para tornar o aço resistente procede-se a Aciaria, ou seja a remoção de Carbono por fluxo de oxigênio sobre gusa líquido até atingir uma proporção abaixo de 2%
3- O ferro gusa transformado em aço, dissulfurado e disfosforado é posto em moldes para resfriar, durante o resfriamento os gases Hidrogênio, Oxigênio e Monóxido de carbono transformam-se em bolhas e saem do aço ainda em solidificação.
Reações Químicas
Redução
32332 COFeCOFe +→+ ∆
Aciaria
taçãoDescarbone
COOCdissolvido →←+ ∆
ACIARIA
ãoDesfoforaç
52 52OPOPdissolvido →←+ ∆
ACIARIA
çãoDessulfura
OCaSCaOS +→←+ ∆
Do Minério ao AçoMinério de Ferro + Coque Metalúrgico
Alto Forno Redução do Minério
Escória + CO
Ferro Gusa >2% Carbono
Aciaria Remoção: C, P, S, O
Aço Carbono
Escória de Fósforo+CO
Diagrama de fases do Aço
Aço Ligas• Inox (Ni- Cr)
• Zircalloy
• Aço-Carbono (1020, 1040) segundo ABNT• Aço baixa-liga (< 4 % de Cr, Ni, Mn, Mo, V, Si)
• Aço rápido
• Aço corte fácil (resulforado, refosforado)
• Aços ultra resistentes (maraging) com alto Ni (18%).
Contribuições dos Elementos• Manganês, remove o Enxofre nocivo.
• O Cromo em ligas de aço Inox recobre a superfície metálica com um óxido transparente.
• O Nióbio mantém o aço flexível mesmo á baixas temperaturas.
• Níquel aumenta a resistência á tensão.
• Cobre e Chumbo formam cristais segregados no aço, por serem elementos moles aumenta a usinabilidade ou seja diminui o tamanho do cavaco.
• As vezes usa-se somente Aço-Carbono.
Carbono• O Carbono juntamente com Ferro são a base
da liga chamada Aço.• O carbono acima de 2% forma o ferro-
gusa(muito frágil) abaixo de 0,08% forma o “ferro comercialmente puro” o Aço é termo intermediário desta solução sólida.
• Os Carbetos(Fe+C) de Ferro: Cementita, Austenita, Bainita,Perlita são os responsáveis pela dureza e tencidade do Aço (maior que no Ferro).
• Os demais elementos de liga somente protegem os carbetos ou ligam-se a eles modificando as propiedades.
Coque• A coqueificação é um processo pelo qual o carvão
mineral, ao ser submetido a temperaturas elevadas na ausência de oxigênio, libera gases presentes em sua estrutura, originando um resíduo sólido poderoso e infusível, que é o coque.
• Carbono fixo = 88%Voláteis = 0,8%Cinzas = 10%Enxofre = 0,7%Umidade = 2,0%
• Dos elementos presentes no coque, o enxofre é o que mais merece atenção, na medida em que é altamente prejudicial às qualidades do aço. Deste modo, é preocupação constante da coqueria manter níveis de enxofre sob rígido controle.
Obrigado!
Créditos das imagens:http://paginas.terra.com.br/educacao/labertolo/Cosmologia/Cosmology/structure_of_materials.htmhttp://www.pipesystem.com.br/Artigos_Tecnicos/Aco_Inox/body_aco_inox.htmlhttp://www.if.ufrj.br/~barthem/MCE5.htmlhttp://www.bahiainvest.com.br/port/segmentos/mineracao.asphttp://www.cvrd.com.br/cvrd/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=1871&sid=347http://usuarios.lycos.es/mineralescantabria/coleccion2.htmhttp://www.igc.usp.br/geologia/geoeduambiental.phphttp://usuarios.lycos.es/pmminerales/CorunaPM_Molibdenita1Arteixo.JPGhttp://e-geo.ineti.pt/bds/geobases/mineralogia/amostras_minerais.aspx?ID=59http://www.sucatas.com/metal.htmlhttp://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema003/solidos/coque/propcoq.htmhttp://www.mspc.eng.br/ciemat/aco1.asp