Aço carbono

Tipos de aço carbono

As composições típicas de carbono são:

• Aço leve (baixo carbono): aproximadamente 0,05% a 0,25% de carbono com até 0,4% de manganês (por exemplo, aço AISI 1018). Menos forte, mas barato e fácil de moldar; a dureza superficial pode ser aumentada através da cementação.
• Aço carbono médio: aproximadamente 0,14% a 0,84% de teor de carbono com 0,60 a 1,65% de teor de manganês (por exemplo, aço AISI 1040). Equilibra ductilidade e resistência e tem boa resistência ao desgaste; usado para peças grandes, forjadas e peças de automóveis.
• Aço de alto carbono: aproximadamente 0,59% a 0,65% de teor de carbono com 0,30 a 0,90% de teor de manganês. Muito forte, utilizado para molas e arames de alta resistência.
• Aço de carbono muito alto: aproximadamente 0,96% a 2,1% de teor de carbono, especialmente processado para produzir microestruturas atômicas e moleculares específicas.

O aço pode ser tratado termicamente, o que permite que as peças sejam fabricadas em um estado macio facilmente fordível. Se houver carbono suficiente, a liga pode ser endurecida para aumentar a resistência, o desgaste e a resistência ao impacto. Os aços são frequentemente trabalhados por métodos de trabalho a frio, que é a moldagem do metal através da deformação a um baixo equilíbrio ou temperatura meta estável.

Metalurgia

O aço macio é a forma mais comum de aço, já que seu preço é relativamente baixo, enquanto fornece propriedades do material que são aceitáveis para muitas aplicações. O aço macio tem um baixo teor de carbono (até 0,3%) e, portanto, não é extremamente frágil nem dúctil. Torna-se maleável quando aquecido, e por isso pode ser forjado. Também é freqüentemente utilizado onde grandes quantidades de aço precisam ser formadas, por exemplo, como aço estrutural. A densidade deste metal é de 7861.093 kg/m³ (0,284 lb/in³) e a resistência à tração é de no máximo 500 MPa (72500 psi).

Os aços ao carbono que podem ser submetidos com sucesso ao tratamento térmico têm um teor de carbono na faixa de 0,30% a 1,70% em peso. Traços de impurezas de vários outros elementos podem ter um efeito significativo sobre a qualidade do aço resultante. Traços de enxofre tornam o aço "vermelho-curto", o que é uma falha: o aço é quebradiço e quebradiço. O aço de baixa liga de carbono, como o grau A36, contém cerca de 0,05% de enxofre e funde em torno de 1426-1538 °C (2600-2800 °F). O manganês é freqüentemente adicionado para melhorar a temperabilidade dos aços de baixo carbono. Essas adições transformam o material em aço de baixa liga por algumas definições, mas a definição de aço carbono da AISI permite até 1,65% de manganês por peso.

Aço temperado geralmente se refere ao aço revenido ou revenido e temperado.

Silver Steel ou aço com alto teor de carbono, recebe seu nome por sua aparência, devido ao alto teor de carbono. É um aço de altíssimo teor de carbono, ou pode ser considerado como um dos melhores aços com alto teor de carbono. Ele é definido sob as normas de especificação do aço BS-1407. É um aço ferramenta de 1% de carbono que pode ser moído a tolerâncias próximas. Normalmente a faixa de carbono é de no mínimo 1,10%, mas tão alta quanto 1,20%. Também contém oligoelementos de 0,35% Mn (faixa 0,30%-0,40%), 0,40% Cr (faixa 0,4%-0,5%), 0,30% Si (faixa 0,1%-0,3%), e também às vezes enxofre (máx 0,035%) e fósforo (máx 0,035%). O aço prata é às vezes usado para fazer lâminas retas, devido à sua capacidade de produzir e segurar uma borda micro-fina.

Tratamentos térmicos

O objetivo do tratamento térmico do aço carbono liso é alterar as propriedades mecânicas do aço, geralmente ductilidade, dureza, resistência ao escoamento e resistência ao impacto.

Diagrama de fase ferro-carbono, mostrando as faixas de temperatura e carbono para certos tipos de tratamentos térmicos.