Introdução aos Cinco Principais Tipos de Aço

Atualmente, a indústria do aço divide principalmente o aço em cinco categorias, a saber, aço estrutural de carbono de alta qualidade, aço estrutural de carbono, aço estrutural de alta resistência de liga baixa, aço estrutural de liga e aço inoxidável (chapas de aço inoxidável, bobinas de aço inoxidável). A seguir, este artigo apresentará cada uma dessas categorias separadamente. 

Aço estrutural de carbono de alta qualidade 

Este tipo de aço contém carbono e uma certa quantidade de silício (geralmente não mais do que 0,40%) para desoxidação, bem como manganês (geralmente não mais do que 0,80%, com um máximo de 1,20%). Outros elementos de liga estão basicamente ausentes (exceto os elementos residuais). 

Este tipo de aço deve garantir simultaneamente sua composição química e propriedades mecânicas. O conteúdo de elementos impurezas, como enxofre e fósforo, no aço é geralmente controlado abaixo de 0,035%. Se for controlado abaixo de 0,030%, é chamado de aço premium de alta qualidade, e seu grau deve ser seguido por "A", como 20A; se o fósforo for controlado abaixo de 0,025% e o enxofre abaixo de 0,020%, é chamado de aço super premium, e seu grau deve ser seguido por "E" para distinção. Para outros elementos de liga residuais trazidos para o aço pelos materiais primários, como cromo, níquel, cobre, etc., seu conteúdo é geralmente controlado em Cr ≤ 0,25%, Ni ≤ 0,30%, Cu ≤ 0,25%. Há também graus em que o conteúdo de manganês atinge 1,40%, que pode ser chamado de aço de manganês. 

Deve-se notar que esse tipo de aço melhora principalmente suas propriedades mecânicas ajustando o teor de carbono. Tem um grande volume de produção e é amplamente utilizado. Normalmente, é laminado (forjado) em formatos como redondo, quadrado, plano, etc., bem como em chapas e tubos sem costura. É usado principalmente para fabricar componentes de estruturas gerais e mecânicas, bem como componentes de construção e dutos para transporte de fluidos. De acordo com os requisitos de uso, às vezes é necessário realizar tratamento térmico (normalização ou revenimento) antes de poder ser utilizado. 

Aço estrutural de carbono 

Esse grau de aço geralmente é produzido em fornos de conversor ou de aço aberto. As principais matérias-primas são ferro fundido e sucata de aço. Os teores de enxofre e fósforo no aço são maiores do que os de aços estruturais de carbono de alta qualidade. Geralmente, o teor de enxofre é ≤ 0,050% e o teor de fósforo é ≤ 0,045%. O teor de outros elementos de liga introduzidos no aço a partir das matérias-primas, como cromo, níquel e cobre, geralmente não ultrapassa 0,30%. De acordo com as exigências de composição e desempenho, os graus desse tipo de aço são representados por graus como Q195, Q215A/B, Q235A/B/C/D, Q255A/B, Q275, etc. 

Aqui, o "Q" representa a letra inicial maiúscula do caractere chinês "qu", que significa "rendimento". Os números a seguir indicam o valor do ponto de rendimento mínimo (σs) deste grau. Os símbolos subsequentes são classificados em quatro graus (A, B, C, D) com base no conteúdo de elementos impurezas (enxofre, fósforo) no aço, com o conteúdo aumentando de alto para baixo, acompanhado de mudanças nos elementos carbono e manganês. 

A produção deste tipo de aço é a maior, e suas aplicações são muito extensas. É usado principalmente para laminar em chapas, perfis (redondos, quadrados, planos, retangulares, canaletados, angulares, etc.) e materiais de formato especial, bem como para a fabricação de tubos de aço soldados. Normalmente, é usado para fazer estruturas de construção, como fábricas, pontes e navios, bem como dutos gerais para transporte de fluidos. Geralmente, este tipo de aço é usado diretamente sem tratamento térmico. 

Aço estrutural de alta resistência de baixa liga 

Este tipo de aço não apenas contém uma certa quantidade de elementos básicos, como silício ou manganês, mas também contém outros elementos adequados à situação dos recursos em nosso país. Tais elementos incluem vanádio (V), nióbio (Nb), titânio (Ti), alumínio (Al), molibdênio (Mo), nitrogênio (N) e terras raras (RE) e outros elementos traço. De acordo com a composição química e os requisitos de desempenho, suas classificações são representadas por Q295A, B, Q345A, B, C, D, E, Q390A, B, C, D, E, Q420A, B, C, D, E, Q460C, D, E, etc. Os significados dessas classificações são os mesmos dos aços estruturais de carbono. 

Elementos traço formadores de grãos finos, como V, Nb, Ti, Al, estão presentes neste tipo de aço. Exceto para os aços das classificações A e B, pelo menos um desses elementos deve estar presente nas classificações C, D e E do aço; para melhorar as propriedades do aço, um desses elementos também pode ser adicionado aos aços das classificações A e B. Além disso, os elementos residuais de Cr, Ni e Cu neste tipo de aço não devem exceder 0,30% cada. Q345A, B, C, D e E são classificações representativas deste tipo de aço; os aços das classificações A e B são geralmente chamados de 16Mn; para classificações acima da C, um ou mais elementos traço devem ser adicionados, e um item adicional de desempenho de impacto a baixa temperatura deve ser incluído nas propriedades mecânicas. 

Em comparação com o aço estrutural de carbono, este tipo de aço tem as vantagens de maior resistência, melhor desempenho geral, vida útil mais longa, gama de aplicações mais ampla e maior economia. Este aço é geralmente laminado em chapas, perfis, tubos sem costura, etc., e é amplamente aplicado em pontes, navios, caldeiras, veículos e importantes estruturas de construção. 

Aço estrutural de liga 

Este tipo de aço é feito adicionando uma ou várias ligas em quantidades apropriadas ao aço estrutural de carbono de alta qualidade, a fim de melhorar as propriedades mecânicas, tenacidade e endurecimento do aço. Produtos fabricados com este aço geralmente passam por tratamento térmico (normalização ou têmpera e revenimento). Antes de as peças e componentes fabricados serem colocados em uso, geralmente precisam passar por têmpera ou tratamento químico superficial (cementação, nitretação, etc.), têmpera superficial ou têmpera de alta frequência, etc. Portanto, dependendo da composição química (principalmente o teor de carbono), processo de tratamento térmico e aplicação, este tipo de aço pode ser dividido aproximadamente em três categorias: aço cementado, aço de têmpera e revenimento e aço nitretado. 

Este tipo de aço é geralmente laminado (forjado) em seções redondas, quadradas, planas e tubos soldados. É principalmente usado na fabricação de componentes importantes e de grande porte em produtos mecânicos, bem como em dutos e recipientes de alta pressão, etc. Além disso, tem propriedades mecânicas globais superiores ao aço estrutural de carbono de alta qualidade. 

Os tubos soldados de aço deste tipo de aço são amplamente usados em suportes hidráulicos, cilindros de gás de alta pressão, caldeiras de alta pressão, equipamento de fertilizantes, craqueamento de petróleo, embrulhos de semieixo de automóveis, motores diesel, acessórios de tubos hidráulicos e outras aplicações. 

Aço inoxidável

De acordo com suas principais aplicações industriais, o aço inoxidável pode ser classificado em duas categorias principais: aço inoxidável resistente ao ácido e aço resistente ao calor não descamável. 

O aço inoxidável resistente ao ácido pode ser dividido em dois tipos: aço inoxidável e aço resistente ao ácido. Dentre eles, o aço que pode resistir à corrosão no ar é chamado de aço inoxidável; o aço que pode resistir à corrosão em vários meios altamente corrosivos é chamado de aço resistente ao ácido. O aço inoxidável não necessariamente resiste à corrosão ácida, mas o aço resistente ao ácido tem excelente resistência ao ferrugem. 

Este tipo de aço não contém apenas os cinco principais elementos (C, Si, Mn, P, S), mas também contém principalmente elementos de liga de cromo e níquel. Por exemplo, aço ao cromo (tipo Cr13), aço ao cromo-níquel (tipo 18-8); e também existem tipos que contêm um ou mais elementos, como molibdênio, nióbio, titânio e nitrogênio, com base no aço ao cromo-níquel. 

Os produtos feitos dele, como círculos, chapas, fitas, fios, tubos, etc., são amplamente utilizados em equipamentos químicos, dispositivos médicos, equipamentos da indústria alimentícia, bem como em armários domésticos e decorações de hotéis e restaurantes. 

O aço resistente ao calor e não descamável é dividido em dois tipos: aço resistente ao calor e aço não descamável. O aço que não se descasca mesmo quando exposto a meios a altas temperaturas é chamado de aço não descamável; o aço que pode resistir à erosão do meio a altas temperaturas e tem resistência suficiente sem se descascar é chamado de aço resistente ao calor. 

Este tipo de aço não contém apenas os elementos de cromo e níquel encontrados no aço inoxidável e resistente ao ácido, mas também incorpora um ou mais dos elementos de liga, como alumínio (Al), tungstênio (W), cobalto (Co) e vanádio (V). Os produtos fabricados, como cilindros, chapas, tiras e tubos, são amplamente utilizados em equipamentos petroquímicos, caldeiras de usinas termelétricas, motores de turbinas, fornos de aquecimento industrial e componentes que operam em altas temperaturas.