O Trabalho Aço

O GIGANTE AÇO

Na metade do século XIX, em 1856, a descoberta do inglês Bessemer permite realizar uma produção realmente industrial de aço pelo refino do gusa em um convertedor através do sopro de uma corrente de ar que atravessava o banho de gusa convertendo-o por oxidação em aço líquido. A partir dessa época, pôde-se dispor, graças a estes processos, de grandes quantidades desta liga ferro-carbono, que se chamava aço, cujas propriedades permitiram as maravilhas tecnológicas do século XX.

No século XX a siderurgia moderna como conhecemos hoje, nasceu durante os anos 60. Enormes usinas integradas de 6 a 10 milhões de toneladas de aço foram criadas e os dispositivos de controle e automação aprimoram-se assim como os equipamentos. Toda essa evolução tem-se apoiado sempre num esforço constante de pesquisa. Quase nada pode ser fabricado sem recorrer a máquinas e equipamentos que, na maioria, são fabricados de aço. Isto nos fornece uma boa ideia do importante papel do aço em nosso cotidiano, papel este que não parou de crescer desde os tempos remotos dos Hititas.

A forma de produção era em pequenos fornos na forma de torrões ou pedaços sólidos, denominados tarugos. Estes, em seguida, eram forjados a quente na forma de barras de ferro trabalhado, contendo, entretanto pedaços de escoria e carvão. O teor de carbono dos primeiros aços fabricados variava de 0,07% até 0,8% sendo este último considerado um aço de verdade. Os egípcios por volta de 900. A C já dominavam processos relativos a tratamentos térmicos nos aços para fabricação de espadas e facas. Como quando o teor de carbono supera 0,3% o material torna-se muito duro e quebradiço caso seja temperado (resfriado bruscamente em água) de uma temperatura acima de 850 °C a 900 °C, eles utilizavam o tratamento denominado revenido que consiste em diminuir a fragilidade diminuindo por reaquecimento do aço a uma temperatura entre 350°C e 500 °C.

Esses materiais já se tornaram corriqueiros no cotidiano, mas fabricá-los exige técnica que deve ser renovada de forma cíclica, por isso o investimento constante das siderúrgicas em pesquisa. O início e o processo de aperfeiçoamento do uso do ferro representaram grandes desafios e conquistas para a humanidade.

O aço é uma liga metálica sólida composta pelo elemento ferro e carbono com teor de carbono de até 2,1%, apresentando ainda elementos residuais como Enxofre e Fósforo. Adicionado à ligas que dependendo do percentual, serve para diferentes tipos de aplicação.

Uma das formas mais utilizadas de classificar os aços é aquela que considera a composição química. Ela é definida dentro do processo siderúrgico na etapa de refino na Aciaria , não podendo ser mais alterada após o lingotamento do aço, que é onde o material se solidifica em forma de tarugos ou placas, a não ser por uma nova fusão. Isto significa que muitas características dos aços são definidas nesta etapa. A mais importante está associada à presença de soluções sólidas e segunda fase, uma vez que o teor de elementos de liga comanda estas possibilidades. O primeiro efeito da adição de elementos importantes de liga ao aço e que deve ser analisado é o efeito do teor de Carbono sobre as propriedades. É importante observar que o efeito direto da adição de Carbono induz a elevação da dureza e resistência mecânica, com resultado de redução na ductilidade.

O nome utilizado para a classificação é SAE, e na forma mais simples do aço ele tem esse formato: SAE/ 10XX. O número “10” significa que o aço é simplesmente ao carbono e os dois últimos números indicam o percentual de carbono utilizado. Exemplo: SAE/ 1020. Indica que esse aço é simplesmente ao carbono e que o seu percentual é de 0,20% nominalmente. Os aços em sua produção sempre tem uma quantidade de carbono nominal, mas tem o mínimo e máximo empregado. No exemplo citado o percentual de carbono varia entre 0,17% à 0,22%.

Os aços de baixo carbono contém até 0,25%p C e não respondem a tratamentos térmicos, afim de formar martensita, que faz com que o material fique mais resistente no trabalho à frio. Essas ligas são relativamente moles e fracas mas possuem uma ductilidade e tenacidade muito fortes. São usináveis, soldáveis e são os mais baratos a serem produzidos. São geralmente utilizados em carcaças de automóveis, chapas de tubulações, edificações e pontes, em forma de vergalhão.

Os aços de médio carbono tem entre 0,25 à 0,6%p C, e podem ter tratamento térmico como austenização, têmpera e revenimento para melhorar as suas propriedades mecânicas. São mais resistentes que os aço de baixo carbono devido ao seu tratamento térmico, mas perdem um pouco de sua ductibilidade e tenacidade. São utilizados em rodas de trem, engrenagens, virabrequim e outras peças de maquinas e componentes que necessitam resistência à abrasão e tenacidade.

Os aços de alto teor de carbono são os mais duros e mais resistentes. Com carbono entre 0,6 à 1,4%p C, são os menos dúcteis de todos os tipos de aço carbono. Eles passam por processos de endurecimento e revenimento que faz com que fique resistente à abrasão e ao desgaste. São geralmente utilizados em ferramentas de corte, fabricação de facas, lâminas de corte, molas e arames.

A forma geralmente utilizada para saber se um aço irá aguentar a carga sobre ele é o ensaio de tração que consiste em colocar o material em um máquina de ensaio, e ela vai esticar o material até que ele se rompa. A carga necessária para produzir um determinado alongamento é monitorada enquanto o corpo de prova é tracionado a uma velocidade constante. Ao final do ensaio a máquina mostra resultados de limite de ruptura, limite escoamento e etc. Cada tipo de material e o emprego terá os seus limites máximos e mínimos.

O ferro puro é considerado um metal com alotropia, isto é, ele muda de tipo de estrutura dependendo da temperatura conforme a tabela abaixo.

Figura 1. Fonte Marcelo F. Moreira, Estrutura Cristalina dos Metais

O Fe apresenta estrutura cristalina Cúbica de Corpo Centrado na temperatura ambiente. Entretanto a 912°C o Fe sofre uma transformação alotrópica para Cúbica d Face Centrada. A transformação alotrópica é frequentemente acompanhada por modificações de densidade e outras propriedades físicas.

Atualmente emprega-se o aço devido a sua nítida superioridade frente às demais ligas considerando-se o seu preço. Já que existem numerosas jazidas de minerais de ferro suficientemente ricas, puras e fáceis de explorar, além da possibilidade de reciclar a sucata. Os procedimentos de fabricação de