O que é aço carbono?
Podemos definir que o aço carbono é uma liga metálica. Em sua composição, ela possui cerca de 0,008% a 2,11% de concentração de carbono, oferecendo a liga um nível de resistência elevada e permitindo que o aço seja utilizado em inúmeras atividades industriais, como a civil, automotiva, naval, de energia, e muito mais.
No contexto da estrutura de aço carbono, o ferro gusa se torna uma das bases mais usadas para realizar a criação de diversos tipos de aço, onde se dividem em baixo, médio e alto carbono. Confira abaixo sobre cada um deles!
Baixo carbono
O baixo carbono tem uma composição de até 0,30% de carbono e, por esta razão, tem uma resistência inferior em comparação com outros tipos de ligas. No entanto, é altamente usinável e pode ser facilmente soldado. Além disso, também tem dureza baixa e uma alta taxa de tenacidade.
Em relação a sua aplicação, o baixo carbono é destinado a chapas automobilísticas, perfis estruturais, placas para produção de tubos, construção civil, pontes e latas de folhas de flandres.
O aço de médio carbono tem uma quantidade de carbono entre 0,30% e 0,60% em sua composição e é mais resistente a tratamentos térmicos do que o aço de baixo carbono. Além disso, esse tipo de aço tem menor dureza e tenacidade em comparação com o aço de baixo carbono.
O médio carbono é um dos tipos mais comuns e amplamente utilizados, principalmente por sua boa capacidade de ser temperado em água. Portanto, pode ser aplicado em rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens, virabrequins e outras peças de máquinas que necessitam de elevada resistência mecânica e ao desgaste de tenacidade.
Alto carbono
Alto carbono possui de 0,60% até 1% de carbono em sua composição. É o tipo de aço carbono mais resistente ao desgaste, embora tenha uma menor capacidade de estiramento em comparação com os carbonos de baixo e médio teor.
Devido às suas propriedades de manter uma boa afiação, eles são frequentemente utilizados em estado temperado ou revenido. São aplicados em talhadeiras, folhas de serrote, martelos e facas.
A estrutura de aço carbono
Sua estrutura é baseada em arranjos cristalinos, onde os átomos de ferro se organizam em padrões específicos. Conforme dito anteriormente, a estrutura cristalina do aço carbono é denominada ferrita e trata-se de uma solução sólida de carbono em ferro alfa que possui uma estrutura cúbica de corpo centrado.
A ferrita é macia, relativamente fraca e apresenta boa ductilidade, o que significa que pode ser facilmente deformada sem quebrar.
A quantidade de carbono presente no aço carbono influencia suas propriedades mecânicas: à medida que o teor de carbono aumenta, a dureza e a resistência do aço também aumentam, enquanto a ductilidade diminui.
Além disso, a estrutura do aço carbono também pode ser modificada por tratamentos térmicos. Por exemplo, o resfriamento lento do aço carbono permite a formação da perlita, uma estrutura composta por camadas alternadas de ferrita e cementita (Fe3C), conferindo ao aço uma combinação de resistência e ductilidade.
Por outro lado, o resfriamento rápido do aço carbono pode formar a martensita, uma estrutura cristalina tetragonal de alta dureza e baixa ductilidade. A martensita é conhecida por sua resistência, mas é mais frágil do que a ferrita e a perlita.
Médio carbono
O aço de médio carbono tem uma quantidade de carbono entre 0,30% e 0,60% em sua composição e é mais resistente a tratamentos térmicos do que o aço de baixo carbono. Além disso, esse tipo de aço tem menor dureza e tenacidade em comparação com o aço de baixo carbono.
O médio carbono é um dos tipos mais comuns e amplamente utilizados, principalmente por sua boa capacidade de ser temperado em água. Portanto, pode ser aplicado em rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens, virabrequins e outras peças de máquinas que necessitam de elevada resistência mecânica e ao desgaste de tenacidade.
Alto carbono
Alto carbono possui de 0,60% até 1% de carbono em sua composição. É o tipo de aço carbono mais resistente ao desgaste, embora tenha uma menor capacidade de estiramento em comparação com os carbonos de baixo e médio teor.
Devido às suas propriedades de manter uma boa afiação, eles são frequentemente utilizados em estado temperado ou revenido. São aplicados em talhadeiras, folhas de serrote, martelos e facas.
A estrutura de aço carbono
Sua estrutura é baseada em arranjos cristalinos, onde os átomos de ferro se organizam em padrões específicos. Conforme dito anteriormente, a estrutura cristalina do aço carbono é denominada ferrita e trata-se de uma solução sólida de carbono em ferro alfa que possui uma estrutura cúbica de corpo centrado.
A ferrita é macia, relativamente fraca e apresenta boa ductilidade, o que significa que pode ser facilmente deformada sem quebrar.
A quantidade de carbono presente no aço carbono influencia suas propriedades mecânicas: à medida que o teor de carbono aumenta, a dureza e a resistência do aço também aumentam, enquanto a ductilidade diminui.
Além disso, a estrutura do aço carbono também pode ser modificada por tratamentos térmicos. Por exemplo, o resfriamento lento do aço carbono permite a formação da perlita, uma estrutura composta por camadas alternadas de ferrita e cementita (Fe3C), conferindo ao aço uma combinação de resistência e ductilidade.
Por outro lado, o resfriamento rápido do aço carbono pode formar a martensita, uma estrutura cristalina tetragonal de alta dureza e baixa ductilidade. A martensita é conhecida por sua resistência, mas é mais frágil do que a ferrita e a perlita.
Quais são os tipos de aço carbono?
ASTM A36
O ASTM A36 é um aço de baixa liga que contém principalmente ferro, carbono, manganês, fósforo, enxofre e pequenas quantidades de outros elementos. Conhecido por oferecer boa resistência à tração, ductilidade e tenacidade, a liga é amplamente utilizada na construção civil, incluindo estruturas de edifícios, pontes, plataformas e equipamentos de transporte.
SAE 1020
É um aço carbono de baixa liga que consiste principalmente de ferro e carbono, com pequenas quantidades de outros elementos.
Além de boa resistência à tração e ductilidade, também oferece tenacidade e usinabilidade, sendo comumente aplicado em processos que exigem usinagem, como componentes de máquinas, eixos, engrenagens e peças estruturais.
Além disso, o SAE 1020 é encontrado em produtos laminados a quente, como barras e chapas.
SAE 1045
O SAE 1045 é um aço carbono de média liga que contém principalmente ferro, carbono e manganês. Tendo boa resistência à tração e tenacidade, é comumente utilizado em peças de máquinas que requerem alta resistência, como eixos, engrenagens, manivelas e hastes. Também é utilizado em aplicações estruturais e componentes de transmissão.
Principais benefícios das estruturas de aço carbono
Entendendo a estrutura de aço carbono, já podemos notar certas características que o torna importante para diversas atividades industriais, como é o caso da ductilidade, tenacidade, resistência à tração. Porém, encontramos outros benefícios do uso dessa liga:
- Versatilidade: o aço carbono é altamente versátil e pode ser usado em uma ampla gama de aplicações industriais, como construção civil, indústria automotiva, naval, petróleo e gás, entre outras.
- Disponibilidade e custo: o aço carbono é amplamente disponível no mercado, tornando-o facilmente acessível para várias indústrias. Além disso, em comparação com outros materiais, o aço carbono geralmente tem um custo relativamente baixo.
- Resistência à corrosão: dependendo da composição química e tratamento, o aço carbono pode exibir boa resistência à corrosão em determinados ambientes. No entanto, em locais altamente corrosivos, pode ser necessário aplicar revestimentos protetores.
- Sustentabilidade: o aço carbono é altamente reciclável, o que contribui para a sustentabilidade ambiental. O aço reciclado pode ser reutilizado na fabricação de novos produtos, reduzindo a necessidade de produção de aço virgem.