Tudo sobre o aço como material de fabrico

O aço é uma peça importante no fabrico de coisas. Desde edifícios altos a automóveis e até ferramentas minúsculas, a resistência e a longa duração do aço fazem dele uma escolha de topo para muitos trabalhos. Vejamos por que razão o aço é tão importante e como ajuda a construir o nosso mundo.

Porque é que o aço domina a indústria transformadora

O aço é o metal mais utilizado no mundo. Todos os anos, os fabricantes produzem cerca de 1,9 mil milhões de toneladas de aço. Isso é mais do que todos os outros metais juntos! Porque é que as pessoas usam tanto aço?

• É forte mas pode ser moldado facilmente
• É dura muito tempo e não se parte facilmente
• É mais barato do que muitos outros metais
• Pode ser reciclado uma e outra vez

O aço também ajuda o dinheiro do nosso mundo - acrescenta cerca de $2,9 triliões à economia global todos os anos. São muitos empregos e crescimento!

O que é o aço? Composição e ciência

Na sua essência, o aço é essencialmente ferro misturado com uma pequena quantidade de carbono (entre 0,02% e 2,1%). Esta mistura torna o ferro muito mais forte. É como juntar um bocadinho de chocolate ao leite - muda tudo!

Os fabricantes de aço também adicionam outros elementos para conferir ao aço poderes especiais:

Os cientistas chamam ao aço um "metais ferrosos" porque contém ferro. Outros metais, como o alumínio e o cobre, são "não ferrosos" porque não contêm ferro.

Tipos de aço e suas aplicações

Nem todo o aço é igual. Diferentes tipos funcionam melhor para diferentes trabalhos:

Aço carbono

Este é o tipo mais comum, constituindo cerca de 90% de toda a produção de aço. Apresenta-se em três tipos principais:

• Aço de baixo carbono (aço macio): Fácil de moldar e soldar, utilizado para carroçarias de automóveis
• Aço de médio carbono: Mais forte, utilizado para Peças de aço para maquinagem CNC em máquinas
• Aço de alto carbono: Muito duro, utilizado para ferramentas de corte e molas

Aço inoxidável

Este aço especial contém pelo menos 10,5% de crómio, o que o ajuda a combater a ferrugem. Existem diferentes tipos:

• Austenítico: O mais comum, utilizado para lava-loiças de cozinha e equipamento alimentar
• Martensítico: Pode ser tratado termicamente para ser muito duro, utilizado para facas
• Duplex: Super-resistente à corrosão, utilizado em locais difíceis como fábricas de produtos químicos

Aço para ferramentas

Fabricados para cortar, moldar e dar forma a outros materiais. Estes aços mantêm-se duros mesmo quando aquecem devido ao corte. São utilizados para fazer coisas como brocas e carimbos de metal.

Aço de liga leve

Estes aços têm elementos especiais adicionados para que funcionem melhor em trabalhos específicos. As engrenagens dos automóveis, por exemplo, utilizam aços de liga com molibdénio e níquel.

Como o aço é fabricado: Processos de produção

Produzir aço é como cozinhar uma receita complexa. As duas principais formas de produzir aço são:

Alto-forno - Siderurgia a oxigénio básico (BF-BOS)

Este método tradicional produz cerca de 70% do aço mundial:

1. O minério de ferro, o carvão e o calcário vão para um alto-forno
2. A mistura aquece até cerca de 1.200°C (2.200°F)
3. Sai ferro fundido
4. O ferro vai para um forno de oxigénio básico onde o oxigénio é soprado
5. O carbono e outros elementos indesejáveis são queimados
6. São adicionados outros elementos para obter o tipo certo de aço

Forno de arco elétrico (FEA)

Este novo método utiliza maioritariamente aço reciclado:

1. A sucata de aço vai para uma panela grande
2. Eléctrodos enormes criam arcos eléctricos (como um relâmpago)
3. A eletricidade derrete o aço
4. São acrescentados novos elementos para criar o tipo correto
5. O aço é vertido em moldes

O FEA consome menos 60% de energia do que os altos-fornos, o que é bom para o nosso planeta. Isto é útil porque o aço pode ser reciclado vezes sem conta - de facto, 90% de aço são reciclados, o que faz dele o material mais reciclado na Terra.

Propriedades críticas do aço

O aço tem caraterísticas especiais que o tornam ótimo para muitos trabalhos:

Propriedades mecânicas

• Resistência à tração: A força de tração que o aço pode suportar antes de se partir. O aço pode suportar entre 400 e 2.000 MPa (megapascal), o que é muito mais forte do que a madeira ou o plástico.
• Ductilidade: O aço pode esticar-se sem se partir. Isto ajuda-o a absorver a energia.
• Dureza: Medido na escala Rockwell, mostra a resistência do aço às mossas e aos riscos.

Propriedades funcionais

• Condutividade térmica: O aço pode deslocar o calor, mas não tão bem como o cobre ou o alumínio.
• Magnetismo: A maioria dos aços pode ser magnetizada, o que ajuda nos motores e geradores.
• Resistência à corrosão: Alguns aços (como o inoxidável) combatem melhor a ferrugem do que outros. O aço normal pode ser galvanizado (revestido de zinco) para evitar a ferrugem.

Normas

A qualidade do aço é verificada através de normas de grupos como a ASTM (American Society for Testing and Materials), ISO (International Organization for Standardization) e EN (European Standards). Estas normas garantem que o aço funciona corretamente para a sua função.

Principais aplicações industriais

O aço funciona em muitos sítios! Aqui estão os maiores utilizadores:

Construção (50% totalmente em aço)

Os edifícios, as pontes e as casas utilizam o aço:

• Varões para betão armado (vergalhões)
• Vigas e pilares estruturais
• Telhados e revestimentos

O aço torna os edifícios mais fortes contra terramotos e tempestades.

Automóvel (12% de todo o aço)

Os fabricantes de automóveis utilizam aço para maquinagem de precisão em:

• Estruturas e carroçarias de automóveis
• Peças de motor
• Engrenagens e eixos

Novos aços de alta resistência ajudam a tornar os automóveis mais leves e mais seguros.

Aeroespacial

Os aviões e os foguetões necessitam de aços especiais que:

• Mantém-se resistente a temperaturas altas e baixas
• Não pesar demasiado
• Não se quebre com o stress repetido

Indústria da energia

As turbinas eólicas, as plataformas petrolíferas e as centrais eléctricas necessitam de aço com capacidade:

• Resiste a condições climatéricas adversas
• Lidar com forças fortes
• Duram décadas

Vantagens vs. Desvantagens

O aço tem muitos pontos positivos, mas também alguns desafios:

Prós

• Longevidade: As estruturas de aço podem durar mais de 100 anos se forem bem cuidadas
• Adaptabilidade: Pode ser fabricado em quase todas as formas
• Eficiência de custos: Mais barato do que muitos metais com resistência semelhante
• Amigo do ambiente: Pode ser reciclado várias vezes sem perder a qualidade

Contras

• Corrosão: O aço normal enferruja se não for protegido com revestimentos
• Utilização de energia: A produção de aço novo a partir do minério consome muita energia e polui
• Peso: Mais pesado do que o alumínio ou os materiais compósitos
• Condutor térmico: Pode perder calor no inverno e ganhar calor no verão

Inovações que moldam o futuro

O aço continua a melhorar! Aqui estão algumas novidades interessantes:

Impressão 3D com aço

Atualmente, as máquinas podem imprimir peças de aço camada a camada. Isto ajuda a fabricar:

• Formas complexas que não podiam ser feitas antes
• Peças personalizadas para a indústria aeroespacial e dispositivos médicos
• Protótipos muito mais rápidos

Aço verde

Novas formas de produzir aço com menos poluição:

• Utilizar hidrogénio em vez de carvão para remover o oxigénio do minério de ferro
• Capturar o dióxido de carbono antes de este atingir o ar
• Utilizar mais aço reciclado nos fornos de arco elétrico

O projeto HYBRIT da SSAB reduziu as emissões de CO₂ em 90% utilizando hidrogénio.

Revestimentos inteligentes

Novos revestimentos tornam o aço ainda melhor:

• Revestimentos auto-regenerativos que corrigem pequenos riscos
• Superfícies nanométricas que se limpam a si próprias
• Revestimentos que mudam de cor quando o aço está sob tensão

FAQs sobre o aço

Conclusão

O aço continua a ser a espinha dorsal do fabrico moderno porque combina resistência, acessibilidade e versatilidade melhor do que quase qualquer outro material. Desde o Fresagem CNC de componentes de aço até às vigas maciças dos arranha-céus, o aço está presente em quase todas as partes do nosso mundo construído.

Ao olharmos para o futuro, as inovações na produção de "aço verde" e os maquinagem de aço por medida ajudará este material fantástico a tornar-se ainda mais sustentável, mantendo o seu lugar como o material de fabrico mais importante do mundo.