SteelConstruction. info Propriedades do material de aço topo Propriedades do material necessárias para o design As propriedades que devem ser consideradas pelos designers ao especificar produtos de construção de aço são: Para o projeto, as propriedades mecânicas são derivadas de valores mínimos especificados no padrão de produto relevante. A soldabilidade é determinada pelo teor químico da liga, que é regido por limites no padrão do produto. A durabilidade depende do tipo de liga particular - aço carbono comum, aço inoxidável ou aço inoxidável. Topo Fatores que influenciam propriedades mecânicas O aço deriva suas propriedades mecânicas a partir de uma combinação de composição química, tratamento térmico e processos de fabricação. Enquanto o principal constituinte do aço é o ferro, a adição de quantidades muito pequenas de outros elementos pode ter um efeito marcado sobre as propriedades do aço. A força do aço pode ser aumentada pela adição de ligas como manganês, niobio e vanádio. No entanto, estas adições de liga também podem afetar adversamente outras propriedades, como a ductilidade. Resistência e soldabilidade. Minimizar o nível de enxofre pode aumentar a ductilidade. E a resistência pode ser melhorada pela adição de níquel. A composição química para cada especificação de aço é, portanto, cuidadosamente equilibrada e testada durante sua produção para garantir que as propriedades apropriadas sejam alcançadas. Os elementos de liga também produzem uma resposta diferente quando o material é submetido a tratamentos térmicos que envolvem o arrefecimento a uma taxa prescrita a partir de uma temperatura de pico particular. O processo de fabricação pode envolver combinações de tratamento térmico e trabalho mecânico que são de importância crítica para o desempenho do aço. O trabalho mecânico ocorre quando o aço está sendo enrolado ou formado. Quanto mais aço é enrolado, mais forte se torna. Este efeito é evidente nos padrões de materiais, que tendem a especificar a redução dos níveis de força de produção com o aumento da espessura do material. O efeito do tratamento térmico é melhor explicado por referência às várias rotas do processo de produção que podem ser usadas na fabricação de aço, sendo as principais: Aço laminado Aço normalizado Aço laminado normalizado Aço laminado termomecanicamente (QTT) Quenched e temperado (QampT ) Aço. O aço esfria à medida que é enrolado, com uma temperatura típica de acabamento laminado de cerca de 750degC. O aço que é então permitido arrefecer naturalmente é designado como material laminado. A normalização ocorre quando o material enrolado é aquecido de volta a aproximadamente 900degC e mantido a essa temperatura durante um tempo específico, antes de deixar esfriar naturalmente. Este processo refina o tamanho do grão e melhora as propriedades mecânicas, especificamente a dureza. Normalized-Rollled é um processo em que a temperatura está acima de 900degC após o rolamento é completado. Isso tem um efeito semelhante nas propriedades como a normalização, mas elimina o processo extra de reaquecimento do material. Os aços laminados normalizados e normalizados têm uma designação N. O uso de aço de alta resistência pode reduzir o volume de aço necessário, mas o aço precisa ser resistente às temperaturas de operação, e também deve exibir ductilidade suficiente para suportar qualquer propagação dúctil de fissuras. Portanto, os aços de maior resistência exigem resistência e ductilidade melhoradas, o que só pode ser alcançado com aços isentos de carbono e maximizando o refinamento de grãos. A implementação do processo de laminação termomecânica (TMR) é uma maneira eficiente de alcançar isso. O aço laminado termomecanicamente utiliza uma química particular do aço para permitir uma menor temperatura de acabamento de rolamento de cerca de 700degC. É necessária uma maior força para rolar o aço a estas temperaturas mais baixas, e as propriedades são mantidas a não ser que sejam recalcadas acima de 650 ° C. O aço laminado termomecanicamente possui uma designação M. O processo para aço temperado e temperado começa com um material normalizado a 900degC. É rapidamente arrefecido ou apagado para produzir aço com alta resistência e dureza, mas baixa resistência. A resistência é restaurada reaquecendo-o para 600degC, mantendo a temperatura por um tempo específico e depois deixando esfriar naturalmente (Tempering). Os aços temperados e temperados têm uma designação Q. A extinção envolve o resfriamento de um produto rapidamente por imersão diretamente na água ou no óleo. É freqüentemente usado em conjunto com o temperamento, que é um tratamento térmico de segunda etapa a temperaturas abaixo da faixa austenitizadora. O efeito do tempero é suavizar as estruturas previamente endurecidas e torná-las mais resistentes e mais dúcteis. Gráfico de tempo de temperatura esquemático dos processos de rolamento topo Força superior Força de rendimento A força de rendimento é a propriedade mais comum que o designer precisará, pois é a base usada para a maioria das regras dadas nos códigos de design. Nos padrões europeus para aços estruturais de carbono (incluindo a corrosão do aço), a designação primária refere-se à força de elasticidade, e. O aço S355 é um aço estrutural com uma força de emissão mínima especificada de 355 Nmmsup2. Os padrões do produto também especificam o alcance permitido de valores para a resistência à tração (UTS). O UTS mínimo é relevante para alguns aspectos do design. Top Aços laminados a quente Para aços de carbono laminados a quente, o número citado na designação é o valor da força de elasticidade para material de até 16 mm de espessura. Os designers devem notar que a força de produção diminui com o aumento da espessura da placa ou da seção (o material mais fino é trabalhado mais do que o material grosso e o trabalho aumenta a força). Para os dois tipos mais comuns de aço utilizados no Reino Unido, as resistências de emissão mínimas especificadas e a resistência mínima à tração são mostradas na tabela abaixo para aços BS EN 10025-2 1. Rendimento mínimo e resistência à tração para graus de aço comuns Força de rendimento (Nmm 2) para espessura nominal t (mm) Resistência à tração (Nmm 2) para espessura nominal t (mm) O Anexo Nacional do Reino Unido para BS EN 1993-1-1 2 permite que o valor de rendimento mínimo para a espessura particular seja usado como o valor nominal (Característica) força de rendimento fy e força de tração mínima para ser usada como a resistência máxima nominal (característica). Valores semelhantes são dados para outras classes em outras partes da BS EN 10025 e para seções vazias para BS EN 10210-1 3. Aços formados a frio Há uma ampla gama de graus de aço para aços de tira adequados para a formação a frio. Os valores mínimos de resistência ao desgaste e resistência à tração são especificados no padrão de produto relevante BS EN 10346 4. BS EN 1993-1-3 5 tabula os valores da força de resistência básica f yb e resistência à tração final que devem ser utilizados como valores de característica em desenhar. Aços inoxidáveis superiores Os graus de aço inoxidável são designados por um número de aço numérico (como 1.4401 para um aço austenítico típico) em vez do sistema de designação S para aços carbono. A relação estresse-deformação não possui a clara distinção de um limite de rendimento e as resistências à elasticidade em aço inoxidável para aço inoxidável são geralmente citadas em termos de resistência à prova definida para uma deformação permanente de deslocamento particular (convencionalmente a deformação 0,2). Os pontos fortes dos aços inoxidáveis estruturais de uso comum variam de 170 a 450 Nmmsup2. Os aços austeníticos possuem menor resistência à elasticidade do que os aços de carbono comummente usados. Os aços duplos possuem maior resistência ao escoamento do que os aços comuns de carbono. Para os aços inoxidáveis austeníticos e duplex, a proporção de força máxima para produzir força é maior do que para os aços carbono. A BS EN 1993-1-4 6 tabula os valores nominais (características) da resistência ao escoamento f y e a força de tração mínima máxima para os aços para BS EN 10088-1 7 para uso no projeto. Amostra de teste de impacto Toughness V-notch superior É na natureza de todos os materiais para conter algumas imperfeições. No aço, essas imperfeições assumem a forma de rachaduras muito pequenas. Se o aço for insuficientemente resistente, a rachadura pode se propagar rapidamente, sem deformação plástica e resultar em fratura quebradiça. O risco de fratura quebradiça aumenta com a espessura, esforço de tração, levantamento de tensões e temperaturas mais frias. A dureza do aço e sua capacidade de resistir à fratura quebradiça dependem de uma série de fatores que devem ser considerados na fase de especificação. Uma medida conveniente de dureza é o teste de impacto Charpy V-notch - veja a imagem à direita. Este teste mede a energia de impacto necessária para quebrar um pequeno espécime entalhado, a uma temperatura especificada, por um único golpe de impacto de um pêndulo. Os vários padrões de produtos especificam valores mínimos de energia de impacto para diferentes sub-graus de cada grau de resistência. Para os aços estruturais não ligados, as designações dos subgrados são JR, J0, J2 e K2. Para aços de grão fino e aços temperados e temperados (geralmente mais resistentes, com maior energia de impacto) são utilizadas diferentes designações. Um resumo das designações de tenacidade é apresentado na tabela abaixo. Energia mínima de impacto especificada para sub-graus de aço carbono Para aços de calibre fino para formação a frio, não são especificados requisitos de energia de impacto para materiais com menos de 6 mm de espessura. A seleção de um sub-grau apropriado, para fornecer resistência adequada em situações de design, é dada na BS EN 199382091820910 8 e no seu Reino Unido associado 9. As regras relacionam a temperatura de exposição, o nível de estresse, etc., a uma espessura limitante para cada sub-grade de aço. As orientações sobre a seleção de uma sub-categoria apropriada são dadas no ED007. Os aços inoxidáveis geralmente são muito mais resistentes do que os aços carbono. Os valores mínimos são especificados na norma BS EN 10088-4 10. A BS EN 1993-1-4 6 afirma que os aços austeníticos e duplex são adequadamente resistentes e não suscetíveis a fraturas quebradiças para temperaturas de serviço até - 40degC. Ductility Ductility é uma medida do grau em que um material pode esticar ou alongar entre o início do rendimento e eventual fratura sob carga de tração como demonstrado na figura abaixo. O designer baseia-se na ductilidade para vários aspectos do design, incluindo a redistribuição do estresse no estado limite final, o projeto do grupo de parafusos, o risco reduzido de propagação de fissuras por fadiga e nos processos de fabricação de soldagem. Dobrando e endireitando. Os vários padrões para os graus de aço na tabela acima insistem em um valor mínimo para a ductilidade, de modo que os pressupostos do projeto são válidos e, se estes forem especificados corretamente, o designer pode ter certeza de seu desempenho adequado. Comportamento de tensão de tensão para aço superior Weldability Revestimentos de soldagem em um grande feixe fabricado (Imagem cortesia da Mabey Bridge Ltd) Todos os aços estruturais são essencialmente soldáveis. No entanto, a soldagem envolve a fusão local do aço, que posteriormente esfria. O arrefecimento pode ser bastante rápido porque o material envolvente, e. O feixe, oferece um grande dissipador de calor e a solda (e o calor introduzido) geralmente é relativamente pequena. Isso pode levar ao endurecimento da zona afetada pelo calor (HAZ) e à resistência reduzida. Quanto maior a espessura do material, maior a redução da resistência. A susceptibilidade à fragilização também depende dos elementos de liga, principalmente, mas não exclusivamente, do conteúdo de carbono. Essa susceptibilidade pode ser expressa como o Valor Equivalente de Carbono (CEV), e os vários padrões de produtos para o padrão de aços carbono apresentam expressões para determinar esse valor. BS EN 10025 1 define limites obrigatórios para CEV para todos os produtos de aço estrutural cobertos, e é uma tarefa simples para aqueles que controlam a soldagem garantir que as especificações do procedimento de soldagem utilizadas sejam qualificadas para o grau de aço apropriado e CEV. Topo Outras propriedades mecânicas do aço Outras propriedades mecânicas do aço estrutural que são importantes para o designer incluem: Módulo de elasticidade, E 210,000 Nmmsup2 Módulo de cisalhamento, G E2 (1 nu) Nmmsup2, freqüentemente tomado como 81,000 Nmmsup2 Rácio Poissons, nu 0,3 Coeficiente de Expansão térmica, alfa 12 x 10 -6 degC (na faixa de temperatura ambiente). Top Durabilidade Aplicação externa da proteção contra corrosão (Imagem cortesia da Hempel UK Ltd.) Uma outra propriedade importante é a prevenção de corrosão. Embora os aços especiais resistentes à corrosão estejam disponíveis, estes não são normalmente utilizados na construção de edifícios. A exceção a isso é a corrosão do aço. O meio mais comum de fornecer proteção contra corrosão para construção de aço é pintando ou galvanizando. O tipo e o grau de proteção de revestimento necessários dependem do grau de exposição, localização, vida útil do projeto, etc. Em muitos casos, em situações secas internas, não são necessários revestimentos de proteção contra corrosão além da proteção contra incêndio apropriada. Informações detalhadas sobre proteção contra corrosão de aço estrutural estão disponíveis. O aço à prova de intempéries é um aço de baixa liga de alta resistência que resiste à corrosão, formando uma pátina de proteção anticorrosiva, que inibe a corrosão adicional. Não é necessário revestimento protetor. É amplamente utilizado no Reino Unido para pontes e foi utilizado externamente em alguns edifícios. Também é usado para características arquitetônicas e estruturas escultóricas como o Angel of the North. Anjo do topo do norte Notas de aço inoxidável de aço inoxidável: Austenitic Cr-Ni em aço inoxidável. Melhor resistência à corrosão do que o tipo 302. Alta ductilidade, excelente desenho, formação e propriedades de fiação. Essencialmente não magnético, torna-se ligeiramente magnético quando o frio funcionou. O baixo teor de carbono significa menos precipitação de carboneto na zona afetada pelo calor durante a soldagem e uma menor susceptibilidade à corrosão intergranular. Aplicações: barris de cerveja, fole, equipamento químico, guarnições de funil de carvão, equipamentos de cozinha, bobinas de refrigeração, vasos criogênicos, equipamentos lácteos, evaporadores, utensílios de talheres, tubos de alimentação, mangueiras metálicas flexíveis, equipamentos de processamento de alimentos, equipamentos cirúrgicos hospitalares, agulhas hipodérmicas, cozinha Lavatórios, equipamentos marinhos e fixadores, vasos nucleares, filtros de filtro de óleo, equipamentos de refrigeração, indústria de papel, panelas e frigideiras, recipientes sob pressão, acessórios sanitários, válvulas, tambores de carregamento, fiação, tubos fixos, equipamentos de tingimento de têxteis, tubos. Resistência à corrosão: resiste a maioria dos ácidos oxidantes e salgados. Desculpe, mas nossas fontes não relatam nenhuma outra informação para este material. Às vezes, você verá esta mensagem durante uma atualização interna do MatWeb, especialmente às 07:00 GMT. Referências para esta folha de dados. Alguns dos valores exibidos acima podem ter sido convertidos de suas unidades originais ou arredondados para exibir as informações em um formato consistente. Os usuários que precisam de dados mais precisos para cálculos científicos ou de engenharia podem clicar no valor da propriedade para ver o valor original, bem como as conversões em bruto para unidades equivalentes. Recomendamos que você use apenas o valor original ou uma das suas conversões em bruto em seus cálculos para minimizar o erro de arredondamento. Nós também pedimos que você consulte o aviso legal da MatWebs e os termos de uso relativos a essa informação. Dados e ferramentas MatWeb fornecidos pela MatWeb, LLC.
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