A definição de Aço :

Aço é uma liga metálica composta essencialmente por ferro e carbono, com variação do percentual de Carbono entre 0,008 e 2,11%.

Pode ser classificado  de acordo c/ :

• Quantidade de carbono
• Composição química
• Quanto à constituição microestrutural
• Quanto à sua aplicação

A classificação mais comum é de acordo com a composição química, dentre os sistemas de classificação química o SAE é o mais utilizado, e adota a notação ABXX, AB se refere a elementos de liga adicionados intencionalmente XX se refere ao percentual em peso de carbono multiplicado por cem.

Além dos componentes básicos, o aço incorpora outros elementos químicos, alguns prejudiciais, provenientes da sucata, do mineral ou do combustível utilizado no processo de fabricação, como o enxofre e o fósforo.

Outros elementos podem ser adicionados intencionalmente para melhorar algumas características do aço, para aumentar a sua resistência, ductibilidade, dureza ou outra, ou para facilitar algum processo fábril, como usinabilidade, é o caso de elementos de liga como o níquel, o cromo, o molibdênio e outros.

No aço comum o teor de impurezas (elementos além do ferro e do carbono) estará sempre abaixo dos 2%.

Acima dos 2 até 5% de outros elementos já pode considerado aço de baixa-liga,

Acima de 5% é considerado de alta-liga.  O aço inoxidável é um aço de alta-liga com teores de cromo e de níquel ultrapassando 20%.

O enxofre e o fósforo são elementos prejudicais ao aço pois interferem nas suas propriedades físicas, deixando-o quebradiço. Dependendo das exigências , o controle sobre as impurezas pode ser menos rigoroso ou então podem pedir o uso de um anti-sulfurante como o magnésio e outros elementos de liga benéficos.

Propriedades

As  propriedades médias de um aço com 0,2% de carbono em peso geram em torno de:

• Densidade média': 7860 kg/m³ (ou 7,86 g/cm³)
• Coeficiente de expansão térmica: 11,7 10-6 (C°)-1
• Condutividade térmica:52,9 W/m-K
• Calor específico: 486 J/kg-K
• Resistividade elétrica: 1,6 10-7Ω
• Módulo de elasticidade (Módulo de Young) Longitudinal: 210GPa
• Módulo de elasticidade (Módulo de Young) transversal: 80 GPa
• Coeficiente de Poisson: 0,3
• Limite de escoamento: 210 MPa
• Limite de resistência a tração: 380 MPa
• Alongamento: 25%

Considerações

Os procedimentos de fabricação são chamados de aciaria e são relativamente simples. Processos de fabricação: Processo de aciaria eléctrica, onde se utiliza eléctrodos e  Processo de aciaria LD, onde se utiliza sopro de oxigénio no metal líquido por meio de uma lança.

Existem numerosas jazidas de minerais de ferro suficientemente ricas, puras e fáceis de explorar, além da possibilidade de reciclar a sucata.

A obtenção de  formas geométricas complexas é conseguida com relativa facilidade.

Apresentam uma combinação de propriedades mecânicas que podem ser modificadas dentro de uma ampla faixa diversificando os componentes da liga e as suas quantidades, mediante a aplicação de tratamentos.

A realização de  previsões de seu comportamento é possível devido à experiência acumulada na sua utilização o que reduz custos de projetos e prazos no mercado.

A importância industrial deste material  é tamanha que a sua metalurgia recebe a denominação especial de siderurgia, e a sua influência no desenvolvimento humano foi tão importante que uma parte da história da humanidade foi denominada Idade do ferro.

 Normas de aplicação

• NBR 5889 - Aço fundido e ferro fundido – Coleta de amostras – Método de ensaio
• NRB 6152 – Matérias metálicos – Determinação das propriedades mecânicas a tração – Método de ensaio
• NBR 6157 – Matérias metálicas – Determinação de resistência ao impacto em corpo-de-prova entalhados simplesmente apoiados – Método de ensaio
• NBR 6215 – Produtos siderúrgicos – Terminologia
• NBR 6444 – Ensaio não destrutivo – Terminologia
• NBR 6645 – Peça bruta de aço fundido – Afastamento dimensionais – Padronização
• NBR 8653 – Metalografla e tratamentos térmicos e termoquímicos das ligas ferro carbono –terminologia

Breve Histórico

Os relatos da fabricação de ferro têm origem na Anatólia, cerca de 2000 a.C. tendo sido a Idade do Ferro plenamente estabelecida por volta de 1000 a.C.. A tecnologia da fabricação do ferro espalhou-se pelo mundo. Em, aproximadamente, 500 a.C., chegou às fronteiras orientais da Europa e por volta de 400 a.C. chegou à China. Os minérios de ferro eram encontrados em abundância na natureza, assim como o carvão. Atualmente a maior quantidade de matéria prima para produção de aço é a sucata proveniente dos resíduos de fabricação industrial.

O método 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 trabalhando, possuindo maleabilidade, contendo, entretanto pedaços de escória 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 frágil 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 minimizando-a por reaquecimento do aço a uma temperatura entre 350°C e 500°C.

Os chineses produziam aços tratados termicamente por volta de 200 a.C. e os japoneses aprenderam a arte da produção de artefatos em metal dos chineses, embora tenham ajudado a espalhar o conhecimento da tecnologia da fabricação de aços, aumentando muito a produção de ferro trabalhado no mundo romano.

A produção de aço ou ferro trabalhado se estabilizou na Europa até que, no começo do século XV, começou-se a utilizar quedas d'água para insuflar ar nos fornos de fusão. A temperatura no interior dos fornos passou a ser maior de 1200°C. Desta forma, ao invés de produzirem-se os torrões, passou-se a produzir um líquido rico em carbono: o ferro fundido. Para se obter o ferro trabalhado e reduzir o teor de carbono deste ferro fundido, o mesmo era solidificado e em seguida fundido em atmosfera oxidante, utilizando carvão como combustível. Este processo retirava o carbono de ferro dando origem a um tarugo semi-sólido que após resfriamento era martelado até chegar na forma final.

A diferença fundamental entre aço e ferro fundido  é que o aço, pela sua ductibilidade, é facilmente deformável por forja, laminação e extrusão, enquanto que uma peça em ferro fundido é fabricada pelo processo de fundição. O ferro fundido, também é uma liga de ferro e carbono, mas com teor de carbono entre 2,11% e 6,67%.