Os relacionamentos dos elementos com o aço (Como funcionam os laços de amizade entre alguns elementos e no que influencia cada um deles) Parte 2

Molibdênio (Mo)

    O molibdênio aumenta fortemente a profundidade de têmpera característica do aço. É muito usado em combinação com o cromo para aumentar a resistência do aço a altas temperaturas. Esse grupo de aços é referido como aços ao cromo-molibdênio.

       O molibdênio é um metal de transição. O metal puro é de coloração branco prateado e muito duro; além disso, tem um dos pontos de fusão mais altos entre todos os elementos puros. Em pequenas quantidades, é aplicado em diversas ligas metálicas de aço para endurecê-lo e torná-lo resistente à corrosão. Por outro lado, o molibdênio é o único metal da segunda série de transição cuja essencialidade é reconhecida do ponto de vista biológico; é encontrado em algumas enzimas com diferentes funções, concretamente em oxotransferases (função de transferência de elétrons ), como por exemplo a xantina oxidase, e na nitrogenase (função de fixação de nitrogênio molecular).

Silício (Si)

     A função mais comum do silício nos aços é como agente desoxidante. Normalmente aumenta a resistência dos aços, mas quantidades excessivas podem reduzir a ductilidade. Em consumíveis de soldagem é algumas vezes adicionado para aumentar a fluidez do metal de solda.

       Suas propriedades são intermediárias entre as do carbono e o germânio. Na forma cristalina é muito duro e pouco solúvel, apresentando um brilho metálico e uma coloração grisácea. É um elemento relativamente inerte e resistente à ação da maioria dos ácidos; reage com os halogênios e álcalis. O silício transmite mais de 95% dos comprimentos de onda das radiações infravermelhas.

Fósforo (P)

     O fósforo é considerado um elemento residual nocivo nos aços porque reduz fortemente sua ductilidade e tenacidade. Normalmente todo esforço é feito para reduzir o teor de fósforo para os menores níveis possíveis. Entretanto, em alguns aços o fósforo é adicionado em quantidades muito pequenas para aumentar sua resistência.

       O nome ´fósforo´ adquiriu novo significado graças ao químico britânico John Walker, que descobriu um composto que ardia ao ser friccionado contra certas superfícies. Havia nascido o ´fósforo´ comum, colocado à venda por Walker em 7 de abril de 1827. Inicialmente foi um artifício perigoso, pois soltava chispas e costumava queimar as pessoas ou chamuscar sua roupa, até que em 1832 o austríaco J. Siegal conseguiu fabricar os primeiros fósforos de segurança.    

Alumínio (Al)

     O alumínio é basicamente empregado como um agente desoxidante dos aços. Ele pode também ser adicionado em quantidades muito pequenas para controlar o tamanho dos grãos.

      O alumínio é um metal leve, macio e resistente. Possui um aspecto cinza prateado e fosco, devido à fina camada de óxidos que se forma rapidamente quando exposto ao ar. O alumínio não é tóxico como metal, não-magnético, e não cria faíscas quando exposto a atrito. O alumínio puro possui tensão de cerca de 19 megapascais (MPa) e 400 MPa se inserido dentro de uma liga. Sua densidade é aproximadamente de um terço do aço ou cobre. É muito maleável, muito dúctil, apto para a mecanização e fundição, além de ter uma excelente resistência à corrosão e durabilidade devido à camada protetora de óxido. É o segundo metal mais maleável, sendo o primeiro o ouro, e o sexto mais dúctil. Por ser um bom condutor de calor, é muito utilizado em panelas de cozinha.

Cobre (Cu)

      O cobre contribui fortemente para aumentar a resistência à corrosão dos aços carbono pelo retardamento da formação de carepa à temperatura ambiente, porém altos teores de cobre podem causar problemas durante a soldagem.

       O cobre ocupa a mesma família na tabela periódica que a prata e o ouro. Em termos de estrutura eletrônica, o cobre tem um elétron orbital em cima de uma cheia escudo do elétron(o elétron que faz as ligações) , que faz ligações metálicas . A prata e o ouro são semelhantes. O cobre é normalmente fornecido, como quase todos os metais de uso industrial e comercial, em um grão fino de formulário policristalino. Metais policristalinos tem mais força do que monocristalinos formas, e a diferença é maior para o menor grão (de cristal) em tamanho. É facilmente trabalhado, sendo que ambas as propriedades de dúctil e maleável ele tem. A facilidade com que pode ser levado a cabo o torna útil para trabalhos eléctricos, assim como sua alta condutividade elétrica.

       O cobre tem um tom avermelhado, alaranjado ou cor acastanhada devido a uma fina camada de manchas (incluindo óxidos ).O cobre puro é rosa ou cor de pêssego. Cobre junto de ósmio (azulada), césio e de ouro (tanto amarelo) são os únicos quatro metais elementar com uma cor natural que não o cinza ou prata. Cobre resultados cor característica de sua configuração eletrônica.

Nióbio (Nb)

     O nióbio é empregado em aços inoxidáveis austeníticos como estabilizador de carbonetos. Já que o carbono nos aços inoxidáveis diminui a resistência à corrosão, um dos modos de torná-lo ineficaz é a adição de nióbio, que possui maior afinidade pelo carbono que o cromo, deixando este livre para a proteção contra a corrosão.

    O nióbio é um metal dúctil, cinza brilhante, que passa a adquirir uma coloração azulada quando em contato com o ar em temperatura ambiente após um longo período. Suas propriedades químicas são muito semelhantes às do tântalo (elemento químico), que está situado no mesmo grupo.

Tungstênio (W)

      O tungstênio é usado nos aços para dar resistência a altas temperaturas. Ele também forma carbonetos que são extremamente duros e portanto possuem excepcional resistência à abrasão, sendo o metal mais resistente a tração entre todos os metais, em suas forma puras.

      

      O elemento livre é notável pela sua robustez, especialmente pelo fato de possuir o mais alto ponto de fusão de todos os metais e o segundo mais alto entre todos os elementos, a seguir ao carbono. Também notável é a sua alta densidade, 19,3 vezes maior do que a da água, comparável às do urânio e ouro, e muito mais alta (cerca de 1,7 vezes) que a do chumbo. O tungstênio com pequenas quantidades de impurezas é frequentemente frágil e duro, tornando-o difícil de trabalhar. Contudo, o tungstênio muito puro é mais dúctil  e pode ser cortado com uma serra de metais.

   O tungstênio na sua forma impura é um metal de cor branca a cinza, frequentemente frágil e difícil de trabalhar, mas quando puro, pode ser facilmente trabalhado. Pode ser cortado com uma serra de metais, forjado, trefilado, extruído ou sinterizado. Dentre todos os metais na forma pura, o tungstênio tem o mais alto ponto de fusão (3 422 °C), a menor pressão de vapor e (a temperaturas acima de 1 650 °C) a maior resistência à tração. Apresenta o menor coeficiente de expansão térmica entre todos os metais puros. A pequena expansão térmica e os elevados ponto de fusão e resistência do tungstênio devem-se a ligações covalentes fortes formadas entre os átomos de tungstênio pelos elétrons 5d. A ligação de pequenas quantidades de tungstênio com o aço aumenta muito a resistência deste último.

   A forma elementar não combinada é usada sobretudo em aplicações eletrônicas. As muitas ligas de tungstênio têm numerosas aplicações, destacando-se os filamentos de lâmpadas incandescentes, tubos de raios X (como filamento e como alvo), e superligas. A dureza e elevada densidade do tungstênio tornam-no útil em aplicações militares como projéteis penetrantes. Os compostos de tungstênio são geralmente usados industrialmente como catalisadores.

Vanádio (V)

     O vanádio mantém o tamanho de grão pequeno após tratamento térmico. Ele também ajuda a aumentar a profundidade de têmpera e resiste ao amolecimento dos aços durante os tratamentos térmicos de revenimento.

    O vanádio é um metal de transição mole, dúctil de cor cinzenta e brilhante. Apresenta alta resistência ao ataque das base, ao ácido sulfúrico (H2SO4) e ao ácido clorídrico (HCl). É obtido a partir de diversos minerais, até do petróleo. Também pode ser obtido da recuperação do óxido de vanádio em pó procedente de processos de combustão. Tem algumas aplicações nucleares devido a sua baixa captura de nêutrons. É um elemento químico essencial em alguns seres vivos, embora não seja conhecida exatamente a sua função. Nos seus compostos apresenta estados de oxidação +2, +3, +4 e +5.

     É usado para a produção de aços inoxidáveis para instrumentos cirúrgicos e ferramentas, em aços resistentes a corrosão e, misturado com alumínio em ligas de titânio, é empregados em motores de reação. Também, em aços, empregados em eixos de rodas, engrenagens e outros componentes críticos.

• É um importante estabilizador de carbetos na fabricação de aços.
• Emprega-se em alguns componentes de reatores nucleares.
• Forma parte de alguns imãs supercondutores.
• Alguns compostos de vanádio são utilizados como catalisadores na produção de anidrido maleico e ácido sulfúrico. É muito usado o pentóxido de vanádio, V2O5, empregado em cerâmicas.V.

Nitrogênio (N)

       Usualmente é feito todo esforço para eliminar o hidrogênio, o oxigênio e o nitrogênio dos aços porque sua presença causa fragilidade. O nitrogênio tem a capacidade de formar estruturas austeníticas; por isso, é ocasionalmente adicionado aos aços inoxidáveis austeníticos para reduzir a quantidade de níquel necessária e, portanto, os custos de produção desses aços.

  

  Sumário de elementos de liga 

     Deve ser entendido que a adição de elementos a um metal puro pode influenciar a forma cristalina da liga resultante. Se um metal puro possuir características alotrópicas (capacidade de um metal alterar sua estrutura cristalina) a uma temperatura específica, então essa característica ocorrerá a uma faixa de temperatura no metal ligado, e não a uma determinada temperatura como é típico de metais puros. A faixa à qual a mudança ocorre pode ser estreita ou larga, dependendo das ligas e das quantidades de elementos de liga adicionados. 

      Todas essas transformações induzidas por elementos de liga dependem do aporte térmico e da taxa de resfriamento. Esses fatores são controlados na siderúrgica, mas como a atividade de soldagem envolve aquecimento e resfriamento heterogêneos do metal, é necessário um cuidado especial durante a soldagem de aços de baixa, média e alta liga.