Elementos de Liga Explicados: O Que Cada Elemento Faz no Aço

Como ler esta tabela

Os elementos atuam em conjunto, e o mesmo elemento pode ser uma característica em uma classe e um residual limitado em outra. As entradas abaixo descrevem o efeito principal pretendido em aços-liga e inoxidáveis típicos; as páginas de classes neste site fornecem as faixas efetivamente permitidas para cada classe nomeada.

Elemento	Efeitos principais	Vale saber
Carbono (C)	O principal endurecedor: forma carbonetos e permite a martensita na têmpera, elevando a dureza e o limite de resistência à tração	A ductilidade, a tenacidade e a soldabilidade caem à medida que o carbono aumenta; o elemento mais consequente da receita
Manganês (Mn)	Desoxidante; eleva a resistência e a temperabilidade; prende o enxofre como MnS inofensivo, em vez de filmes frágeis de FeS	Presente em quase todos os aços; níveis altos (11–14%) criam os aços Hadfield ao desgaste, que endurecem por trabalho
Silício (Si)	Desoxidante; endurecedor por solução sólida; elemento-chave em aços para molas e aços elétricos	Níveis elevados podem piorar a qualidade da superfície e o comportamento na galvanização
Cromo (Cr)	Temperabilidade, carbonetos resistentes ao desgaste, resistência a altas temperaturas; em cerca de 10.5% e acima, o filme passivo que define o aço inoxidável	Também traz sensibilidade à fragilização por revenido em alguns aços Cr-Mo se o resfriamento for descuidado
Molibdênio (Mo)	Resistência a altas temperaturas (fluência), temperabilidade, resistência ao revenido; melhora fortemente a resistência à corrosão por pites em inoxidáveis (é o termo Mo na fórmula PREN)	Caro — as classes o usam deliberadamente, normalmente em algumas décimas de por cento em aços-liga
Níquel (Ni)	Tenacidade, especialmente a baixa temperatura; temperabilidade; estabiliza a austenita (a base dos inoxidáveis da série 300)	Normalmente a adição comum mais cara; determina a diferença de preço entre o 304 e o 430
Vanádio (V)	Carbonetos finos: refino de grão, endurecimento secundário em aços ferramenta, resistência ao desgaste, resistência à fluência em pequenas doses	Eficaz em níveis baixos, normalmente 0.05–0.30%
Tungstênio (W)	Carbonetos muito duros e estáveis ao calor: a dureza a quente dos aços rápidos (o M2 carrega aproximadamente 6% de W)	Pesado e caro; parcialmente substituído pelo molibdênio em muitos aços ferramenta modernos
Nióbio (Nb)	Refino de grão e endurecimento por precipitação em aços HSLA; estabiliza inoxidáveis contra a sensitização (classe 347)	Trabalha em centésimas de por cento em aços estruturais
Titânio (Ti)	Forte formador de carbonetos/nitretos: estabiliza inoxidáveis (classe 321), protege o boro do nitrogênio, fixa o carbono em aços IF	O titânio em excesso pode prejudicar a qualidade da superfície e a tenacidade
Boro (B)	Em apenas algumas partes por milhão, eleva drasticamente a temperabilidade de aços de baixo e médio carbono	O seu efeito desaparece se ele se combinar com nitrogênio ou oxigênio — os aços ao boro o protegem com titânio ou alumínio
Enxofre e fósforo (S, P)	Normalmente residuais a limitar: o enxofre prejudica a tenacidade transversal, o fósforo fragiliza e segrega	Deliberadamente adicionados em aços de corte fácil — enxofre para usinabilidade (por exemplo, 1215, 11SMn30), fósforo em algumas classes refosforadas e patináveis

As interações importam mais do que os elementos isolados

As classes reais são equilíbrios: cromo mais molibdênio fornece resistência à fluência no 2.25Cr-1Mo; níquel mais cromo fornece a estrutura austenítica do 304; o potencial de dureza do carbono só é alcançável em toda a seção quando manganês, cromo ou boro fornecem a temperabilidade. As normas, portanto, especificam os elementos como um pacote de faixas, e a substituição entre classes “equivalentes” é mais segura quando o pacote completo é comparado, e não um elemento de cada vez.