O aço é, provavelmente, um dos metais mais importantes na história do século XX, e provavelmente o de maior destaque no século XXI. Sua estética, com seu brilho característico, e suas propriedades de dureza e resistência à corrosão tornam esse material ideal para a construção civil e em diversas aplicações na indústria. Considerado um dos metais mais indispensáveis presentes no mundo, o aço é uma liga de ferro e carbono, sendo que o carbono está presente numa percentagem inferior a 2%. O processo de manufatura do aço na indústria metal-mecânica começa com o método de fundição do ferro, removendo as impurezas do metal, e a redução do percentual do principal componente da liga, que é o carvão.
A principal dificuldade na fabricação do aço é o seu alto ponto de fusão, a 1.400 graus Celsius, o que impede a utilização de combustíveis e fornos convencionais. Em 1855, Henry Bessemer desenvolveu um tipo de forno ou conversor (que leva seu nome), e onde o refino de ferro foi realizado por jatos de ar comprimido que é injetado através do metal fundido. No processo, o gás é aquecido por um processo regenerativo, que permite temperaturas de até 1650 graus Celsius.
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As ligas de aço não só têm mais propriedades físicas, mas também permitem uma maior variedade no processo de tratamento térmico, o que aumenta seu potencial em muitos campos da indústria e da construção, com aplicações tão diversas que abrangem muitos produtos, como as tubulações e conexões de aço.
Cromo
A adição do elemento cromo provoca a formação de ligas de carbonetos de cromo muito rígidos e densos. No entanto, o aço resultante dessa liga é mais maleável do que o aço comum, muito mais duro, mesmo produzido simplesmente pelo aumento do teor de carbono. A adição de cromo aumenta a faixa de temperatura crítica.
Níquel
A adição de níquel na liga de aço aumenta a temperatura crítica e não forma carbonetos ou óxidos. Esse processo eleva a força, sem restringir a ductilidade. O cromo é usado frequentemente junto com o níquel para obter a tenacidade e ductilidade fornecidas pelo níquel, além da resistência ao desgaste e a tenacidade fornecidas pelo cromo.
Manganês
O manganês é adicionado a todos os tipos de aços como um agente de desoxidação e dessulfuração. Caso o teor do manganês seja superior a 1%, o aço é classificado como um aço de liga de manganês. A adição do manganês na liga de aço reduz a faixa de temperatura crítica.
Silício
Quando adicionado ao aço, este elemento produz um material frágil, com a perda de histerese reduzida e elevada permeabilidade magnética. O principal uso do silício é, juntamente com outros elementos de liga como o cromo, manganês e vanádio, ocorre no intuito de promover a estabilidade dos carbonetos.
Vanádio
É um desoxidante forte e promove um tamanho de grão fino e também aumenta a resistência do aço. A liga de aço vanádio é muito difícil de amolecer por recozimento, por isso é amplamente utilizado na produção de ferramentas.
Tungstênio
Este elemento é amplamente utilizado em ferramentas de aço, como um tipo de metal que é capaz de conferir mais força e resistência à ferramenta, produzindo uma estrutura densa e fina.