De acordo com a composição química do aço, ele pode ser dividido em duas categorias principais: aço carbono e aço-liga.
Os aços carbono são subdivididos em:
(i) Aço de baixo carbono com teor de carbono inferior a 0,25%;
(ii) Aço médio carbono com teor de carbono de 0,25 – 0,6%;
(iii) Aços de alto carbono com teor de carbono superior a 0,6%.
O aço-carbono é um tipo de aço carbono com teor de carbono inferior a 0,25%. Também é conhecido como aço-carbono devido à sua baixa resistência, baixa dureza e maciez.
O aço macio abrange a maior parte do aço estrutural de carbono comum e alguns dos aços estruturais de carbono de alta qualidade. É normalmente usado para peças estruturais de engenharia que não requerem tratamento térmico e para peças mecânicas que requerem resistência ao desgaste, o que pode ser alcançado através de cementação ou outros tratamentos de aquecimento.
O aço de médio carbono, que possui um teor de carbono de 0,25% a 0,60%, é conhecido por seu bom desempenho de corte e trabalho a quente, mas baixo desempenho de soldagem. Possui maior resistência e dureza do que o aço de baixo carbono, mas menor plasticidade e tenacidade. Pode ser utilizado diretamente em materiais laminados ou trefilados a frio, ou após tratamento térmico sem tratamento adicional.
Com têmpera e revenido adequados, o aço médio carbono apresenta boas propriedades mecânicas gerais, com dureza máxima em torno de HRC55 (HB538) e resistência à tração de 600 a 1100 MPa. Isso torna o aço de médio carbono o mais amplamente utilizado entre os materiais de média resistência.
Além de ser utilizado na construção, o aço de médio carbono também é comumente utilizado na produção de diversas peças mecânicas.
O aço de alto carbono, com teor de carbono variando de 0,60% a 1,70%, também é conhecido como aço ferramenta. Pode ser temperado e revenido, mas tem baixo desempenho de soldagem. Ferramentas como martelos e pés de cabra são feitas de 0,75% de aço carbono, enquanto ferramentas de corte como brocas, parafusos e alargadores são feitas de 0,90% a 1,00% de aço carbono.
Comparação das propriedades de soldagem de aço de baixo carbono e aço de alto carbono
A soldabilidade do aço é determinada principalmente pela sua composição química, sendo o carbono o fator mais importante. Embora outros elementos de liga no aço também possam afetar a sua soldabilidade, o seu impacto é geralmente muito menor em comparação com o carbono.
O aço com baixo teor de carbono normalmente tem boa soldabilidade e não requer medidas especiais. Porém, em baixas temperaturas ou na soldagem de chapas grossas ou com altas exigências, pode ser necessário o uso de eletrodos básicos e pré-aquecimento. Se o teor de carbono e enxofre do aço com baixo teor de carbono exceder o limite superior, medidas como o uso de hastes de soldagem com baixo teor de hidrogênio de alta qualidade, pré-aquecimento e pós-aquecimento e seleção adequada de ranhuras devem ser tomadas para evitar rachaduras térmicas.
O aço de médio carbono está sujeito a rachaduras durante a soldagem, especialmente quando o teor de carbono é alto. Isto ocorre porque quanto maior o teor de carbono, maior a tendência de endurecimento da zona afetada pelo calor, levando a um maior risco de trincas a frio e diminuição da soldabilidade. O teor de carbono do metal de solda também aumentará à medida que o teor de carbono do material de base aumenta, aumentando ainda mais o risco de fissuras.
A presença de enxofre no aço médio carbono pode ampliar o risco de trincas térmicas durante a soldagem. Para mitigar este risco, deve ser utilizado um eletrodo básico com boa resistência à trinca, e medidas como pré-aquecimento e pós-aquecimento podem ser tomadas para reduzir a tendência à trinca.
O aço com alto teor de carbono tem a pior soldabilidade devido ao seu alto teor de carbono, o que leva a altas tensões de soldagem e maior risco de trincas a quente e a frio na zona afetada pelo calor. Soldas em aço de alto carbono também são mais propensas a trincas a quente em comparação com aço de médio carbono. Como resultado, o aço com alto teor de carbono não é comumente usado em estruturas de soldagem em geral e é usado apenas para soldagem de reparo ou revestimento de peças fundidas.
Após a soldagem, é importante temperar as peças soldadas para aliviar tensões, estabilizar a microestrutura e evitar trincas, melhorando assim o desempenho da solda.
