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Propriedades do Ferro e do Aço: Físicas, Químicas, Formas Alotrópicas e Ligas

Produção de Ferro Puro e Aço

Ferro muito puro é obtido pela redução de óxido férico com hidrogênio a 1.000 °C ou por fusão a vácuo de produto da eletrólise de solução de sulfato ferroso amoniacal. Ferro quimicamente puro é produzido por decomposição térmica de pentacarbonil de ferro a 200-250 °C, depositando-se como pó fino.
Aço é fabricado pela liga de carbono e ferro em proporção específica (0,2% a 2,14% de carbono em peso). Outros elementos de liga: manganês, cromo, tungstênio e vanádio.

Propriedades Físicas do Ferro

• Metal macio, cinzento-branco.
• Ponto de fusão: 1.528 °C; ebulição: 2.735 °C.
• Maleável, dúctil, não endurece por têmpera.
• Mais magnético que qualquer outro metal; propriedades magnéticas inalteradas mesmo em alta temperatura.
• Bom condutor de calor e eletricidade.

Propriedades Físicas do Aço

• Não se assemelham às de seus componentes (carbono e ferro).
• Alta resistência, baixo peso, durável, flexível, resistente à corrosão.
• Altamente flexível; moldável em qualquer forma desejada.
• Capacidade de resfriar rapidamente de alta temperatura quando exposto a água ou óleo.
• Ao contrário do ferro, não enferruja facilmente com água e umidade.

Formas Alotrópicas do Ferro

Ferro puro existe em três formas alotrópicas, dependendo da temperatura: α (alfa), γ (gama) e δ (delta). Diferem em estabilidade térmica, estrutura cristalina, dureza, propriedades magnéticas e capacidade de dissolver carbono.

• α-ferro (α-ferrita): Estável abaixo de 768 °C. Constituinte principal do ferro forjado puro (0,10-0,25% C). Macio e fortemente magnético.
• γ-ferro (γ-ferrita/austenita): Estável entre 906 °C e 1.404 °C. Duro e não magnético.
• δ-ferro: Estável abaixo de 1.400 °C. Não magnético.

Classificação do Aço (Graus)

Graduação por organizações padrões baseada em propriedades físicas e composição. Dureza é fator principal, variando com teor de carbono. Maior carbono = maior dureza. Porém, aço de alta qualidade sempre contém menos carbono e menor chance de fratura.

Propriedades Químicas do Ferro

• Ferro puro não afetado por ar seco e água pura à temperatura ambiente; ferro comercial enferruja em ar úmido e água.
• Libera hidrogênio, nitrogênio e monóxido de carbono ao aquecer.
• Queima brilhantemente em oxigênio; combustão em enxofre ardente.
• Decompõe vapor a calor vermelho (usado na fabricação de hidrogênio).