O aço é conhecido desde o século XIII, época da qual datam os primeiros altos fornos, e o processo, que consiste de reduzir óxidos de Ferro, usando carvão em presença de calor, que desloca o Oxigênio, gerando a liga.
É costume chamar a liga, de aço carbono, de Ferro, embora Ferro isento de Carbono seja muito raro na natureza, e altamente suscetível a oxidação pela água, ou mesmo pelo vapor de água existente na atmosfera.
O aço Carbono com teores de Carbono controlados somente foi inventado por Sir Henry Bessemer, em meados do século XIX, cujo processo permaneceu em uso até a década de 1960.
Bessemer recebeu da Real Marinha Britânica a incumbência de descobrir, porque alguns canhões usados nos navios tendiam a rachar após certo número de disparos.
Ele descobriu que o problema residia no teor de Carbono, que podia endurecer a liga e deixá-la quebradiça, ou amaciá-la ao ponto de torná-la inútil.
Após identificar qual liga atendia a cada aplicação, e o modo de determinar esse teor ainda no alto forno, Bessemer criou o processo de eliminação do excesso de Carbono, que podia ser obtido injetando-se Oxigênio durante a redução. A solução do problema lhe valeu o título de Cavaleiro do Reino.
Aço tubular
Atualmente, Tubos de aço são uma presença obrigatória na indústria moderna, seja a metalúrgica, seja a de construção civil, para citar umas poucas.
Processos para produzir tubos metálicos, sejam redondos, sejam em outras formas de secção transversal, existem diversos, a começar dos tubos com costura, obtidos a partir de chapas laminadas.
Outros dois métodos são possíveis a partir de barras maciças: a trefilação e a extrusão. Um quarto processo se baseia em centrifugação de metal derretido. Resumindo:
- Composição costurada
- Trefilação
- Extrusão
- Centrifugação
Aço Carbono
À obtenção de um Tubo de aço carbono praticamente não difere de outros materiais. Nas versões com costura, esta é fechada via soldagem elétrica. A estanqueidade do tubo pode ser testada por pressurização ou via análise de imagens de raios X.
Já a trefilação se vale da ductilidade dos metais, que permite que estes sejam esticados para formar arames, ou seja, depende de se tracionar o metal.
Os primórdios desta técnica foram observados em bijuterias encontradas em sítios arqueológicos do antigo Egito.
Modernamente, o processo, que consiste de tracionar barras metálicas através de matrizes com área cada vez menor, pode trazer um detalhe interno, que possibilita gerar perfis vazados, inclusive de tubos cilíndricos, quadrados, retangulares ou outras formas personalizadas.
A trefilação pode também ser feita a frio, caso o material e o formato final possibilitem isto.
Aço inoxidável
O aço inox nasceu por acaso, no início do século XX, durante a busca de solução para outro problema. Harry Brearley, funcionário de uma metalúrgica de Sheffield, Inglaterra, foi seu descobridor.
Brearley estava à procura da solução para o desgaste do aço usado em armas de fogo, cujo material chegava a se esfarelar após diversos disparos.
Brearley preparou diversas amostras de ligas ferrosas, mas algumas, contendo Cromo entre 10,5 e 12,0%, apresentaram notável resistência ao ataque químico, por diversos ácidos e vários compostos químicos.
A partir daí, algumas dezenas de ligas inoxidáveis foram desenvolvidas e normalizadas, contendo aditivos na forma de elementos diferentes na liga (visando aplicações específicas). É o caso do Níquel, do Molibdênio, do Manganês e do Titânio, entre outros, gerando propriedades diferentes para diversas aplicações.
Componentes desse tipo, caso do Tubo de aço inox, possuem essa característica devido à reação da liga com o Oxigênio atmosférico, que gera uma película que equivale a uma passivação.
É essa película, extremamente delgada, que impede a reação de oxidação se propagar pelo metal. Em caso de dano superficial, a passivação se refaz imediatamente pela reação com o Oxigênio atmosférico.
Diferente do aço inoxidavel, o aço Carbono, como já foi exposto, oxida com extrema facilidade.
A oxidação, também denominada ferrugem, tende a se estufar e a se desprender do componente de aço, o que expõe a superfície da liga, reiniciando imediatamente a oxidação, que avança deste modo até consumir a totalidade do componente.
Um modo engenhoso de evitar esse ataque consiste de aplicar sobre os componentes de aço Carbono metais com potenciais de oxidação bem mais difíceis de superar, caso do Zinco.
A aplicação eletrolítica do Zinco tem a propriedade de manter a oxidação longe da liga de Ferro.