O que torna os aços-liga tão importantes no nosso quotidiano e nas aplicações industriais? Os aços de liga, com elementos adicionados como o crómio e o níquel, oferecem maior força, tenacidade e resistência ao desgaste e à corrosão. Este artigo explora os diferentes tipos de ligas de aço, as suas propriedades únicas e o seu papel fundamental em vários sectores, como o automóvel, a construção e a indústria transformadora. Ao continuar a ler, descobrirá como estes materiais versáteis contribuem para os avanços tecnológicos e melhoram a durabilidade e o desempenho dos produtos. Mergulhe para compreender o fascinante mundo das ligas de aço e as suas aplicações indispensáveis.
Os aços ligados são essencialmente aços ao carbono enriquecidos com elementos de liga adicionais, como Si, Mn, W, V, Ti, Cr, Ni, Mo, etc.
Estes elementos melhoram várias propriedades do aço, como a resistência, a tenacidade, a temperabilidade e a soldabilidade. Os aços de liga são frequentemente classificados com base no teor de elementos de liga.
Além disso, os aços-liga são utilizados especificamente em diferentes sectores e, por conseguinte, também são normalmente classificados de acordo com a sua aplicação.
Classificação por teor de liga
Classificação por utilização
1) Aço estrutural de baixa liga e alta resistência
O seu grau está organizado na sequência da letra chinesa Pinyin (Q) que representa o ponto de escoamento, o valor limite de escoamento e o símbolo do grau de qualidade (A, B, C, D, E).
Por exemplo, Q390A significa aço estrutural de alta resistência de baixa liga com limite de elasticidade σs = 390N/mm2, grau de qualidade A.
2) Liga de aço estrutural
O seu grau é formado por "dois dígitos + símbolo de elemento + dígito".
Os dois primeiros dígitos representam os dez milésimos da média teor de carbono em massa no aço, o símbolo do elemento indica os elementos de liga contidos no aço, e o número a seguir ao símbolo do elemento representa os centésimos do teor médio desse elemento em massa.
Se a fração mássica média do elemento de liga for inferior a 1,5%, apenas o elemento é marcado sem um valor. Quando a fração mássica média é ≥1,5%, ≥2,5%, ≥3,5%, etc., os números 2, 3, 4, etc., são marcados a seguir ao elemento de liga em conformidade.
Por exemplo, 40Crem que a fração mássica média de carbono Wc=0,4% e a fração mássica média de crómio WCr <1,5%. Se se tratar de um aço de alta qualidade, é acrescentado "A" no final do grau, como o aço 38CrMoAlA, que é uma liga de aço estrutural de alta qualidade.
3) Aço para rolamentos
A letra "G" (a primeira letra do Pinyin chinês da palavra "rolling") é acrescentada antes do grau, e o número a seguir indica os milésimos do teor de crómio em massa, enquanto o teor de carbono não é indicado.
Por exemplo, o aço GCr15 é um aço para rolamentos com uma fração mássica média de crómio WCr = 1,5%.
Se outros elementos de liga estiverem presentes no crómio aço para rolamentosA sua expressão é idêntica à do aço estrutural de liga geral. Todos os aços para chumaceiras de rolamento são aços de qualidade de alto nível, mas o nível não termina em "A".
4) Liga de aço para ferramentas
O método de numeração deste tipo de aço é semelhante ao do aço estrutural ligado, exceto que, quando Wc < 1%, é utilizado um único dígito para representar os milésimos do teor de carbono em massa. Quando a fração mássica de carbono é ≥1%, não é indicada.
Por exemplo, no aço Cr12MoV, a fração média de massa de carbono é Wc=1,45%~1,70%, pelo que não é indicada; a fração média de massa de Cr é 12%, e as fracções de massa de Mo e V são ambas inferiores a 1,5%.
No entanto, os aços-ferramenta rápidos são excepções, e a fração mássica média de carbono não é indicada, independentemente da sua quantidade. Uma vez que tanto os aços-ferramenta ligados como os aços-ferramenta rápidos são aços de alta qualidade, não é necessário marcar "A" no final da sua classificação.
5) Aço inoxidável e aço resistente ao calor
O número à frente do tipo de aço indica os milésimos da fração mássica de carbono.
Por exemplo, em 3Cr13 aço, a fração mássica média Wc=0,3%, e a fração mássica média WCr=13%. Quando a fração mássica de carbono Wc≤0,03% e Wc≤0,08%, são utilizados os prefixos "00" e "0", respetivamente, por exemplo, aços 00Cr17Ni14Mo2, 0Cr19Ni9, etc.
Q345
Aplicações: Utilizado principalmente no fabrico de pontes, navios, veículos, caldeiras, vasos de pressão, oleodutos e gasodutos, grandes estruturas de aço, etc. É utilizado no estado laminado a quente e arrefecido a ar, a estrutura é de grão fino F+P, e já não é tratado termicamente.
| Composição química wt% | |||||
| C | Mn | Si | V | Nb | Ti |
| 0.18~0.20 | 1.0~1.6 | 0.55 | 0.02~0.15 | 0.015-0.06 | 0.02~0.2 |
O Q345 inclui as antigas qualidades de aço 12MnV, 14MnNb, 16Mn, 18Nb, 16MnCu.
| Espessura mm | Propriedades mecânicas | |||
| σs MPa | σb MPa | σ5 % | Akv (20 ℃) J | |
| <16 | ≥ 345 | 470-630 | 21-22 | 34 |
| 16-35 | ≥ 325 | |||
| 35-50 | ≥ 295 | |||
Q420
Utilizado no estado normalizado, a estrutura é F+S. O Q345 inclui as antigas qualidades de aço 15MnVN, 14MnVTiRE.
| Composição química wt% | |||||||
| C | Mn | Si | V | Nb | Ti | Cr | Ni |
| ≤ 0.20 | 1.0~1.7 | 0.55 | 0.02~0.2 | 0.015-0.06 | 0.02~0.2 | ≤ 0.40 | ≤ 0.70 |
| Espessura mm | Propriedades mecânicas | |||
| σs MPa | σb MPa | σ5 % | Akv (20 ℃) J | |
| <16 | ≥ 420 | 520-680 | 18-19 GB/T159 | 3491-1994 |
| 16-35 | ≥ 400 | |||
| 35-50 | ≥ 380 | |||
40Cr
Aplicações: Utilizado para fabricar várias peças importantes em automóveis, tractores, máquinas-ferramentas e outras máquinas, tais como engrenagens de máquinas-ferramentas, veios principais, cambotas de motores de automóveis, bielas, parafusos, válvulas de admissão.
| Composição química principal wt% | C | 0.37-0.44 |
| Mn | 0.5-0.8 | |
| Si | 0.17-0.37 | |
| Cr | 0.81-1.1 | |
| Mo | 0.07-0.12 | |
| Tamanho da peça bruta tratada termicamente<25mm | Têmpera ℃ | 850 óleo |
| Têmpera ℃ | 520 água óleo | |
| Propriedades mecânicas (≥) | σb MPa | 980 |
| σs MPa | 785 | |
| Tamanho da peça bruta tratada termicamente<25mm | 9 | |
| ψ % | 45 | |
| Akv J | 47 | |
| HB recozido | 207 | |
65Mn 60Mn2Si
Exemplos de aplicações do aço 65Mn 60Mn2Si: molas com uma secção ≤25mm, tais como molas helicoidais de amortecedores de veículos.
| Grau de aço | 65Mn | 60Si2Mn | |
| Componentes principais w% | C | 0.62-0.70 | 0.56-0.64 |
| Mn | 0.90-1.20 | 0.60-0.90 | |
| Si | 0.17-0.37 | 1.50-2.00 | |
| Cr | ≤ 0.25 | ≤ 0.35 | |
| Tratamento térmico | Têmpera ℃ | 830 óleo | 870 óleo |
| Têmpera | 540 | 480 | |
| Propriedades mecânicas | σs MPa | 800 | 1200 |
| σb MPa | 1000 | 1300 | |
| δ10 % | 8 | 5 | |
| ψ % | 30 | 25 | |
20Cr
Aplicações: Pode fabricar engrenagens em automóveis, tractores, árvores de cames em motores de combustão interna, pinos de pistão e outras peças de máquinas. Pode suportar um forte desgaste por fricção, cargas alternadas maiores, especialmente cargas de impacto.
| Composição química principal wt% | C | 0.17-0.24 |
| Mn | 0.5-0.8 | |
| Si | 0.20-0.40 | |
| Cr | 0.7-1.0 | |
| Tratamento térmico ℃ | Carbono | 930 |
| Processamento de preparação | 880 água e óleo | |
| Resfriamento | 780-820 água e óleo | |
| Têmpera | 200 | |
| Propriedades mecânicas (≥) | σb MPa | 835 |
| σs MPa | 540 | |
| δ5 % | 10 | |
| ψ % | 4o | |
| Akv J | 47 | |
| Tamanho do bloco mm | <15 | |
20CrMnTi
| Composição química principal wt% | C | 0.17-0.24 |
| Mn | 0.8-1.10 | |
| Si | 0.17-0.37 | |
| Cr | 1.0-1.3 | |
| Tratamento térmico ℃ | Carbono | 930 |
| Processamento de preparação | 880 água e óleo | |
| Resfriamento | 770 água e óleo | |
| Têmpera | 200 | |
| Propriedades mecânicas (≥) | σb MPa | 1080 |
| σs MPa | 850 | |
| δ5 % | 10 | |
| ψ % | 45 | |
| Akv J | 55 | |
| Tamanho do bloco mm | <15 | |
GCr15:
Utilizado para fabricar os elementos rolantes (esferas, rolos, agulhas) de rolamentos, anéis internos e externos, etc. Também pode ser utilizado para fabricar calibres de precisão, matrizes de perfuração a frio, parafusos de avanço de máquinas-ferramentas e outras peças resistentes ao desgaste.
| Composição química principal wt% | C | 0.95-1.05 |
| Cr | 1.40~1.65 | |
| Si | 0.15~0.35 | |
| Mn | 0.25~0.45 | |
| Desempenho da especificação do tratamento térmico | Têmpera ℃ | 820~ 840 |
| Têmpera ℃ | 150~160 | |
| HRC após a têmpera | 62~66 | |
| Objetivo principal | Ferrules com uma espessura de parede de <14mm e um diâmetro exterior de 250mm. Uma esfera de aço com um diâmetro de 25-200mm. Um rolo com um diâmetro de cerca de 25 mm. | |
9SiCr, CrWMn
| Grau de aço | 9SiCr | CrWMn | ||
| Composição química wt% | C | 0.85-0.95 | 0.9-1.05 | |
| Mn | 0.3-0.6 | 0.8-1.1 | ||
| Si | 1.2-1.6 | 0.15-0.35 | ||
| Cr | 0.95-1.25 | 0.9-1.2 W1.2-1.5 | ||
| Tratamento térmico | Têmpera em óleo | Temperatura de arrefecimento ℃ | ≥62 | |
| Dureza HRC | 180-200 | 140-160 | ||
| Têmpera | Temperatura de têmpera ℃ | 60-62 | 62-65 | |
| Dureza HRC | Matriz, torneira, broca, alargador, fresa de engrenagens, frio matriz de estampagem, rolo de laminagem a frio | Matrizes, brochas, calibradores, matrizes de estampagem complexas e de alta precisão, etc | ||
W18Cr4V
| C | Mn | Si | Cr | W | V | Fabrico de ferramentas de corte de alta velocidade, plainas, brocas, fresas, etc |
| 0.7~0.8 | 0.1~0.4 | 0.2~0.4 | 3.8~4.4 | 17.5-19.0 | 1.0~1.4 |
Cr12:
Utilizado para o fabrico de vários moldes de perfuração a frio, moldes de encabeçamento a frio, moldes de extrusão a frio e moldes de trefilagem, etc. Para grandes moldes a frio feitos de aço Cr12, a deformação do tratamento térmico é mínima, tornando-o adequado para o fabrico de moldes pesados e complexos.
| Composição química wt% | ||||
| C | Si | Mn | Cr | V |
| 2.00-2.30 | ≤ 0.40 | ≤ 0.40 | 11.50-13.50 | 0.15~0.30 |
| Recozimento | Têmpera em óleo | Têmpera | ||
| Temperatura ℃ | Dureza HB | Temperatura ℃ | Temperatura ℃ | Dureza HRC |
| 870-900 | 207-255 | 950-1000 | 200-450 | 58-64 |
Exemplo de utilização: Matriz de estampagem a frio, Matriz de desenho, Matriz de estampagem, Matriz de laminagem
4Cr5MoSiV:
A sua estrutura é constituída por martensite, carbonetos granulares e uma pequena quantidade de austenite residual. Para garantir a dureza a quente, é necessário efetuar múltiplas têmperas.
| Composição química wt% | |||||
| C | Si | Mn | Cr | Mo | V |
| 0.32-0.42 | 0.80-1.20 | 0.40 | 4.50-5.50 | 1.00-1.50 | 0.30-0.50 |
| Recozimento | Têmpera em óleo | Têmpera | ||
| Temperatura ℃ | Dureza HB | Temperatura ℃ | Temperatura ℃ | Dureza HRC |
| 840-900 | 209-229 | 1000-1025 | 540-650 | 40-54 |
Exemplos de utilizações: matriz de encabeçamento a quente, matriz de fundição a quente, matriz de extrusão a quente, precisão matriz de forjamento
| Ferramenta de medição | Grau de aço |
| Modelo plano ou cartão | 10. 20 ou 50, 55, 60, 60Mn, 65Mn |
| Medidores gerais e medidores de bloco | T10A, T12A, 9SiCr |
| Calibradores de alta precisão e calibradores de bloco | Cr (ferramenta de corte aço), CrMn, GCr15 |
| Calibradores de alta precisão e de formas complexas e calibradores de bloco | CrWMn (aço de baixa deformação) |
| Ferramenta de medição resistente à corrosão | 4Cr13,9Cr18 (aço inoxidável) |
O aço inoxidável refere-se a tipos de aço com elevada resistência à corrosão na atmosfera e em meios gerais.
| Grau de aço | Composição química wt% | σb | σ0.2 | δ5 | ψ | Ak | Dureza | |
| C | Cr | MPa | MPa | % | % | J | ||
| 1Cr13 Tipo M | ≤0.15 | 11.5-13.5 | ≥540 | ≥345 | ≥25 | ≥55 | ≥78 | ≥159 HB |
| Tratamento térmico: 9501000 ℃ óleo ou arrefecimento com água, 700750 ℃ arrefecimento e têmpera rápidos; Objetivo: Produzir peças resistentes a meios pouco corrosivos e capazes de suportar cargas de impacto, tais como lâminas de turbinas a vapor, válvulas de máquinas de pressão de água, estruturas, parafusos, porcas, etc | ||||||||
| 9Cr18 Tipo M | 0.9-1.0 | 17-19 | ≥55 HRC | |||||
| Tratamento térmico: 1000-1050 ℃ têmpera a óleo, 200-300 ℃ óleo, arrefecimento a ar e têmpera; Utilização: ferramenta de corte mecânico de corte inoxidável, ferramenta de corte, lâmina cirúrgica, peça de alta resistência à abrasão e à corrosão | ||||||||
| 1Cr17 Tipo F | ≤0.12 | 16-18 | ≥450 | ≥205 | ≥22 | ≥50 | ≥183 HB | |
| Tratamento térmico 780 ° C~850 ° C arrefecimento a ar. Objetivo: Produzir equipamento para fábricas de ácido nítrico, tais como torres de absorção, permutadores de calor, tanques de ácido, condutas de transporte e equipamento para fábricas de alimentos | ||||||||
Aço inoxidável martensítico:
1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13, etc. Todos eles têm resistência suficiente à corrosão em meios oxidantes. Os aços com baixo teor de carbono 1Cr13 e 2Cr13 têm melhor resistência à corrosão e boas propriedades mecânicas. À medida que o teor de carbono aumenta, os aços 3Cr13 e 4Cr13 aumentam a força e a resistência ao desgaste, mas reduzem a resistência à corrosão.
Aço inoxidável ferrítico:
1Cr17, 1Cr17Ti, etc. Este tipo de aço tem uma fração de massa de crómio de 17%~30% e uma fração de massa de carbono inferior a 0,15%. Tem uma estrutura de ferrite monofásica e uma melhor resistência à corrosão do que o aço Cr13.
Aço inoxidável austenítico:
O tipo Cr18Ni9 (também conhecido como aço inoxidável do tipo 18-8) é um dos aços inoxidáveis mais utilizados. Este tipo de aço inoxidável austenítico tem um baixo teor de carbono (cerca de 0,1%) e uma excelente resistência à corrosão. O aço inclui frequentemente adições de Ti (titânio) ou Nb (nióbio) para evitar a corrosão. corrosão intergranular.
Esta classe de aço tem uma resistência e durezae não é magnético. No entanto, oferece plasticidade, tenacidade e resistência à corrosão superiores às do aço inoxidável do tipo Cr13. Um tratamento de solução pode melhorar ainda mais a resistência à corrosão deste aço inoxidável austenítico.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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