Aços de liga: Definição, tipos, aplicações e muito mais!

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.

Aços de liga Definição, tipos, aplicações e muito mais!

Índice

1. Classificação dos aços-liga

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

  • Aço de baixa liga: Teor total de liga inferior a 5%
  • Aço de liga média: Teor total de liga entre 5% e 10%
  • Aço de alta liga: Teor total de liga superior a 10%

Classificação por utilização

  • Liga de aço estrutural: Aço ordinário de baixa liga; aço de liga para cementação, aço de liga temperado e revenido aço, liga de aço para molas; aço para rolamentos de esferas.
  • Liga de aço para ferramentas: Liga aço de corte (incluindo aço de corte de baixa liga, aço de alta velocidade); ligas de aço para moldes (incluindo aço para moldes a frio, aço para moldes a quente); aço para calibres.
  • Aço de desempenho especial: Aço inoxidável, aço resistente ao calor, aço resistente à abrasão, etc.

2. Numeração dos aços de liga leve

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.

3. Explicação sobre os aços de liga comuns

1) Aço comum de baixa liga

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%
CMnSiVNbTi
0.18~0.201.0~1.60.550.02~0.150.015-0.060.02~0.2

O Q345 inclui as antigas qualidades de aço 12MnV, 14MnNb, 16Mn, 18Nb, 16MnCu.

Espessura mmPropriedades mecânicas
σs MPaσb MPaσ5 %Akv (20 ℃) J
<16≥ 345470-63021-2234
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%
CMnSiVNbTiCrNi
≤ 0.201.0~1.70.550.02~0.20.015-0.060.02~0.2≤ 0.40≤ 0.70
Espessura mmPropriedades mecânicas
σs MPaσb MPaσ5 %Akv (20 ℃) J
<16≥ 420520-68018-19
GB/T159
3491-1994
16-35≥ 400
35-50≥ 380

2) Liga de aço temperado e revenido (baixa temperabilidade)

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%C0.37-0.44
Mn0.5-0.8
Si0.17-0.37
Cr0.81-1.1
Mo0.07-0.12
Tamanho da peça bruta tratada termicamente<25mmTêmpera ℃850 óleo
Têmpera ℃520 água óleo
Propriedades mecânicas (≥)σb MPa980
σs MPa785
Tamanho da peça bruta tratada termicamente<25mm9
ψ %45
Akv J47
HB recozido207

3) Liga de aço para molas

65Mn 60Mn2Si

Exemplos de aplicações do aço 65Mn 60Mn2Si: molas com uma secção ≤25mm, tais como molas helicoidais de amortecedores de veículos.

Grau de aço65Mn60Si2Mn
Componentes principais w%C0.62-0.700.56-0.64
Mn0.90-1.200.60-0.90
Si0.17-0.371.50-2.00
Cr≤ 0.25≤ 0.35
Tratamento térmicoTêmpera ℃830 óleo870 óleo
Têmpera540480
Propriedades mecânicasσs MPa8001200
σb MPa10001300
δ10 %85
ψ %3025

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%C0.17-0.24
Mn0.5-0.8
Si0.20-0.40
Cr0.7-1.0
Tratamento térmico ℃Carbono930
Processamento de preparação880 água e óleo
Resfriamento780-820 água e óleo
Têmpera200
Propriedades mecânicas (≥)σb MPa835
σs MPa540
δ5 %10
ψ %4o
Akv J47
Tamanho do bloco mm<15

4) Liga de aço para cementação (endurecimento médio):

20CrMnTi

Composição química principal wt%C0.17-0.24
Mn0.8-1.10
Si0.17-0.37
Cr1.0-1.3
Tratamento térmico ℃Carbono930
Processamento de preparação880 água e óleo
Resfriamento770 água e óleo
Têmpera200
Propriedades mecânicas (≥)σb MPa1080
σs MPa850
δ5 %10
ψ %45
Akv J55
Tamanho do bloco mm<15

5) Rolamento de aço:

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%C0.95-1.05
Cr1.40~1.65
Si0.15~0.35
Mn0.25~0.45
Desempenho da especificação do tratamento térmicoTêmpera ℃820~ 840
Têmpera ℃150~160
HRC após a têmpera62~66
Objetivo principalFerrules 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.

6) Aço de baixa liga para ferramentas de corte:

9SiCr, CrWMn

Grau de aço9SiCrCrWMn
Composição química wt%C0.85-0.950.9-1.05
Mn0.3-0.60.8-1.1
Si1.2-1.60.15-0.35
Cr0.95-1.250.9-1.2
W1.2-1.5
Tratamento térmicoTêmpera em óleoTemperatura de arrefecimento ℃≥62
Dureza HRC180-200140-160
TêmperaTemperatura de têmpera ℃60-6262-65
Dureza HRCMatriz, torneira, broca, alargador, fresa de engrenagens, frio matriz de estampagem, rolo de laminagem a frioMatrizes, brochas, calibradores, matrizes de estampagem complexas e de alta precisão, etc

7) Aço rápido:

W18Cr4V

CMnSiCrWVFabrico de ferramentas de corte de alta velocidade, plainas, brocas, fresas, etc
0.7~0.80.1~0.40.2~0.43.8~4.417.5-19.01.0~1.4

8) Aço para moldagem a frio:

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%
CSiMnCrV
2.00-2.30≤ 0.40≤ 0.4011.50-13.500.15~0.30
RecozimentoTêmpera em óleoTêmpera
Temperatura ℃Dureza HBTemperatura ℃Temperatura ℃Dureza HRC
870-900207-255950-1000200-45058-64

Exemplo de utilização: Matriz de estampagem a frio, Matriz de desenho, Matriz de estampagem, Matriz de laminagem

9) Aço para moldagem a quente:

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%
CSiMnCrMoV
0.32-0.420.80-1.200.404.50-5.501.00-1.500.30-0.50
RecozimentoTêmpera em óleoTêmpera
Temperatura ℃Dureza HBTemperatura ℃Temperatura ℃Dureza HRC
840-900209-2291000-1025540-65040-54

Exemplos de utilizações: matriz de encabeçamento a quente, matriz de fundição a quente, matriz de extrusão a quente, precisão matriz de forjamento

10) Aço de calibre

Ferramenta de mediçãoGrau de aço
Modelo plano ou cartão10. 20 ou 50, 55, 60, 60Mn, 65Mn
Medidores gerais e medidores de blocoT10A, T12A, 9SiCr
Calibradores de alta precisão e calibradores de blocoCr (ferramenta de corte aço), CrMn, GCr15
Calibradores de alta precisão e de formas complexas e calibradores de blocoCrWMn (aço de baixa deformação)
Ferramenta de medição resistente à corrosão4Cr13,9Cr18 (aço inoxidável)

11) Aço inoxidável:

O aço inoxidável refere-se a tipos de aço com elevada resistência à corrosão na atmosfera e em meios gerais.

Grau de açoComposição química wt%σbσ0.2δ5ψAkDureza
CCrMPaMPa%%J
1Cr13
Tipo M
≤0.1511.5-13.5≥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
0.9-1.017-19≥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
≤0.1216-18≥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.

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Shane
Autor

Shane

Fundador do MachineMFG

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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