Já alguma vez se perguntou porque é que o aço inoxidável é tão amplamente utilizado na engenharia e no fabrico? Este artigo explora as oito propriedades mecânicas críticas que tornam o aço inoxidável indispensável: limite de elasticidade, resistência à tração, rácio de elasticidade, alongamento, índice de endurecimento por deformação, coeficiente de equilíbrio da austenite, ponto de transformação da martensite e tamanho do grão. Ao compreender estas propriedades, obterá informações sobre a versatilidade e fiabilidade do aço inoxidável em várias aplicações. Mergulhe para descobrir como estas propriedades afectam o desempenho e a adequação aos seus projectos.
(símbolo mecânico σ0.2, abreviatura YS)
σ0.2=P0.2/F0
Um baixo limite de elasticidade de um material significa que este é propenso a ceder, tem um ressalto mínimo depois de ser formado e tem propriedades favoráveis para o encaixe da matriz e para manter a forma durante a formação.
(símbolo mecânico σb, abreviatura TS)
σb=Pb/F0
Uma elevada resistência à tração de um material significa que este é resistente à rutura durante a deformação, tornando-o adequado para sofrer deformação plástica.
(σ0.2/σb)
O rácio de tensão de cedência tem um impacto significativo na formabilidade dos materiais durante a estampagem.
Quando o rácio de tensão de cedência é baixo, a fase de deformação plástica da cedência à fratura em chapa metálica é prolongado, reduzindo o risco de fratura durante a moldagem, facilitando a estampagem.
Em geral, um baixo coeficiente de elasticidade aumenta a resistência à fissuração da chapa metálica durante vários processos de conformação.
Quadro: Rácio de rendimento das acções ordinárias materiais em aço inoxidável
| Tipo de aço | Resistência ao escoamento (N/mm2) | Resistência à tração (N/mm2) | Rácio de rendimento |
| SUS304 | 300 | 670 | 0.45 |
| SUS304（Cu） | 295 | 640 | 0.46 |
| SU5316 | 312 | 625 | 0.50 |
| SUS316L | 245 | 525 | 0.47 |
| SUS430 | 350 | 510 | 0.69 |
| SUS409L | 241 | 410 | 0.59 |
(símbolo mecânico, abreviatura inglesa EL)
O alongamento refere-se ao rácio do aumento total do comprimento do material desde a deformação plástica até à fratura, em comparação com o seu comprimento original. É expresso como:
Um alongamento elevado de um material significa que este pode sofrer uma maior deformação plástica e tem uma boa resistência à fissuração, o que o torna favorável à trefilagem, flangeamentoe abaulamento.
Normalmente, o coeficiente de flangeamento e a propriedade de abaulamento (valor Ericsson) de um material são diretamente proporcionais ao seu alongamento.
O índice de endurecimento por deformação, também conhecido como o "valor n", reflecte o endurecimento por trabalho a frio dos materiais e o seu impacto na formabilidade durante a estampagem.
Um índice de endurecimento por deformação elevado indica que o material tem uma forte capacidade de deformação local e pode efetivamente evitar o desbaste local. Isto significa que o aumento da tensão limite de instabilidade resulta numa distribuição de deformação mais uniforme, e o limite de deformação global do material é elevado durante a deformação.
A(BAL) = 30(C+N)+0,5Mn+Ni-1,3Cr+11,8
A estabilidade de austenite é indicado pelo "valor A". Um valor A mais pequeno significa que a austenite é menos estável.
A estrutura do aço é suscetível de sofrer alterações devido ao trabalho a frio e a quente, o que pode afetar as suas propriedades mecânicas.
Ni, Mn, C e N são elementos comuns que ajudam a formar e estabilizar austenite no aço inoxidável, especialmente o Ni. Um aumento do teor destes elementos pode aumentar o coeficiente de equilíbrio austenítico e tornar a estrutura austenítica mais estável.
Cr, Mo, Si, Ti e Nb são elementos que ajudam a formar e estabilizar a estrutura da ferrite. Um aumento do teor de Cr pode reduzir o coeficiente de equilíbrio austenítico.
Aço inoxidável SUS304 é uma estrutura austenítica pura com a sua própria estabilidade. Após o trabalho a frio, torna-se duro devido à mudança de uma parte da estrutura austenítica para martensiteconhecida como martensite induzida por trabalho a frio.
O aço inoxidável austenítico tem um pequeno coeficiente de equilíbrio, o que o torna propenso à transformação da martensite ou a outras formação de martensite durante o trabalho a frio, resultando num elevado grau de endurecimento por trabalho a frio.
Md(30/50)= 551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo
O ponto de transformação da martensite (Md(30/50)) é a temperatura à qual 50% do material sofre a transformação da martensite após ter sido submetido a 30% de tensão verdadeira por deformação a frio. Quanto maior for o teor de elementos de liga no aço inoxidável austenítico, mais baixo é o ponto de transformação da martensite.
O aço inoxidável austenítico com um ponto de transformação da martensite mais baixo é menos propenso à indução de martensite durante o trabalho a frio e tem um baixo grau de endurecimento por trabalho a frio.
O endurecimento por trabalho a frio no aço inoxidável é causado por dois factores: endurecimento por trabalho devido a um aumento das deslocações e endurecimento por trabalho devido à transformação estrutural (de austenite para martensite).
O aço SUS430 não sofre transformação estrutural durante a deformação e seu endurecimento por trabalho a frio é causado apenas por um aumento de deslocamentos.
Em contrapartida, o endurecimento por trabalho a frio do aço SUS304 deve-se principalmente à transformação da austenite em martensite, com uma contribuição menor de um aumento das deslocações. É por esta razão que o endurecimento por trabalho a frio do aço inoxidável austenítico é mais pronunciado do que o do aço SUS304. aço inoxidável ferrítico.
O teor de Ni tem um efeito significativo no ponto de transformação da martensite no aço inoxidável austenítico. Um aumento no teor de Ni leva a um ponto de transformação da martensite mais baixo e a um menor grau de endurecimento por trabalho a frio.
O significado físico do tamanho do grão pode ser entendido de acordo com a seguinte fórmula:
ξ=2N+3
Um nível N de granulometria mais elevado significa que existem mais grãos por unidade de área de secção transversal, tornando a granulometria mais fina. Isto resulta numa maior resistência e num melhor alongamento do material.
Os aços com N>5 (256 grãos/mm) são considerados aços de grão fino.
Um tamanho de grão grande pode aumentar o rácio de deformação plástica (R) do material, mas também diminui o rácio de tensão de cedência e o alongamento.
No entanto, com grãos grandes, pode haver diferentes orientações na superfície da chapa metálica, levando a uma deformação desigual e causando o efeito "casca de laranja" na superfície do material.
O refinamento do tamanho do grão pode reduzir a ocorrência de casca de laranja, mas se o tamanho do grão for demasiado fino, o rácio de deformação plástica diminuirá e o rácio de resistência ao escoamento e o alongamento aumentarão, tornando-o menos favorável para a formação.
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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