Por que o aço carbono é a espinha dorsal de inúmeras aplicações industriais? Neste artigo, exploraremos as propriedades e classificações fundamentais do aço-carbono, suas impurezas e o papel crucial que ele desempenha na engenharia. Você obterá insights sobre como os diferentes tipos de aço-carbono são adaptados para usos específicos e por que suas características exclusivas os tornam indispensáveis na construção, na manufatura e em outras áreas. Mergulhe no essencial e descubra o que faz do aço carbono um material vital na engenharia moderna.
Os elementos de liga são elementos químicos adicionados especificamente ao aço para garantir as propriedades estruturais, físicas, químicas e mecânicas desejadas.
As impurezas referem-se a elementos químicos introduzidos durante o processo de fundição por meio de matérias-primas ou métodos de fundição.
O aço carbono é uma liga de ferro-carbono com um teor de carbono que varia de 0,0218% a 2,11%.
O aço-liga é um aço ao qual foi adicionada uma certa quantidade de elementos de liga com base em aço carbono.
Baixa liga de aço geralmente se refere ao aço com um teor total de elementos de liga menor ou igual a 5%.
O aço de liga média geralmente se refere ao aço com um teor total de elementos de liga entre 5% e 10%.
O aço de alta liga geralmente se refere ao aço com um teor total de elementos de liga superior a 10%.
O aço microligado é um aço com teor de elementos de liga (como V, Nb, Ti, Zr, B) menor ou igual a 0,1%, o que pode afetar significativamente a estrutura e as propriedades.
Linha de produção de aço
O manganês (Mn) entra no aço durante a produção de aço por meio de desoxidantes ou ferro-gusa residual. No aço-carbono, o teor de Mn é normalmente inferior a 0,8%. Ele pode se dissolver no aço e também formar inclusões de alto ponto de fusão MNS (1600°C).
As inclusões de MnS têm uma certa plasticidade em altas temperaturas e não causam fragilização do aço a quente. Após o processamento, o sulfeto de manganês é distribuído em forma de tira ao longo da direção de laminação.
O teor de silício (Si) no aço é geralmente inferior a 0,5%. Ele também pode se dissolver no aço e formar inclusões de SiO.
Embora o Mn e o Si sejam impurezas benéficas, a presença de inclusões de MnS e SiO pode reduzir a resistência à fadigaplasticidade e resistência do aço.
S: A solubilidade do S no ferro sólido é muito pequena. Quando o S e o Fe se combinam, eles podem formar FeS, o que facilita a formação de um eutético de baixo ponto de fusão. Isso pode levar à fragilização térmica e à formação de rachaduras.
P: Embora seja solúvel em α-ferro, a presença de fósforo reduz significativamente a resistência do aço, especialmente em baixas temperaturas, o que é conhecido como fragilização a frio. Entretanto, o fósforo pode melhorar a resistência à corrosão do aço na atmosfera.
S e P são considerados impurezas prejudiciais no aço. No entanto, eles podem melhorar a usinabilidade do aço.
N: O aço contendo n supersaturado precipita nitretos após a deformação a frio, por meio de um processo conhecido como envelhecimento mecânico ou envelhecimento por deformação.
Além disso, o N pode formar nitretos estáveis com elementos como o vanádio, titânioe cromo, o que pode levar ao refinamento do grão e ao fortalecimento da precipitação.
H: O efeito combinado de tensão residual e o hidrogênio podem causar fragilização no aço, o que pode levar à falha do material.
O: O aço pode formar compostos de silicato, como 2MnO - SiO2, MnO - SiO, ou óxidos compostos, como MgO - Al2O3, MnO - Al2O3.
N, H e O são considerados impurezas prejudiciais no aço.
1) Classificação de acordo com Fe Fe3Diagrama de fase C
2) Classificação por teor de carbono no aço
(1) Aço carbono comum:
WS ≤ 0,05%, WP ≤ 0,045%.
(2) Aço carbono de alta qualidade:
wS≤0.035%，wP≤0,035%
(3) Aço carbono de alta qualidade:
wS≤0.02%，wP≤0,03%
(4) Aço carbono de alta qualidade:
wS≤0,015%，wP≤0,025%
(1) Aço estrutural de carbono:
O aço estrutural de carbono é utilizado principalmente em vários componentes de engenharia, incluindo pontes, navios, componentes de construção, etc. Além disso, ele também pode ser utilizado em peças menos críticas.
(2) Aço estrutural de carbono de alta qualidade:
O aço estrutural de carbono de alta qualidade é usado principalmente na fabricação de várias peças de máquinas, como eixos, engrenagens, molas, bielas etc.
(3) Aço carbono para ferramentas:
O aço carbono para ferramentas é utilizado principalmente na fabricação de várias ferramentas, como ferramentas de corte e moldes, Ferramentas de mediçãoetc.
(4) Aço carbono fundido para engenharia geral:
O aço carbono fundido para engenharia geral é usado principalmente na fabricação de peças com formas complexas que exigem certa resistência, plasticidade e tenacidade.
(1) O aço com borda refere-se ao aço com desoxidação incompleta, com um código F.
(2) O aço morto refere-se ao aço com desoxidação completa, com um código denominado Z.
(3) O aço semimorto refere-se ao aço com um grau de desoxidação entre o aço com borda e o aço morto, com um código B.
(4) O aço especial morto refere-se ao aço com desoxidação especial, com um código denominado TZ.
a. É usado principalmente para estruturas gerais de engenharia e peças comuns.
Geralmente é laminado em chapas de aço, tiras de aço, tubos de aço, fio-máquina, aços de seção, aços de barra ou vários perfis (aço redondo, aço quadrado), Viga em I(por exemplo, o reforço, etc.), que pode ser usado para soldagem, rebitagem, aparafusamento e outras peças estruturais.
Ele é amplamente utilizado (mais de 70% da produção total de aço).
b. O resfriamento a ar após a laminação a quente é o estado de fornecimento usual desse tipo de aço.
Em geral, os usuários não precisam realizar o tratamento térmico, mas o utilizam diretamente.
wC =0.06%~0.38%.
Quando o grau de qualidade é "A" e "B", a composição química pode ser ajustada adequadamente de acordo com as exigências do demandante sob a garantia das propriedades mecânicas.
c. Designação de aço estrutural de carbono comum
Ele é composto por letras (Q) que representam o ponto de rendimento, o valor do ponto de rendimento, os símbolos de grau de qualidade (A, B, C, D) e os símbolos do método de desoxidação (F, b, Z, TZ) em sequência.
O valor do ponto de escoamento é dividido em cinco graus de resistência: 195, 215, 235, 255 e 275;
O símbolo de grau refere-se ao símbolo de grau de qualidade usado exclusivamente para esse tipo de aço, que também é dividido de acordo com o número de impurezas S e P. Quatro símbolos A, B, C e D representam quatro graus, entre os quais
Entre eles, o grau de qualidade mais alto é o grau D, que atinge o grau de alta qualidade do aço estrutural de carbono. As classes A, B e C pertencem à faixa das classes comuns.
O símbolo do método de desoxidação pode ser omitido nos tipos de aço morto e aço morto especial.
d. Marca, desempenho e aplicação típicos
Q195, Q215：
O teor de carbono é muito baixo e a resistência não é alta, mas ele tem boa plasticidade, resistência e desempenho de soldagem.
É frequentemente usado como peças de trabalho com requisitos de baixa resistência, como pregos, fios de ferro, janelas de aço e várias chapas finas.
Q235A, Q255A：
É usado para hastes de tração, pequenos eixos, correntes, etc. em máquinas e ferramentas agrícolas.
Também é usado para reforço de edifícios, chapa de aço, seção de aço, etc;
Q235B, Q255B：
É usado como peças estruturais soldadas com altos requisitos de qualidade em projetos de construção e eixos rotativos em geral, ganchos, quadros de bicicletas etc. em máquinas;
Q235C, Q235D：
A qualidade é boa e ele pode ser usado como algumas peças estruturais de soldagem e peças de máquinas importantes.
Q255, Q275：
A resistência é alta, entre os quais o Q275 é um aço de carbono médio, que pode ser usado para fabricar embreagem de fricção, correia de aço de freio, etc.
(1) Para peças mecânicas importantes, as propriedades mecânicas das peças podem ser ajustadas por meio de vários tratamentos térmicos.
(2) O estado de fornecimento pode ser o resfriamento a ar após a laminação a quente, recozimento, normalização e outros estados, que geralmente dependem das necessidades dos usuários.
(3) A marca é geralmente representada por dois dígitos.
Esses dois números representam dez mil vezes a fração de massa média de carbono no aço, como o aço 20 e o aço 45.
a. Três tipos de aço estrutural de carbono de alta qualidade são aços com borda, que são 08F, 10F e 15F.
O aço semi-morto é marcado com "b", e o aço morto geralmente não é marcado com símbolos.
b. O aço estrutural de carbono de alta qualidade é marcado com "A" após a marca, e o aço estrutural de carbono de grau superior é marcado com "E".
c. No caso de aço estrutural de carbono especial de alta qualidade, um símbolo que represente a finalidade do produto também deve ser adicionado à cabeça (ou cauda) da marca, como aço para caldeiras com teor médio de carbono de 0,2%, cuja marca é "20g", etc.
d. O aço estrutural de carbono de alta qualidade é dividido em dois grupos: teor de manganês comum e teor de manganês mais alto, de acordo com o teor de manganês diferente.
Para o grupo com alto teor de manganês, adicione "Mn" no final do número, como 15Mn, 45Mn, etc.
e. Existem 31 tipos de aço estrutural de carbono de alta qualidade
Aço 08F: baixa fração de massa de carbono, boa plasticidade e baixa resistência.
Ele pode ser usado para todos os tipos de deformação a frio peças de formação.
Aço 10~25: tem boas propriedades de soldagem e estampagem a frio, e pode ser usado para fabricar peças padrão, luvas de eixo, contêineres etc.
Ele também pode ser usado para fabricar peças resistentes ao desgaste e ao impacto com alta dureza superficial e alta resistência e tenacidade no coração.
Como engrenagens, cames, pinos, placas de fricção, pregos de cimento, etc.
45 aço carbono médio: boas propriedades mecânicas abrangentes podem ser obtidas por meio de tratamento térmico adequado.
Ele pode ser usado para peças mecânicas, como eixo de transmissão, biela de motor, engrenagem de máquina-ferramenta, etc.
Aço estrutural de alto carbono: após o tratamento térmico adequado, pode obter alto limite elástico, taxa de rendimento, tenacidade suficiente e resistência ao desgaste.
Pode fabricar molas, trilhos pesados, rolos, pás, cabos de aço, etc. com pequenos diâmetros de arame.
Carbono de alta qualidade classes de aço estruturalcaracterísticas de desempenho e aplicações
| Grau | Características de desempenho | Exemplos de uso |
| 08F, 08, 10 | Boa plasticidade, tenacidade e baixa resistência | Chapas laminadas a frio, tiras de aço, fios de aço, chapas de aço, produtos de estampagem, como conchas, contêineres, tampas, cartuchos de balas, painéis de instrumentos, juntas, arruelas etc. |
| 15, 20, 25, 15Mn, 20Mn | Boa plasticidade e tenacidade, com um certo grau de resistência | Peças de suporte de carga que não requerem tratamento térmico, como parafusos, porcas, hastes de tração, flanges, peças cementadas que podem ser transformadas em engrenagens, eixos, cames etc. |
| 30, 35, 40, 45, 50, 55, 30Mn, 40Mn, 50Mn | Boa resistência, plasticidade e tenacidade | Produz principalmente peças como engrenagens, bielas e eixos, entre os quais o aço 40 e o aço 45 são amplamente utilizados. |
| 60, 65, 70, 60Mn, 65Mn | Alta elasticidade e resistência ao escoamento | Geralmente produzem peças elásticas e de fácil desgaste, como molas, arruelas de pressãorolos, arados, etc. |
(1) É usado principalmente para fabricar várias ferramentas pequenas.
Pode ser temperado e revenido em baixa temperatura para obter alta dureza e alta resistência ao desgaste.
Ele pode ser dividido em aço carbono para ferramentas de alta qualidade e aço carbono para ferramentas de alta qualidade.
(2) A marca registrada é geralmente expressa pelo símbolo simbólico "T" (o prefixo fonético chinês do carbono) mais mil vezes a fração de massa do carbono. Por exemplo, T10, T12, etc.
Geralmente, o aço carbono para ferramentas de alta qualidade não adiciona o símbolo do grau de qualidade, enquanto o aço carbono para ferramentas de alta qualidade adiciona a palavra "a" após seu número, como T8A, T12, etc.
(3) A fração de massa de manganês no aço-ferramenta com carbono contendo manganês pode ser expandida para 0,6%.
Nesse momento, o Mn é marcado no final da marca, como T8Mn, T8MnA.
(4) Aço carbono típico para ferramentas
T7, T8: adequado para fabricação ferramentas de corte que suportam certo impacto e exigem alta tenacidade, como eixos para trabalhar madeira, cinzéis de bancada etc. A dureza após a têmpera e o revenimento em baixa temperatura é de 48 a 54HRC (peça de trabalho);
Aço T9, T10, T11: é usado para fabricar ferramentas de corte que exigem alta dureza e resistência ao desgaste devido a pequenos impactos, como brocas pequenasA dureza após a têmpera e o revenimento em baixa temperatura é de 60~62HRC.
O aço T10A também pode ser usado para fabricar alguns moldes de trabalho a frio e ferramentas de medição com formato simples e pequena carga de trabalho;
Aço T12 e T13: a dureza e a resistência ao desgaste são as mais altas, mas a tenacidade é a pior.
É usado para fabricar ferramentas de corte que não suportam impacto, como limas, pás e raspadores. A dureza após a têmpera e o revenimento em baixa temperatura é de 62 a 65 HRC.
O T12A também pode ser usado para fabricar ferramentas de medição.
Os modelos T7~t12 e T7A~T12A também podem ser usados para moldes de plástico com formas simples.
Grau, características de desempenho e aplicação do aço carbono para ferramentas
| Grau | Características de desempenho | Exemplos de uso |
| T7, T7A, T8, T8A, T8Mn | Boa resistência com uma certa dureza | Ferramentas para marcenaria, ferramentas de montagem, como martelos, cinzéis, moldes, tesouras etc. O T8Mn pode ser usado para fabricar ferramentas com seções transversais maiores |
| T9, T9A, T10, T10A, T11, T11A | Maior dureza e certa resistência | Ferramentas de baixa velocidade, como plainas, machos, matrizes, lâminas de serra, calibradores, matrizes e matrizes de desenho |
| T12, T12A, T13, T13A | Alta dureza e baixa tenacidade | Ferramentas de baixa velocidade que não estão sujeitas a vibração, como limas, raspadores, ferramentas cirúrgicas e furadeiras |
(1) É usado principalmente para peças brutas feitas de ferro fundido que não podem garantir sua plasticidade, e seu formato é complexo, o que não é conveniente para o forjamento.
Seu teor de carbono é geralmente menor que 0,65%.
(2) A marca é representada pelo símbolo "ZG" (o prefixo fonético chinês do aço fundido) mais o valor mínimo do ponto de escoamento - o valor mínimo da resistência à tração.
Por exemplo, ZG340-640 refere-se ao aço fundido com resistência ao escoamento não inferior a 340MPa e resistência à tração não inferior a 640MPa.
(3) Aço fundido com carbono típico
(4) Outros tipos de aço As peças fundidas incluem:
Peças fundidas de aço carbono para estruturas soldadas
(GB/T7659-1987), como o ZG230-450H;
Peças fundidas em aço de baixa liga
(GB/T14408-1993), como o ZGD535-720;
Fundições de aço resistentes ao calor
(GB/T8492-1987), como ZG40Cr30Ni20;
Fundições de aço inoxidável e resistente a ácidos
(GB2100-1980), como ZG1Cr18Ni9Ti;
Resistência média e alta peças fundidas em aço inoxidável (GB6967-1986), como ZG10Cr13Ni1Mo, etc.
Os materiais são a base material do maquinário. As propriedades dos materiais metálicos são a principal base para seleção de materiais.
As propriedades dos materiais metálicos são geralmente divididas em desempenho de processo e desempenho de serviço.
O desempenho do processo refere-se às propriedades dos materiais metálicos exibidos sob várias condições de processamento, desde a fundição até os produtos acabados; o desempenho do serviço refere-se às propriedades dos materiais metálicos exibidos pelas peças metálicas sob condições de uso.
O desempenho de serviço dos materiais metálicos determina seu escopo de uso. O desempenho de serviço inclui propriedades físicas, químicas e mecânicas.
(1) Densidade
A densidade de um metal é a massa de uma unidade de volume do metal, expressa em kg/m3.
Com base em sua densidade, os materiais metálicos podem ser classificados em metais leves e metais pesados. Os metais com densidade inferior a 4,5 g/cm3 são chamados de metais leves, como alumínio, titânio, etc.
(2) Ponto de fusão
A temperatura na qual um metal passa do estado sólido para o estado líquido é chamada de ponto de fusão, geralmente expressa em graus Celsius (℃). Cada metal tem um ponto de fusão fixo. Por exemplo, o ponto de fusão do chumbo é 323 ℃ e o ponto de fusão do chumbo é ponto de fusão do aço é de 1538 ℃. O ponto de fusão é importante para o refino, a fundição, a soldagem e a preparação de ligas.
Os metais com ponto de fusão abaixo de 1000 ℃ são chamados de metais de baixo ponto de fusão, aqueles com ponto de fusão entre 1000 e 2000 ℃ são chamados de metais de ponto de fusão médio e aqueles com ponto de fusão superior a 2000 ℃ são chamados de metais de alto ponto de fusão.
(3) Condutividade térmica
A capacidade de um material metálico para conduzir calor é chamada de condutividade térmica. A qualidade da condutividade térmica dos materiais metálicos é geralmente expressa em termos de condutividade térmica (coeficiente de condutividade térmica) λ.
Os metais com alta condutividade térmica têm boa condutividade térmica. Em geral, os materiais metálicos têm melhor condutividade térmica do que os materiais não metálicos. A prata tem a melhor condutividade térmica entre todos os metais, seguida por cobre e alumínio.
Os metais com boa condutividade térmica também têm boa dissipação de calor e podem ser usados para fabricar peças que dissipam o calor, como as aletas do radiador de refrigeradores e condicionadores de ar.
(4) Expansão térmica
Quando um material metálico é aquecido, seu volume aumenta e ele encolhe quando é resfriado. Esse fenômeno é chamado de expansão térmica. Metais diferentes têm propriedades de expansão térmica diferentes.
No trabalho prático, o efeito da expansão térmica às vezes precisa ser considerado. Por exemplo, algumas ferramentas de medição de precisão devem ser feitas de metais com pequenos coeficientes de expansão; a colocação de trilhos, a construção de pontes, a medição de dimensões em processos de metalurgia, etc., precisam considerar o fator de expansão térmica.
(5) Condutividade elétrica
A capacidade de um material metálico de conduzir eletricidade é chamada de condutividade elétrica. Entretanto, a condutividade elétrica de cada metal é diferente. A prata tem a melhor condutividade elétrica entre todos os metais, seguida pelo cobre e pelo alumínio.
No setor, o cobre e o alumínio são usados como materiais condutores. Materiais metálicos de alta resistência com baixa condutividade elétrica, como ligas de ferro-cromo, ligas de níquel-cromo-alumínio, constantan, manganês-cobre etc., são usados para fabricar peças de instrumentos ou elementos de aquecimento elétrico, como fios de fornos.
(6) Magnetismo
A capacidade de um metal de conduzir o fluxo magnético é chamada de magnetismo. Os materiais metálicos com condutividade magnética podem ser atraídos por ímãs.
Ferro, cobalto etc. são materiais ferromagnéticos, e manganês, cromo, cobre e zinco são materiais diamagnéticos ou paramagnéticos.
Entretanto, para alguns metais, o magnetismo não é fixo e imutável, como o ferro que não apresenta magnetismo ou paramagnetismo acima de 768 ℃.
Os materiais ferromagnéticos podem ser usados para fabricar núcleos de transformadores, núcleos de motores, peças de instrumentos de medição, etc.; os materiais diamagnéticos ou paramagnéticos podem ser usados para peças que não exigem interferência de campo magnético.
As propriedades químicas dos materiais metálicos referem-se às propriedades exibidas pelos metais em reações químicas.
(1) Resistência à corrosão
A capacidade de um material metálico de resistir à corrosão do oxigênio, do vapor de água e de outros meios químicos em temperatura normal é chamada de resistência à corrosão. A oxidação do aço é um exemplo comum de corrosão.
(2) Resistência à oxidação
A capacidade de um material metálico de resistir à oxidação é chamada de resistência à oxidação. Quando um material metálico é aquecido, a reação de oxidação é acelerada.
Por exemplo, durante as operações de aquecimento, como forjamento, tratamento térmico e soldagem de aço, a oxidação e a descarburação pode ocorrer, causando perda de material e vários defeitos.
Portanto, ao aquecer tarugos ou materiais, geralmente é formado um gás redutor ou gás de proteção ao redor deles para evitar a oxidação de materiais metálicos.
(3) Estabilidade química
A estabilidade química refere-se à soma da resistência à corrosão e da resistência à oxidação dos materiais metálicos. A estabilidade química de materiais metálicos materiais em altas temperaturas é chamado de estabilidade térmica.
Os materiais metálicos usados na fabricação de peças que operam em altas temperaturas devem ter boa estabilidade térmica.
As propriedades mecânicas, também conhecidas como propriedades de resistência, referem-se às propriedades exibidas pelos materiais sob a ação de forças.
As principais propriedades mecânicas incluem resistência, plasticidade, dureza, tenacidade e resistência à fadiga.
(1) Força
A resistência refere-se à capacidade de um metal de resistir à deformação permanente (deformação plástica) e à fratura. Os critérios de resistência comumente usados são o ponto de escoamento (anteriormente conhecido como resistência ao escoamento ou limite de escoamento) e a resistência à tração.
O método para determinar os critérios de resistência é por meio de um teste de tração.
Curva de tração: a relação entre a força de tração (F) e o alongamento (l-lo).
Quando um material é submetido a forças externas, a força de interação interna entre os elementos do material é chamada de força interna, que é igual em magnitude e oposta em direção à força externa. A força interna por unidade de área é chamada de estresse e é denotada pelo símbolo σ.
Limite elástico
A tensão máxima que um corpo de prova pode suportar quando sofre deformação elástica completa.
onde σe é o limite elástico em unidades de tensão (como MPa ou psi), Fe é a força de tração máxima que o corpo de prova pode suportar quando sofre deformação elástica completa, medida em unidades de força (como N ou lbf), e Ao é a área da seção transversal original do corpo de prova, medida em unidades de área (como mm2 ou em2).
Ponto de rendimento
Definição: A tensão na qual um corpo de prova deixa de se comportar elasticamente e se deforma permanentemente durante o processo de teste, enquanto a força permanece constante ou diminui.
Onde:
Fs - Força de tração quando o corpo de prova sofre deformação, em N.
Ao - Área da seção transversal original do corpo de prova, em mm2.
Força de rendimento condicional:
Resistência à tração
Definição: A tensão máxima que um corpo de prova pode suportar antes de se romper durante o processo de teste de tração.
Onde:
Fb - A força de tração máxima que o corpo de prova pode suportar antes de quebrar, em N.
Ao - Área da seção transversal original do corpo de prova, em mm2.
Relação entre a resistência ao escoamento e a resistência à tração (σs/σb)
Os materiais de engenharia requerem não apenas alta resistência à tração, mas também uma certa relação entre a resistência ao escoamento e a resistência à tração (σs/σb). Quanto menor for a relação entre a resistência ao escoamento e a resistência à tração, maior será a confiabilidade do componente, e ele não se quebrará imediatamente sob sobrecarga durante o uso. No entanto, se a relação entre a resistência ao escoamento e a resistência à tração for muito pequena, a taxa de utilização efetiva da resistência do material diminuirá.
(2) Plasticidade
Refere-se à capacidade de um material de sofrer deformação irreversível e permanente antes de quebrar. O critério de ductilidade é determinado pelo alongamento após a fratura e pela redução da área da seção transversal.
(1) Alongamento após fratura
O alongamento após a fratura refere-se ao aumento percentual no comprimento do corpo de prova depois que ele se rompe durante o processo de teste de tração, em comparação com o comprimento de medição original.
Refere-se à capacidade de um material de sofrer deformação irreversível e permanente antes de quebrar. O critério de ductilidade é determinado pelo alongamento após a fratura e pela redução da área da seção transversal.
(2) Redução da área da seção transversal após a fratura
A redução da área da seção transversal após a fratura refere-se à diminuição percentual da redução máxima da área da seção transversal no ponto de estrangulamento do corpo de prova após sua ruptura durante o processo de teste de tração, em comparação com sua área original da seção transversal.
(3) Dureza
A dureza é a medida da capacidade de um material de resistir à deformação local, especialmente à deformação plástica, à indentação ou a arranhões. Ela determina se um material é macio ou duro.
Atualmente, os métodos de teste de dureza mais comumente usados são Dureza Brinell teste de dureza Rockwell e teste de dureza Vickers.
(1) Dureza Brinell
Onde:
O método de representação da dureza Brinell é o seguinte:
Normalmente, ao especificar o valor de dureza Brinell para um requisito de material em um desenho de peça ou documento de processo, as condições de teste não são especificadas. Somente a faixa de dureza necessária e símbolo de dureza estão marcados, como 200~230HBS.
O HBS é usado para testar materiais com um valor de dureza inferior a 450; o HBW é usado para medir materiais com um valor de dureza na faixa de 450 a 650.
A dureza Brinell é usada principalmente para determinar a dureza de ferro fundido, metais não ferrosos e metais recozidos, normalizados e aço temperado e revenido materiais, como produtos semiacabados e matérias-primas.
(2) Dureza Rockwell
Na fórmula, C é uma constante. Quando o indentador é um cone de diamante, C = 100; quando o indentador é uma esfera de aço endurecido, C = 130.
1- A posição do êmbolo após a adição da carga inicial.
2- A posição do êmbolo após adicionar a carga inicial e a carga principal.
3- A posição do êmbolo após a remoção da carga principal.
ele: Recuperação elástica após a remoção da carga principal.
| Especificação comum da escala Rockwell | ||||
| Símbolo de dureza | Tipo de cabeça | Força total do teste (kgf) | Faixa efetiva do valor de dureza | Exemplos de aplicativos |
| HRA | Cone de diamante de 120 | 60 | 60~88 | Liga dura, têmpera de superfície, aço para cementação, etc |
| HRB | φ Esfera de aço de 1,588 mm | 100 | 20~100 | Metais não ferrosos, aço recozido, normalizado, etc. |
| HRC | Cone de diamante de 120 | 150 | 20~70 | Aço temperado, aço temperado e revenido, etc. |
Observação: Força total de teste = força de teste inicial + força de teste principal; a força de teste inicial é de 10 kgf (98,07 N)
Tomando como exemplo o aço GCr15 temperado e revenido em baixa temperatura, meça o valor HRC.
A dureza Rockwell não tem unidade de medida, portanto, o símbolo da escala de dureza deve ser indicado. O valor da dureza é escrito antes do símbolo, como 60HRC, 80HRA e 90HRB. Não há correspondência entre as diferentes escalas de dureza Rockwell, portanto, os valores de dureza não podem ser comparados diretamente.
O teste de dureza Rockwell é simples, rápido e deixa uma pequena indentação. Ele é usado principalmente para testar peças acabadas com alta dureza após tratamento térmico e peças finas. Para materiais com estrutura e dureza irregulares, o valor da dureza flutua muito e sua precisão não é tão boa quanto a dos valores de dureza Brinell.
(3) Dureza Vickers
Na fórmula,
Tomando como exemplo o aço T8A temperado em baixa temperatura e revenido, meça o valor de HV.
Os valores de dureza Vickers geralmente não são marcados com unidades, e o valor de dureza é escrito antes do símbolo HV.
O teste de dureza Vickers tem uma força de teste pequena (comumente usada 49,03N), indentação rasa, perfil claro, resultados precisos e uma ampla faixa de seleção de força de teste (49,03 a 980,7N). Portanto, ele pode medir a dureza de materiais de macios a duros, e os valores de dureza Vickers podem ser comparados diretamente.
A dureza Vickers é comumente usada para testar a dureza de materiais de chapa fina, revestimentos de metal e camadas de peças endurecidas na superfície. No entanto, o teste é complicado e não é adequado para inspeção de rotina na produção em massa.
Observação especial: Os valores de dureza obtidos por vários métodos de teste de dureza não podem ser comparados diretamente. Eles devem ser convertidos em um determinado valor de dureza por meio de uma tabela de conversão de dureza antes de comparar a dureza relativa.
(4) Resistência e resistência à fadiga
(1) Resiliência
A tenacidade refere-se à capacidade de um metal de absorver a energia de deformação antes da fratura, que pode ser usada para medir a resistência de um material metálico a cargas de impacto.
O critério de resistência é determinado por meio de testes de impacto.
Aço 40Cr teste de medição de energia de absorção de impacto:
(5) Resistência à fadiga
Estresse cíclico: A magnitude e a direção do estresse sofrem alterações periódicas ao longo do tempo.
O fenômeno da fratura de um componente sob tensão cíclica, geralmente em um nível de tensão muito inferior ao σb ou até mesmo inferior ao seu σs resistência, é chamada de fadiga do metal. O critério para a fadiga do metal é a resistência à fadiga.
Foi comprovado que, quando o nível de tensão σ está abaixo de um determinado valor, o material pode ser submetido a um número infinito de tensões cíclicas sem fraturar, e esse nível de tensão é chamado de resistência à fadiga.
Na engenharia, a resistência à fadiga refere-se à tensão máxima que não causa fratura em um determinado número de ciclos.
Em geral, o número do ciclo de estresse é definido como 108 para materiais de aço e 107 para metais não ferrosos.
Projeto razoável da estrutura do componente, prevenção da concentração de tensão, redução dos valores de rugosidade da superfície, laminação da superfície, tiro descascamento tratamento térmico de superfície, etc. podem melhorar a resistência à fadiga da peça.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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