Recuo de aço inoxidável
O aço inoxidável é usado principalmente por sua resistência à corrosão, mas sua durabilidade e dureza o tornam um material extremamente versátil. A dureza do aço inoxidável determina muitas de suas potenciais aplicações.
Barras de aço inoxidável
As aplicações do aço variam de componentes industriais, peças automotivas e construção de pontes a produtos de consumo. Uma maneira de categorizar os tipos de aço inoxidável é por meio de sua composição e dureza.
Neste artigo, você aprenderá sobre a dureza do aço inoxidável e os fatores que afetam essa dureza, com foco na melhoria da dureza.
O que é dureza?
Perfuração escareada em amostra de aço
Dureza é a capacidade de um material de resistir a qualquer tipo de deformação plástica localizada, arranhões e indentações quando submetido a uma carga. No caso do aço inoxidável, a dureza é uma propriedade mecânica que afeta a resistência ao desgaste, a resistência mecânica e a usinabilidade do material.
A dureza do material é determinada por meio de um teste de indentação, e a resistência à penetração é medida por uma ferramenta predefinida. A dureza pode ser quantificada por meio de escalas de dureza.
A dureza do aço inoxidável varia significativamente dependendo da composição da liga, do tratamento térmico e dos métodos de conformação.
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Como a dureza do aço é medida?
Existem métodos padronizados para testar a dureza do aço inoxidável. Esses testes medem a resistência do aço inoxidável a uma indentação de uma ferramenta diamantada ou esférica.
Teste de Dureza Rockwell
Rockwell verificador da dureza
O teste de dureza Rockwell utiliza uma carga e um formato de ferramenta específicos. Existem duas escalas de medição Rockwell comumente usadas para aço inoxidável. A primeira é Rockwell C ou HRC, e a segunda é Rockwell B ou HRB.
A diferença entre HRB e HRC está na dureza do aço inoxidável. HRB é para aços mais macios graus de liga de aço inoxidável, e o HRC é usado principalmente para tipos de aço inoxidável mais duros, como o aço martensítico.
Os testes Rockwell utilizam uma carga pequena para assentar o indentador e, em seguida, uma carga maior para forçar o indentador a penetrar no aço inoxidável. Usando graus martensíticos como o 420 como exemplo, atingiria um valor HRC de 50 ou superior, e o aço inoxidável 304 se enquadra na faixa de 70 a 90 Rockwell B.
Teste de Dureza Brinell
Teste de dureza Brinell
O teste de dureza Brinell mede o diâmetro de uma indentação, e a ferramenta utilizada é uma esfera redonda de indentação feita de aço temperado; os testadores modernos usam esferas de carboneto de tungstênio. O teste de dureza Brinell é ideal para aços inoxidáveis mais macios.
A escala Brinell utiliza valores de HB; por exemplo, um aço inoxidável austenítico pode ter um valor de HB entre 150 e 200 HB. Não é ideal para materiais duros, mas pode ser usada para materiais macios e em uma variedade maior de materiais.
Teste de dureza Vickers
teste de Vickers
O teste Vickers utiliza um indentador de diamante em formato de pirâmide para criar uma indentação sob uma carga controlada. O teste de dureza Vickers utiliza unidades Vickers (HV). O teste de dureza Vickers é adequado para aços inoxidáveis macios e duros.
Pode ser usado em aço inoxidável endurecido e fornece medições precisas. Por exemplo, pode ser usado em aços inoxidáveis endurecidos por precipitação que apresentem um valor superior a 300 HV, refletindo alta resistência.
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Fatores que afetam a dureza do aço inoxidável
A dureza do aço inoxidável é afetada por muitos fatores, desde sua composição até o tratamento térmico e métodos de pós-processamento.
Composição
A composição química é o principal fator que afeta a dureza do aço inoxidável. O aço inoxidável é feito de ferro e carbono, com elementos de liga secundários como cromo, níquel e molibdênio.
O cromo varia de 10.5% a 30% e é adicionado principalmente por suas propriedades de resistência à corrosão, além de formar uma camada de óxido que oferece proteção ao aço inoxidável.
O níquel é comumente encontrado nos graus 304 e 316 e é usado para melhorar a ductilidade. O fator mais importante na dureza do aço inoxidável é a quantidade de carbono presente na liga.
Estrutura do grão
Estrutura de grãos de ligas metálicas
A microestrutura do aço inoxidável muda devido aos elementos de liga e ao processamento do aço.
- Aço inoxidável austenítico: Os aços inoxidáveis 304 e 316 possuem uma estrutura cúbica de face centrada (FCC). Eles oferecem excelente resistência à corrosão mas menor dureza devido à sua ductilidade. Esses aços inoxidáveis FCC não podem ser endurecidos por tratamento térmico, mas podem ser submetidos a encruamento.
- Aço Inoxidável Martensítico: Graus como 410 e 420 têm uma estrutura tetragonal de corpo centrado. Isso significa que o aço inoxidável martensítico pode ser endurecido com métodos de tratamento térmico, como têmpera e revenimento.
- Aço temperado por precipitação: Essas ligas alcançam alta resistência e dureza por meio de endurecimento por precipitação. O método introduz precipitados após tratamento térmico.
Tratamento térmico
O tratamento térmico é um processo que modifica a dureza do aço inoxidável. Para aços martensíticos e aços endurecidos por precipitação, é o método mais utilizado para melhorar a dureza.
No tratamento térmico, o processo de têmpera envolve o resfriamento rápido do aço inoxidável a partir de uma alta temperatura para fixar ou fixar a estrutura endurecida na estrutura. A têmpera do aço inoxidável reduz a fragilidade, mantendo a dureza.
Graus austeníticos como 304 e 316, que são comuns em Usinagem CNC em aço inoxidável, não são endurecíveis por tratamento térmico; em vez disso, são reforçados por meio de encruamento.
Processo de formação
Os processos de conformação são processos mecânicos que moldam o aço inoxidável no componente desejado. A deformação mecânica também pode fortalecer e endurecer o aço.
Trabalho Frio
Os processos de trabalho a frio incluem laminação, trefilação ou dobra (comum na fabricação de chapas de aço inoxidável) à temperatura ambiente, o que pode endurecer aços inoxidáveis austeníticos como 304 e 316.
Trabalho a quente
O trabalho a quente feito em altas temperaturas tem muitos benefícios, alguns deles sendo a redução da dureza ao permitir a recristalização e o alívio do estresse na microestrutura do aço inoxidável.
Forjar
O forjamento molda o aço inoxidável sob altas pressões e cargas. O forjamento de aços inoxidáveis martensíticos e o tratamento térmico subsequente podem melhorar a dureza, enquanto para os aços austeníticos, o tratamento térmico proporciona apenas um encruamento moderado.
Tipos de aço inoxidável e sua dureza: usos, propriedades e comparação.
Diferentes tipos de aço inoxidável variam em sua dureza devido à formação, composição, microestrutura e propriedades mecânicas. propriedades do aço inoxidável. Os aços inoxidáveis mais comuns apresentam variações simples na composição química, mas isso muda sua aplicação principal.
Aço Inoxidável 304: Propriedades e Dureza
O aço inoxidável 304 da série 300 possui 18% de cromo e 8% de níquel. Também é chamado de 18-8 de aço inoxidável e conhecido por sua excelente resistência à corrosão e usinabilidade. Possui dureza relativamente baixa em comparação com outros aços inoxidáveis
A dureza do aço inoxidável 304 varia de 70 a 90 na escala Rockwell B ou 150 a 200 na escala Brinell. É amplamente utilizado em equipamentos químicos e de processamento de alimentos devido à sua resistência à corrosão.
Aço inoxidável 316: maior resistência à corrosão e dureza
Propriedades das peças de aço inoxidável 316L
O aço inoxidável 316 é outro grau austenítico da série 300 que contém 2 a 3% de molibdênio para resistência à corrosão, especificamente para ambientes marinhos e com cloreto.
316 varia de 70 a 90 na escala Rockwell B. É usado principalmente em barcos, ambientes marinhos e dispositivos médicos. Também é chamado de aço cirúrgico devido ao seu uso em instrumentos cirúrgicos.
Aço inoxidável 420: aplicações de alta dureza
O aço inoxidável martensítico 420 tem um teor de carbono mais alto, o que lhe confere uma dureza maior por meio de tratamento térmico. O 420 pode atingir uma dureza de 50 a 55 na escala Rockwell C.
A maior dureza significa melhor resistência ao desgaste e aplicações em instrumentos cirúrgicos e válvulas. No entanto, sua resistência à corrosão é muito menor do que a dos aços inoxidáveis 316 e 304.
Aço inoxidável 410: equilibrando dureza e tenacidade
O aço inoxidável 410 também é um aço inoxidável martensítico com menor teor de carbono que o 420 e dureza moderada. Ele mede 30 a 40 após o tratamento térmico no HRC. Oferece um equilíbrio entre propriedades de resistência à corrosão e endurecimento.
O que é melhor, aço cirúrgico ou aço inoxidável?
Essa pode ser a questão depois de analisar as propriedades e capacidades dos dois tipos de aço. Nenhum é melhor; a única demarcação é a adequação para aplicações específicas. Esse é o nosso sentimento apoiado por anos de experiência lidando com mais de 100 materiais.
Aço cirúrgico e aço inoxidável são versáteis, resistentes à corrosão e duráveis. Essas são apenas algumas similaridades, mas os materiais também têm diferenças, o que ajuda a determinar qual tipo usar.
As diferenças residem na composição específica das ligas, que conferem aos materiais suas propriedades e características.
Dureza do aço inoxidável versus dureza do aço cirúrgico
Tanto o aço cirúrgico quanto o aço inoxidável oferecem alta durabilidade e resistência à corrosão, mas sua dureza pode variar dependendo da classe e composição específicas utilizadas. O aço cirúrgico é um tipo de aço inoxidável projetado para aplicações médicas, industriais e higiênicas, frequentemente contendo elementos adicionais que melhoram a resistência, a resistência à ferrugem e o desempenho da superfície. O aço inoxidável padrão, por outro lado, está disponível em diversas classes utilizadas na construção civil, utensílios de cozinha e manufatura, sendo que algumas classes são mais macias ou mais duras que o aço cirúrgico.
Como ambos os materiais são produzidos para fins diferentes, nenhum deles é universalmente mais duro que o outro, e o desempenho geral depende da qualidade da liga, do tratamento térmico e da aplicação pretendida.
Melhorando a dureza do aço inoxidável
Os fabricantes de metal usam vários métodos para melhorar a dureza do aço inoxidável.
- Tratamento Térmico: Para graus martensíticos como 410 e 420, a têmpera e o revenimento podem melhorar significativamente a dureza para formar uma estrutura martensítica dura, enquanto o revenimento reduz a fragilidade.
- Endurecimento de trabalho: O trabalho a frio de aços austeníticos aumenta sua dureza e resistência à tração.
- Precipitação: Aços inoxidáveis endurecidos por precipitação formam precipitados após tratamento térmico para aumentar a resistência e a dureza sem sacrificar a resistência à corrosão.
- Liga: Aumentar o teor de carbono do aço inoxidável pode torná-lo imediatamente mais duro e resistente ao desgaste. Caço carbono e aços inoxidáveis têm concentrações drasticamente diferentes. Usar molibdênio também pode alcançar o mesmo efeito.
Conclusão
A dureza do aço inoxidável é uma das propriedades mais críticas que determinam a aplicação e a adequação do aço inoxidável. Compreender os fatores que afetam a dureza, como composição química, estrutura dos grãos, tratamento térmico e conformação, pode ajudá-lo a escolher o tipo de aço inoxidável apropriado.
Técnicas como tratamento térmico podem melhorar a dureza do aço inoxidável; no entanto, é preciso ter cuidado com a microestrutura e os elementos de liga do aço inoxidável, pois alguns métodos de tratamento térmico não funcionam em certos tipos de aço inoxidável.
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Perguntas frequentes
Qual é a dureza do aço inoxidável 304?
A dureza do aço inoxidável 304 é de 70 a 90 no Rockwell B. Essa variação ocorre devido aos métodos de endurecimento por trabalho que podem introduzir variações na dureza.
O que é mais duro, aço inoxidável 304 ou 316?
Tanto o aço inoxidável 304 quanto o 316 têm dureza semelhante, de 70 a 90 HRB. Mas, em geral, o aço inoxidável 304 é mais duro.
O aço inoxidável 304 é duro ou macio?
O aço inoxidável 304 é um aço macio com baixo teor de carbono e mede 70 – 90 no HRB.
Como o aço inoxidável é temperado?
O aço inoxidável pode ser endurecido por meio de métodos como tratamento térmico, encruamento ou têmpera por precipitação. O método depende em grande parte da microestrutura do aço inoxidável.