Aço 1018: Propriedades e Principais Aplicações

O Aço 1018 é um aço de baixo carbono que se enquadra na categoria dos aços de liga de médio carbono. É composto principalmente de ferro, com um teor de carbono de aproximadamente 0,18%, o que contribui para sua resistência e dureza. Os elementos de liga principais no aço 1018 incluem manganês, que aprimora a capacidade de endurecimento e a resistência à tração, e fósforo e enxofre, que estão presentes em quantidades traço e podem afetar a usinabilidade e a ductilidade.

Visão Geral Abrangente

O Aço 1018 é conhecido por sua excelente soldabilidade, usinabilidade e boas propriedades mecânicas, tornando-o uma escolha popular em várias aplicações de engenharia. Seu baixo teor de carbono permite boa ductilidade e conformabilidade, enquanto a presença de manganês melhora sua resistência e dureza. O aço é frequentemente utilizado em aplicações que requerem resistência moderada e boa tenacidade.

As principais vantagens do Aço 1018 incluem:

• Soldabilidade: Pode ser facilmente soldado usando vários processos de soldagem.
• Usinabilidade: Tem boa usinabilidade, permitindo processos de fabricação eficientes.
• Relação Custo-Benefício: É relativamente barato em comparação com aços de liga mais altos.

No entanto, o Aço 1018 também tem algumas limitações:

• Resistência à Corrosão: Tem resistência limitada à corrosão, tornando-o inadequado para ambientes hostis sem revestimentos protetores.
• Limitações de Resistência: Embora tenha boa resistência, pode não ser adequado para aplicações de alta tensão em comparação com aços de carbono ou liga mais altos.

Historicamente, o Aço 1018 tem sido amplamente utilizado na fabricação de eixos, engrenagens e outros componentes onde são necessárias resistência moderada e boa ductilidade. Sua comum presença no mercado é atribuída à sua versatilidade e facilidade de disponibilidade.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Normativa	Designação/Classe	País/Região de Origem	Notas/Comentários
UNS	G10180	EUA	Equivalente mais próximo do AISI 1020
AISI/SAE	1018	EUA	Aço de baixo carbono amplamente utilizado
ASTM	A108	EUA	Especificação padrão para barras de aço carbono acabadas a frio
EN	C18E	Europa	Diferenças composicionais menores
JIS	S45C	Japão	Propriedades semelhantes, mas maior teor de carbono
ISO	1018	Internacional	Designação equivalente

A tabela acima destaca várias normas e equivalentes para o Aço 1018. É importante notar que, embora classes como AISI 1020 e JIS S45C possam parecer semelhantes, podem ter diferenças sutis na composição e nas propriedades mecânicas que podem afetar seu desempenho em aplicações específicas.

Propriedades Chave

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Faixa Percentual (%)
C (Carbono)	0,15 - 0,20
Mn (Manganês)	0,60 - 0,90
P (Fósforo)	≤ 0,04
S (Enxofre)	≤ 0,05
Fe (Ferro)	Equilíbrio

A função principal dos principais elementos de liga no Aço 1018 inclui:

• Carbono (C): Proporciona resistência e dureza; o baixo teor de carbono garante boa ductilidade.
• Manganês (Mn): Melhora a capacidade de endurecimento e a resistência à tração, melhorando as propriedades mecânicas gerais.
• Fósforo (P) e Enxofre (S): Presentes em pequenas quantidades, podem melhorar a usinabilidade, mas podem reduzir a ductilidade se presentes em excesso.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Tratamento	Valor Típico/Faixa (Métrico - Unidades SI)	Valor Típico/Faixa (Unidades Imperiais)	Padrão de Referência para Método de Teste
Resistência à Tração	Recocido	370 - 580 MPa	53,5 - 84,2 ksi	ASTM E8
Resistência ao Escoamento (offset de 0,2%)	Recocido	205 - 370 MPa	29,7 - 53,5 ksi	ASTM E8
Alongamento	Recocido	15 - 25%	15 - 25%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Recocido	119 - 207 HB	119 - 207 HB	ASTM E10
Resistência ao Impacto (Charpy)	-40°C	27 J	20 ft-lbf	ASTM E23

A combinação dessas propriedades mecânicas torna o Aço 1018 adequado para aplicações que exigem resistência moderada e boa tenacidade, como na fabricação de engrenagens, eixos e outros componentes submetidos a cargas moderadas.

Propriedades Físicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor (Métrico - Unidades SI)	Valor (Unidades Imperiais)
Densidade	-	7,85 g/cm³	0,284 lb/in³
Ponto de Fusão	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Condutividade Térmica	20 °C	50,2 W/m·K	34,6 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Capacidade Calorífica Específica	20 °C	0,486 kJ/kg·K	0,116 BTU/lb·°F
Resistividade Elétrica	20 °C	0,00065 Ω·m	0,0004 Ω·in

A importância prática das propriedades físicas do Aço 1018 inclui:

• Densidade: Sua densidade contribui para o peso e a integridade estrutural dos componentes.
• Condutividade Térmica: A condutividade térmica moderada o torna adequado para aplicações onde a dissipação de calor é necessária.
• Ponto de Fusão: O ponto de fusão indica sua adequação para aplicações em alta temperatura, embora não deva ser exposto a temperaturas extremas por longos períodos.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C/°F)	Avaliação de Resistência	Notas
Atmosférico	-	-	Razoável	Risco de oxidação sem proteção
Cloretos	3-5	25-60 °C (77-140 °F)	Pobre	Susceptível à corrosão por picotamento
Ácidos	10-20	20-50 °C (68-122 °F)	Pobre	Não recomendado para ambientes ácidos
Álcali	5-10	20-50 °C (68-122 °F)	Razoável	Resistência moderada, mas medidas protetoras são aconselhadas

O Aço 1018 apresenta resistência limitada à corrosão, especialmente em ambientes com alta umidade ou exposição a cloretos e ácidos. É suscetível à oxidação e picotamento, especialmente em ambientes marinhos ou industriais. Em comparação com aços inoxidáveis, como 304 ou 316, que oferecem excelente resistência à corrosão, o Aço 1018 requer revestimentos ou acabamentos protetores para aumentar sua durabilidade em ambientes corrosivos.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observações
Temp. Máx. de Serviço Contínuo	400 °C	752 °F	Adequado para aplicações em temperatura moderada
Temp. Máx. de Serviço Intermitente	500 °C	932 °F	Exposição a temperaturas mais altas por curto período
Temp. de Escamação	600 °C	1112 °F	Risco de escamação em temperaturas elevadas

Em temperaturas elevadas, o Aço 1018 pode manter suas propriedades mecânicas até certo limite. No entanto, a exposição prolongada a altas temperaturas pode levar à oxidação e escamação, o que pode comprometer sua integridade estrutural. É essencial considerar esses fatores ao projetar componentes que operem em ambientes de alta temperatura.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Metal de Adição Recomendada (Classificação AWS)	Gás/Fluxo de Proteção Típico	Notas
MIG	ER70S-6	Mistura de Argônio + CO2	Bom para seções finas
TIG	ER70S-2	Argônio	Soldas limpas, baixa deformação
Eletrodo	E7018	-	Adequado para uso externo

O Aço 1018 é conhecido por sua excelente soldabilidade, tornando-o adequado para vários processos de soldagem. O pré-aquecimento pode ser necessário para seções mais espessas para evitar trincas. O tratamento térmico pós-solda pode melhorar as propriedades da área soldada, reduzindo tensões residuais.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	[Aço 1018]	[AISI 1212]	Notas/Dicas
Índice de Usinabilidade Relativo	70	100	1212 é mais fácil de usinar
Velocidade de Corte Típica (Fresagem)	30-50 m/min	60-80 m/min	Ajustar com base nas ferramentas e na configuração

O Aço 1018 possui boa usinabilidade, permitindo cortes e moldagens eficientes. As condições ideais incluem o uso de ferramentas afiadas e velocidades de corte apropriadas para minimizar o desgaste da ferramenta e alcançar um bom acabamento de superfície.

Conformabilidade

O Aço 1018 apresenta boa conformabilidade, permitindo processos de conformação a frio e a quente. Pode ser dobrado e moldado sem risco significativo de trincas, tornando-o adequado para aplicações que exigem formas complexas. No entanto, deve-se ter cuidado com os raios de dobra para evitar encruamento.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo Típico de Imersão	Método de Resfriamento	Propósito Principal / Resultado Esperado
Recocimento	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1 - 2 horas	Ar	Melhorar a ductilidade e reduzir a dureza
Endurecimento	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30 minutos	Óleo ou Água	Aumentar a dureza e resistência
Tempera	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 hora	Ar	Reduzir a fragilidade após o endurecimento

Os processos de tratamento térmico afetam significativamente a microestrutura e as propriedades do Aço 1018. O recocimento melhora a ductilidade, enquanto o endurecimento aumenta a dureza. A tempera após o endurecimento ajuda a aliviar tensões e melhorar a tenacidade.

Aplicações Típicas e Usos Finais

Indústria/Secção	Exemplo Específico de Aplicação	Principais Propriedades do Aço Utilizadas nesta Aplicação	Razão para Seleção (Breve)
Automotiva	Engrenagens	Boa resistência, usinabilidade	Custo-efetivo e confiável
Fabricação	Eixos	Ductilidade, soldabilidade	Fácil de fabricar
Construção	Componentes estruturais	Resistência moderada, conformabilidade	Versátil e amplamente disponível

Outras aplicações do Aço 1018 incluem:

• • Fixadores
• • Peças de máquinas
• • Componentes de ferramentas

A escolha do Aço 1018 para essas aplicações se deve principalmente ao seu equilíbrio entre resistência, ductilidade e facilidade de fabricação, tornando-o um material ideal para uma ampla gama de necessidades de engenharia.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Insights

Característica/Propriedade	Aço 1018	AISI 1045	AISI 4140	Notas Breves sobre Prós/Contras ou Compensações
Propriedade Mecânica Chave	Resistência Moderada	Maior Resistência	Maior Resistência	O 1045 oferece melhor resistência, o 4140 melhor tenacidade
Aspeto de Corrosão Chave	Razoável	Razoável	Bom	O 4140 tem melhor resistência à corrosão
Soldabilidade	Excelente	Boa	Razoável	O 4140 pode exigir pré-aquecimento
Usinabilidade	Boa	Razoável	Pobre	O 1018 é mais fácil de usinar
Conformabilidade	Boa	Razoável	Pobre	O 1018 pode ser facilmente moldado
Custo Aproximado Relativo	Baixo	Moderado	Alto	O 1018 é custo-efetivo para muitas aplicações
Disponibilidade Típica	Alta	Moderada	Baixa	O 1018 está amplamente disponível

Ao selecionar o Aço 1018, considerações incluem custo-efetividade, disponibilidade e as propriedades mecânicas específicas exigidas para a aplicação. Sua excelente soldabilidade e usinabilidade o tornam uma escolha preferida para muitos processos de fabricação. No entanto, para aplicações que exigem maior resistência ou resistência à corrosão, classes alternativas como AISI 1045 ou AISI 4140 podem ser mais adequadas.

Em resumo, o Aço 1018 é um aço versátil de baixo carbono que oferece um equilíbrio de boas propriedades mecânicas, facilidade de fabricação e custo-efetividade, tornando-o uma escolha popular em várias aplicações de engenharia.