Aço 1090: Propriedades e Aplicações Chave

O aço 1090 é classificado como um aço de carbono médio, composto principalmente de ferro com um teor de carbono de aproximadamente 0,90%. Esta classe de aço se enquadra no sistema de classificação AISI/SAE e é conhecido por sua alta resistência e dureza, tornando-o adequado para várias aplicações de engenharia. O principal elemento de liga no aço 1090 é o carbono, que influencia significativamente suas propriedades mecânicas, particularmente sua resistência à tração e dureza.

Visão Geral Abrangente

O aço 1090 é caracterizado por sua excelente resistência ao desgaste e capacidade de ser endurecido através de processos de tratamento térmico. O teor de carbono permite um equilíbrio fino entre força e ductilidade, tornando-o um material versátil para aplicações que requerem alta resistência e tenacidade.

Vantagens:
- Alta Resistencia e Dureza: O elevado teor de carbono proporciona superior resistência à tração e dureza em comparação com aços de baixo carbono.
- Boa Resistência ao Desgaste: Ideal para aplicações onde a resistência à abrasão é crítica.
- Tratável Termicamente: Pode ser endurecido através de processos de têmpera e revenido, melhorando suas propriedades mecânicas.

Limitações:
- Ductilidade Reduzida: O alto teor de carbono pode levar à fragilidade, especialmente no estado endurecido.
- Problemas de Soldabilidade: O aço 1090 pode ser desafiador de soldar devido ao seu teor de carbono, que pode levar a trincas.
- Susceptibilidade à Corrosão: É mais propenso à corrosão do que aços de baixo carbono, necessitando de revestimentos protetores em certos ambientes.

Historicamente, o aço 1090 tem sido utilizado em várias aplicações, incluindo componentes automotivos, ferramentas e peças de máquinas, devido às suas propriedades mecânicas favoráveis. Sua posição no mercado é notável em indústrias que requerem materiais de alto desempenho, embora seja menos comum do que outras classes, como aços 1045 ou 1080.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Padrão	Designação/Classificação	País/Região de Origem	Anotações/Observações
UNS	G10900	EUA	Equivalente mais próximo ao AISI 1090
AISI/SAE	1090	EUA	Aço de carbono médio com alto teor de carbono
ASTM	A108	EUA	Especificação padrão para barras de aço carbono acabadas a frio
EN	C90E	Europa	Diferenças composicionais menores a serem observadas
JIS	S45C	Japão	Propriedades semelhantes, mas com diferentes elementos de liga

A tabela acima destaca várias normas e equivalentes para o aço 1090. Notavelmente, enquanto S45C é semelhante, pode conter diferentes elementos de liga que poderiam afetar o desempenho em aplicações específicas.

Propriedades Chaves

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Faixa Percentual (%)
C (Carbono)	0,85 - 0,95
Mn (Manganês)	0,60 - 0,90
Si (Silício)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,04
S (Enxofre)	≤ 0,05

O principal elemento de liga no aço 1090 é o carbono, que melhora a dureza e a resistência. O manganês contribui para a endurecibilidade e melhora a tenacidade, enquanto o silício ajuda na desoxidação durante a fabricação do aço. O fósforo e o enxofre são mantidos em níveis baixos para preservar a ductilidade e evitar a fragilidade.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Tratamento	Temperatura de Teste	Valor/Tabela Típica (Métrica)	Valor/Tabela Típica (Imperial)	Padrão de Referência para Método de Teste
Resistência à Tracão	Revenido	Temperatura Ambiente	620 - 850 MPa	90 - 123 ksi	ASTM E8
Resistência ao Escoamento (0.2% offset)	Revenido	Temperatura Ambiente	350 - 600 MPa	51 - 87 ksi	ASTM E8
Alongamento	Revenido	Temperatura Ambiente	15 - 20%	15 - 20%	ASTM E8
Dureza (Rockwell C)	Endurecido & Revenido	Temperatura Ambiente	50 - 60 HRC	50 - 60 HRC	ASTM E18
Resistência ao Impacto	Endurecido & Revenido	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

As propriedades mecânicas do aço 1090 o tornam adequado para aplicações que requerem alta resistência e tenacidade. A combinação da resistência à tração e a resistência ao escoamento indica sua capacidade de suportar cargas significativas, enquanto os valores de dureza sugerem excelente resistência ao desgaste.

Propriedades Físicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor (Métrico)	Valor (Imperial)
Densidade	Temperatura Ambiente	7,85 g/cm³	0,284 lb/in³
Ponto de Fusão	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Condutividade Térmica	Temperatura Ambiente	45 W/m·K	31 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Capacidade Calorífica Específica	Temperatura Ambiente	0,46 kJ/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Coeficiente de Expansão Térmica	Temperatura Ambiente	11,5 x 10⁻⁶/K	6,4 x 10⁻⁶/°F

A densidade do aço 1090 indica sua massa substancial, que contribui para sua resistência. O ponto de fusão é relativamente alto, permitindo que mantenha a integridade estrutural em temperaturas elevadas. A condutividade térmica e a capacidade calorífica específica são importantes para aplicações que envolvem transferência de calor.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C/°F)	Classificação de Resistência	Anotações
Atmosférico	-	-	Regular	Risco de ferrugem sem proteção
Cloretos	3-5	20-60 °C (68-140 °F)	Pobre	Susceptível à corrosão por picotamento
Ácidos	10-20	Temperatura Ambiente	Pobre	Não recomendado para ambientes ácidos
Alcalinos	5-10	Temperatura Ambiente	Regular	Resistência moderada, mas medidas protetoras necessárias

O aço 1090 exibe resistência moderada à corrosão, particularmente em condições atmosféricas. No entanto, é suscetível ao picotamento em ambientes de cloretos e não deve ser usado em aplicações ácidas. Em comparação com aços inoxidáveis, como 304 ou 316, a resistência à corrosão do aço 1090 é significativamente menor, necessitando de revestimentos ou acabamentos protetores em ambientes corrosivos.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observações
Temperatura Máxima de Serviço Contínuo	300 °C	572 °F	Além disso, as propriedades se degradam
Temperatura Máxima de Serviço Intermitente	400 °C	752 °F	Exposição apenas de curto prazo
Temperatura de Escalamento	600 °C	1112 °F	Risco de oxidação nessa temperatura

Em temperaturas elevadas, o aço 1090 mantém sua resistência, mas pode começar a perder dureza e tenacidade. A oxidação pode ocorrer em altas temperaturas, levando ao escalonamento, o que pode afetar a integridade da superfície.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Metal de Reposição Recomendado (Classificação AWS)	Gás de Proteção/Fluxo Típico	Anotações
MIG	ER70S-6	Argônio + CO2	Pré-aquecer recomendado
TIG	ER70S-2	Argônio	Requer tratamento térmico pós-soldagem

Soldar aço 1090 pode ser desafiador devido ao seu alto teor de carbono, o que pode levar a trincas. Pré-aquecer antes da soldagem e tratamento térmico pós-soldagem são recomendados para mitigar esses problemas.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	Aço 1090	AISI 1212	Anotações/Dicas
Índice Relativo de Usinabilidade	60	100	1212 é mais fácil de usinar
Velocidade de Corte Típica (Torno)	30-50 m/min	60-80 m/min	Ajustar com base nas ferramentas

O aço 1090 possui usinabilidade moderada. Velocidades de corte e ferramentas ideais devem ser utilizadas para alcançar os melhores resultados, pois pode endurecer rapidamente durante o trabalho.

Formabilidade

O aço 1090 é menos formável do que aços de baixo carbono devido ao seu maior teor de carbono. A conformação a frio é possível, mas pode exigir mais força e levar ao endurecimento do trabalho. A conformação a quente é mais viável, permitindo melhor moldagem sem comprometer a integridade do material.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo de Embebição Típico	Método de Resfriamento	Finalidade Principal / Resultado Esperado
Recozimento	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 horas	Ar	Amolecimento, melhorando a ductilidade
Têmpera	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30 minutos	Óleo ou Água	Endurecimento
Revenido	200 - 600 °C / 392 - 1112 °F	1 hora	Ar	Redução da fragilidade, melhorando a tenacidade

Os processos de tratamento térmico afetam significativamente a microestrutura do aço 1090. A têmpera aumenta a dureza, enquanto o revenido é essencial para reduzir a fragilidade e aumentar a tenacidade.

Aplicações Típicas e Usos Finais

Indústria/Sector	Exemplo Específico de Aplicação	Principais Propriedades do Aço Utilizadas nesta Aplicação	Razão para Seleção
Automotiva	Eixos de transmissão	Alta resistência, resistência ao desgaste	Durabilidade sob carga
Fabricação de Ferramentas	Ferramentas de corte	Dureza, retenção de aresta	Desempenho duradouro
Máquinas	Engrenagens	Tenacidade, resistência à fadiga	Confiabilidade em operação

Outras aplicações incluem:
- Eixos e eixos em máquinas
- Componentes de molas
- Fixadores de alta resistência

O aço 1090 é escolhido para essas aplicações devido à sua capacidade de suportar alta tensão e desgaste, tornando-o ideal para componentes que requerem durabilidade e desempenho.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Informações

Característica/Propriedade	Aço 1090	AISI 1045	AISI 1080	Nota Breve a Favor/Contra ou Compensação
Propriedade Mecânica Chave	Alta Resistência	Resistência Moderada	Alta Resistência	1090 oferece melhor dureza do que 1045
Aspecto Chave da Corrosão	Regular	Regular	Pobre	1090 é menos resistente à corrosão do que 1080
Soldabilidade	Desafiador	Moderada	Pobre	1045 é mais fácil de soldar do que 1090
Usinabilidade	Moderada	Boa	Pobre	1045 é mais fácil de usinar do que 1090
Custo Aproximado Relativo	Moderado	Baixo	Moderado	Custo varia com a demanda do mercado
Disponibilidade Típica	Moderada	Alta	Moderada	1045 é mais comumente disponível

Ao selecionar o aço 1090, as considerações incluem suas propriedades mecânicas, potencial de corrosão e desafios na fabricação. Embora ofereça alta resistência e resistência ao desgaste, sua soldabilidade e usinabilidade podem limitar seu uso em certas aplicações. Compreender essas compensações é crucial para engenheiros e projetistas ao especificar materiais para projetos.

Em resumo, o aço 1090 é um aço de carbono médio robusto com vantagens e limitações distintas. Suas aplicações abrangem várias indústrias, tornando-o um material valioso para componentes de alto desempenho.