4135 Aço: Propriedades e Principais Aplicações

O aço 4135 é classificado como um aço de liga de carbono médio, conhecido principalmente por sua excelente temperabilidade e resistência. Esta classe de aço contém elementos de liga significativos, como cromo (Cr) e molibdeno (Mo), que aprimoram suas propriedades mecânicas e resistência ao desgaste. A presença desses elementos de liga contribui para a capacidade do aço de manter a resistência a temperaturas elevadas e melhora sua tenacidade.

Visão Geral Abrangente

O aço 4135 é frequentemente utilizado em aplicações que requerem alta resistência e tenacidade, tornando-o adequado para vários processos de engenharia e fabricação. Suas características notáveis incluem boa maquinabilidade, soldabilidade e a capacidade de ser tratado termicamente para alcançar propriedades mecânicas desejadas. As propriedades inerentes do aço são definidas por sua composição química, que tipicamente inclui cerca de 0,30-0,40% de carbono, 0,70-0,90% de cromo e 0,15-0,25% de molibdeno.

Vantagens do Aço 4135:
- Alta Resistência: Os elementos de liga proporcionam resistência à tração e resistência de escoamento aprimoradas.
- Boa Tenacidade: Apresenta excelente resistência ao impacto, tornando-o adequado para aplicações dinâmicas.
- Temperabilidade: O aço pode ser tratado termicamente para alcançar uma ampla gama de níveis de dureza.
- Soldabilidade: O aço 4135 pode ser soldado usando vários métodos, tornando-o versátil para fabricação.

Limitações do Aço 4135:
- Resistência à Corrosão: Em comparação com aços inoxidáveis, o 4135 tem resistência limitada à corrosão.
- Custo: Os elementos de liga podem torná-lo mais caro do que aços de menor qualidade.
- Sensibilidade ao Tratamento Térmico: Um tratamento térmico inadequado pode levar à fragilidade.

Historicamente, o aço 4135 tem sido utilizado nas indústrias automotiva e aeroespacial, particularmente para componentes como engrenagens, eixos e outras peças críticas que requerem uma combinação de resistência e tenacidade. Sua posição no mercado permanece forte devido às suas propriedades favoráveis e versatilidade em várias aplicações.

Nomes Alternativos, Padrões e Equivalentes

Organização Padrão	Designação/Classe	País/Região de Origem	Notas/Comentários
UNS	G41350	EUA	Equivalente mais próximo ao AISI 4135
AISI/SAE	4135	EUA	Designação comumente usada
ASTM	A29/A29M	EUA	Especificação geral para aços de liga
EN	1.7035	Europa	Diferenças composicionais menores
DIN	34CrMo4	Alemanha	Propriedades semelhantes, mas aplicações diferentes
JIS	SCM435	Japão	Equivalente com pequenas variações na composição

A tabela de equivalência destaca que, embora várias classes possam ser consideradas equivalentes ao aço 4135, diferenças sutis na composição podem afetar o desempenho em aplicações específicas. Por exemplo, o SCM435 pode oferecer uma temperabilidade ligeiramente melhor devido ao seu maior teor de cromo.

Propriedades Chave

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Faixa de Percentagem (%)
C (Carbono)	0,30 - 0,40
Cr (Cromo)	0,70 - 0,90
Mo (Molibdênio)	0,15 - 0,25
Mn (Manganês)	0,60 - 0,90
Si (Silício)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,035
S (Enxofre)	≤ 0,040

Os principais elementos de liga no aço 4135 desempenham papéis cruciais na definição de suas propriedades:
- Cromo (Cr): Aumenta a temperabilidade e a resistência à corrosão.
- Molibdênio (Mo): Melhora a resistência a altas temperaturas e contribui para a tenacidade.
- Manganês (Mn): Aumenta a temperabilidade e melhora a resistência ao desgaste.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Temperatura do Teste	Valor Típico/Intervalo (Métrico)	Valor Típico/Intervalo (Imperial)	Padrão de Referência para Método de Teste
Resistência à Tração	Hardened & Tempered	Temperatura Ambiente	850 - 1000 MPa	123 - 145 ksi	ASTM E8
Resistência de Escoamento (deslocamento de 0,2%)	Hardened & Tempered	Temperatura Ambiente	650 - 850 MPa	94 - 123 ksi	ASTM E8
Elongação	Hardened & Tempered	Temperatura Ambiente	15 - 20%	15 - 20%	ASTM E8
Dureza (HRC)	Hardened & Tempered	Temperatura Ambiente	28 - 35 HRC	28 - 35 HRC	ASTM E18
Resistência ao Impacto	Charpy V-notch	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

As propriedades mecânicas do aço 4135 o tornam adequado para aplicações que requerem alta resistência e tenacidade, como em componentes automotivos e aeroespaciais. Sua capacidade de suportar cargas significativas e resistir à deformação sob estresse é crítica para a integridade estrutural.

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/ft²·h·°F
Capacidade Calorífica Específica	Temperatura Ambiente	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividade Elétrica	Temperatura Ambiente	0,0000015 Ω·m	0,0000009 Ω·in

As propriedades físicas do aço 4135, como sua densidade e ponto de fusão, são significativas para aplicações que envolvem ambientes de alta temperatura. Sua condutividade térmica é adequada para dissipação de calor em componentes mecânicos, enquanto sua capacidade calorífica específica indica como ele responde a alterações térmicas.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C/°F)	Avaliação de Resistência	Notas
Cloretos	Varia	Ambiente	Regular	Risco de corrosão localizada
Ácido Sulfúrico	10-20	Ambiente	Pobre	Não recomendado
Água do Mar	-	Ambiente	Regular	Resistência moderada
Atmosférico	-	Ambiente	Bom	Requer revestimento protetor

O aço 4135 exibe resistência moderada à corrosão, especialmente em condições atmosféricas. No entanto, é suscetível à corrosão localizada em ambientes com cloretos e não deve ser utilizado em condições ácidas sem medidas de proteção. Em comparação com aços inoxidáveis, como 304 ou 316, a resistência à corrosão do aço 4135 é significativamente inferior, tornando-o menos adequado para aplicações marinhas ou químicas.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Comentários
Temp. Máx. de Serviço Contínuo	400 °C	752 °F	Adequado para aplicações de alta temperatura
Temp. Máx. de Serviço Intermitente	500 °C	932 °F	Apenas exposição de curto prazo
Temperatura de Escamação	600 °C	1112 °F	Risco de oxidação em altas temperaturas
Considerações sobre Resistência ao Fluído	400 °C	752 °F	A resistência ao fluído diminui acima dessa temperatura

Em temperaturas elevadas, o aço 4135 mantém sua resistência, mas pode experimentar oxidação se não estiver adequadamente protegido. Seu desempenho em aplicações de alta temperatura o torna adequado para componentes como lâminas de turbina e peças de motor, onde a estabilidade térmica é crucial.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Metal de Adição Recomendada (Classificação AWS)	Gás/Fluxo de Proteção Típico	Notas
MIG	ER70S-6	Argônio/CO2	Bom para seções finas
TIG	ER80S-Ni	Argônio	Requer pré-aquecimento
Stick	E7018	-	Adequado para trabalho de campo

O aço 4135 é geralmente considerado soldável, mas o pré-aquecimento é recomendado para minimizar o risco de trincas. O tratamento térmico pós-soldagem pode aprimorar as propriedades da junta de solda, garantindo integridade sob carga.

Maquinabilidade

Parâmetro de Maquinagem	[Aço 4135]	AISI 1212	Notas/Dicas
Índice Relativo de Maquinabilidade	70	100	Boa maquinabilidade, mas requer ferramentas afiadas
Velocidade de Corte Típica (Furação)	30 m/min	50 m/min	Ajute conforme as ferramentas

A usinagem do aço 4135 requer consideração cuidadosa das velocidades de corte e das ferramentas devido à sua dureza. Utilizar ferramentas de aço rápido ou de metal duro pode melhorar a eficiência e reduzir o desgaste.

Conformação

O aço 4135 apresenta conformabilidade moderada, tornando-o adequado para processos de conformação a frio e quente. No entanto, pode sofrer encruamento, necessitando de controle cuidadoso dos raios de dobra e das técnicas de conformação para evitar trincas.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo Típico de Imersão	Método de Resfriamento	Objetivo Principal / Resultado Esperado
Recozimento	600 - 650 °C / 1112 - 1202 °F	1 - 2 horas	Ar	Amolecimento, melhorando a ductilidade
Endurecimento	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	30 - 60 minutos	Óleo ou Água	Endurecimento, aumentando a resistência
Tempera	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 - 2 horas	Ar	Redução da fragilidade, melhorando a tenacidade

Os processos de tratamento térmico afetam significativamente a microestrutura do aço 4135, transformando suas propriedades de dúctil para duro e quebradiço, dependendo do tratamento aplicado. O tratamento térmico adequado é crucial para alcançar o equilíbrio desejado entre resistência e tenacidade.

Aplicações Típicas e Finais

Indústria/Sector	Exemplo Específico de Aplicação	Principais Propriedades do Aço Utilizadas nesta Aplicação	Razão da Seleção
Automotivo	Engrenagens	Alta resistência, tenacidade	Crítico para o desempenho
Aeroespacial	Componentes de aeronaves	Alta relação resistência/peso	Essencial para a segurança
Petróleo e Gás	Brocas	Resistência ao desgaste, tenacidade	Durabilidade em ambientes hostis
Máquinas	Eixos	Alta resistência à fadiga	Confiabilidade sob carga

Outras aplicações incluem:
- - Componentes de máquinas pesadas
- - Peças estruturais na construção
- - Fixadores e acessórios

A escolha do aço 4135 para essas aplicações se deve principalmente às suas excelentes propriedades mecânicas, que garantem confiabilidade e desempenho em condições exigentes.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Informações

Características/Propriedade	Aço 4135	AISI 4140	AISI 4340	Nota Breve de Prós/Contras ou Compensação
Propriedade Mecânica Principal	Alta Resistência	Maior Tenacidade	Maior Dureza	4140 oferece melhor tenacidade, 4340 melhor dureza
Aspecto de Corrosão Principal	Regular	Regular	Bom	4340 tem melhor resistência à corrosão
Soldabilidade	Boa	Regular	Boa	4140 pode exigir mais pré-aquecimento
Maquinabilidade	Moderada	Moderada	Regular	4140 é mais difícil de maquinar
Conformabilidade	Moderada	Moderada	Pobre	4340 é menos conformável
Custo Relativo Aproximado	Moderado	Mais Alto	Mais Alto	4135 é mais econômico para muitas aplicações
Disponibilidade Típica	Comum	Comum	Menos Comum	4135 está amplamente disponível

Ao selecionar o aço 4135, considerações incluem sua relação custo-benefício, disponibilidade e adequação para aplicações específicas. Embora possa não oferecer o mesmo nível de resistência à corrosão que alguns aços inoxidáveis, suas propriedades mecânicas fazem dele uma escolha preferida para muitas aplicações de engenharia. Além disso, sua soldabilidade e maquinabilidade permitem opções versáteis de fabricação, tornando-o um material valioso em várias indústrias.