Aço 8620H: Propriedades e Principais Aplicações

O aço 8620H é um aço de liga de carbono médio que é classificado principalmente como um aço de baixa liga. É conhecido por sua excelente capacidade de endurecimento, resistência e tenacidade, tornando-o adequado para uma variedade de aplicações de engenharia. Os principais elementos de liga no aço 8620H incluem cromo (Cr), molibdênio (Mo) e níquel (Ni), que melhoram suas propriedades mecânicas e resistência ao desgaste e fadiga.

Visão Geral Abrangente

O aço 8620H é caracterizado por sua composição equilibrada, que tipicamente inclui cerca de 0,18-0,23% de carbono, 0,70-0,90% de manganês, 0,40-0,60% de cromo, 0,15-0,25% de molibdênio e 1,00-1,50% de níquel. Essa combinação de elementos contribui para sua alta resistência à tração, boa ductilidade e excelente tenacidade, tornando-o uma escolha preferida para aplicações que exigem alta resistência e durabilidade.

Vantagens:
- Alta Resistência e Tenacidade: O 8620H apresenta excelentes propriedades mecânicas, tornando-o adequado para aplicações de alta carga.
- Boa Capacidade de Endurecimento: Os elementos de liga proporcionam boa capacidade de endurecimento, permitindo processos de tratamento térmico eficazes.
- Versatilidade: Pode ser utilizado em várias aplicações, incluindo engrenagens, eixos e outros componentes que requerem alta resistência.

Limitações:
- Preocupações com a Soldabilidade: Embora possa ser soldado, precauções especiais devem ser tomadas para evitar rachaduras.
- Custo: Os elementos de liga podem torná-lo mais caro do que aços de menor grau.
- Resistência à Corrosão: Não é tão resistente à corrosão quanto os aços inoxidáveis, o que pode limitar seu uso em certos ambientes.

Historicamente, o 8620H tem sido utilizado nas indústrias automotiva e aeroespacial, onde suas propriedades são críticas para desempenho e segurança. Sua posição no mercado é forte, particularmente em setores que exigem materiais de alto desempenho.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Padrão	Designação/Classificação	País/Região de Origem	Notas/Observações
UNS	G86200	EUA	Equivalente mais próximo ao AISI 8620
AISI/SAE	8620	EUA	Designação comumente utilizada
ASTM	A29/A29M	EUA	Especificação geral para aços de liga
EN	1.6523	Europa	Diferenças composicionais menores
DIN	20CrMo	Alemanha	Propriedades similares, mas elementos de liga diferentes
JIS	SCM420	Japão	Comparável, mas com propriedades mecânicas diferentes

As diferenças entre essas classificações equivalentes podem afetar o desempenho, particularmente em termos de capacidade de endurecimento e tenacidade. Por exemplo, enquanto tanto AISI 8620 quanto UNS G86200 são similares, este último pode ter limites composicionais mais rígidos que podem influenciar suas propriedades mecânicas.

Principais Propriedades

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Faixa Percentual (%)
C (Carbono)	0,18 - 0,23
Mn (Manganês)	0,70 - 0,90
Cr (Cromo)	0,40 - 0,60
Mo (Molibdênio)	0,15 - 0,25
Ni (Níquel)	1,00 - 1,50
Si (Silício)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,035
S (Enxofre)	≤ 0,040

O papel principal dos principais elementos de liga no aço 8620H inclui:
- Cromo: Aumenta a capacidade de endurecimento e resistência à corrosão.
- Molibdênio: Melhora a resistência a altas temperaturas e aumenta a tenacidade.
- Níquel: Aumenta a tenacidade e melhora a capacidade do aço de resistir a impactos.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor Típico/Raio (Métrico - Unidades SI)	Valor Típico/Raio (Unidades Imperiais)	Norma de Referência para Método de Teste
Resistência à Tração	Temperado e Revenido	850 - 1000 MPa	123 - 145 ksi	ASTM E8
Resistência ao Escoamento (0,2% de desvio)	Temperado e Revenido	650 - 850 MPa	94 - 123 ksi	ASTM E8
Alongamento	Temperado e Revenido	15 - 20%	15 - 20%	ASTM E8
Redução de Área	Temperado e Revenido	50 - 60%	50 - 60%	ASTM E8
Dureza (Rockwell C)	Temperado e Revenido	28 - 34 HRC	28 - 34 HRC	ASTM E18
Resistência ao Impacto (Charpy)	Temperatura Ambiente	40 - 60 J	30 - 44 ft-lbf	ASTM E23

A combinação dessas propriedades mecânicas torna o aço 8620H particularmente adequado para aplicações que envolvem carregamento dinâmico e integridade estrutural, como na fabricação de engrenagens e eixos. Sua alta resistência à tração e escoamento, juntamente com boa ductilidade, permitem que ele tenha bom desempenho sob estresse.

Propriedades Físicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor (Métrico - Unidades SI)	Valor (Unidades Imperiais)
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
Resistividade Elétrica	Temperatura Ambiente	0,00065 Ω·m	0,00038 Ω·in
Coeficiente de Expansão Térmica	Temperatura Ambiente	11,5 x 10⁻⁶ /K	6,4 x 10⁻⁶ /°F

A importância prática das propriedades físicas do 8620H inclui:
- Densidade: Fornece uma visão sobre considerações de peso para aplicações estruturais.
- Condutividade Térmica: Importante para aplicações onde a dissipação de calor é crítica.
- Ponto de Fusão: Indica a adequação para aplicações em alta temperatura.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C/°F)	Avaliação de Resistência	Notas
Cloretos	Varia	Ambiente	Regular	Risco de pitting
Ácido Sulfúrico	10%	25 °C / 77 °F	Pobre	Não recomendado
Hidróxido de Sódio	5%	25 °C / 77 °F	Regular	Susceptível a SCC
Atmosférico	-	Ambiente	Bom	Resistência moderada

O aço 8620H exibe resistência moderada à corrosão, particularmente em condições atmosféricas. No entanto, é suscetível a pitting em ambientes com cloretos e não deve ser utilizado em condições ácidas ou altamente alcalinas. Comparado a aços inoxidáveis como 304 ou 316, que oferecem excelente resistência à corrosão, o 8620H é menos adequado para aplicações expostas a ambientes agressivos.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observações
Temp. Máx. de Serviço Contínuo	400 °C	752 °F	Adequado para exposição prolongada
Temp. Máx. de Serviço Intermitente	500 °C	932 °F	Exposição de curto prazo
Temperatura de Escamação	600 °C	1112 °F	Risco de oxidação além desta temp.
Considerações sobre Resistência ao Creepage começam	300 °C	572 °F	Importante para aplicações em alta temperatura

Em temperaturas elevadas, o aço 8620H mantém sua resistência e tenacidade, mas a oxidação pode se tornar uma preocupação. É adequado para aplicações onde as temperaturas não excedem seus limites máximos de serviço, tornando-o ideal para componentes em motores e máquinas.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Metal de Adição Recomendado (Classificação AWS)	Gás/Fluxo de Proteção Típicos	Notas
MIG	ER70S-6	Argônio + CO2	Pré-aquecimento recomendado
TIG	ER80S-Ni	Argônio	Tratamento térmico pós-solda
Stick	E7018	-	Requer pré-aquecimento

O aço 8620H pode ser soldado usando vários métodos, mas o pré-aquecimento é frequentemente necessário para minimizar o risco de rachaduras. O tratamento térmico pós-solda também é recomendado para aliviar tensões e melhorar a tenacidade.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	[Aço 8620H]	AISI 1212	Notas/Dicas
Índice de Usinabilidade Relativa	60%	100%	Usinabilidade moderada
Velocidade de Corte Típica (Torneamento)	30-50 m/min	80-100 m/min	Utilize ferramentas de carbide para melhores resultados

A usinabilidade do 8620H é moderada; requer seleção cuidadosa de ferramentas e velocidades de corte. As ferramentas de carbide são recomendadas para desempenho ideal.

Formabilidade

O aço 8620H exibe boa formabilidade, permitindo tanto processos de conformação a frio quanto a quente. No entanto, é essencial considerar os efeitos de endurecimento durante o trabalho a frio, que podem aumentar a resistência do material, mas também podem levar a rachaduras se não forem gerenciados adequadamente.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo Típico de Imersão	Método de Resfriamento	Objetivo Principal / Resultado Esperado
Alívio	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1 - 2 horas	Ar ou Forno	Amolecimento, melhoria da ductilidade
Resfriamento Rápido	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 minutos	Óleo ou Água	Endurecimento, aumento da resistência
Revenimento	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 hora	Ar	Melhoria da tenacidade

Durante o tratamento térmico, o 8620H sofre transformações metalúrgicas significativas. O resfriamento rápido aumenta a dureza, enquanto o revenimento reduz a fragilidade, resultando em uma combinação equilibrada de resistência e tenacidade.

Aplicações Típicas e Finais

Indústria/Sector	Exemplo de Aplicação Específica	Principais Propriedades do Aço Utilizadas nesta Aplicação	Razão da Seleção (Breve)
Automotivo	Engrenagens	Alta resistência, tenacidade	Crítica para o desempenho
Aeroespacial	Eixos	Boa capacidade de endurecimento, resistência à fadiga	Segurança e confiabilidade
Máquinas	Eixos de manivela	Excelente tenacidade, resistência ao desgaste	Durabilidade sob estresse

Outras aplicações incluem:
- Componentes da indústria de petróleo e gás
- Peças para maquinário pesado
- Componentes estruturais na construção

O aço 8620H é escolhido para essas aplicações devido à sua capacidade de suportar alta tensão e fadiga, tornando-o ideal para componentes críticos.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Perspectivas Adicionais

Característica/Propriedade	Aço 8620H	AISI 4140	AISI 4340	Nota de Prós/Contras ou Trade-off
Propriedade Mecânica Principal	Alta resistência	Resistência moderada	Alta resistência	8620H oferece boa tenacidade versus a dureza maior do 4140
Aspecto de Corrosão Principal	Regular	Pobre	Regular	8620H é melhor para ambientes moderados
Soldabilidade	Moderada	Boa	Regular	8620H requer pré-aquecimento
Usinabilidade	Moderada	Boa	Regular	8620H é menos usinável que o 4140
Formabilidade	Boa	Regular	Pobre	8620H é mais fácil de formar
Custo Aproximado Relativo	Moderado	Moderado	Mais alto	8620H é econômico para suas propriedades
Disponibilidade Típica	Boa	Boa	Moderada	8620H está amplamente disponível

Ao selecionar o aço 8620H, considerações incluem sua relação custo-benefício, disponibilidade e adequação para aplicações específicas. Sua resistência moderada à corrosão e soldabilidade fazem dele uma escolha versátil, enquanto suas propriedades mecânicas garantem confiabilidade em ambientes exigentes.

Em conclusão, o aço 8620H é um material robusto que equilibra resistência, tenacidade e versatilidade, tornando-o uma escolha preferida em várias aplicações de engenharia. Suas propriedades únicas e características de desempenho devem ser cuidadosamente avaliadas em relação aos requisitos do projeto para garantir uma seleção ideal de material.