Aço Maraging 300: Propriedades e Principais Aplicações

O aço Maraging 300 (C300/M300) é um aço de alta resistência e baixo carbono que pertence à família dos aços maraging. É classificado principalmente como um aço liga de baixo carbono, notável por sua combinação única de resistência, tenacidade e ductilidade. Os principais elementos de liga no Maraging 300 incluem níquel, cobalto, molibdênio e titânio, que contribuem significativamente para suas propriedades mecânicas e desempenho geral.

Visão Geral Abrangente

O aço Maraging 300 é caracterizado por sua excepcional resistência e tenacidade, alcançadas através de um processo de envelhecimento único que transforma a microestrutura do aço. O baixo teor de carbono minimiza o risco de fragilidade, enquanto o alto teor de níquel melhora sua temperabilidade. A adição de cobalto e molibdênio melhora ainda mais sua resistência e resistência ao desgaste, tornando-o adequado para aplicações exigentes.

As características mais significativas do Maraging 300 incluem:

• Alta Resistência ao Esforço: Geralmente excede 2.000 MPa (290 ksi), tornando-o ideal para aplicações que requerem alta capacidade de carga.
• Excelente Tenacidade: Mantém a tenacidade mesmo em baixas temperaturas, o que é crítico para aplicações em ambientes extremos.
• Boa Soldabilidade: Pode ser soldado usando técnicas padrão, embora o pré-aquecimento e os tratamentos pós-solda sejam recomendados para evitar trincas.

Vantagens e Limitações

Vantagens	Limitações
Relação resistência-peso excepcional	Custo mais alto em comparação com aços convencionais
Boa ductilidade e tenacidade	Resistência à corrosão limitada em certos ambientes
Excelente usinabilidade	Exige tratamento térmico cuidadoso para alcançar as propriedades desejadas

O Maraging 300 é comumente usado na indústria aeroespacial, ferramentas e aplicações de alto desempenho devido às suas propriedades mecânicas superiores. Historicamente, desempenhou um papel significativo no desenvolvimento de materiais avançados para aplicações críticas de engenharia.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Normativa	Designação/Classe	País/Região de Origem	Notas/Observações
UNS	K93120	EUA	Equivalente mais próximo ao AISI 300M
AISI/SAE	300M	EUA	Diferências composicionais menores a serem observadas
ASTM	A787	EUA	Especificação padrão para aços maraging
EN	1.6350	Europa	Classe equivalente com propriedades semelhantes
JIS	SCS14	Japão	Desempenho semelhante, mas com diferentes elementos de liga

As diferenças entre essas classes podem afetar o desempenho em aplicações específicas, particularmente em termos de resistência e resistência à corrosão. Por exemplo, embora tanto K93120 quanto 300M ofereçam alta resistência, os processos específicos de tratamento térmico podem resultar em diferentes níveis de tenacidade.

Propriedades Chave

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Faixa de Percentagem (%)
Ni (Níquel)	17,0 - 19,0
Co (Cobalto)	8,0 - 9,0
Mo (Molibdênio)	4,0 - 5,0
Ti (Titânio)	0,5 - 1,0
C (Carbono)	≤ 0,03
Fe (Ferro)	Balance

Os principais elementos de liga no Maraging 300 desempenham papéis cruciais em seu desempenho:
- Níquel: Melhora a temperabilidade e resistência.
- Cobalto: Melhora a resistência à temperatura elevada e dureza.
- Molibdênio: Aumenta a resistência ao amolecimento em temperaturas elevadas.
- Titânio: Auxilia no refino do grão e contribui para a resistência.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Temperatura de Teste	Valor Típico/Faixa (Métrico)	Valor Típico/Faixa (Imperial)	Norma de Referência para Método de Teste
Resistência à Tração	Reanenado	Temperatura Ambiente	2.000 - 2.200 MPa	290 - 320 ksi	ASTM E8
Resistência ao Esforço (0,2% offset)	Reanenado	Temperatura Ambiente	1.800 - 2.000 MPa	261 - 290 ksi	ASTM E8
Alongamento	Reanenado	Temperatura Ambiente	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
Dureza (Rockwell C)	Reanenado	Temperatura Ambiente	40 - 45 HRC	40 - 45 HRC	ASTM E18
Resistência ao Impacto (Charpy)	Reanenado	-196 °C	50 - 70 J	37 - 52 ft-lbf	ASTM E23

A combinação dessas propriedades mecânicas torna o Maraging 300 particularmente adequado para aplicações que requerem alta resistência e tenacidade, como componentes aeroespaciais e ferramentas.

Propriedades Físicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor (Métrico)	Valor (Imperial)
Densidade	Temperatura Ambiente	8,0 g/cm³	0,289 lb/in³
Ponto de Fusão	-	1.400 °C	2.552 °F
Condutividade Térmica	Temperatura Ambiente	20 W/m·K	13 BTU·in/h·ft²·°F
Capacidade Térmica Específica	Temperatura Ambiente	500 J/kg·K	0,119 BTU/lb·°F
Resistividade Elétrica	Temperatura Ambiente	0,7 µΩ·m	0,0000007 Ω·m

A importância prática da densidade e do ponto de fusão do Maraging 300 é crucial para aplicações na indústria aeroespacial, onde a economia de peso é fundamental, e os componentes devem suportar altas temperaturas sem deformação.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C)	Avaliação de Resistência	Notas
Cloretos	3-10	20-60	Regular	Risco de corrosão por pite
Ácido Sulfúrico	10-30	20-40	Pobre	Não recomendado
Água do Mar	-	20-30	Boa	Resistência moderada

O Maraging 300 apresenta resistência moderada à corrosão, particularmente em ambientes clorídricos, mas é suscetível a corrosão por pite e trincas por tensão. Comparado com aços inoxidáveis como 316L, que oferecem excelente resistência à corrosão, o Maraging 300 pode exigir revestimentos protetores ou tratamentos de superfície em ambientes agressivos.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observações
Temperatura Máxima de Serviço Contínuo	300 °C	572 °F	Adequado para aplicações em alta temperatura
Temperatura Máxima de Serviço Intermitente	400 °C	752 °F	Suporta exposição de curto prazo a temperaturas mais altas
Temperatura de Escalonamento	600 °C	1.112 °F	Risco de oxidação além desta temperatura

Em temperaturas elevadas, o Maraging 300 mantém sua resistência e dureza, mas pode sofrer oxidação. O tratamento térmico adequado pode aprimorar seu desempenho em aplicações de alta temperatura.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Máquina de Preenchimento Recomendada (Classificação AWS)	Gás/Fluxo de Proteção Típico	Notas
TIG	ERNiCrMo-3	Argônio	Pré-aquecimento recomendado
MIG	ERNiCrMo-3	Argônio/CO2	Tratamento térmico pós-solda necessário

O Maraging 300 pode ser soldado usando técnicas padrão, mas o pré-aquecimento e o tratamento térmico pós-solda são essenciais para evitar trincas e garantir propriedades mecânicas ideais.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	Maraging 300	AISI 1212	Notas/Dicas
Índice Relativo de Usinabilidade	70	100	Requer ferramentas de alta velocidade
Velocidade de Corte Típica (Furação)	50 m/min	80 m/min	Use ferramentas de carboneto para melhores resultados

O Maraging 300 apresenta boa usinabilidade, mas deve-se ter cuidado ao usar velocidades de corte e ferramentas apropriadas para evitar endurecimento.

Formabilidade

O Maraging 300 é adequado para processos de conformação a frio e quente. No entanto, devido à sua alta resistência, pode exigir forças maiores durante as operações de conformação. O material exibe boa ductilidade, permitindo que formas complexas sejam moldadas sem trincas.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo Típico de Imersão	Método de Resfriamento	Propósito Principal / Resultado Esperado
Reannealing de Solução	820-850 °C / 1.508-1.562 °F	1-2 horas	Resfriamento ao Ar	Dissolve precipitados, refina a estrutura do grão
Envelhecimento	480-500 °C / 896-932 °F	4-8 horas	Resfriamento ao Ar	Aumenta a resistência através do endurecimento por precipitação

Os processos de tratamento térmico influenciam significativamente a microestrutura do Maraging 300, melhorando suas propriedades mecânicas e garantindo desempenho ideal em aplicações.

Aplicações Típicas e Usos Finais

Indústria/Sector	Exemplo de Aplicação Específica	Propriedades Chave do Aço Utilizadas nesta Aplicação	Razão para Seleção
Aeroespacial	Trens de pouso de aeronaves	Alta resistência, tenacidade	Aplicação crítica de suporte de carga
Ferramentas	Matrizes para moldagem por injeção	Alta resistência ao desgaste, usinabilidade	Precisão e durabilidade necessárias
Automotivo	Componentes de alto desempenho	Leve, alta resistência	Melhoria de desempenho

Outras aplicações incluem:

• • Ferramentas de alta velocidade
• • Componentes estruturais na indústria aeroespacial
• • Equipamentos esportivos (por exemplo, tacos de golfe)

O Maraging 300 é escolhido para essas aplicações devido à sua combinação única de alta resistência, tenacidade e usinabilidade, tornando-o ideal para componentes que devem suportar condições extremas.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Informações

Característica/Propriedade	Maraging 300	AISI 4340	17-4 PH	Nota Breve de Prós/Contras ou Compensação
Propriedade Mecânica Chave	Alta resistência	Resistência moderada	Alta resistência	O Maraging 300 oferece tenacidade superior
Aspecto Chave da Corrosão	Regular	Bom	Excelente	17-4 PH é melhor para resistência à corrosão
Soldabilidade	Boa	Regular	Boa	O Maraging 300 é mais fácil de soldar que o 4340
Usinabilidade	Boa	Regular	Boa	O Maraging 300 é mais fácil de usinar que o 4340
Custo Aproximado Relativo	Alto	Moderado	Alto	Considerações de custo podem limitar o uso
Disponibilidade Típica	Moderada	Alta	Alta	A disponibilidade pode afetar os cronogramas do projeto

Ao selecionar o Maraging 300, as considerações incluem sua relação custo-benefício, disponibilidade e requisitos de desempenho específicos. Embora ofereça propriedades mecânicas excepcionais, seu custo mais alto em comparação com aços convencionais pode limitar seu uso a aplicações especializadas. Além disso, suas propriedades magnéticas o tornam adequado para aplicações que requerem materiais não magnéticos.

Em resumo, o aço Maraging 300 é um material de alto desempenho que se destaca em aplicações que exigem resistência, tenacidade e usinabilidade. Suas propriedades únicas fazem dele uma escolha preferida nas indústrias aeroespacial, de ferramentas e de engenharia de alto desempenho.