Aço 10B22: Propriedades e Principais Aplicações
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O aço 10B22 é um aço de liga de médio carbono que se enquadra na categoria de aços de baixo carbono. Ele é caracterizado principalmente por sua composição, que inclui uma quantidade significativa de carbono (aproximadamente 0,20% a 0,25%) e uma pequena porcentagem de boro (cerca de 0,001% a 0,003%). A presença de boro melhora a temperabilidade, tornando-o adequado para várias aplicações de engenharia.
Visão Geral Abrangente
Os principais elementos de liga no aço 10B22 incluem carbono, manganês e boro. O carbono é crucial para aumentar a dureza e a resistência, enquanto o manganês melhora a tenacidade e a temperabilidade. O boro, embora presente em quantidades mínimas, aumenta significativamente a temperabilidade do aço, permitindo que ele alcance níveis de resistência mais altos por meio de processos de tratamento térmico.
Características Principais:
- Resistência e Dureza: O 10B22 exibe boa resistência à tração e dureza, tornando-o adequado para aplicações que exigem durabilidade.
- Soldabilidade: Este grau de aço tem soldabilidade moderada, que pode ser melhorada com um pré-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem adequados.
- Usinabilidade: Oferece usinabilidade razoável, embora cuidados devam ser tomados para evitar o endurecimento por trabalho durante as operações de usinagem.
Vantagens:
- Alta relação resistência/peso.
- Temperabilidade aprimorada devido ao teor de boro.
- Boa resistência ao desgaste.
Limitações:
- Resistência à corrosão limitada em comparação com aços inoxidáveis.
- Requer manuseio cuidadoso durante a soldagem para evitar trincas.
Historicamente, o 10B22 tem sido utilizado em várias aplicações, especialmente nos setores automotivo e de máquinas, onde suas propriedades mecânicas podem ser totalmente aproveitadas.
Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes
Organização Normativa | Designação/Grau | País/Região de Origem | Anotações/Comentários |
---|---|---|---|
UNS | G10200 | USA | Mais próximo do equivalente ao AISI 1020 |
AISI/SAE | 1020 | USA | Diferenças composicionais menores |
ASTM | A29/A29M | USA | Especificação geral para aço carbono |
EN | 1.0402 | Europa | Equivalente ao 10B22 com pequenas variações |
JIS | S20C | Japão | Propriedades similares, mas aplicações diferentes |
As diferenças entre estes graus podem afetar a seleção com base em requisitos específicos da aplicação, como soldabilidade e temperabilidade.
Propriedades Chave
Composição Química
Elemento (Símbolo e Nome) | Faixa de Percentagem (%) |
---|---|
C (Carbono) | 0,20 - 0,25 |
Mn (Manganês) | 0,60 - 0,90 |
B (Boro) | 0,001 - 0,003 |
Si (Silício) | 0,15 - 0,40 |
P (Fósforo) | ≤ 0,04 |
S (Enxofre) | ≤ 0,05 |
O papel principal do carbono no aço 10B22 é aumentar a dureza e a resistência à tração. O manganês contribui para melhorar a tenacidade e a temperabilidade, enquanto o boro aumenta significativamente a temperabilidade, permitindo um melhor desempenho em condições de tratamento térmico.
Propriedades Mecânicas
Propriedade | Condição/Temperatura | Temperatura do Teste | Valor/Tamanho Típico (Métrico) | Valor/Tamanho Típico (Imperial) | Padrão de Referência para Método de Teste |
---|---|---|---|---|---|
Resistência à Tração | Recozido | Temperatura Ambiente | 490 - 620 MPa | 71 - 90 ksi | ASTM E8 |
Resistência ao Escoamento (deslocamento de 0,2%) | Recozido | Temperatura Ambiente | 310 - 450 MPa | 45 - 65 ksi | ASTM E8 |
Alongamento | Recozido | Temperatura Ambiente | 20 - 25% | 20 - 25% | ASTM E8 |
Dureza (Brinell) | Recozido | Temperatura Ambiente | 150 - 200 HB | 150 - 200 HB | ASTM E10 |
Resistência ao Impacto (Charpy) | Temperatura Ambiente | -20°C | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
A combinação dessas propriedades mecânicas torna o aço 10B22 adequado para aplicações que requerem boa resistência e tenacidade, particularmente em condições de carregamento dinâmico.
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 | 50 W/m·K | 34,5 BTU·in/h·ft²·°F |
Capacidade Calorífica Específica | Temperatura Ambiente | 460 J/kg·K | 0,11 BTU/lb·°F |
Resistividade Elétrica | Temperatura Ambiente | 0,0000017 Ω·m | 0,0000017 Ω·in |
A densidade e o ponto de fusão do aço 10B22 indicam sua robustez, enquanto a condutividade térmica e a capacidade calorífica específica são cruciais para aplicações envolvendo processos de tratamento térmico.
Resistência à Corrosão
Agente Corrosivo | Concentração (%) | Temperatura (°C/°F) | Avaliação de Resistência | Anotações |
---|---|---|---|---|
Atmosférico | - | - | Razoável | Suscetível a ferrugem |
Cloretos | 3-5 | 25-60 °C (77-140 °F) | Pobre | Risco de corrosão por pite |
Ácidos | 10-20 | 20-50 °C (68-122 °F) | Pobre | Não recomendado |
O aço 10B22 exibe resistência razoável à corrosão atmosférica, mas é suscetível à corrosão por pite em ambientes com cloretos e apresenta desempenho pobre em condições ácidas. Em comparação com aços inoxidáveis como 304 ou 316, que oferecem excelente resistência à corrosão, o 10B22 é menos adequado para ambientes onde a corrosão é uma preocupação significativa.
Resistência ao Calor
Propriedade/Limite | Temperatura (°C) | Temperatura (°F) | Anotações |
---|---|---|---|
Temp. Máx. de Serviço Contínuo | 400 °C | 752 °F | Adequado para temperaturas moderadas |
Temp. Máx. de Serviço Intermitente | 500 °C | 932 °F | Exposição de curto prazo apenas |
Temperatura de Escala | 600 °C | 1112 °F | Risco de oxidação além desta temperatura |
Em temperaturas elevadas, o aço 10B22 mantém sua resistência, mas pode experimentar oxidação. Consideração cuidadosa é necessária para aplicações que envolvem exposição prolongada a altas temperaturas.
Propriedades de Fabricação
Soldabilidade
Processo de Soldagem | Metal de Adição Recomendado (Classificação AWS) | Gás de Proteção/Fluxo Típico | Anotações |
---|---|---|---|
MIG | ER70S-6 | Argônio + CO2 | Pré-aquecimento recomendado |
TIG | ER70S-2 | Argônio | Tratamento térmico pós-soldagem recomendado |
O aço 10B22 pode ser soldado usando processos comuns como MIG e TIG. O pré-aquecimento é frequentemente recomendado para minimizar o risco de trincas, e o tratamento térmico pós-soldagem pode melhorar as propriedades mecânicas da solda.
Usinabilidade
Parâmetro de Usinagem | [Aço 10B22] | [AISI 1212] | Anotações/Dicas |
---|---|---|---|
Índice de Usinabilidade Relativo | 60% | 100% | Usinabilidade moderada |
Velocidade de Corte Típica (Furação) | 30 m/min | 60 m/min | Ajustar de acordo com a ferramenta |
A usinabilidade é moderada, e o uso de ferramentas de corte e velocidades apropriadas é essencial para evitar o endurecimento por trabalho.
Formabilidade
O aço 10B22 exibe boa formabilidade em condições quentes e frias. Pode ser dobrado e moldado com ferramentas apropriadas, embora cuidados devam ser tomados para evitar o endurecimento excessivo por trabalho.
Tratamento Térmico
Processo de Tratamento | Faixa de Temperatura (°C/°F) | Tempo Típico de Imersão | Método de Resfriamento | Objetivo Principal / Resultado Esperado |
---|---|---|---|---|
Recozimento | 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F | 1 - 2 horas | Ar | Amolecimento, melhoria da ductilidade |
Temp. Rápida | 800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F | 30 minutos | Óleo ou Água | Durecimento |
Tempera | 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F | 1 hora | Ar | Redução da fragilidade, melhoria da tenacidade |
Os processos de tratamento térmico afetam significativamente a microestrutura do aço 10B22, melhorando suas propriedades mecânicas e adaptando-o para aplicações específicas.
Aplicações Típicas e Usos Finais
Indústria/setor | Exemplo de Aplicação Específica | Principais Propriedades do Aço Utilizadas nesta Aplicação | Razão para Seleção (Breve) |
---|---|---|---|
Automotivo | Engrenagens e eixos | Alta resistência, resistência ao desgaste | Durabilidade sob carga |
Máquinas | Componentes estruturais | Tenacidade, usinabilidade | Facilidade de fabricação |
Construção | Elementos de fixação | Resistência, dureza | Confiabilidade na montagem |
- Outras aplicações incluem:
- Equipamentos agrícolas
- Ferramentas e matrizes
- Componentes gerais de engenharia
O 10B22 é frequentemente escolhido por seu equilíbrio entre resistência e tenacidade, tornando-o ideal para componentes sujeitos a cargas dinâmicas.
Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Informações
Feature/Property | [Aço 10B22] | [AISI 1045] | [AISI 4140] | Breve Nota de Prós/Contras ou Compensação |
---|---|---|---|---|
Propriedade Mecânica Principal | Força moderada | Força superior | Tenacidade superior | 10B22 é mais econômico |
Aspecto Corrosão Principal | Razoável | Razoável | Bom | 10B22 é menos resistente à corrosão |
Soldabilidade | Moderada | Boa | Razoável | 10B22 requer pré-aquecimento |
Usinabilidade | Moderada | Boa | Razoável | 10B22 é mais fácil de usinar |
Formabilidade | Boa | Razoável | Razoável | 10B22 pode ser facilmente moldado |
Custo Relativo Aproximado | Moderado | Moderado | Superior | 10B22 é econômico |
Disponibilidade Típica | Comum | Comum | Menos comum | 10B22 está amplamente disponível |
Ao selecionar o aço 10B22, considerações incluem sua relação custo-benefício, disponibilidade e adequação para aplicações específicas. Embora possa não igualar a resistência à corrosão de aços de maior liga, suas propriedades mecânicas fazem dele uma escolha confiável para muitas aplicações de engenharia.
Em resumo, o aço 10B22 é um aço de liga de médio carbono versátil que equilibra resistência, tenacidade e usinabilidade, tornando-o adequado para várias aplicações em múltiplas indústrias.