8650 Aço: Visão Geral das Propriedades e Principais Aplicações
Compartilhar
Table Of Content
Table Of Content
O aço 8650 é um aço de liga de médio carbono conhecido por sua excelente resistência, tenacidade e resistência ao desgaste. Classificado como um aço de baixa liga, ele contém principalmente cromo, níquel e molibdênio como seus elementos de liga. Esses elementos melhoram sua temperabilidade e propriedades mecânicas gerais, tornando-o adequado para várias aplicações exigentes.
Visão Geral Abrangente
Os principais elementos de liga no aço 8650 incluem:
- Cromo (Cr): Melhora a temperabilidade e resistência à corrosão.
- Níquel (Ni): Aumenta a tenacidade e ductilidade.
- Molibdênio (Mo): Aumenta a resistência a altas temperaturas e melhora a temperabilidade.
A combinação desses elementos resulta em um aço que apresenta alta resistência à tração, boa resistência ao impacto e excelentes propriedades de fadiga.
Vantagens do Aço 8650:
- Alta Resistência: Adequado para aplicações de grande demanda.
- Boa Tenacidade: Mantém o desempenho sob cargas de impacto.
- Versátil: Pode ser tratado termicamente para alcançar as propriedades mecânicas desejadas.
Limitações do Aço 8650:
- Soldabilidade: Requer consideração cuidadosa durante a soldagem devido ao potencial de fissuras.
- Custo: Geralmente mais caro do que aços de menor qualidade.
Historicamente, o aço 8650 tem sido utilizado em várias indústrias, incluindo automotiva e aeroespacial, para componentes como engrenagens, eixos e peças de maquinário pesado. Sua combinação única de propriedades o posiciona como uma escolha confiável para aplicações que requerem alta resistência e durabilidade.
Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes
| Organização Normativa | Designação/Classe | País/Região de Origem | Notas/Observações |
|---|---|---|---|
| UNS | G86500 | USA | Equivalente mais próximo ao AISI 8650 |
| AISI/SAE | 8650 | USA | Designação comumente usada |
| ASTM | A829 | USA | Especificação padrão para aços de liga |
| EN | 1.8520 | Europa | Diferenças composicionais menores |
| JIS | SCrNiMo | Japão | Propriedades semelhantes, mas padrões diferentes |
As diferenças entre classes equivalentes podem afetar o desempenho. Por exemplo, embora AISI 8650 e EN 1.8520 sejam semelhantes, este último pode ter limites mais rigorosos sobre certas impurezas, o que pode influenciar as propriedades mecânicas.
Propriedades Principais
Composição Química
| Elemento (Símbolo e Nome) | Faixa de Percentagem (%) |
|---|---|
| Carbono (C) | 0,48 - 0,53 |
| Manganês (Mn) | 0,70 - 0,90 |
| Cromo (Cr) | 0,70 - 0,90 |
| Níquel (Ni) | 1,50 - 2,00 |
| Molibdênio (Mo) | 0,15 - 0,25 |
| Fósforo (P) | ≤ 0,035 |
| Enxofre (S) | ≤ 0,040 |
Os principais elementos de liga no aço 8650 desempenham papéis significativos:
- Cromo melhora a temperabilidade e resistência ao desgaste.
- Níquel melhora a tenacidade, especialmente em baixas temperaturas.
- Molibdênio contribui para a retenção de resistência a altas temperaturas.
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 | Endurecido & Tempers | Temperatura Ambiente | 850 - 1000 MPa | 123 - 145 ksi | ASTM E8 |
| Resistência ao Esforço (offset de 0,2%) | Endurecido & Tempers | Temperatura Ambiente | 600 - 800 MPa | 87 - 116 ksi | ASTM E8 |
| Alongamento | Endurecido & Tempers | Temperatura Ambiente | 12 - 18% | 12 - 18% | ASTM E8 |
| Dureza (Rockwell C) | Endurecido & Tempers | Temperatura Ambiente | 28 - 34 HRC | 28 - 34 HRC | ASTM E18 |
| Resistência ao Impacto (Charpy) | Endurecido & Tempers | -20°C (-4°F) | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
As propriedades mecânicas do aço 8650 o tornam adequado para aplicações que exigem alta resistência e tenacidade, como em maquinário pesado e componentes automotivos. Sua capacidade de suportar altas tensões e cargas de impacto é crítica para garantir a integridade estrutural em ambientes exigentes.
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 de Calor Específico | Temperatura Ambiente | 460 J/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 e o ponto de fusão do aço 8650 indicam sua robustez, enquanto sua condutividade térmica e capacidade de calor específico são essenciais para aplicações que envolvem ciclagem térmica. O coeficiente de expansão térmica é crucial para projetar componentes que experimentarão flutuações de temperatura.
Resistência à Corrosão
| Agente Corrosivo | Concentração (%) | Temperatura (°C/°F) | Classificação de Resistência | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Cloretos | Varia | Ambiente | Regular | Risco de corrosão por pite |
| Ácido Sulfúrico | Baixo | Ambiente | Pobre | Não recomendado |
| Atmosférico | - | Ambiente | Bom | Requer revestimento protetor |
O aço 8650 exibe resistência regular à corrosão em condições atmosféricas, mas é suscetível a pites em ambientes com cloretos. Em comparação com classes como 4140 e 4340, que têm propriedades mecânicas semelhantes, mas melhor resistência à corrosão devido ao maior teor de cromo, o 8650 pode exigir medidas protetoras adicionais em ambientes corrosivos.
Resistência ao Calor
| Propriedade/Limite | Temperatura (°C) | Temperatura (°F) | Observações |
|---|---|---|---|
| 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 Escamação | 600 °C | 1112 °F | Risco de oxidação além dessa temperatura |
A temperaturas elevadas, o aço 8650 mantém sua resistência, mas pode experimentar oxidação. O tratamento térmico adequado pode melhorar seu desempenho em aplicações de alta temperatura, mas deve-se ter cuidado para evitar a escamação.
Propriedades de Fabricação
Soldabilidade
| Processo de Soldagem | Metal de Recheio Recomendada (Classificação AWS) | Gás/Fluxo de Proteção Típico | Notas |
|---|---|---|---|
| MIG | ER80S-Ni | Argônio + CO2 | Aquecimento prévio recomendado |
| TIG | ER80S-Ni | Argônio | Tratamento térmico pós-soldagem pode ser necessário |
O aço 8650 pode ser soldado utilizando vários processos, mas o pré-aquecimento é frequentemente necessário para evitar fissuras. A escolha do metal de recheio é crucial para garantir a compatibilidade e o desempenho da solda.
Usinabilidade
| Parâmetro de Usinagem | [Aço 8650] | AISI 1212 | Notas/Dicas |
|---|---|---|---|
| Índice Relativo de Usinabilidade | 60% | 100% | Exige ferramentas de alta velocidade |
| Velocidade de Corte Típica | 30 m/min | 50 m/min | Ajustar para desgaste da ferramenta |
A usinabilidade é moderada; condições ótimas incluem o uso de ferramentas de aço de alta velocidade e fluidos de corte apropriados para melhorar o desempenho.
Formabilidade
O aço 8650 apresenta boa formabilidade tanto em condições frias quanto quentes. A conformação a frio pode levar ao endurecimento do trabalho, enquanto a conformação a quente permite formas mais complexas sem fissuras. Raios de dobra recomendados devem ser considerados com base na espessura.
Tratamento Térmico
| Processo de Tratamento | Faixa de Temperatura (°C/°F) | Tempo Típico de Imersão | Método de Resfriamento | Objetivo Principal / Resultado Esperado |
|---|---|---|---|---|
| Recozimento | 700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F | 1 - 2 horas | Ar | Amolecimento, melhoria da ductilidade |
| Endurecimento | 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F | 30 minutos | Óleo | Endurecimento, aumento da resistência |
| 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 8650, melhorando suas propriedades mecânicas. A tempera aumenta a dureza, enquanto a tempera equilibra resistência e ductilidade.
Aplicações Típicas e Usos Finais
| Indústria/Sector | Exemplo de Aplicação Específica | Principais Propriedades do Aço Utilizadas nessa Aplicação | Motivo da Seleção (Breve) |
|---|---|---|---|
| Automotiva | Engrenagens | Alta resistência, tenacidade | Crítico para desempenho |
| Aeroespacial | Eixos | Resistência à fadiga, resistência ao desgaste | Segurança e confiabilidade |
| Maquinário Pesado | Eixos de manivela | Resistência ao impacto, durabilidade | Ambientes de alta tensão |
Outras aplicações incluem:
- Componentes de ferramentas
- Peças estruturais em maquinaria
- Fixadores e conectores
A seleção do aço 8650 nessas aplicações deve-se principalmente ao seu excelente equilíbrio entre resistência e tenacidade, tornando-o ideal para componentes sujeitos a cargas dinâmicas.
Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Insights
| Característica/Propriedade | Aço 8650 | AISI 4140 | AISI 4340 | Breve Nota de Prós/Contras ou Compromisso |
|---|---|---|---|---|
| Propriedade Mecânica Chave | Alta resistência | Resistência moderada | Alta resistência | 8650 oferece um equilíbrio de tenacidade e resistência |
| Aspecto de Corrosão Chave | Regular | Bom | Bom | 4140 e 4340 têm melhor resistência à corrosão |
| Soldabilidade | Moderada | Boa | Moderada | 8650 requer pré-aquecimento |
| Usinabilidade | Moderada | Boa | Regular | 8650 é menos usinável que 4140 |
| Formabilidade | Boa | Regular | Regular | 8650 pode ser moldado facilmente |
| Custo Relativo Aproximado | Moderado | Moderado | Alto | 8650 é geralmente mais custo-efetivo |
| Disponibilidade Típica | Comum | Comum | Menos comum | 8650 está amplamente disponível |
Ao selecionar o aço 8650, considerações incluem custo-benefício, disponibilidade e requisitos específicos da aplicação. Suas propriedades únicas o tornam adequado para uma gama de aplicações exigentes, enquanto suas limitações em soldabilidade e resistência à corrosão devem ser avaliadas cuidadosamente em relação às necessidades do projeto.