Aço 86L20: Propriedades e Principais Aplicações

O aço 86L20 é um aço de baixa liga classificado principalmente como um aço de liga de carbono médio. É caracterizado por sua composição específica, que inclui quantidades significativas de carbono, manganês e cromo. Os elementos de liga no 86L20 contribuem para suas propriedades mecânicas, aprimorando sua resistência, tenacidade e resistência ao desgaste.

Este grau de aço é conhecido por sua excelente usinabilidade e soldabilidade, tornando-se uma escolha popular em várias aplicações de engenharia. Suas características principais incluem boa resistência à tração, dureza moderada e excelente ductilidade, que permitem suportar tensões mecânicas significativas sem falhas.

Vantagens e Limitações

Vantagens:
- Alta Relação Resistência/Peso: O 86L20 oferece um equilíbrio favorável entre resistência e peso, tornando-o adequado para aplicações onde a redução de peso é crítica.
- Boa Usinabilidade: Este aço pode ser facilmente usinado, permitindo processos de produção eficientes.
- Soldabilidade: Pode ser soldado utilizando técnicas padrão, o que é vantajoso para a fabricação.

Limitações:
- Resistência à Corrosão: Comparado aos aços inoxidáveis, o 86L20 possui resistência limitada à corrosão, tornando-o menos adequado para ambientes adversos.
- Sensibilidade ao Tratamento Térmico: As propriedades podem variar significativamente com o tratamento térmico, requerendo controle cuidadoso durante o processamento.

Historicamente, o 86L20 tem sido utilizado em vários setores, incluindo automotivo e maquinário, devido ao seu equilíbrio de propriedades e custo-efetividade.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Normativa	Designação/Grau	País/Região de Origem	Notas/Observações
UNS	G86200	EUA	Equivalente mais próximo ao AISI 8620
AISI/SAE	8620	EUA	Minimas diferenças na composição a serem observadas
ASTM	A29/A29M	EUA	Especificação geral para aços de liga
EN	1.6523	Europa	Grau equivalente nas normas europeias
DIN	20MnCr5	Alemanha	Propriedades similares, mas com diferentes elementos de liga
JIS	SCr420	Japão	Grau comparável com pequenas variações
GB	20CrMn	China	Equivalente com pequenas diferenças na composição

A tabela acima destaca várias normas e equivalentes para o aço 86L20. Notavelmente, enquanto o AISI 8620 é frequentemente considerado um equivalente, pode apresentar pequenas variações nas propriedades mecânicas e na composição química que podem afetar o desempenho em aplicações específicas.

Propriedades Principais

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Faixa de Percentagem (%)
C (Carbono)	0.18 - 0.23
Mn (Manganês)	0.60 - 0.90
Cr (Cromo)	0.40 - 0.60
Mo (Molibdênio)	0.15 - 0.25
Si (Silício)	0.15 - 0.40
P (Fósforo)	≤ 0.035
S (Enxofre)	≤ 0.040

Os principais elementos de liga no aço 86L20 incluem carbono, manganês e cromo. O carbono aumenta a dureza e resistência, enquanto o manganês melhora a temperabilidade e tenacidade. O cromo contribui para a resistência ao desgaste e à resistência geral, tornando-se um elemento crítico para aplicações que requerem durabilidade.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Temperatura do Teste	Valor Típico/Faixa (Métrico)	Valor Típico/Faixa (Imperial)	Norma de Referência para Método de Teste
Resistência à Tração	Recozido	Temperatura Ambiente	620 - 750 MPa	90 - 110 ksi	ASTM E8
Resistência ao Esforço (deslocamento de 0.2%)	Recozido	Temperatura Ambiente	350 - 450 MPa	50 - 65 ksi	ASTM E8
Alongamento	Recozido	Temperatura Ambiente	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Recozido	Temperatura Ambiente	200 - 250 HB	200 - 250 HB	ASTM E10
Resistência ao Impacto	Charpy V-notch	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

As propriedades mecânicas do aço 86L20 o tornam adequado para aplicações que requerem alta resistência e tenacidade. Suas resistências à tração e ao escoamento indicam que pode suportar cargas significativas, enquanto sua porcentagem de alongamento demonstra boa ductilidade, permitindo deformação sem fraturas.

Propriedades Físicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor (Métrico)	Valor (Imperial)
Densidade	Temperatura Ambiente	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Ponto de Fusão/Raio	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Condutividade Térmica	Temperatura Ambiente	45 W/m·K	31.2 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Capacidade Calorífica Específica	Temperatura Ambiente	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Resistividade Elétrica	Temperatura Ambiente	0.00065 Ω·m	0.00038 Ω·in

A densidade do aço 86L20 indica que é relativamente pesado, o que é típico para aços de liga. Sua condutividade térmica é moderada, tornando-o adequado para aplicações onde a dissipação de calor é necessária. A capacidade calorífica específica sugere que pode absorver uma quantidade razoável de calor antes de experimentar mudanças significativas de temperatura.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C/°F)	Avaliação de Resistência	Notas
Cloretos	3-10	20-60 / 68-140	Regular	Risco de corrosão
Ácido Sulfúrico	10-20	20-40 / 68-104	Pobre	Não recomendado
Hidróxido de Sódio	5-10	20-60 / 68-140	Regular	Susceptível a trincas de corrosão por tensão

O aço 86L20 apresenta resistência moderada à corrosão em vários ambientes. É particularmente suscetível a corrosões em ambientes com cloretos e mostra desempenho ruim em condições ácidas. Comparado a aços inoxidáveis, como 304 ou 316, a resistência à corrosão do 86L20 é significativamente menor, tornando-o menos adequado para aplicações em ambientes altamente corrosivos.

Em comparação com outros aços de liga, como o AISI 4140, o 86L20 pode oferecer melhor usinabilidade, mas à custa de uma menor resistência à corrosão. Essa troca deve ser considerada ao selecionar materiais para aplicações específicas.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observações
Temperatura Máxima de Serviço Contínua	400 °C	752 °F	Adequado para temperaturas moderadas
Temperatura Máxima de Serviço Intermitente	500 °C	932 °F	Exposição a curto prazo apenas
Temperatura de Escamas	600 °C	1112 °F	Risco de oxidação além desta temperatura

Em temperaturas elevadas, o aço 86L20 mantém suas propriedades mecânicas até um certo limite. No entanto, além de sua temperatura máxima de serviço contínuo, pode experimentar oxidação e perda de resistência. Isso o torna adequado para aplicações que envolvem exposição térmica moderada, mas não para ambientes de alta temperatura.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Metal de Adição Recomendada (Classificação AWS)	Gás/Fluxo de Proteção Típico	Notas
MIG	ER70S-6	Argônio + CO2	Pré-aquecimento recomendável
TIG	ER70S-2	Argônio	Tratamento térmico pode ser necessário após a soldagem

O aço 86L20 é geralmente considerado de boa soldabilidade. No entanto, o pré-aquecimento é frequentemente recomendado para evitar trincas, especialmente em seções mais espessas. O tratamento térmico pós-solda também pode aprimorar as propriedades da junta de solda.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	[Aço 86L20]	[AISI 1212]	Notas/Dicas
Índice Relativo de Usinabilidade	70	100	Bom para usinagem
Velocidade de Corte Típica (Torneamento)	30 m/min	50 m/min	Ajustar com base nas ferramentas

O aço 86L20 oferece boa usinabilidade, embora não seja tão fácil de usinar quanto alguns aços de corte livre, como o AISI 1212. Velocidades de corte e ferramentas otimais devem ser empregadas para alcançar os melhores resultados.

Formabilidade

O aço 86L20 pode ser formado a frio e a quente, mas deve-se ter cuidado para evitar o encruamento. O raio mínimo de dobras deve ser considerado durante as operações de formação para prevenir trincas.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo Típico de Imersão	Método de Resfriamento	Objetivo Primário / Resultado Esperado
Recozimento	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 horas	Ar	Amolecimento, melhorando a ductilidade
Resfriamento Rápido	850 - 900 / 1562 - 1652	30 minutos	Óleo ou Água	Durecimento
Temperagem	400 - 600 / 752 - 1112	1 hora	Ar	Redução da fragilidade, melhorando a tenacidade

Os processos de tratamento térmico afetam significativamente a microestrutura e as propriedades do aço 86L20. O recozimento amolece o material, enquanto o resfriamento aumenta a dureza. A temperagem é crucial para reduzir a fragilidade e melhorar a tenacidade, tornando-o adequado para várias aplicações.

Aplicações Típicas e Usos Finais

Indústria/Sector	Exemplo de Aplicação Específica	Principais Propriedades do Aço Utilizadas nesta Aplicação	Razão para Seleção
Automotivo	Engrenagens e Eixos	Alta resistência, boa usinabilidade	Durabilidade e desempenho
Máquinas	Eixos de Manivela	Tenacidade, resistência ao desgaste	Confiabilidade sob carga
Petróleo & Gás	Componentes de Válvula	Resistência à corrosão, resistência	Desempenho em ambientes severos

Outras aplicações incluem:
- Componentes estruturais em máquinas
- Ferramentas e moldes
- Fixadores e parafusos

O aço 86L20 é escolhido para essas aplicações devido ao seu equilíbrio entre resistência, tenacidade e usinabilidade, tornando-o adequado para componentes que experimentam cargas dinâmicas.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Insumos Adicionais

Característica/Propriedade	[Aço 86L20]	[AISI 4140]	[AISI 8620]	Nota Breve sobre Prós/Contras ou Compensação
Propriedade Mecânica Chave	Boa resistência	Maior resistência	Resistência moderada	4140 oferece maior resistência, mas menor usinabilidade
Aspecto de Corrosão Chave	Regular	Regular	Bom	8620 tem melhor resistência à corrosão
Soldabilidade	Boa	Moderada	Boa	4140 pode exigir pré-aquecimento
Usinabilidade	Boa	Moderada	Boa	4140 é mais difícil de usinar
Formabilidade	Moderada	Pobre	Boa	8620 é mais formável
Custo Aprox. Relativo	Moderado	Mais alto	Moderado	4140 é geralmente mais caro
Disponibilidade Típica	Comum	Comum	Comum	Todos os graus estão amplamente disponíveis

Ao selecionar o aço 86L20, as considerações incluem suas propriedades mecânicas, custo-efetividade e disponibilidade. Embora ofereça um bom desempenho para muitas aplicações, alternativas como AISI 4140 ou AISI 8620 podem ser mais adequadas dependendo dos requisitos específicos, como maior resistência ou melhor resistência à corrosão.

Em resumo, o aço 86L20 é um aço de liga de carbono médio versátil com uma variedade de aplicações em várias indústrias. Seu equilíbrio de propriedades o torna uma escolha confiável para componentes que exigem resistência, tenacidade e usinabilidade, enquanto suas limitações em resistência à corrosão devem ser cuidadosamente consideradas no processo de seleção.