Aço AISI 1320: Propriedades e Principais Aplicações

O aço AISI 1320 é classificado como um aço de liga de carbono médio, conhecido principalmente por seu equilíbrio entre resistência, tenacidade e ductilidade. Este grau de aço contém uma quantidade significativa de carbono, juntamente com elementos de liga como manganês, cromo e níquel, que melhoram suas propriedades mecânicas e desempenho geral em várias aplicações.

Visão Geral Abrangente

O aço AISI 1320 é caracterizado pelo seu teor de carbono médio, que geralmente varia de 0,18% a 0,23%. Os principais elementos de liga incluem manganês (0,60% a 0,90%), cromo (0,40% a 0,60%) e níquel (0,30% a 0,60%). Esses elementos contribuem para a temperabilidade, resistência e resistência ao desgaste e fadiga do aço, tornando-o adequado para uma ampla gama de aplicações de engenharia.

As características mais significativas do aço AISI 1320 incluem:

• Alta Resistência: O teor médio de carbono permite uma boa resistência à tração, tornando-o adequado para aplicações estruturais.
• Boa Tenacidade: Os elementos de liga melhoram a tenacidade, que é essencial para componentes submetidos a cargas dinâmicas.
• Ductilidade: O AISI 1320 apresenta boa ductilidade, permitindo deformação sem fratura, o que é crítico em processos de fabricação.

Vantagens:
- Excelente equilíbrio entre resistência e ductilidade.
- Boa usinabilidade e soldabilidade.
- Adequado para processos de tratamentos térmicos para melhorar as propriedades mecânicas.

Limitações:
- Resistência à corrosão moderada em comparação com aços inoxidáveis.
- Requer tratamento térmico cuidadoso para evitar fragilidade.

Historicamente, o AISI 1320 tem sido utilizado em várias aplicações, incluindo componentes automotivos, peças de máquinas e elementos estruturais, devido às suas favoráveis propriedades mecânicas e versatilidade.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Normativa	Designação/Grau	País/Região de Origem	Notas/Comentários
UNS	G13200	EUA	Equivalente mais próximo ao AISI 1320
AISI/SAE	1320	EUA	Designação comumente utilizada
ASTM	A29/A29M	EUA	Especificação geral para aços de liga
EN	1.7035	Europa	Diferenças composicionais menores
JIS	S45C	Japão	Propriedades semelhantes, mas aplicações diferentes
DIN	C45E	Alemanha	Comparável, mas com diferentes elementos de liga

O grau AISI 1320 é frequentemente comparado a outros aços de carbono médio, como AISI 1045 e AISI 4140. Enquanto o AISI 1045 oferece maior teor de carbono para aumentar a resistência, o AISI 4140 proporciona melhor temperabilidade devido ao seu teor de cromo. Essas diferenças podem afetar significativamente a seleção do aço para aplicações específicas.

Propriedades Chave

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
Ni (Níquel)	0,30 - 0,60
Si (Silício)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,035
S (Enxofre)	≤ 0,040

Os principais elementos de liga no AISI 1320 desempenham papéis cruciais:
- Manganês: Aumenta a temperabilidade e resistência, melhorando a tenacidade do aço.
- Cromo: Aumenta a resistência à corrosão e temperabilidade, contribuindo para a resistência ao desgaste.
- Níquel: Melhora a tenacidade e ductilidade, particularmente em aplicações de baixa temperatura.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Temperatura do Teste	Valor Típico/Faixa (Métrico)	Valor Típico/Faixa (Imperial)	Padrão de Referência para Método de Teste
Resistência à Tração	Recozido	Temperatura Ambiente	580 - 700 MPa	84 - 102 ksi	ASTM E8
Resistência ao Escoamento (0,2% de deslocamento)	Recozido	Temperatura Ambiente	350 - 450 MPa	51 - 65 ksi	ASTM E8
Alongamento	Recozido	Temperatura Ambiente	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Recozido	Temperatura Ambiente	160 - 210 HB	160 - 210 HB	ASTM E10
Resistência ao Impacto (Charpy)	Recozido	-20°C (-4°F)	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

A combinação dessas propriedades mecânicas torna o aço AISI 1320 adequado para aplicações que exigem alta resistência e tenacidade, como engrenagens, eixos e componentes estruturais. Sua capacidade de suportar cargas dinâmicas enquanto mantém a ductilidade é crítica em muitas aplicações de engenharia.

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	45 W/m·K	31 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 e o ponto de fusão do AISI 1320 indicam sua adequação para aplicações em altas temperaturas, enquanto sua condutividade térmica e capacidade calorífica específica são importantes para aplicações envolvendo transferência de calor. A resistividade elétrica é relativamente baixa, tornando-o adequado para aplicações onde a condutividade elétrica é necessária.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C/°F)	Classificação de Resistência	Notas
Cloretos	3-5	25°C (77°F)	Regular	Risco de pitting
Ácido Sulfúrico	10	25°C (77°F)	Pobre	Não recomendado
Hidróxido de Sódio	50	25°C (77°F)	Regular	Risco de fissuração por corrosão sob tensão

O aço AISI 1320 apresenta resistência à corrosão moderada, particularmente em ambientes com cloretos e soluções alcalinas. Ele é suscetível a pitting e fissuração por corrosão sob tensão em ambientes ricos em cloreto, o que pode limitar seu uso em aplicações marinhas. Em comparação com aços inoxidáveis como AISI 304 ou AISI 316, a resistência à corrosão do AISI 1320 é significativamente menor, tornando-o menos adequado para aplicações onde a corrosão é uma preocupação crítica.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Comentários
Temperatura Máxima de Serviço Contínuo	400°C	752°F	Adequado para exposição prolongada
Temperatura Máxima de Serviço Intermitente	500°C	932°F	Exposição de curto prazo apenas
Temperatura de Escalonamento	600°C	1112°F	Risco de oxidação além desta temperatura
Considerações sobre a Resistência ao Fluo	300°C	572°F	Fluo pode ocorrer em temperaturas elevadas

O AISI 1320 mantém suas propriedades mecânicas em temperaturas elevadas, tornando-o adequado para aplicações que envolvem exposição ao calor. No entanto, deve-se ter cuidado para evitar exposição prolongada a temperaturas superiores a 400°C, pois isso pode levar à oxidação e escalonamento, afetando a integridade do material.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Metal de Adição Recomendado (Classificação AWS)	Gás/Fluxo de Proteção Típico	Notas
MIG	ER70S-6	Mistura de Argônio + CO2	Bom para seções finas
TIG	ER80S-Ni	Argônio	Requer pré-aquecimento
Stick	E7018	N/A	Adequado para soldagem em campo

O AISI 1320 apresenta boa soldabilidade, particularmente com os metais de adição apropriados. O pré-aquecimento é recomendado para minimizar o risco de trincas durante a soldagem. O tratamento térmico pós-solda pode melhorar ainda mais as propriedades da soldagem.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	AISI 1320	AISI 1212	Notas/Dicas
Índice Relativo de Usinabilidade	70%	100%	AISI 1212 é mais fácil de usinar
Velocidade de Corte Típica (Torção)	30-40 m/min	50-60 m/min	Ajustar para desgaste da ferramenta

O AISI 1320 possui usinabilidade moderada, tornando-o adequado para várias operações de usinagem. No entanto, comparado a aços livre de usinagem como o AISI 1212, requer manuseio e ferramentas mais cuidadosos para alcançar resultados ótimos.

Formabilidade

O AISI 1320 pode ser formado a frio e quente, com boa ductilidade permitindo vários processos de formação. No entanto, deve-se ter cuidado para evitar endurecimento excessivo, que pode levar a trincas. O raio de curva mínimo deve ser considerado durante operações de formação para garantir a integridade.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo de Imersão Típico	Método de Resfriamento	Finalidade Principal / Resultado Esperado
Recozimento	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1 - 2 horas	Ar	Reduzir dureza, melhorar ductilidade
Endurecimento	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 minutos	Óleo	Aumentar dureza
Tempera	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 hora	Ar	Reduzir fragilidade, melhorar tenacidade

Os processos de tratamento térmico influenciam significativamente a microestrutura e as propriedades do AISI 1320. O recozimento amolece o aço, enquanto o endurecimento aumenta a dureza. A tempera é essencial para aliviar tensões e melhorar a tenacidade, tornando-o adequado para aplicações de alta tensão.

Aplicações e Usos Típicos

Indústria/setor	Exemplo de Aplicação Específico	Principais Propriedades do Aço Utilizadas nesta Aplicação	Razão para Seleção
Automotivo	Engrenagens	Alta resistência, tenacidade	Capacidade de suportar cargas dinâmicas
Maquinário	Eixos	Ductilidade, usinabilidade	Facilidade de fabricação e resistência
Construção	Componentes estruturais	Resistência, soldabilidade	Adequado para aplicações de suporte de carga

Outras aplicações incluem:
- - Componentes aeroespaciais
- - Ferramentas e matrizes
- - Fixadores e conexões

O AISI 1320 é escolhido para essas aplicações devido ao seu excelente equilíbrio entre resistência, tenacidade e usinabilidade, tornando-o uma opção versátil para várias necessidades de engenharia.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Informações

Característica/Propriedade	AISI 1320	AISI 4140	AISI 1045	Breve Nota de Prós/Contras ou Troca
Propriedade Mecânica Chave	Força moderada	Alta força	Força moderada	AISI 4140 oferece maior temperabilidade
Aspecto de Corrosão Chave	Regular	Bom	Regular	AISI 4140 tem melhor resistência à corrosão
Soldabilidade	Boa	Regular	Boa	AISI 4140 pode requerer pré-aquecimento
Usinabilidade	Moderada	Moderada	Alta	AISI 1045 é mais fácil de usinar
Formabilidade	Boa	Regular	Boa	AISI 4140 é menos dúctil
Custo Relativo Aproximado	Moderado	Maior	Menor	O custo varia com base nos elementos de liga
Disponibilidade Típica	Comum	Comum	Muito Comum	AISI 1045 está amplamente disponível

Ao selecionar o AISI 1320, considerações incluem suas propriedades mecânicas, soldabilidade e relação custo-benefício. Embora ofereça um bom equilíbrio de resistência e ductilidade, pode não ser a melhor escolha para ambientes altamente corrosivos ou aplicações que exigem temperabilidade extrema. Sua disponibilidade no mercado é geralmente boa, tornando-o uma escolha prática para muitas aplicações de engenharia.

Em resumo, o aço AISI 1320 é um aço de liga de carbono médio versátil que fornece um equilíbrio entre resistência, tenacidade e usinabilidade, tornando-o adequado para uma ampla gama de aplicações em várias indústrias.