Aço AISI 3130: Propriedades e Principais Aplicações

O aço AISI 3130 é classificado como um aço liga de carbono médio, conhecido principalmente por seu excelente equilíbrio entre resistência, tenacidade e resistência ao desgaste. Esta classificação de aço é caracterizada por seus elementos de liga, que incluem carbono, manganês e cromo, cada um contribuindo para suas propriedades gerais. O teor de carbono geralmente varia de 0,28% a 0,34%, enquanto o manganês e o cromo estão presentes em quantidades significativas, melhorando a endurecibilidade e a resistência.

Visão Geral Abrangente

O aço AISI 3130 é usado principalmente em aplicações que exigem boas propriedades mecânicas e resistência moderada à corrosão. Os elementos de liga desempenham papéis cruciais: o carbono aumenta a dureza e a resistência, o manganês melhora a tenacidade e a endurecibilidade, e o cromo melhora a resistência à corrosão e as propriedades de desgaste.

As características mais significativas do AISI 3130 incluem sua alta resistência à tração, boa ductilidade e excelente usinabilidade, tornando-o adequado para várias aplicações de engenharia. No entanto, possui limitações, como resistência à corrosão inferior se comparado aos aços inoxidáveis e potencial fragilidade em baixas temperaturas.

No mercado, o AISI 3130 é reconhecido por sua versatilidade e é comumente utilizado na fabricação de engrenagens, eixos e outros componentes estruturais. Historicamente, tem sido um clássico em indústrias como automotiva e de máquinas, onde a resistência e durabilidade são fundamentais.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Normativa	Designação/Classe	País/Região de Origem	Notas/Observações
UNS	G31300	EUA	Equivalente mais próximo ao AISI 4130, com pequenas diferenças na composição.
AISI/SAE	3130	EUA	Designação comumente utilizada na América do Norte.
ASTM	A29/A29M	EUA	Especificação geral para aços liga.
EN	30CrMo	Europa	Equivalente com propriedades semelhantes, mas normas diferentes.
JIS	SCM430	Japão	Classe semelhante com leves variações na composição.

As diferenças entre o AISI 3130 e seus equivalentes, como o AISI 4130, costumam residir nas porcentagens específicas dos elementos de liga, que podem afetar a endurecibilidade e a tenacidade. Por exemplo, o AISI 4130 geralmente tem um teor de cromo mais alto, o que pode aumentar sua resistência e endurecibilidade em comparação ao AISI 3130.

Propriedades Chave

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Faixa de Porcentagem (%)
C (Carbono)	0,28 - 0,34
Mn (Manganês)	0,60 - 0,90
Cr (Cromo)	0,40 - 0,60
Si (Silício)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,035
S (Enxofre)	≤ 0,040

O papel principal do carbono no AISI 3130 é aumentar a dureza e a resistência à tração, enquanto o manganês contribui para melhorar a tenacidade e a endurecibilidade. O cromo aumenta a resistência ao desgaste e proporciona um certo nível de resistência à corrosão, tornando o aço mais durável em vários ambientes.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor Típico/Faixa (Unidades Métricas - SI)	Valor Típico/Faixa (Unidades Imperiais)	Padrão de Referência para Método de Teste
Resistência à Tração	Revendido	580 - 700 MPa	84 - 102 ksi	ASTM E8
Resistência ao Escoamento (0,2% de desvio)	Revendido	350 - 450 MPa	51 - 65 ksi	ASTM E8
Alongamento	Revendido	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Revendido	170 - 210 HB	170 - 210 HB	ASTM E10
Resistência ao Impacto	Charpy a -20°C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

A combinação dessas propriedades mecânicas torna o AISI 3130 adequado para aplicações que envolvem cargas dinâmicas e requisitos de integridade estrutural, como em componentes automotivos e partes de maquinário.

Propriedades Físicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor (Unidades Métricas - SI)	Valor (Unidades Imperiais)
Densidade	Temperatura Ambiente	7,85 g/cm³	0,284 lb/in³
Ponto de Fusão/ Faixa	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Condutividade Térmica	Temperatura Ambiente	45 W/m·K	31 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Capacidade Térmica Específica	Temperatura Ambiente	0,46 kJ/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 AISI 3130 indicam sua adequação para aplicações em altas temperaturas, enquanto sua condutividade térmica sugere boas propriedades de dissipação de calor, que são benéficas em processos de usinagem e formação.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C/°F)	Classificação de Resistência	Notas
Cloretos	Varia	Ambiente	Regular	Risco de corrosão por pite.
Ácido Sulfúrico	10	25/77	Pobre	Não recomendado.
Hidróxido de Sódio	50	60/140	Regular	Risco de corrosão por tensões.

O AISI 3130 apresenta resistência moderada à corrosão, particularmente em condições atmosféricas e ambientes leves. No entanto, é suscetível a corrosão por pite e rachaduras por tensões em ambientes ricos em cloretos, tornando-o menos adequado para aplicações marítimas em comparação com aços inoxidáveis. Quando comparado ao AISI 4140, que tem melhor resistência à corrosão devido ao maior teor de cromo, o AISI 3130 pode exigir revestimentos ou tratamentos protetores em ambientes corrosivos.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observações
Temp. Máx. de Serviço Continuo	400	752	Adequado para aplicações de temperatura moderada.
Temp. Máx. de Serviço Intermitente	500	932	Exposição de curto prazo apenas.
Temperatura de Escalonamento	600	1112	Risco de oxidação acima desta temperatura.
Considerações sobre Força de Fluência	450	842	Começa a se degradar em temperaturas elevadas.

Em temperaturas elevadas, o AISI 3130 mantém sua resistência, mas pode sofrer oxidação e escalonamento, o que pode afetar seu desempenho em aplicações de alta temperatura. O tratamento térmico adequado pode melhorar suas propriedades, mas deve-se ter cuidado para evitar exposição excessiva a altas temperaturas.

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 recomendado.
TIG	ER70S-2	Argônio	Requer tratamento térmico pós-soldagem.
Stick	E7018	N/A	Bom para seções mais grossas.

O AISI 3130 é geralmente considerado soldável, mas o pré-aquecimento é recomendado para evitar trincas. O tratamento térmico pós-soldagem pode ajudar a aliviar tensões e melhorar a tenacidade na zona de solda.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	AISI 3130	AISI 1212	Notas/Dicas
Índice Relativo de Usinabilidade	70	100	AISI 1212 é mais fácil de usinar.
Velocidade de Corte Típica (Torneamento)	30 m/min	50 m/min	Ajustar para desgaste da ferramenta.

O AISI 3130 oferece boa usinabilidade, mas deve-se ter cuidado ao selecionar velocidades de corte e ferramentas adequadas para otimizar o desempenho e minimizar o desgaste.

Formabilidade

O AISI 3130 pode ser formado a frio e a quente, com boa ductilidade permitindo formas complexas. No entanto, deve-se ter cuidado para evitar trabalho a frio excessivo, o que pode levar a trincas durante as operações de conformação. Raízes de dobradura recomendadas devem ser respeitadas para resultados ideais.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo Típico de Imersão	Método de Resfriamento	Propósito Primário / Resultado Esperado
Revenimento	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 horas	Ar	Aumentar ductilidade e reduzir dureza.
Endurecimento	800 - 850 / 1472 - 1562	30 minutos	Óleo ou Água	Aumentar dureza e resistência.
Tempera	400 - 600 / 752 - 1112	1 hora	Ar	Reduzir fragilidade e melhorar tenacidade.

Durante o tratamento térmico, o AISI 3130 passa por transformações metalúrgicas que melhoram sua microestrutura, resultando em propriedades mecânicas aprimoradas. O tratamento térmico adequado é crucial para alcançar o equilíbrio desejado entre resistência e ductilidade.

Aplicações e Usos Típicos

Indústria/Sector	Exemplo de Aplicação Específica	Principais Propriedades do Aço Utilizadas nesta Aplicação	Razão para Seleção (Breve)
Automotiva	Engrenagens	Alta resistência à tração, boa usinabilidade	Necessário para durabilidade e desempenho.
Máquinas	Eixos	Tenacidade, resistência ao desgaste	Essencial para aplicações de suporte de carga.
Aeroespacial	Componentes estruturais	Relação resistência/peso	Crítico para segurança e eficiência.

Outras aplicações incluem:

• • Equipamentos de construção
• • Componentes da indústria de petróleo e gás
• • Peças de maquinário pesado

O AISI 3130 é escolhido para essas aplicações devido às suas excelentes propriedades mecânicas, que proporcionam a resistência e durabilidade necessárias em ambientes exigentes.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Informações

Característica/Propriedade	AISI 3130	AISI 4140	AISI 1045	Nota Breve sobre Prós/Contras ou Compensação
Propriedade Mecânica Chave	Força moderada	Alta força	Força moderada	AISI 4140 oferece resistência superior.
Aspecto Chave de Corrosão	Regular	Bom	Pobre	AISI 4140 é melhor para ambientes corrosivos.
Soldabilidade	Boa	Regular	Boa	AISI 4140 requer mais cuidado na soldagem.
Usinabilidade	Boa	Regular	Excelente	AISI 1045 é mais fácil de usinar.
Custo Relativo Aproximado	Moderado	Mais alto	Mais baixo	Custos variam com os elementos de liga.
Disponibilidade Típica	Comum	Comum	Muito comum	AISI 1045 está amplamente disponível.

Ao selecionar o AISI 3130, considera-se sua relação custo-benefício, disponibilidade e adequação para aplicações específicas. Embora ofereça um bom equilíbrio de propriedades, alternativas como o AISI 4140 podem ser mais apropriadas para aplicações de alta resistência, enquanto o AISI 1045 pode ser preferido pela facilidade de usinagem.

Em conclusão, o aço AISI 3130 é um aço liga de carbono médio versátil que encontra ampla utilização em várias indústrias devido às suas propriedades mecânicas favoráveis e resistência moderada à corrosão. A seleção e o tratamento adequados podem otimizar seu desempenho em aplicações específicas, tornando-o um material valioso na engenharia e fabricação.