Aço EN36: Visão Geral das Propriedades e Principais Aplicações
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O aço EN36 é um aço de liga de carbono médio, utilizado principalmente na fabricação de engrenagens, eixos e outros componentes de alta resistência. Classificado como um aço de cementação, contém quantidades significativas de carbono, manganês e cromo, que aumentam sua dureza e resistência após o tratamento térmico. Os principais elementos de liga no aço EN36 incluem:
- Carbono (C): Aumenta a dureza e a resistência.
- Manganês (Mn): Melhora a temperabilidade e a resistência à tração.
- Cromo (Cr): Aumenta a resistência à corrosão e a temperabilidade.
Características e Propriedades
O aço EN36 é conhecido por sua excelente resistência ao desgaste, tenacidade e capacidade de suportar altas tensões. Suas propriedades o tornam adequado para aplicações que exigem alta resistência e durabilidade.
Vantagens:
- Alta resistência à tração e resistência à fadiga.
- Boa usinabilidade e soldabilidade.
- Excelentes propriedades de cementação.
Limitações:
- Resistência à corrosão limitada em comparação com aços inoxidáveis.
- Requer tratamento térmico cuidadoso para alcançar as propriedades desejadas.
Historicamente, o EN36 tem sido significativo nas indústrias automotiva e aeroespacial, onde componentes de alto desempenho são essenciais. Sua posição no mercado é robusta, com ampla utilização em diversas aplicações de engenharia.
Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes
| Organização Normalizadora | Designação/Classificação | País/Região de Origem | Notas/Observações |
|---|---|---|---|
| UNS | G86200 | EUA | Equivalente mais próximo ao EN36 |
| AISI/SAE | 8620 | EUA | Diferenças composicionais menores |
| ASTM | A29/A29M | EUA | Especificação geral para aços de liga |
| EN | EN36 | Europa | Designação primária |
| DIN | 20MnCr5 | Alemanha | Propriedades similares, mas composição diferente |
| JIS | SCr440 | Japão | Equivalente com pequenas variações |
As diferenças entre essas classificações podem afetar o desempenho em aplicações específicas. Por exemplo, embora AISI 8620 e EN36 sejam semelhantes, este último pode oferecer melhor temperabilidade devido ao seu teor de cromo.
Propriedades Chave
Composição Química
| Elemento (Símbolo e Nome) | Faixa de Percentagem (%) |
|---|---|
| Carbono (C) | 0,18 - 0,22 |
| Manganês (Mn) | 0,60 - 0,90 |
| Cromo (Cr) | 0,90 - 1,20 |
| Níquel (Ni) | 0,40 - 0,70 |
| Silício (Si) | 0,15 - 0,40 |
| Fósforo (P) | ≤ 0,025 |
| Enxofre (S) | ≤ 0,025 |
O papel principal do carbono no EN36 é aumentar a dureza e a resistência, enquanto o manganês melhora a temperabilidade e a resistência à tração. O cromo contribui para a resistência à corrosão e à temperabilidade, tornando-o adequado para aplicações em alta tensão.
Propriedades Mecânicas
| Propriedade | Condição/Temperatura | Temperatura de Teste | Valor/Tamanho Típico (Métrico) | Valor/Tamanho Típico (Imperial) | Padrão de Referência para Método de Teste |
|---|---|---|---|---|---|
| Resistência à Tração | Endurecido e Temperado | Temperatura Ambiente | 800 - 1000 MPa | 116.000 - 145.000 psi | ASTM E8 |
| Limite de Escoamento (offset de 0,2%) | Endurecido e Temperado | Temperatura Ambiente | 600 - 800 MPa | 87.000 - 116.000 psi | ASTM E8 |
| Alongamento | Endurecido e Temperado | Temperatura Ambiente | 10 - 15% | 10 - 15% | ASTM E8 |
| Dureza (HRC) | Endurecido e Temperado | Temperatura Ambiente | 30 - 40 HRC | 30 - 40 HRC | ASTM E18 |
| Resistência ao Impacto | Endurecido e Temperado | -20 °C | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
A combinação de alta resistência à tração e ao escoamento, juntamente com um bom alongamento, torna o aço EN36 adequado para aplicações que experienciam carregamento dinâmico e exigem integridade estrutural.
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/h·ft²·°F |
| Capacidade Calorífica Específica | Temperatura Ambiente | 460 J/kg·K | 0,11 BTU/lb·°F |
| Coeficiente de Expansão Térmica | Temperatura Ambiente | 11,5 x 10⁻⁶/K | 6,36 x 10⁻⁶/°F |
A densidade do aço EN36 contribui para seu peso e resistência, enquanto sua condutividade térmica e capacidade calorífica específica são importantes para aplicações que envolvem processos de tratamento térmico.
Resistência à Corrosão
| Agente Corrosivo | Concentração (%) | Temperatura (°C) | Avaliação de Resistência | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Cloretos | 3-5% | 25 °C | Regular | Risco de corrosão por pite |
| Ácido Sulfúrico | 10% | 20 °C | Pobre | Não recomendado |
| Água do Mar | - | 25 °C | Regular | Resistência moderada |
O aço EN36 apresenta resistência à corrosão moderada, particularmente em ambientes com cloretos, onde pode ser suscetível a pites. Em comparação com aços inoxidáveis como AISI 304, que oferecem excelente resistência à corrosão, o EN36 é menos adequado para ambientes altamente corrosivos. No entanto, sua resistência ao desgaste o torna favorável em aplicações onde o estresse mecânico é uma preocupação.
Resistência ao Calor
| Propriedade/Limite | Temperatura (°C) | Temperatura (°F) | Observações |
|---|---|---|---|
| Temperatura Máxima de Serviço Contínuo | 300 °C | 572 °F | Adequado para exposição prolongada |
| Temperatura Máxima de Serviço Intermitente | 400 °C | 752 °F | Exposição de curto prazo |
| Temperatura de Escalonamento | 600 °C | 1112 °F | Risco de oxidação além desta temperatura |
Em temperaturas elevadas, o aço EN36 mantém sua resistência, mas pode sofrer oxidação. Um tratamento térmico adequado pode melhorar seu desempenho em aplicações de alta temperatura.
Propriedades de Fabricação
Soldabilidade
| Processo de Soldagem | Metal de Adição Recomendado (Classificação AWS) | Gás de Proteção/Fluxo Típico | Notas |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Argônio + CO₂ | Pré-aquecimento recomendado |
| TIG | ER80S-Ni | Argônio | Tratamento térmico pós-soldagem |
| Stick | E7018 | - | Requer controle cuidadoso |
O aço EN36 é geralmente soldável, mas o pré-aquecimento é recomendado para evitar fissuras. O tratamento térmico pós-soldagem pode ajudar a aliviar tensões e melhorar a tenacidade.
Usinabilidade
| Parâmetro de Usinagem | Aço EN36 | AISI 1212 | Notas/Dicas |
|---|---|---|---|
| Índice Relativo de Usinabilidade | 60 | 100 | Usinabilidade moderada |
| Velocidade de Corte Típica (Torneamento) | 30 m/min | 50 m/min | Ajustar para desgaste da ferramenta |
A usinagem do EN36 requer seleção cuidadosa das ferramentas de corte e parâmetros para alcançar resultados otimizados. É menos usinável do que os aços de corte livre, como AISI 1212.
Formabilidade
O aço EN36 apresenta formabilidade moderada. A conformação a frio é viável, mas a conformação a quente é preferível para formas complexas. O trabalho de endurecimento do material pode afetar os raios de dobra, necessitando de considerações de design cuidadosas.
Tratamento Térmico
| Processo de Tratamento | Faixa de Temperatura (°C) | Tempo Típico de Imersão | Método de Resfriamento | Propósito Primário / Resultado Esperado |
|---|---|---|---|---|
| Aniquilação | 600 - 700 | 1 - 2 horas | Ar | Amolecimento, melhoria na usinabilidade |
| Endurecimento | 850 - 900 | 30 minutos | Óleo ou Água | Endurecimento, aumento da resistência |
| Tempera | 150 - 300 | 1 hora | Ar | Redução da fragilidade, melhoria da tenacidade |
Os processos de tratamento térmico alteram significativamente a microestrutura do aço EN36, melhorando suas propriedades mecânicas. O resfriamento aumenta a dureza, enquanto a tempera reduz a fragilidade, tornando-o adequado para aplicações em alta tensão.
Aplicações Típicas e Usos Finais
| Indústria/Sector | Exemplo de Aplicação Específica | Principais Propriedades do Aço Utilizadas nesta Aplicação | Razão para Seleção |
|---|---|---|---|
| Automotivo | Fabricação de engrenagens | Alta resistência à tração, resistência ao desgaste | Durabilidade sob carga |
| Aeroespacial | Componentes de eixos | Resistência à fadiga, tenacidade | Segurança e confiabilidade |
| Máquinas | Eixos de manivela | Alta resistência, usinabilidade | Engenharia de precisão |
Outras aplicações incluem:
- Componentes de máquinas pesadas
- Ferramentas e matrizes
- Componentes estruturais em ambientes de alta tensão
O aço EN36 é escolhido para essas aplicações devido à sua combinação de resistência, tenacidade e resistência ao desgaste, tornando-o ideal para componentes sujeitos a cargas dinâmicas.
Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Insights Adicionais
| Característica/Propriedade | Aço EN36 | AISI 4140 | AISI 8620 | Nota Breve de Prós/Contras ou Compensação |
|---|---|---|---|---|
| Propriedade Mecânica Chave | Alta resistência à tração | Boa tenacidade | Excelente temperabilidade | EN36 oferece um equilíbrio de propriedades |
| Aspecto Chave de Corrosão | Regular | Pobre | Regular | EN36 é mais resistente à corrosão do que o 4140 |
| Soldabilidade | Boa | Moderada | Boa | Pré-aquecimento recomendado para EN36 |
| Usinabilidade | Moderada | Moderada | Boa | EN36 é menos usinável que o 8620 |
| Custo Aproximado Relativo | Moderado | Moderado | Baixo | O custo varia conforme as condições de mercado |
| Disponibilidade Típica | Comum | Comum | Comum | Amplamente disponível em várias formas |
Ao selecionar o aço EN36, considere fatores como custo-benefício, disponibilidade e requisitos específicos da aplicação. Seu equilíbrio de propriedades o torna adequado para uma ampla gama de aplicações de engenharia, particularmente onde alta resistência e durabilidade são críticas.
Em resumo, o aço EN36 é um material versátil que se destaca em aplicações de alto desempenho, oferecendo uma combinação única de resistência, tenacidade e resistência ao desgaste. Suas propriedades podem ser adaptadas através de tratamento térmico, tornando-o uma escolha preferida em ambientes exigentes.