Aço M390 (Aço Inoxidável Bohler PM): Propriedades e Principais Aplicações

Aço M390, também conhecido como Bohler PM Stainless, é um aço inoxidável de alto desempenho que se enquadra na categoria de aços inoxidáveis martensíticos. É classificado como um aço de metalurgia em pó, o que permite uma microestrutura fina e propriedades aprimoradas. Os principais elementos de liga no M390 incluem cromo (Cr), molibdênio (Mo), vanádio (V) e carbono (C), cada um contribuindo significativamente para suas características gerais.

Visão Geral Abrangente

O aço M390 é renomado por sua excepcional resistência ao desgaste, resistência à corrosão e retenção de fio, tornando-o uma escolha popular na fabricação de facas de alta qualidade e aplicações de ferramentas. O alto teor de cromo (cerca de 20%) proporciona excelente resistência à corrosão, enquanto a adição de molibdênio e vanádio melhora sua dureza e resistência ao desgaste. A microestrutura fina alcançada através da metalurgia em pó resulta em uma distribuição uniforme de carbonetos, o que contribui para suas superiores propriedades mecânicas.

Vantagens do Aço M390:
- Excepcional Retenção de Fio: O M390 mantém seu corte por mais tempo do que muitos outros aços, tornando-o ideal para ferramentas de corte e facas.
- Alta Resistência à Corrosão: O alto teor de cromo proporciona excelente resistência à ferrugem e corrosão, adequado para uso em ambientes úmidos ou molhados.
- Boa Tenacidade: Apesar de sua dureza, o M390 apresenta boa tenacidade, reduzindo o risco de lascas ou quebras durante o uso.

Limitações do Aço M390:
- Difícil de Afiar: A dureza do M390 pode tornar difícil seu afiação em comparação com aços mais macios.
- Custo Mais Alto: Como um aço premium, o M390 tende a ser mais caro do que aços inoxidáveis padrão.
- Disponibilidade Limitada: Embora esteja ganhando popularidade, o M390 pode não estar tão amplamente disponível quanto outras ligas mais comuns.

Historicamente, o M390 encontrou seu nicho no mercado de alto desempenho, particularmente em facas personalizadas e aplicações industriais de alta qualidade, onde suas propriedades únicas podem ser plenamente utilizadas.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Normativa	Designação/Classe	País/Região de Origem	Notas/Comentários
UNS	S39000	EUA	Equivalente mais próximo ao Bohler M390
AISI/SAE	-	EUA	Não classificado diretamente sob AISI/SAE
ASTM	A240	EUA	Especificação padrão para chapas de aço inoxidável
EN	1.4116	Europa	Propriedades semelhantes, mas podem variar na composição
JIS	-	Japão	Sem equivalente direto, mas existem classes semelhantes

Os equivalentes mais próximos do M390, como o 1.4116, podem ter pequenas diferenças na composição que podem afetar o desempenho, particularmente na retenção de fio e resistência à corrosão. É essencial considerar essas diferenças ao selecionar materiais para aplicações específicas.

Propriedades Chave

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Faixa Percentual (%)
C (Carbono)	1.90 - 2.10
Cr (Cromo)	19.00 - 20.00
Mo (Molibdênio)	0.80 - 1.20
V (Vanádio)	0.10 - 0.50
Mn (Manganês)	0.30 - 0.50
Si (Silício)	0.20 - 0.50
P (Fósforo)	≤ 0.03
S (Enxofre)	≤ 0.03

Os principais elementos de liga no aço M390 desempenham papéis cruciais na definição de suas propriedades:
- Cromo (Cr): Proporciona resistência à corrosão e contribui para a formação de uma superfície dura e resistente ao desgaste.
- Molibdênio (Mo): Aumenta a dureza e melhora a resistência à corrosão por picotamento e fendas.
- Vanádio (V): Aumenta a resistência ao desgaste e ajuda a refinar a estrutura do grão, contribuindo para a tenacidade geral.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Temp.	Valor Típico/Faixa (Unidades Métricas - SI)	Valor Típico/Faixa (Unidades Imperiais)	Padrão de Referência para Método de Teste
Resistência à Tração	Endurecido & Temperado	2000 - 2200 MPa	290 - 320 ksi	ASTM E8
Resistência ao Escoamento (0.2% offset)	Endurecido & Temperado	1800 - 2000 MPa	261 - 290 ksi	ASTM E8
Alongamento	Endurecido & Temperado	6 - 8%	6 - 8%	ASTM E8
Dureza	Endurecido & Temperado	58 - 62 HRC	58 - 62 HRC	ASTM E18
Resistência ao Impacto	Endurecido & Temperado	30 - 40 J a -20°C	22 - 30 ft-lbf a -4°F	ASTM E23

A combinação de alta resistência à tração e ao escoamento, juntamente com excelente dureza, torna o aço M390 adequado para aplicações que exigem alta carga mecânica e integridade estrutural. Sua tenacidade garante que ele possa suportar impactos sem fraturar, tornando-o ideal para ambientes exigentes.

Propriedades Físicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor (Unidades Métricas - SI)	Valor (Unidades Imperiais)
Densidade	Temperatura Ambiente	7.8 g/cm³	0.282 lb/in³
Ponto de Fusão	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Condutividade Térmica	Temperatura Ambiente	25 W/m·K	17.3 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Capacidade Calorífica Específica	Temperatura Ambiente	500 J/kg·K	0.119 BTU/lb·°F
Resistividade Elétrica	Temperatura Ambiente	0.7 µΩ·m	0.7 µΩ·in
Coeficiente de Expansão Térmica	Temperatura Ambiente	10.5 x 10⁻⁶ /K	5.8 x 10⁻⁶ /°F

Propriedades físicas chave, como densidade e condutividade térmica, são significativas para aplicações em ambientes de alto desempenho. O alto ponto de fusão indica que o M390 pode suportar temperaturas elevadas sem perder a integridade estrutural, tornando-o adequado para aplicações em processos intensivos em calor.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C/°F)	Avaliação de Resistência	Notas
Cloretos	3-10%	20-60°C (68-140°F)	Boa	Risco de corrosão por picotamento
Ácidos	10-30%	20-80°C (68-176°F)	Justa	Susceptível a trincas de corrosão sob tensão
Soluções Alcalinas	5-20%	20-60°C (68-140°F)	Boa	Geralmente resistente
Atmosférica	-	-	Excelente	Desempenha bem em ambientes úmidos

O aço M390 exibe excelente resistência à corrosão atmosférica e é particularmente eficaz em ambientes úmidos. No entanto, é suscetível à corrosão por picotamento em ambientes ricos em cloretos, o que é uma consideração crítica para aplicações em áreas marinhas ou costeiras. Comparado a outros aços inoxidáveis como 440C e S30V, o M390 oferece superior resistência ao desgaste e retenção de fio, embora possa não ter um desempenho tão bom em ambientes altamente ácidos.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Comentários
Temperatura Máxima de Serviço Contínuo	350 °C	662 °F	Adequado para exposição prolongada
Temperatura Máxima de Serviço Intermitente	400 °C	752 °F	Exposição de curto prazo sem degradação significativa
Temperatura de Escalabilidade	600 °C	1112 °F	Risco de oxidação a temperaturas elevadas

O aço M390 mantém suas propriedades mecânicas em temperaturas elevadas, tornando-o adequado para aplicações que envolvem exposição ao calor. No entanto, a exposição prolongada a temperaturas acima de 350 °C pode levar à oxidação e escalabilidade, o que pode comprometer seu desempenho.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Metal de Adição Recomendado (Classificação AWS)	Gás/Fluxo de Proteção Típico	Notas
TIG	ER308L	Argônio	Pré-aquecimento recomendado
MIG	ER308L	Argônio/CO2	Requer controle cuidadoso
Stick	E308L	-	Não recomendado para seções grossas

O aço M390 pode ser soldado, mas deve-se tomar cuidado para evitar rachaduras. O pré-aquecimento é frequentemente recomendado para reduzir o risco de choque térmico. O tratamento térmico pós-solda também pode ser necessário para aliviar tensões e restaurar a tenacidade.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	Aço M390	AISI 1212	Notas/Dicas
Índice Relativo de Usinagem	50%	100%	O M390 é mais difícil de usinar
Velocidade de Corte Típica	20-30 m/min	50-70 m/min	Use ferramentas de carbeto para melhores resultados

O aço M390 é mais desafiador de usinar do que aços de baixa liga devido à sua dureza. A utilização de ferramentas de carbeto e velocidades de corte apropriadas pode melhorar a usinabilidade.

Formabilidade

O aço M390 possui formabilidade limitada devido à sua alta dureza. A conformação a frio geralmente não é recomendada, enquanto a conformação a quente pode ser realizada com cuidado. O efeito de endurecimento durante o trabalho pode tornar a curvatura e a modelagem difíceis, exigindo técnicas especializadas.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo Típico de Imersão	Método de Resfriamento	Propósito Principal / Resultado Esperado
Recozimento	800 - 900 °C (1472 - 1652 °F)	1-2 horas	Ar ou Óleo	Reduzir dureza, melhorar tenacidade
Endurecimento	1000 - 1100 °C (1832 - 2012 °F)	30-60 minutos	Óleo ou Ar	Aumentar dureza e resistência
Tempera	200 - 600 °C (392 - 1112 °F)	1 hora	Ar	Reduzir fragilidade, aumentar tenacidade

Os processos de tratamento térmico para o aço M390 envolvem austenitização seguida de resfriamento e tempera. Esses processos resultam em uma microestrutura fina que aumenta a dureza e resistência ao desgaste, mantendo a tenacidade.

Aplicações Típicas e Usos Finais

Indústria/Sector	Exemplo de Aplicação Específica	Propriedades Chave do Aço Utilizadas nessa Aplicação	Razão para Seleção (Breve)
Fabricação de Facas	Facas de cozinha de alta qualidade	Excelente retenção de fio, resistência à corrosão	Ideal para aplicações culinárias
Ferramentas	Ferramentas de corte de precisão	Alta dureza, resistência ao desgaste	Adequado para usinagem exigente
Dispositivos Médicos	Instrumentos cirúrgicos	Resistência à corrosão, biocompatibilidade	Essencial para higiene e durabilidade
Automotivo	Componentes de alto desempenho	Tenacidade, resistência à fadiga	Crítico para segurança e confiabilidade

O aço M390 é escolhido para aplicações que requerem alto desempenho e durabilidade. Sua excepcional retenção de fio o torna um favorito entre os fabricantes de facas, enquanto sua resistência à corrosão é vital em aplicações médicas e automotivas.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Informações

Característica/Propriedade	Aço M390	Aço 440C	Aço S30V	Breve Nota de Prós/Contras ou Troca
Propriedade Mecânica Chave	Alta dureza	Dureza moderada	Alta tenacidade	O M390 oferece resistência ao desgaste superior
Aspecto Corrosivo Chave	Excelente	Bom	Bom	O M390 se destaca em ambientes úmidos
Soldabilidade	Moderada	Boa	Moderada	O M390 requer técnicas de soldagem cuidadosas
Usinabilidade	Desafiadora	Boa	Moderada	O M390 é mais difícil de usinar do que o 440C
Formabilidade	Limitada	Boa	Moderada	O M390 é menos conformável devido à dureza
Custo Aproximado Relativo	Alto	Moderado	Moderado	O M390 é um aço premium com custo mais alto
Disponibilidade Típica	Moderada	Alta	Alta	O M390 pode não estar tão prontamente disponível

Ao selecionar o aço M390 para uma aplicação específica, é essencial considerar suas propriedades mecânicas, resistência à corrosão e desafios de fabricação. Embora ofereça desempenho superior em muitas áreas, seu custo mais alto e disponibilidade limitada podem influenciar o processo de decisão. Compreender os trade-offs entre o M390 e ligas alternativas como 440C e S30V pode ajudar a fazer escolhas informadas adaptadas às necessidades específicas de engenharia.