Aço Nitralloy 135: Propriedades e Principais Aplicações

Aço Nitralloy 135 é um aço liga de médio carbono especificamente projetado para aplicações que requerem alta resistência e tenacidade. Classificado como aço liga, contém principalmente elementos como cromo, molibdênio e nitrogênio, que melhoram significativamente suas propriedades mecânicas e características de desempenho. A incorporação desses elementos de liga contribui para uma melhor endurecibilidade, resistência ao desgaste e resistência à fadiga, tornando o Nitralloy 135 adequado para aplicações de engenharia exigentes.

Uma das características mais significativas do Nitralloy 135 é sua capacidade de alcançar alta dureza superficial através da nitratação, um processo de tratamento térmico que difunde nitrogênio na superfície do aço. Isso resulta em uma superfície dura e resistente ao desgaste, mantendo um núcleo tenaz, que é essencial para componentes sujeitos a altas tensões e desgaste.

Vantagens e Limitações

Vantagens:
- Alta Resistência e Tenacidade: Nitralloy 135 exibe excelente resistência à tração e resistência ao impacto, tornando-o ideal para aplicações de alta carga.
- Capacidade de Nitratação: A capacidade de passar por nitratação melhora a dureza da superfície sem comprometer a tenacidade do núcleo.
- Boa Usinabilidade: Este grau de aço pode ser usinado de forma eficaz, permitindo uma fabricação precisa de componentes.

Limitações:
- Custo: Os elementos de liga e o processo de nitratação podem tornar o Nitralloy 135 mais caro do que os aços carbono padrão.
- Problemas de Soldabilidade: Embora possa ser soldado, deve-se ter cuidado especial para evitar trincas e garantir a integridade das juntas.

Historicamente, o Nitralloy 135 tem sido utilizado em várias indústrias, incluindo automotiva e aeroespacial, onde componentes de alto desempenho são críticos. Suas propriedades únicas o posicionam como um material valioso no mercado, particularmente para aplicações que requerem uma combinação de força, tenacidade e resistência ao desgaste.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Padrão	Designação/Classe	País/Região de Origem	Anotações/Observações
UNS	G13500	EUA	Equivalente mais próximo ao AISI 4140 com pequenas diferenças de composição.
AISI/SAE	135	EUA	Designação comumente usada na América do Norte.
ASTM	A829	EUA	Especificação padrão para placas de aço liga.
EN	1.8510	Europa	Equivalente europeu com propriedades semelhantes.
JIS	SCr 440	Japão	Desempenho semelhante, mas com diferentes elementos de liga.

As diferenças entre esses graus podem afetar a seleção com base em requisitos de aplicação específicos. Por exemplo, enquanto G13500 e AISI 4140 são semelhantes, a capacidade de nitratação do Nitralloy 135 proporciona uma maior dureza superficial que pode não ser alcançada com AISI 4140.

Propriedades Principais

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Intervalo de Percentagem (%)
C (Carbono)	0.30 - 0.35
Cr (Cromo)	0.80 - 1.10
Mo (Molibdênio)	0.15 - 0.25
N (Nitrogênio)	0.02 - 0.05
Mn (Manganês)	0.60 - 0.90
Si (Silício)	0.15 - 0.40
P (Fósforo)	≤ 0.035
S (Enxofre)	≤ 0.025

Os principais elementos de liga no Nitralloy 135 desempenham papéis cruciais:
- Cromo: Melhora a endurecibilidade e a resistência à corrosão.
- Molibdênio: Melhora a resistência a altas temperaturas e aumenta a tenacidade.
- Nitrogênio: Aumenta a dureza superficial através da nitratação, contribuindo para a resistência ao desgaste.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condicionamento/Temperatura	Temperatura de Teste	Valor/Taça Típica (Métrico)	Valor/Taça Típica (Imperial)	Padrão de Referência para Método de Teste
Resistência à Tração	Endurecido e Temperado	Temperatura Ambiente	850 - 1000 MPa	123 - 145 ksi	ASTM E8
Resistência ao Escoamento (0.2% deslocamento)	Endurecido e Temperado	Temperatura Ambiente	600 - 800 MPa	87 - 116 ksi	ASTM E8
Alongamento	Endurecido e Temperado	Temperatura Ambiente	12 - 18%	12 - 18%	ASTM E8
Dureza (HRC)	Endurecido e Temperado	Temperatura Ambiente	30 - 40 HRC	30 - 40 HRC	ASTM E18
Resistência ao Impacto (Charpy)	Temperatura Ambiente	-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 Nitralloy 135 adequado para aplicações que requerem resistência a cargas mecânicas e integridade estrutural. Sua dureza permite que suporte o desgaste em ambientes exigentes.

Propriedades Físicas

Propriedade	Condicionamento/Temperatura	Valor (Métrico)	Valor (Imperial)
densidade	-	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Ponto de Fusão	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Condutividade Térmica	20°C	45 W/m·K	31.2 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Capacidade Térmica Específica	20°C	0.46 kJ/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Resistividade Elétrica	20°C	0.00065 Ω·m	0.00038 Ω·in

Propriedades físicas-chave, como densidade e ponto de fusão, são significativas para aplicações envolvendo operações a alta temperatura. A condutividade térmica indica quão bem o material pode dissipar calor, o que é crucial em usinagem de alta velocidade ou aplicações de alta fricção.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C/°F)	Avaliação de Resistência	Anotações
Cloretos	3-5	25°C/77°F	Razoável	Risco de corrosão por pite.
Ácido Sulfúrico	10-20	25°C/77°F	Pobre	Não recomendado.
Soluções Alcalinas	5-10	25°C/77°F	Bom	Resistência moderada.

Nitralloy 135 exibe resistência moderada à corrosão, particularmente em ambientes alcalinos, mas é suscetível a corrosão por pite em condições ricas em cloreto. Comparado a aços inoxidáveis, como AISI 304, que oferecem resistência superior à corrosão, o Nitralloy 135 pode não ser adequado para aplicações expostas a agentes corrosivos agressivos.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observações
Temp. Máx. de Serviço Contínuo	400°C	752°F	Adequado para exposição prolongada.
Temp. Máx. de Serviço Intermitente	500°C	932°F	Exposição a curto prazo apenas.
Temperatura de Escamação	600°C	1112°F	Risco de oxidação acima desta temperatura.

Em temperaturas elevadas, o Nitralloy 135 mantém sua resistência, mas pode sofrer oxidação se exposto ao ar. É essencial considerar revestimentos protetores ou ambientes controlados para aplicações que envolvem altas temperaturas.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Metal de Reposição Recomendado (Classificação AWS)	Gás/Fluxo de Proteção Típico	Anotações
MIG	ER70S-6	Combinação de Argônio/CO2	Pré-aquecimento recomendado.
TIG	ER80S-Ni	Argônio	Requer tratamento térmico pós-soldagem.

Nitralloy 135 pode ser soldado usando processos padrão, mas o pré-aquecimento é frequentemente necessário para evitar trincas. O tratamento térmico pós-soldagem é recomendado para aliviar tensões e melhorar a tenacidade.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	Nitralloy 135	AISI 1212	Anotações/Dicas
Índice de Usinabilidade Relativa	60	100	Requer ferramentas afiadas e refrigerante.
Velocidade de Corte Típica	30 m/min	50 m/min	Ajustar com base no desgaste da ferramenta.

A usinabilidade é boa, mas requer atenção cuidadosa às ferramentas e condições de corte para evitar desgaste excessivo.

Formabilidade

Nitralloy 135 exibe formabilidade moderada. A conformação a frio é viável, mas a conformação a quente é preferida para reduzir o risco de endurecimento do trabalho. Os raios de curvatura recomendados devem ser seguidos para evitar trincas.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo Típico de Imersão	Método de Resfriamento	Finalidade Principal / Resultado Esperado
Recozimento	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1-2 horas	Ar ou óleo	Amolecimento, melhor usinabilidade.
Endurecimento	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	30 minutos	Óleo	Endurecimento, aumento da resistência.
Tempera	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 hora	Ar	Redução da fragilidade, melhoria da tenacidade.

Os processos de tratamento térmico alteram significativamente a microestrutura do Nitralloy 135, melhorando suas propriedades mecânicas. O endurecimento aumenta a dureza, enquanto a tempera ajuda a aliviar tensões e melhorar a ductilidade.

Aplicações Típicas e Usos Finais

Indústria/Setor	Exemplo de Aplicação Específica	Principais Propriedades do Aço Utilizadas nesta Aplicação	Razão para Seleção (Breve)
Automotivo	Engrenagens e eixos	Alta resistência, tenacidade, resistência ao desgaste	Essencial para durabilidade.
Aeroespacial	Componentes de trem de pouso	Alta relação resistência-peso	Crítico para segurança e desempenho.
Máquinas	Ferramentas e matrizes	Dureza, usinabilidade	Precisão necessária para operação.

Outras aplicações incluem:
- Petróleo e gás: Componentes expostos a altas tensões e desgaste.
- Máquinas pesadas: Peças que requerem alta resistência à fadiga.

Nitralloy 135 é escolhido para essas aplicações devido à sua combinação única de força, tenacidade e resistência ao desgaste, tornando-o ideal para componentes que devem suportar condições operacionais severas.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Insights

Característica/Propriedade	Nitralloy 135	AISI 4140	8620	Nota Breve de Prós/Contras ou Compensação
Propriedade Mecânica Chave	Alta Resistência	Moderada	Moderada	Nitralloy 135 se destaca em resistência.
Aspecto de Corrosão Chave	Moderada	Razoável	Boa	Nitralloy 135 é menos resistente à corrosão.
Soldabilidade	Moderada	Boa	Boa	Requer cuidado para evitar trincas.
Usinabilidade	Boa	Excelente	Razoável	Requer ferramentas específicas.
Formabilidade	Moderada	Boa	Boa	Conformação a quente preferida.
Custo Aproximado Relativo	Mais Alto	Moderado	Mais Baixo	O custo pode ser um fator na seleção.
Disponibilidade Típica	Moderada	Alta	Alta	A disponibilidade pode variar por região.

Ao selecionar o Nitralloy 135, considerações incluem sua relação custo-benefício em relação a requisitos de desempenho, disponibilidade no mercado e necessidades específicas da aplicação. Suas propriedades únicas o tornam adequado para aplicações de alto desempenho, mas usuários potenciais devem pesar os benefícios em relação aos custos associados e desafios de fabricação.

Em conclusão, o Nitralloy 135 é um grau de aço versátil que oferece uma combinação única de força, tenacidade e resistência ao desgaste, tornando-o uma excelente escolha para aplicações de engenharia exigentes. Suas propriedades, embora vantajosas, requerem consideração cuidadosa em termos de fabricação e aplicação para maximizar desempenho e longevidade.