O aço 4140, usado na construção mecânica para beneficiamento, é uma liga de cromo e molibdênio. O teor de cromo fornece boa penetração da dureza e a de molibdênio garante dureza uniforme e alta resistência!
As propriedades dessa liga incluem tenacidade superior, boa ductibilidade, boa resistência ao desgaste na condição temperada e temperabilidade média (laminada e sem tratamento térmico). Continue a leitura e descubra tudo sobre o aço 4140!
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Composição Química do SAE 4140
Esse é um aço de baixa liga. Isso significa que ele leva outros elementos, e não apenas ferro e carbono, para aprimorar suas propriedades mecânicas. O aço 4140 contém adições de cromo, molibdênio e manganês para aumentar sua resistência e temperabilidade.
Assim, é amplamente utilizado em vários setores, sendo uma excelente escolha devido à sua tenacidade, alta resistência à fadiga e resistência à abrasão e impacto. Confira na tabela a composição química que permite as boas propriedades dessa liga:
| Elementos | % |
| Cromo | 0.38 a 0.43 |
| Manganês | 0.75 a 1.00 máx |
| Carbono | 0.80 a 1.10 |
| Silício | 0.20 a 0.35 |
| Molibdênio | 0.15 a 0.25 |
| Enxofre | 0.040 máx |
| Fósforo | 0.035 máx |
| Ferro | O que sobra |
Aplicação
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O aço 4140 é um aço muito versátil, com diversas aplicações! Tem uso na condição forjada nas indústrias aeroespacial e de petróleo e gás. Sem contar as inúmeras aplicações nas indústrias automotiva e agrícola.
De modo geral, a liga 4140 é utilizada em sistemas mecânicos de uso geral. Suas aplicações típicas são em engrenagens e eixos forjados, eixos (hidráulico e furado), rolamentos, anéis, porcas, parafusos, cilindros, moldes e porta moldes, etc.
É fornecido em barras laminadas e forjadas, nos formatos bloco, quadrado e redondo.
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Aço 4140 – Propriedades
Existem várias propriedades mecânicas importantes do SAE 4140. A adição de cromo e molibdênio promove resistência à corrosão. O molibdênio é particularmente útil em resistir à corrosão devido a cloretos.
Já o manganês na liga 4140 tem propriedade de aumentar a temperabilidade e também como desoxidante. Nos aços-liga, o manganês também pode se combinar com o enxofre melhorando a usinabilidade e tornando o processo de cementação mais eficaz.
Possui resistência à tração de aproximadamente 95.000 psi e densidade de 7.7-8.03 (x1000 kg/m³) em temperatura de 25ºC. Veja abaixo mais sobre suas propriedades mecânicas!
Forjamento
O forjamento deste aço deve ser realizado entre 1200º C e 900º C. Quanto menor for a temperatura de acabamento do forjamento, mais fino será o tamanho do grão.
Não é recomendado forjar essa liga abaixo de 900º C. Ela também deve ser resfriada lentamente após o forjamento.
Tratamento Térmico
O tratamento térmico é realizado após o trabalho a quente para tornar o aço para usinagem. Também é importante para atender às faixas de propriedades mecânicas especificadas para aplicações particulares do aço.
Soldabilidade
O processo de soldagem é um pouco complicado no SAE 4140, quando comparado com outras ligas. Porém, a soldagem pode ser realizada usando qualquer um dos métodos comuns para isso sem nenhum problema. A soldagem pode ser feita pré-aquecendo a seção e garantindo que o alívio do estresse ocorra após seu término.
É recomendado tomar cuidado na soldagem desse aço na condição temperada. Caso seja necessária uma soldagem nessa condição, a peça de trabalho deve ser resfriada instantaneamente e a tensão aliviada a 15º C abaixo da temperatura da têmpera original.
Já a soldagem na condição de nitretação, chama ou endurecimento por indução não é recomendada. Entretanto, a soldagem do aço 4140 na condição recozida é amplamente preferida.
Nitretação
Para esse processo, aqueça a 500º C-530º C e mantenha-o por tempo suficiente para desenvolver a profundidade da caixa necessária. As peças devem ser pré-temperadas e revenidas conforme necessário, e também pré-usinadas, deixando apenas uma pequena margem de retificação.
Temperabilidade
Aqueça a 450º C-700º C frio em ar parado. A têmpera na faixa de 200º C a 420º C causa fragilidade do temperamento e deve ser evitada.
Usinabilidade
A liga 4140 é fácil de ser usinada. Formas simples podem ser usinadas após um tratamento normalizador, enquanto formas mais complexas exigirão recozimento.
Endurecimento
A liga 4140 pode ser endurecida por trabalho a frio ou aquecimento e resfriamento.
Recozimento
O aço 4140 é recozido a 872º C, seguido de resfriamento lento no forno.
Trabalho a frio
Pode ser trabalhado a frio por meio de métodos convencionais na condição de recozimento.
Aço 4140 – Preço
O preço do aço 4140 pode variar dependendo das dimensões da barra e da quantidade necessária.
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