Dureza dos aços: qual o impacto na escolha do aço ideal?

Entender a dureza dos aços é essencial para selecionar o tipo ideal, garantindo que o material atenda às especificações do projeto com segurança, eficiência e durabilidade. Cada tipo de aço apresenta uma dureza específica, que varia conforme sua composição química, microestrutura e tratamentos térmicos, fatores que influenciam diretamente seu desempenho em diferentes aplicações.

Por isso Aços Nobres, oferecemos soluções personalizadas para atender às mais variadas demandas do mercado, ajudando você a alcançar melhores resultados. Neste artigo, descubra como a dureza dos aços pode transformar seus projetos e reduzir custos operacionais.

☑️ Você vai gostar ler este conteúdo: O QUE É A DUREZA DOS AÇOS? 

A influência da dureza

Entender o impacto da dureza do aço, minimiza possíveis frustrações e potencializa o sucesso de suas operações, além de:

1. Garantia de desempenho adequado:
   • A dureza afeta a resistência do aço ao desgaste, impactos e deformações.
   • Materiais inadequados podem falhar prematuramente em aplicações críticas.
   • Exemplo: Um aço de baixa dureza usado em uma ferramenta de corte se desgastará rapidamente, comprometendo a eficiência.

2. Ajuste ao ambiente de trabalho:
   • Ambientes abrasivos ou com altas cargas requerem aços de maior dureza para resistir ao desgaste.
   • Ambientes de impacto ou vibração podem necessitar de aços menos duros, mas com maior tenacidade.
   • Exemplo: Aços como SAE 4340 combinam dureza e resistência a impactos, tornando-os ideais para engrenagens.

3. Relação entre dureza e usinabilidade:
   • A dureza impacta diretamente a facilidade de corte, furação e modelagem do material.
   • Aços recozidos, como SAE 1020 ou P20, são preferidos para processos de usinagem antes do tratamento térmico.
   • Escolher um aço com dureza inadequada pode elevar custos e tempo de produção.

4. Personalização por tratamentos térmicos:
   • A compreensão da dureza permite avaliar a necessidade de tratamentos térmicos para ajustar as propriedades do aço.
   • Exemplo: A têmpera aumenta a dureza para aplicações de alta resistência, enquanto o revenimento equilibra dureza e tenacidade.

5. Redução de custos e manutenções:
   • Selecionar um aço com a dureza correta reduz falhas prematuras e a necessidade de substituições frequentes.
   • A escolha errada pode causar custos adicionais com manutenção, retrabalho e até paralisações na produção.

6. Conformidade com normas e especificações:
   • Muitos projetos industriais exigem conformidade com normas que especificam a dureza mínima ou máxima do aço para aplicações específicas.
   • Exemplo: A dureza superficial de aços cementados, como SAE 8620, deve atender aos requisitos de engrenagens.

• Impacto na segurança operacional:
  • Aços que falham devido à dureza inadequada podem causar acidentes, especialmente em aplicações de alta carga ou impacto.
  • Exemplo: Em eixos ou rolamentos, a escolha de um aço como 52100, com alta dureza e resistência ao desgaste, garante segurança e confiabilidade.

8. Otimização do ciclo de vida do produto:
   • A dureza influencia a longevidade do material.
   • Aços mais duros resistem ao desgaste por mais tempo, mas podem ser mais suscetíveis à fragilidade.

9. Adaptação às necessidades específicas do setor:
   • Indústrias possuem requisitos únicos relacionados à dureza, como:
     • Indústria automotiva: alta dureza para sistemas de freio e eixos.
     • Indústria de ferramentas: aços como D2 ou M2, com dureza elevada, para corte e estampagem.
     • Construção civil: aços como A36, com dureza moderada, para estruturas.

Portanto, entender sobre a dureza do aço não é apenas uma questão técnica, mas uma ferramenta estratégica para profissionais que desejam garantir a eficiência, segurança e custo-benefício em seus projetos. 

O que é a dureza dos aços?

A dureza é uma propriedade mecânica que define a capacidade de um material resistir à deformação por penetração, arranhões, cortes ou dobras. Em metais, cerâmicas e na maioria dos polímeros, a deformação considerada é a deformação plástica da superfície.

Nos aços, essa propriedade depende de:

• Composição química: o teor de carbono e elementos de liga, como cromo e molibdênio.
• Microestrutura: fases cristalinas como ferrita, perlita e martensita.
• Tratamentos térmicos: processos como têmpera e revenimento ajustam a dureza conforme a aplicação.

Como a dureza é medida?

Existem três métodos principais para medir a dureza dos aços, cada um adequado para diferentes aplicações:

1. Escala Brinell (HB):
   Usada para materiais macios e grandes superfícies, mede a impressão deixada por uma esfera de aço sob carga constante.
2. Escala Rockwell (HRC):
   Amplamente utilizada para aços duros, mede a profundidade da penetração de um cone de diamante ou esfera metálica.
3. Escala Vickers (HV):
   Ideal para camadas finas e pequenas amostras, utiliza um penetrador de diamante em formato de pirâmide.

A dureza dos nossos aços

A escolha do aço adequado depende de suas características mecânicas, sendo a dureza um dos principais fatores de análise. Sendo assim, detalhamos as propriedades de diferentes classes de aço fornecidas pela Aços Nobres, destacando suas aplicações e faixas de dureza:

1. Aços Carbono

• Aço Carbono (Genérico):
  • Dureza bruta: 120–180 HB.
  • Após têmpera: pode atingir até 500 HB.
  • Aplicação: componentes estruturais e peças de baixo custo.
• SAE 1020:
  • Dureza bruta: 120–180 HB.
  • Estado recozido: 120–160 HB.
  • Não responde bem a tratamentos térmicos para aumento de dureza.
  • Aplicação: eixos leves e peças que requerem boa soldabilidade e ductilidade.
• SAE 1045:
  • Dureza bruta: 170–210 HB.
  • Após têmpera e revenimento: até 55 HRC (~500 HB).
  • Aplicação: eixos, bielas e componentes sujeitos a desgaste moderado.
• SAE A36:
  • Dureza bruta: 120–160 HB.
  • Pouco endurecível por tratamento térmico.
  • Aplicação: estruturas metálicas, chapas e perfis de construção.

2. Aços de Construção Mecânica

• SAE 4140:
  • Dureza bruta: 200–240 HB.
  • Após têmpera e revenimento: até 50 HRC (~490 HB).
  • Aplicação: árvores de transmissão, engrenagens e componentes de alta resistência.
• SAE 4340:
  • Dureza bruta: 180–240 HB.
  • Após têmpera e revenimento: até 55 HRC (~550 HB).
  • Aplicação: peças de alta resistência e tenacidade, como eixos e elementos de suspensão.
• SAE 8620:
  • Dureza bruta: 160–210 HB.
  • Após cementação: superfície endurecida até 60 HRC (~700 HB).
  • Aplicação: engrenagens, pinos e peças sujeitas a alta carga e desgaste.
• SAE 8640:
  • Dureza bruta: 180–220 HB.
  • Após têmpera e revenimento: até 50 HRC (~500 HB).
  • Aplicação: peças estruturais e de transmissão com maior resistência.

3. Aços Ferramenta

• Aço D2 (VD2):
  • Dureza bruta: 200–250 HB.
  • Após têmpera e revenimento: até 60 HRC (~700 HB).
  • Aplicação: Matrizes de corte, ferramentas de estampagem e peças de alta precisão.
• Aço D6 (VC131):
  • Dureza bruta: 200–250 HB.
  • Após têmpera: até 62 HRC (~750 HB).
  • Aplicação: Ferramentas de corte e aplicações que exigem resistência extrema ao desgaste.
• Aço P20:
  • Dureza bruta: 280–325 HB.
  • Após têmpera e revenimento: até 40 HRC (~400 HB).
  • Aplicação: Moldes para injeção plástica e ferramentas que requerem boa usinabilidade.
• Aço M2:
  • Dureza bruta: 250–300 HB.
  • Após têmpera: até 62 HRC (~700 HB).
  • Aplicação: Brocas, fresas e ferramentas de corte de alta performance.

4. Aços Inoxidáveis

• Aço Inox 304:
  • Dureza bruta: 140–190 HB.
  • Não é endurecível por tratamento térmico.
  • Aplicação: indústria alimentícia, química e arquitetura devido à resistência à corrosão.
• Aço Inox 420:
  • Dureza bruta: 180–220 HB.
  • Após têmpera e revenimento: até 50 HRC (~490 HB).
  • Aplicação: ferramentas cortantes, lâminas e peças expostas à corrosão moderada.

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5. Aços Mola

• O1 (VND):
  • Dureza bruta: 180–220 HB.
  • Após têmpera e revenimento: até 62 HRC (~700 HB).
  • Aplicação: ferramentas manuais, punções e matrizes.
• H13 (VH13):
  • Dureza bruta: 200–230 HB.
  • Após têmpera e revenimento: até 52 HRC (~500 HB).
  • Aplicação: moldes para altas temperaturas e ferramentas sujeitas a impacto térmico.

6. Aço Cromo

• 52100:
  • Dureza bruta: 190–210 HB.
  • Após têmpera: até 64 HRC (~800 HB).
  • Aplicação: Rolamentos, eixos e componentes de alta precisão.

Essa classificação ajuda a identificar o aço mais adequado para cada aplicação, com isso indica suas faixas de dureza e usos típicos. Na Aços Nobres, oferecemos suporte técnico para escolher o material certo para o seu projeto. Entre em contato para mais informações!

Três dicas importantes

Como sabemos, a escolha do aço adequado é fundamental para garantir o desempenho e a durabilidade do material em sua aplicação específica. Para tomar a decisão correta, leve em consideração o tipo de aplicação, as condições do ambiente de trabalho e as propriedades mecânicas necessárias. Aqui estão três dicas práticas:

1. Ferramentas e matrizes: priorize aços de alta dureza superficial
   • Para aplicações que exigem resistência ao desgaste e impacto, como ferramentas de corte, matrizes de estampagem e engrenagens, opte por aços como o D2 ou o SAE 8620.
   • O D2 oferece alta dureza e resistência ao desgaste, ideal para matrizes de alta precisão. Já o SAE 8620, após a cementação, proporciona uma superfície endurecida e um núcleo mais tenaz, garantindo durabilidade e resistência ao impacto.

2. Componentes sob altas cargas e atrito: escolha o aço cromo (52100)
   • Se o objetivo é criar peças sujeitas a alta pressão ou desgaste constante, como rolamentos, eixos e engrenagens, o aço cromo (52100) é a opção ideal.
   • Com alta dureza e excelente resistência ao desgaste, esse aço garante um desempenho confiável em aplicações industriais exigentes.

3. Ductilidade e facilidade de usinagem: prefira aços macios
   • Para projetos que requerem materiais de fácil conformação, soldagem e usinagem, como estruturas metálicas ou componentes com baixa solicitação mecânica, os aços SAE 1020 e A36 são ideais.
   • O SAE 1020 é amplamente utilizado em peças que exigem boa soldabilidade, enquanto o A36 é uma escolha popular para chapas e perfis estruturais devido à sua versatilidade e baixo custo.

Contudo, essas dicas ajudam a alinhar as características do aço às demandas específicas do seu projeto. Quer saber mais sobre como a dureza dos aços pode impactar sua operação? Fale agora com um especialista da Aços Nobres!

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