Preço cotado para peças de hardware de forjamento a quente de aço carbono com serviço personalizado na China Peças de garfo forjado

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O aço carbono é um aço com teor de carbono de cerca de 0,05 a 3,8 por cento em peso.A definição de aço carbono do American Iron and Steel Institute (AISI) afirma:
1. nenhum teor mínimo é especificado ou exigido para cromo, cobalto, molibdênio, níquel, nióbio, titânio, tungstênio, vanádio, zircônio ou qualquer outro elemento a ser adicionado para obter o efeito de liga desejado;
2. o mínimo especificado para o cobre não exceda 0,40 por cento;
3. ou o teor máximo especificado para qualquer um dos seguintes elementos não exceda as percentagens indicadas: manganês 1,65 por cento;silício 0,60 por cento;cobre 0,60 por cento.
O termo aço carbono também pode ser usado em referência ao aço que não é aço inoxidável;neste uso, o aço carbono pode incluir aços-liga.O aço com alto teor de carbono tem muitos usos diferentes, como fresadoras, ferramentas de corte (como cinzéis) e fios de alta resistência.Estas aplicações requerem uma microestrutura muito mais fina, o que melhora a tenacidade.

À medida que a percentagem de carbono aumenta, o aço tem a capacidade de se tornar mais duro e mais forte através do tratamento térmico;no entanto, torna-se menos dúctil.Independentemente do tratamento térmico, um maior teor de carbono reduz a soldabilidade.Nos aços carbono, o maior teor de carbono reduz o ponto de fusão.

O objetivo do tratamento térmico do aço carbono é alterar as propriedades mecânicas do aço, geralmente ductilidade, dureza, limite de escoamento ou resistência ao impacto.Observe que a condutividade elétrica e térmica é apenas ligeiramente alterada.Tal como acontece com a maioria das técnicas de reforço do aço, o módulo de Young (elasticidade) não é afetado.Todos os tratamentos de ductilidade comercial do aço para maior resistência e vice-versa.O ferro tem maior solubilidade para carbono na fase austenita;portanto, todos os tratamentos térmicos, exceto esferoidização e recozimento de processo, começam aquecendo o aço a uma temperatura na qual a fase austenítica pode existir.O aço é então temperado (retirado por calor) a uma taxa moderada a baixa, permitindo que o carbono se difunda para fora da austenita, formando carboneto de ferro (cementita) e deixando a ferrita, ou em uma taxa alta, prendendo o carbono dentro do ferro, formando assim a martensita. .A taxa na qual o aço é resfriado através da temperatura eutetóide (cerca de 727 °C) afeta a taxa na qual o carbono se difunde para fora da austenita e forma a cementita.De modo geral, o resfriamento rápido deixará o carboneto de ferro finamente disperso e produzirá uma perlita de granulação fina e o resfriamento lento produzirá uma perlita mais grossa.O resfriamento de um aço hipoeutetóide (menos de 0,77% em peso C) resulta em uma estrutura lamelar-perlítica de camadas de carboneto de ferro com α-ferrita (ferro quase puro) entre elas.Se for aço hipereutetóide (mais de 0,77% em peso C), então a estrutura é totalmente perlita com pequenos grãos (maiores que a lamela de perlita) de cementita formados nos limites dos grãos.Um aço eutetóide (0,77% de carbono) terá uma estrutura perlita em todos os grãos, sem cementita nos limites.As quantidades relativas dos constituintes são encontradas usando a regra da alavancagem.A seguir está uma lista dos tipos de tratamentos térmicos possíveis.

O aço-liga é o aço ligado a uma variedade de elementos em quantidades totais entre 1,0% e 50% em peso para melhorar suas propriedades mecânicas.Os aços-liga são divididos em dois grupos: aços de baixa liga e aços de alta liga.A diferença entre os dois é contestada.Smith e Hashemi definem a diferença em 4,0%, enquanto Degarmo, et al., definem-na em 8,0%.Mais comumente, a frase “aço-liga” refere-se a aços de baixa liga.

A rigor, todo aço é uma liga, mas nem todos os aços são chamados de “aços-liga”.Os aços mais simples são o ferro (Fe) ligado ao carbono (C) (cerca de 0,1% a 1%, dependendo do tipo).No entanto, o termo “aço-liga” é o termo padrão que se refere a aços com outros elementos de liga adicionados deliberadamente além do carbono.Ligas comuns incluem manganês (o mais comum), níquel, cromo, molibdênio, vanádio, silício e boro.Ligas menos comuns incluem alumínio, cobalto, cobre, cério, nióbio, titânio, tungstênio, estanho, zinco, chumbo e zircônio.

A seguir está uma gama de propriedades melhoradas em aços-liga (em comparação com aços carbono): resistência, dureza, tenacidade, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, temperabilidade e dureza a quente.Para alcançar algumas destas propriedades melhoradas, o metal pode necessitar de tratamento térmico.

Alguns deles encontram uso em aplicações exóticas e altamente exigentes, como nas pás de turbinas de motores a jato e em reatores nucleares.Devido às propriedades ferromagnéticas do ferro, algumas ligas de aço encontram aplicações importantes onde suas respostas ao magnetismo são muito importantes, inclusive em motores elétricos e em transformadores.

Esferoidização
A esferoidita se forma quando o aço carbono é aquecido a aproximadamente 700 °C por mais de 30 horas.A esferoidita pode se formar em temperaturas mais baixas, mas o tempo necessário aumenta drasticamente, pois este é um processo controlado por difusão.O resultado é uma estrutura de bastões ou esferas de cementita dentro da estrutura primária (ferrita ou perlita, dependendo de qual lado do eutetóide você está).O objetivo é amaciar aços com alto teor de carbono e permitir maior conformabilidade.Esta é a forma de aço mais macia e dúctil.

Recozimento completo
O aço carbono é aquecido a aproximadamente 40°C acima de Ac3 ou Acm durante 1 hora;isso garante que toda a ferrita se transforme em austenita (embora a cementita ainda possa existir se o teor de carbono for maior que o eutetóide).O aço deve então ser resfriado lentamente, na faixa de 20 °C (36 °F) por hora.Normalmente é apenas resfriado no forno, onde o forno é desligado com o aço ainda dentro.Isso resulta em uma estrutura perlítica grosseira, o que significa que as “faixas” de perlita são espessas.O aço totalmente recozido é macio e dúctil, sem tensões internas, o que muitas vezes é necessário para uma conformação econômica.Somente o aço esferoidizado é mais macio e dúctil.

Recozimento de processo
Um processo usado para aliviar tensões em um aço carbono trabalhado a frio com menos de 0,3% C. O aço geralmente é aquecido a 550–650 °C por 1 hora, mas às vezes em temperaturas tão altas quanto 700 °C.A imagem à direita [esclarecimento necessário] mostra a área onde ocorre o recozimento do processo.

Recozimento isotérmico
É um processo no qual o aço hipoeutetóide é aquecido acima da temperatura crítica superior.Esta temperatura é mantida por um tempo e depois reduzida abaixo da temperatura crítica inferior e é novamente mantida.Em seguida, é resfriado à temperatura ambiente.Este método elimina qualquer gradiente de temperatura.

Normalizando
O aço carbono é aquecido a aproximadamente 55°C acima de Ac3 ou Acm durante 1 hora;isso garante que o aço se transforme completamente em austenita.O aço é então resfriado a ar, o que representa uma taxa de resfriamento de aproximadamente 38 °C (100 °F) por minuto.Isso resulta em uma estrutura perlítica fina e mais uniforme.O aço normalizado tem maior resistência que o aço recozido;tem uma resistência e dureza relativamente altas.

Têmpera
O aço carbono com pelo menos 0,4% em peso de C é aquecido até temperaturas de normalização e depois rapidamente resfriado (extinguido) em água, salmoura ou óleo até a temperatura crítica.A temperatura crítica depende do teor de carbono, mas como regra geral é menor à medida que o teor de carbono aumenta.Isto resulta numa estrutura martensítica;uma forma de aço que possui um conteúdo de carbono supersaturado em uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (BCC) deformada, apropriadamente denominada tetragonal de corpo centrado (BCT), com muita tensão interna.Assim, o aço temperado é extremamente duro, mas frágil, geralmente muito frágil para fins práticos.Essas tensões internas podem causar rachaduras por tensão na superfície.O aço temperado é aproximadamente três vezes mais duro (quatro com mais carbono) do que o aço normalizado.

Martêmpera (marcação)
A martêmpera não é realmente um procedimento de têmpera, daí o termo marquês.É uma forma de tratamento térmico isotérmico aplicado após uma têmpera inicial, normalmente em banho de sal fundido, a uma temperatura logo acima da “temperatura inicial da martensita”.A esta temperatura, as tensões residuais dentro do material são aliviadas e alguma bainita pode ser formada a partir da austenita retida, que não teve tempo de se transformar em mais nada.Na indústria, este é um processo utilizado para controlar a ductilidade e a dureza de um material.Com uma marcenaria mais longa, a ductilidade aumenta com uma perda mínima de resistência;o aço é mantido nesta solução até que as temperaturas interna e externa da peça se equalizem.Em seguida, o aço é resfriado a uma velocidade moderada para manter o gradiente de temperatura mínimo.Este processo não apenas reduz as tensões internas e as fissuras por tensão, mas também aumenta a resistência ao impacto.

Temperamento
Este é o tratamento térmico mais comum encontrado, porque as propriedades finais podem ser determinadas com precisão pela temperatura e pelo tempo de revenimento.O revenido envolve o reaquecimento do aço temperado a uma temperatura abaixo da temperatura eutetóide e depois o resfriamento.A temperatura elevada permite a formação de quantidades muito pequenas de esferoidita, o que restaura a ductilidade, mas reduz a dureza.As temperaturas e tempos reais são cuidadosamente escolhidos para cada composição.

Austêmpera
O processo de austêmpera é igual ao martêmpera, exceto que a têmpera é interrompida e o aço é mantido no banho de sal fundido a temperaturas entre 205 °C e 540 °C, e depois resfriado a uma taxa moderada.O aço resultante, chamado bainita, produz uma microestrutura acicular no aço que possui grande resistência (mas menor que a martensita), maior ductilidade, maior resistência ao impacto e menos distorção que o aço martensita.A desvantagem da austêmpera é que ela só pode ser usada em alguns aços e requer um banho de sal especial.

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