Aço ASTM SAE AISI 1020
O aço SAE AISI 1020 pertence à classificação dos aços carbono, sendo categorizado como um aço de baixo carbono. A designação "SAE AISI 1020" indica que este aço segue as normas da Society of Automotive Engineers (SAE) e da American Iron and Steel Institute (AISI). Ele contém aproximadamente 0.20% de carbono, o que o torna um aço macio, fácil de ser trabalhado e soldado.
O aço SAE AISI 1020 é um dos aços carbono mais utilizados na indústria devido à sua combinação de ductilidade, resistência e maleabilidade. Exploraramos em detalhes as características, aplicações e propriedades desse material popular na engenharia e fabricação.
O aço AISI 1020 também é conhecido como aço C1020 na condição de trabalhado a frio (laminado a frio ou estirado a frio). O aço carbono 1020 é um dos aços carbono simples mais comumente usados, possui boa usinabilidade e soldabilidade. O aço-carbono SAE AISI 1020 pode ser laminado a quente ou trefilado a frio, mas geralmente é torneado e polido ou trefilado a frio. Devido ao seu baixo teor de carbono, é resistente ao endurecimento por indução ou ao endurecimento por chama.
Propriedades e especificações do aço AISI SAE 1020
A folha de dados abaixo lista as propriedades do aço SAE AISI 1020, incluindo composição química, propriedades físicas e mecânicas, etc.
Composição química
| Composição Química do Aço AISI SAE 1020 (%) | ||||
| AISI | C | Mn | P(≤) | S (≤) |
| 1020 | 0,18-0,23 | 0,30-0,60 | 0,040 | 0,050 |
Propriedades físicas
Ponto de fusão: 1515 °C (2760 °F)
Densidade do aço 1020: 7,87 g/cm3 (0,0361 lbs/in3)
| Condutividade térmica do material 1020 | |
| Valor (W/m·K) | Temperatura, °C (°F) |
| 51,9 | 0 (32) |
| 51,0 | 100 (212) |
| 48,9 | 200 (392) |
| Calor específico | |
| Valor (J/Kg·K) | Temperatura, °C (°F) |
| 486 | 50-100 (122-212) |
| 519 | 150-200 (302-392) |
| 599 | 350-400 (662-752) |
| Resistividade Elétrica do Aço Carbono 1020 | |
| Valor (μΩ·m) | Temperatura, °C (°F) |
| 0,159 | 0 (32) |
| 0,219 | 100 (212) |
| 0,292 | 200 (392) |
| Coeficientes de expansão térmica linear | ||
| Valor (10-6/K) | Temperatura, °C (°F) | Tratamento ou condição |
| 11.7 | 20-100 (68-212) | Recozido |
| 12.1 | 20-200 (68-392) | |
| 12,8 | 20-300 (68-572) | |
| 13.4 | 20-400 (68-752) | |
| 13,9 | 20-500 (68-932) | |
| 14.4 | 20-600 (68-1112) | |
| 14,8 | 20-700 (68-1292) | |
Notas: 10-6/K = 10-6.K-1 = (µm/m)/°C
Propriedades Mecânicas do Aço Carbono SAE AISI 1020
Os dados a seguir mostram que as propriedades mecânicas do aço AISI SAE 1020 incluem resistência ao escoamento, resistência à tração, alongamento, redução de seção e dureza em diversas condições.
Módulo de Young (módulo de elasticidade) do aço carbono SAE AISI 1020 na condição de recebimento: 186 GPa (27×106 psi).
Este aço apresenta uma resistência à tração que varia entre 420-470 MPa, e um limite de escoamento entre 350-380 MPa. Sua ductilidade é destacada pela capacidade de alongamento de até 25% em testes de tração.
Composição Química
O aço SAE AISI 1020 possui uma composição química balanceada que inclui baixas quantidades de carbono (0.18-0.23%), manganês (0.30-0.60%), e quantidades menores de silício, fósforo e enxofre. Esta composição proporciona uma excelente soldabilidade e uma boa formabilidade.
| Propriedades mecânicas do aço AISI 1020 em condições de tratamento térmico ou trabalho a frio | |||||||
| AISI (UNS) | Resistência à tração, MPa (ksi), ≥ | Resistência ao escoamento, MPa (ksi), ≥ | Alongamento em 50 mm, %, ≥ | Redução na área, %, ≥ | Dureza (HB) | Processamento, condição ou tratamento | Tamanho da amostra, mm (pol.) |
| 1020 (G10200) | 380 (55) | 205 (30) | 25 | 50 | 111 | Laminado a quente | 19-31,8 mm (0,75-1,25 pol.) |
| 420 (61) | 350 (51) | 15 | 41 | 121 | Desenho frio | ||
| Propriedades mecânicas na condição laminada a quente, normalizada e recozida | ||||||||||
| AISI | Resistência à tração, MPa (ksi), ≥ | Resistência ao escoamento, MPa (ksi), ≥ | Alongamento em 50 mm, %, ≥ | Redução na área, %, ≥ | Dureza (HB) | Processamento, condição ou tratamento | Temperatura de austenitização, °C (°F) | Agente de têmpera | Resistência ao impacto Izod, J, (pés·lbf) | Tamanho da amostra |
| 1020 | 448 (65) | 331 (48) | 36 | 59 | 143 | Como rolou | – | Óleo | 87 (64) | 12,8 mm (0,505 pol.) usinados em círculos de 25,4 mm (1 pol.). |
| 441 (64) | 346,5 (50,3) | 35,8 | 68 | 131 | Normalizado | 870 (1600) | Óleo | 118 (87) | ||
| 394,7 (57,3) | 295 (43) | 36,5 | 66 | 111 | Recozido | 870 (1600) | Óleo | 123 (91) | ||
| Propriedades de fadiga cíclica | |||||||
| ONU | Nota | Coeficiente de resistência cíclica, MPa (ksi) | Coeficiente de resistência à fadiga, MPa (ksi) | Expoente de resistência à fadiga | Coeficiente de ductilidade de fadiga | Expoente de ductilidade de fadiga | Dureza (HB) |
| G10200 | Aço SAE 1020 | 1205 (175) | 850 (123) | -0,12 | 0,44 | -0,51 | 108 |
Maquinabilidade
A classificação de usinabilidade do aço carbono AISI SAE 1020 é 65 com base em uma classificação de usinabilidade de 100% para o aço 1212.
Tratamento térmico de aço SAE AISI 1020
O tratamento térmico do aço-carbono SAE AISI 1020, incluindo normalização, recozimento, austenitização, etc.
Normalização do AISI 1020
A temperatura de normalização típica para o aço-carbono SAE AISI 1020 é 915 °C (1675 °F).
Recozimento de AISI 1020
Temperatura recomendada e ciclo de resfriamento para recozimento completo de pequenas peças forjadas de aço carbono (tamanho ≤ 3 pol.):
A temperatura de recozimento é de 855-900 °C (1575-1650 °F), o ciclo de resfriamento é de 855 °C (1575 °F) a 700 °C (1290 °F), a velocidade de resfriamento do forno é de 28 °C/h (50 °F). F/h), a dureza Brinell é 111-149 HB.
Reaquecimento (Austenitização)
As temperaturas de reaquecimento (austenitização) para endurecimento do aço SAE 1020 são 760-790 °C (1400-1450 °F). A cementação é comumente realizada de 900 a 925 °C (1650 a 1700 °F).
Endurecimento de capa
A temperatura de cementação de endurecimento superficial do aço carbono 1020 é de 970-955 °C, e a maioria deles é realizada em uma mistura de gás metano e gás de arraste. O endurecimento após a cementação é geralmente obtido pela têmpera direta da temperatura de cementação em água ou salmoura.
Tratamento térmico típico para endurecimento de caixa SAE 1020
- Temperatura do carbono: 900-925 °C (1650-1700 °F), método de resfriamento: água ou cáustico;
- Temperatura de reaquecimento: 790 °C (1450 °F), método de resfriamento: água ou hidróxido de sódio a 3%;
- Temperatura de carbonitretação: 790-900 °C (1450-1650 °F), método de resfriamento: óleo;
- Temperatura de têmpera: 120-205 °C (250-400 °F), para alívio de tensões e melhoria da resistência à fissuração (não obrigatório).
Temperatura Típica de Forjamento
A temperatura típica de forjamento do aço-carbono AISI 1020 é 1290 °C (2350 °F).
Aplicações do SAE AISI 1020
Devido à sua versatilidade, o aço SAE AISI 1020 é amplamente utilizado em várias indústrias. Algumas das aplicações mais comuns incluem:
- Componentes automotivos: Utilizado na fabricação de eixos, bielas, suportes e outros componentes que requerem boa tenacidade e soldabilidade.
- Construção mecânica: Em peças de máquinas como engrenagens, pinos, fusos, e onde se requer resistência e tenacidade moderadas.
- Indústria de móveis: Em estruturas metálicas devido à sua boa formabilidade e capacidade de soldagem.
- Equipamentos agrícolas: Peças de máquinas agrícolas que necessitam de boa resistência ao desgaste e robustez.
Soldagem de aço carbono AISI 1020
As temperaturas recomendadas de pré-aquecimento e interpasse para o aço AISI SAE C1020:
Para espessura ≤50 mm (2 pol.), a temperatura recomendada de pré-aquecimento e interpasse é acima de -12 °C (para baixo hidrogênio); e 38 °C para outros que não com baixo teor de hidrogénio.
Vantagens e Desvantagens
Vantagens:
- Excelente ductilidade e maleabilidade.
- Boa soldabilidade sem a necessidade de tratamentos especiais.
- Custo efetivo comparado a aços com maior teor de carbono.
Desvantagens:
- Menor resistência e dureza em comparação com aços de médio e alto carbono.
- Suscetibilidade à corrosão sem tratamento superficial adequado.
Concluindo
O aço SAE AISI 1020 é uma escolha prevalente para engenheiros e designers devido à sua combinação única de ductilidade, soldabilidade e custo-benefício. Embora não seja adequado para todas as aplicações, especialmente aquelas que exigem altos níveis de resistência e dureza, suas propriedades o tornam ideal para uma vasta gama de utilizações na fabricação e construção mecânica.
