O aço ainda é um dos materiais mais importantes utilizados em diversas indústrias atualmente. Este metal possui diversas propriedades que levam muitos gerentes de projetos e fabricantes a escolhê-lo para seus projetos. Dois dos tipos de aço usados hoje são o aço 1018 e o aço 4140. Embora compartilhem algumas semelhanças, há muitos pontos comparando o aço 1018 com o aço 4140.
Ao selecionar os tipos de materiais de aço para o seu projeto, você precisa entender as diferenças entre suas propriedades. Veja como descobrir qual se adapta melhor ao seu projeto. Portanto, este artigo explica as diferentes propriedades do aço 1018 e do aço 4140. Isso lhe dará uma ideia mais clara de onde esses tipos de aço são bons e onde não devem ser usados.
O que é aço 1018?
O aço 1018 é um aço-carbono de médio a baixo carbono. Graças ao seu baixo teor de manganês, este aço é conhecido pela sua excelente combinação de resistência, dureza e ductilidade. Embora alguns outros tipos de aço possam exceder suas propriedades mecânicas, o aço 1018 é fácil de usinar e tratável termicamente. Isso reduz custos e o torna ideal para uma ampla gama de componentes.
Vantagens e desvantagens do aço 1018
Por
- Fácil de usinar, moldar, soldar e fabricar.
- Você pode soldar facilmente este aço sem pré-aquecimento ou pós-aquecimento.
- Adequado para técnicas de conformação a frio, incluindo dobra, crimpagem e forjamento.
- Pode ser endurecido por cementação ou carbonitretação.
Desvantagens
- Baixa resistência à corrosão.
- Sua resistência ao escoamento e baixa ductilidade podem afetar a resistência da borda.
O que é aço 4140?
O aço 4140 é uma liga de aço cromo-molibdênio com maior resistência e dureza. Seu teor de cromo confere excelente penetração na dureza, enquanto o molibdênio garante alta resistência e dureza uniforme. Portanto, esse tipo de aço possui alta resistência à fadiga, resistência à torção e resistência ao impacto.
Outras propriedades desejáveis do aço 4140 incluem boa ductilidade, tenacidade superior e excelente resistência ao desgaste nos estados revenido e temperado. Além disso, o aço 4140 pode ser endurecido usando vários métodos, incluindo trabalho a frio ou aquecimento e têmpera. Poucos tipos de aço podem igualar a utilidade e versatilidade do 4140.
Vantagens e desvantagens do aço 4140
Por
- Possui excelente tenacidade e alta resistência à fadiga.
- Também possui boa resistência à corrosão.
- O 4140 tratado termicamente tem boa resistência, excelentes propriedades mecânicas abrangentes e alto limite de escoamento.
Desvantagens
- Requer cuidados especiais durante a soldagem.
Diferenças entre o aço 1018 e 4140: uma comparação detalhada
Agora que temos uma visão geral dos dois tipos de aço, precisamos examinar as principais diferenças entre o aço 1018 e o aço 4140. Portanto, iremos compará-los com base no seguinte conteúdo:
Composição química (composição da liga)
Você já pode ver a primeira diferença entre o aço 1018 e o aço 4140 nos quatro números. O primeiro dígito indica que tipo de aço é, enquanto o segundo dígito indica se há alguma alteração nas ligas. Os dois últimos dígitos indicam o teor de carbono do aço acabado.
Disto você pode concluir que o aço 1018 é aço carbono sem quaisquer modificações. Ele também contém cerca de 0,18% de carbono. Já o aço 4140 é o aço molibdênio com modificações (adições de cromo). Ele também contém cerca de 0,40% de carbono. A tabela abaixo mostra o detalhamento da composição química dos aços 4140 e 1018.
| Elementos químicos | aço 1018 | aço 4140 |
| Carbono (C) | 0,0018 | 0,004 |
| Manganês (Mn) | 0,60% a 0,90% | 0,75% a 1,00% |
| Enxofre (S) | 0,0005 | 0,0004 |
| Fósforo (S) | 0,0004 | 0,00035 |
| molibdênio | – | 0,15% a 0,25% |
| cromada | – | 0,80% a 1,10% |
| silício | – | 0,15% a 0,30% |
| ferro | 98,81% a 99,26% | 96,79% a 97,78% |
Propriedades mecânicas
Limite de estiramento
O aço 4140 tem uma resistência ao escoamento maior de 60.200 PSI (415 MPa) do que o aço 1018 a 53.700 PSI (370 MPa). Portanto, o aço 4140 pode suportar mais impacto e pressão sem deformar. Seu maior limite de escoamento é resultado de sua composição química. No entanto, o aço 1018 também tem um limite de escoamento relativamente alto, o que significa que não é um metal fraco.
elasticidade
Esta propriedade é um meio de compreender a elasticidade e resistência à deformação de um material. A elasticidade também está relacionada à rigidez do metal. O aço 1018 tem módulo de elasticidade de 205 GPa, enquanto o aço 4140 está entre 190 e 210 GPa. Isto mostra que ambos os tipos de aço respondem de forma semelhante à deformação elástica.
Dureza do material
A dureza de um material indica sua capacidade de resistir à deformação por penetração, indentação ou outros meios. O aço 4140 tem dureza Brinell de 200, enquanto o aço 1018 tem dureza de 130 a 140. Isso mostra que o primeiro é muito mais difícil que o segundo. No entanto, ambos os materiais de aço têm dureza suficiente para suportar a pressão sem deformar.
Resistência à corrosão
O aço 4140 é mais resistente à corrosão do que o 1018 graças ao teor de cromo. Esta é uma das propriedades do aço 4140 que o torna mais útil para aplicações externas. Os fabricantes costumam escolher esse material de aço para produzir componentes que possam entrar em contato com materiais corrosivos.
Propriedades térmicas e elétricas
Resistência à temperatura
Comparamos a resistência à temperatura dos aços 1018 e 4140 analisando seus pontos de fusão. Ambos os tipos de aço têm o mesmo ponto de fusão de 1420 °C a 1460 °C. Portanto, ambas as ligas podem suportar altas temperaturas e responder excelentemente ao tratamento térmico. Portanto há uma excelente distribuição dos elementos dentro dos metais.
Condutividade térmica
Os materiais de aço são geralmente maus condutores de calor. No entanto, o aço 1018 tem uma condutividade térmica superior à do aço 4140. Isto se deve às diferentes composições químicas. A condutividade térmica de 1018 é 52 W/mK enquanto a de 4140 é 43 W/mK.
Condutividade elétrica
Apesar de sua baixa condutividade térmica, os materiais de aço são relativamente bons condutores de eletricidade. Portanto, são uma excelente opção para ambientes de altas temperaturas. Embora a diferença na condutividade elétrica seja pequena, o aço 4140 é um melhor condutor de eletricidade do que o 1018.
Fabricação e tratamento térmico
Maquinabilidade
O aço-liga 4140 é muito fácil de usinar quando recozido. A sua elevada ductilidade facilita a moldagem através de técnicas tradicionais. No entanto, devido à sua tenacidade, requer maior pressão e força para uma modelagem suficiente.
Da mesma forma, as barras de aço 1018 laminadas a frio são fáceis de usinar, moldar, soldar e fabricar. O maquinista não terá problemas em conseguir exatamente o que está escrito em seu projeto. Você pode até soldar esse tipo de aço sem nenhum tratamento de pré ou pós-aquecimento. Além disso, funciona bem com qualquer processo de soldagem tradicional. No entanto, pode não ser uma boa ideia soldar um aço 1018 carbonitretado ou carburizado.
Tratamento térmico
O aço AISI 4140 resiste a tratamentos térmicos sem deformar. Pode ser aquecido a 845°C e depois temperado em óleo. Alguns fabricantes também o aquecem a 913°C antes do resfriamento e endurecimento ao ar. Em geral, este material de aço pode suportar os seguintes tratamentos térmicos:
- Forja
- Conformação a quente
- Trabalho a frio
- Brilho
- Temperamento
- Endurecimento
Aço 1018 ou 4140: Qual é o melhor para você?
Escolher entre diferentes tipos de metal pode ser fácil. No entanto, decidir entre ligas do mesmo metal pode ser bastante complicado. Neste caso, o tipo de aço que você escolher dependerá de suas aplicações e especificações desejadas. Aqui estão os principais fatores que você deve considerar para tomar as melhores decisões:
Força
A resistência à tração do aço é um fator crucial a ser considerado, especialmente se seus componentes forem usados em ambientes de alta tensão. Isso garante que o material possa suportar a tensão sem deformar.
O aço 4140 tem uma resistência à tração maior de 655 MPa do que o aço 1018 a 440 MPa. Portanto, o grau 4140 pode suportar mais pressão e impacto do que o grau 1018. Portanto, é uma escolha melhor para aplicações que exigem alta frequência de impacto.
Propriedades de usinabilidade
A usinabilidade dos tipos de aço depende em grande parte da sua capacidade de serem modificados. Tanto o aço AISI 4140 quanto o 1018 são fáceis de usinar, fabricar, moldar e soldar quando recozidos. No entanto, a variante 4140 contém um teor de carbono mais elevado.
Portanto, precauções apropriadas devem ser tomadas durante a soldagem para evitar rachaduras. Embora o aço 1018 seja facilmente usinado e soldável, o aço 4140 pode exigir tratamento de pré-aquecimento e pós-aquecimento para evitar rachaduras.
Resistência à corrosão
Antes de escolher um tipo de aço, você também deve considerar o ambiente operacional do produto desejado. Influências externas podem afetar gravemente o desempenho do componente. O aço 4140 oferece melhor resistência à corrosão devido à sua composição química. Seu conteúdo de cromo e molibdênio confere notável resistência a ambientes corrosivos. Portanto, é um material confiável para componentes externos expostos a meios corrosivos.
Opções de tratamento térmico
Nem todos os tipos de aço podem ser tratados termicamente, o que torna este um fator importante a considerar antes de tomar sua decisão. Felizmente, tanto o aço 1018 quanto o 4140 podem ser facilmente tratados termicamente, resultando em maior resistência à tração e excelente dureza. Os processos de tratamento térmico também conferem aos materiais resistência à abrasão e ao desgaste sem comprometer sua ductilidade e tenacidade.
Aço 1018 vs. 4140: Aplicações
O aço 1018 possui uma ampla gama de aplicações e é útil para componentes que requerem conformação a frio. Também é adequado para componentes carburados, incluindo engrenagens, pinos, catracas, cavilhas, porta-ferramentas e outras peças de máquinas. Outros exemplos incluem fixadores, pinos, eixos, catracas, fusos, etc. O aço 1018 também é usado para fabricar produtos de consumo, como chumbadores, juntas e eixos. Alguns fabricantes também utilizam esse tipo de aço para aplicações estruturais.
Por outro lado, o aço 4140 é adequado para a produção de peças forjadas de alta resistência devido à sua resistência, dureza e resistência à temperatura. Possui inúmeras aplicações na indústria automotiva e é utilizado pelos fabricantes para rodas motrizes, engrenagens de tração, eixos traseiros, braçadeiras de mola, etc. Outros componentes típicos feitos de aço 4140 incluem eixos, parafusos e porcas, gabaritos, engrenagens, suportes, etc.
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Diploma
A seleção e seleção de materiais é um aspecto extremamente importante do desenvolvimento de produtos. Ligas de aço são comumente usadas em projetos de fabricação de metal. Escolher a liga certa garante que você aproveite ao máximo seu projeto. Neste artigo, comparamos os aços 1018 e 4140 com base em vários parâmetros. Se quiser utilizar algum desses materiais em seu projeto, você deve observar suas propriedades e escolher o material ideal.
Perguntas frequentes
4140 é um aço carbono?
O aço 4140 é um aço de baixa liga ou aço carbono. A adição de molibdênio e cromo o torna um dos aços-liga mais comuns. O molibdênio aumenta sua tenacidade enquanto o cromo aumenta sua resistência à corrosão.
O aço 1018 é dúctil ou quebradiço?
A composição química do aço 1018 resulta em um material dúctil e forte, com dureza e tenacidade relativamente mais baixas do que outras ligas.
O que dizem os números do tipo aço?
O primeiro dígito indica que tipo de aço é, enquanto o segundo dígito indica se há alguma alteração nas ligas. Os dois últimos dígitos indicam o teor de carbono do aço acabado.
