As 8 propriedades mecânicas obrigatórias do aço inoxidável

1. Força de rendimento

(símbolo mecânico σ0.2, abreviatura YS)

σ0,2=P0,2/F0

• P0.2 – carga suportada por um corpo de prova tracionado com deformação plástica de 0,2%
• F0 – área seccional original do corpo de prova tracionado

Uma baixa resistência ao escoamento de um material significa que ele é propenso ao escoamento, tem um retorno mínimo após ser formado e tem propriedades favoráveis ​​para o ajuste da matriz e manutenção da forma durante a conformação.

2. Resistência à tração

(símbolo mecânico σb, abreviatura TS)

σb=Pb/F0

• Pb – carga máxima suportada pela amostra de tração antes da fratura
• F0 – área seccional original do corpo de prova tracionado

Uma alta resistência à tração de um material significa que ele é resistente à ruptura durante a deformação, tornando-o adequado para sofrer deformação plástica.

3. Taxa de rendimento

(σ0,2/σb)

A relação de limite de escoamento tem um impacto significativo na conformabilidade dos materiais durante a estampagem.

Quando a relação de limite de escoamento é baixa, o estágio de deformação plástica desde o escoamento até a fratura na chapa metálica é prolongado, reduzindo o risco de fratura durante a conformação, facilitando a estampagem.

Em geral, uma baixa relação de limite de escoamento aumenta a resistência à fissuração em chapas metálicas durante vários processos de conformação.

Tabela: Taxa de rendimento de materiais comuns de aço inoxidável

4. Alongamento

(símbolo mecânico, abreviatura inglesa EL)

O alongamento refere-se à razão entre o aumento total no comprimento do material, desde a deformação plástica até a fratura, em comparação com seu comprimento original. É expresso como:

• δ – alongamento do material (%);
• L – comprimento da amostra quando arrancada (mm);
• L0 – comprimento do corpo de prova antes da tração (mm).

Um alto alongamento de um material significa que ele pode sofrer maior deformação plástica e tem boa resistência a trincas, tornando-o favorável para estiramento, flangeamento e abaulamento.

Normalmente, o coeficiente de flangeamento e a propriedade de abaulamento (valor Ericsson) de um material são diretamente proporcionais ao seu alongamento.

5. Índice de Endurecimento por Deformação (n)

O índice de endurecimento por deformação, também conhecido como “valor n”, reflete o endurecimento dos materiais por trabalho a frio e seu impacto na conformabilidade durante a estampagem.

Um alto índice de endurecimento por deformação indica que o material tem forte capacidade de deformação local e pode prevenir eficazmente o desbaste local. Isto significa que o aumento da deformação limite de instabilidade resulta em uma distribuição de deformação mais uniforme e o limite geral de conformação do material é alto durante a conformação.

6. Coeficiente de equilíbrio da austenita (A)

A(BAL) = 30(C+N)+0,5Mn+Ni-1,3Cr+11,8

A estabilidade da austenita é indicada pelo “valor A”. Um valor A menor significa que a austenita é menos estável.

A estrutura do aço é suscetível a alterações decorrentes do trabalho a frio e a quente, o que pode afetar suas propriedades mecânicas.

Ni, Mn, C e N são elementos comuns que ajudam a formar e estabilizar a austenita em aço inoxidável, especialmente Ni. Um aumento no conteúdo desses elementos pode aumentar o coeficiente de equilíbrio austenítico e tornar a estrutura austenítica mais estável.

Cr, Mo, Si, Ti e Nb são elementos que ajudam a formar e estabilizar a estrutura da ferrita. Um aumento no teor de Cr pode reduzir o coeficiente de equilíbrio austenítico.

O aço inoxidável SUS304 é uma estrutura austenítica pura com estabilidade própria. Após o trabalho a frio, torna-se duro devido à mudança de uma parte da estrutura austenítica para martensita, conhecida como martensita induzida por trabalho a frio.

O aço inoxidável austenítico possui um pequeno coeficiente de equilíbrio, tornando-o propenso à transformação de martensita ou à formação adicional de martensita durante o trabalho a frio, resultando em um alto grau de endurecimento por trabalho a frio.

7. Ponto de transformação de martensita induzida por trabalho a frio Md (30/50)

Md(30/50)= 551-462(C+N)-9,2Si-8,1Mn-13,7Cr-29(Ni+Cu)-18,5Mo

O ponto de transformação da martensita (Md(30/50)) é a temperatura na qual 50% do material sofre transformação martensítica após sofrer 30% de deformação verdadeira por deformação a frio. Quanto maior o teor de elementos de liga no aço inoxidável austenítico, menor será o ponto de transformação da martensita.

O aço inoxidável austenítico com ponto de transformação de martensita mais baixo é menos propenso à martensita induzida durante o trabalho a frio e tem um baixo grau de endurecimento por trabalho a frio.

O endurecimento por trabalho a frio em aço inoxidável é causado por dois fatores: endurecimento por trabalho devido ao aumento de discordâncias e endurecimento por trabalho devido à transformação estrutural (de austenita para martensita).

O aço SUS430 não sofre transformação estrutural durante a deformação e seu endurecimento a frio é causado exclusivamente pelo aumento das discordâncias.

Em contraste, o endurecimento a frio do aço SUS304 é principalmente devido à transformação de austenita em martensita, com uma contribuição menor de um aumento nas discordâncias. É por isso que o endurecimento a frio do aço inoxidável austenítico é mais pronunciado do que o do aço inoxidável ferrítico.

O teor de Ni tem efeito significativo no ponto de transformação da martensita no aço inoxidável austenítico. Um aumento no teor de Ni leva a um menor ponto de transformação da martensita e a um menor grau de endurecimento por trabalho a frio.

8. Tamanho do grão (N)

O significado físico do tamanho do grão pode ser entendido pela seguinte fórmula:

ξ=2N+3

• ξ-Número de grãos por milímetro quadrado de área seccional;
• Tamanho do grão N.

Um nível N de tamanho de grão mais alto significa que há mais grãos por unidade de área de seção transversal, tornando o tamanho de grão mais fino. Isso resulta em maior resistência e melhor alongamento do material.

O aço com N>5 (256 grãos/mm) é considerado aço de grão fino.

O tamanho de grão grande pode aumentar a taxa de deformação plástica (R) do material, mas também diminui a taxa de limite de escoamento e o alongamento.

Porém, com grãos grandes, pode haver diferentes orientações na superfície da chapa, levando a deformações desiguais e causando o efeito “casca de laranja” na superfície do material.

O refino do tamanho do grão pode reduzir a ocorrência de casca de laranja, mas se o tamanho do grão for muito fino, a taxa de deformação plástica diminuirá e a taxa de resistência ao escoamento e o alongamento aumentarão, tornando-o menos favorável para a conformação.