Os aços 4140 e 4130 são duas das ligas de aço mais comumente usadas na metalurgia. Ambas as variantes de aço são aços de alta resistência e baixa liga, com excelente tenacidade e resistência ao desgaste. No entanto, eles diferem em composição, propriedades e aplicações.
Portanto, este artigo examina as diferenças entre os tipos de aço 4140 e 4130. Ele também destaca suas propriedades, aplicações e considerações importantes ao selecionar o tipo de aço apropriado. Vamos começar imediatamente.
O que é liga de aço 4140?
O aço 4140 é uma liga versátil de baixa liga que contém cromo, fósforo, enxofre, molibdênio e manganês. Seu teor relativamente alto de carbono permite temperabilidade e tratamento térmico para atingir uma ampla gama de níveis de resistência. Além disso, o aço 4140 oferece excelente tenacidade, resistência ao desgaste e resistência à fadiga, tornando-o uma escolha popular para aplicações que exigem materiais de alto desempenho. Isso inclui eixos, eixos, engrenagens e peças hidráulicas.
Propriedades do aço 4140
O aço 4140 é usado em várias aplicações de usinagem de aço CNC e processamento de chapas metálicas porque os elementos se combinam para conferir-lhe propriedades únicas. Abaixo estão algumas propriedades importantes do aço 4140:
Alta resistência à tração e fadiga
O aço 4140 possui alta resistência à tração e fadiga, tornando-o adequado para aplicações pesadas, como virabrequins, engrenagens e eixos.
Excelente dureza e tenacidade
O aço 4140 pode ser tratado termicamente para atingir altos níveis de dureza de até 58 HRC, tornando-o ideal para diversas aplicações. Além disso, o aço 4140 possui boa tenacidade e resistência ao impacto, o que lhe permite suportar altas cargas sem quebrar ou rachar.
Boa resistência à corrosão
O aço 4140 apresenta boa resistência à corrosão, principalmente quando comparado a outras ligas de aço. Isto o torna uma escolha de material adequada para componentes que são frequentemente expostos a ambientes agressivos. No entanto, lembre-se de que o 4140 não é tão resistente à corrosão quanto o aço inoxidável.
Maquinabilidade
O aço 4140 é relativamente fácil de usinar, especialmente quando recozido. Porém, se for endurecido, fica difícil para a máquina.
O que é liga de aço 4130?
O aço 4130 também é um aço de baixa liga. Esse tipo de aço contém teor relativamente baixo de carbono, além de outros elementos como cromo, enxofre, silício, molibdênio, manganês e fósforo. A combinação desses elementos confere ao aço 4130 propriedades únicas, incluindo alta resistência e tenacidade, bem como excelente resistência à fadiga e corrosão. Portanto, é utilizado na produção de diversos componentes aeroespaciais e outros componentes altamente estressados.
Propriedades do aço 4130
Devido às suas propriedades, o aço 4130 é adequado para diversos processos de fabricação. Abaixo estão as principais propriedades do aço 4130:
Dureza e resistência à tração
Assim como o aço 4140, o aço 4130 oferece excelente dureza e resistência à tração, tornando-o adequado para aplicações pesadas. O aço 4130 tem uma relação resistência/peso maior do que o aço-carbono. Isso o torna ideal para projetos de fabricação onde o peso é crítico.
elasticidade
O aço 4130 possui alta elasticidade com limite de escoamento de até 460 MPa. Isso significa que o material pode suportar cargas significativamente elevadas e retornar à sua forma ou textura original.
Ductilidade
O aço 4130 apresenta excelente ductilidade, especialmente na condição recozida. Portanto, a variante de aço pode ser facilmente transformada em fios.
Alta resistência à corrosão e temperatura
O aço 4130 também possui resistência superior à corrosão e pode suportar altas temperaturas sem perder sua forma ou integridade.
Diferenças entre o aço 4130 e 4140
As ligas de aço estão disponíveis em diferentes graus, cada uma com propriedades e características únicas que as tornam adequadas para aplicações específicas. Dois desses tipos de aço que são frequentemente comparados são o aço 4140 e o aço 4130.
Esses tipos de aço são aços de baixa liga, frequentemente utilizados em diversas indústrias devido à sua alta resistência e tenacidade. No entanto, existem algumas diferenças importantes entre esses dois tipos de aço. Vejamos as diferenças abaixo:
1. Composição
Tal como acontece com o aço 1018 e 4140, a principal diferença entre o aço 4140 e o aço 4130 é a sua composição química. Confira abaixo a composição química dos dois tipos de aço:
A composição química do aço 4140 é a seguinte:
- Carbono: 0,38% – 0,43%
- Cromo: 0,8% – 1,1%
- Manganês: 0,75% – 1,0%
- Fósforo: 0,035% (máx.)
- Enxofre: 0,040% (máx.)
- Silício: 0,15% – 0,35%
- Molibdênio: 0,15% – 0,25%
Por outro lado, a composição química do aço 4130 inclui o seguinte:
- Carbono: 0,28% – 0,33%
- Cromo: 0,8% – 1,1%
- Manganês: 0,40% – 0,60%
- Fósforo: 0,035% (máx.)
- Enxofre: 0,040% (máx.)
- Silício: 0,15% – 0,35%
- Molibdênio: 0,15% – 0,25%
Como você pode ver pela composição química destacada acima, o aço 4140 contém mais carbono e manganês do que o aço 4130. No entanto, ambos os materiais de aço são ligados com quantidades semelhantes de cromo, enxofre, silício e molibdênio, que contribuem para a sua resistência e resistência à corrosão.
2. Tratamento térmico
Tanto o aço 4140 quanto o 4130 podem ser tratados termicamente para melhorar suas propriedades, mas são necessários diferentes processos de tratamento térmico para atingir as propriedades desejadas. O aço 4140 é temperado e revenido para atingir alta resistência e tenacidade.
Quando endurecido, o aço 4140 atinge uma temperatura de 1.600°F a 1.650°F antes de ser temperado em óleo ou água para atingir uma dureza Rockwell de 40-45 HRC. Após o endurecimento, o aço é revenido a uma temperatura de 500°F a 600°F para aumentar sua tenacidade enquanto mantém sua dureza.
Por outro lado, o aço 4130 é normalmente normalizado e temperado para atingir propriedades semelhantes. Durante a normalização, o aço 4130 é aquecido a uma temperatura de aproximadamente 1.600°F a 1.700°F antes de ser resfriado a ar. Isso ajuda a melhorar sua força e resistência.
3. Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas dos aços 4140 e 4130 variam dependendo do tratamento térmico e da aplicação pretendida. Confira abaixo as diferenças de propriedades mecânicas entre esses tipos de aço:
3.1 Força e tenacidade
O aço 4140 tem maior resistência à tração e limite de escoamento do que o aço 4130 e, portanto, é adequado para componentes altamente tensionados. A resistência à tração do aço 4140 varia de 655 a 979 MPa, enquanto a resistência ao escoamento é em torno de 415 MPa. A dureza do aço 4140 varia de 28 a 32 HRC quando endurecido e revenido. Porém, quando recozido apresenta uma dureza inferior, em torno de 17 HRC.
O aço 4130, por outro lado, tem menor resistência à tração e limite de escoamento do que o aço 4140, mas maior ductilidade e tenacidade. A resistência à tração do aço 4130 está entre 560 e 725 MPa, enquanto a resistência ao escoamento está em torno de 460 MPa. A dureza do aço 4130 está entre 15 e 23 HRC.
3.2 Usinabilidade
O aço 4130 é mais fácil de usinar do que o aço 4140 devido ao seu menor teor de carbono. Os especialistas costumam usar vários métodos tradicionais, como perfuração, fresamento e torneamento para usinar aço 4130 sem o risco de superaquecimento ou endurecimento por trabalho. O aço 4140, por outro lado, requer procedimentos de usinagem mais cuidadosos para evitar trincas.
3.3 Soldabilidade
Uma das maiores vantagens do aço 4130 é a sua soldabilidade. Devido ao seu menor teor de carbono, este aço é mais soldável que o aço 4140. 4130 é adequado para soldagem com todos os processos padrão, tais como: B. Soldagem com gás inerte de tungstênio (GTAW) ou soldagem com gás inerte de metal (GMAW).
O aço 4140, por outro lado, requer pré-aquecimento e vários tratamentos pós-soldagem para garantir que as soldas no aço sejam fortes, duráveis e livres de defeitos.
4. Uso
Os aços 4140 e 4130 são amplamente utilizados para muitas finalidades em diversos setores. No entanto, o aço 4140 é frequentemente preferido para aplicações que exigem condições mais extremas ou níveis de tensão mais elevados porque é ligeiramente mais forte e mais durável que o aço 4130.
Aço 4130 vs. 4140: como escolher o certo?
Tanto o aço 4140 quanto o 4130 oferecem excelente resistência e tenacidade, mas diferem em suas propriedades intrínsecas. Portanto, é necessário entender as características de ambas as variantes para escolher o material de aço adequado ao seu projeto, principalmente com base na comparação entre o aço 4140 e o aço 4130. Aqui estão algumas dicas para ajudá-lo a fazer a escolha certa entre os dois:
1. Compare a composição química de ambos os aços
As composições químicas dos aços 4140 e 4130 diferem nas quantidades de carbono, manganês, cromo, silício, enxofre e molibdênio. Compare as composições químicas de ambas as ligas de aço para determinar qual é mais adequada às necessidades da sua aplicação.
2. Avalie as propriedades mecânicas de ambos os tipos de aço
Se sua aplicação exigir alta resistência e dureza, o aço 4140 pode ser uma escolha melhor. Seu maior teor de carbono e manganês e a capacidade de ser endurecido e revenido o tornam ideal para aplicações com peças de alto estresse.
Se a sua aplicação requer menor resistência e maior ductilidade, o aço 4130 é a melhor escolha. Portanto, compare a resistência à tração, o limite de escoamento e a dureza de ambos os aços para determinar qual é o melhor para sua aplicação específica.
3. Determine os requisitos de usinabilidade
Se a sua aplicação requer boa usinabilidade, o aço 4130 é uma excelente escolha. Porque sua menor resistência à tensão de cisalhamento significa remoção de cavacos mais rápida e menores forças de corte ao usinar formas complexas.
Entretanto, se sua aplicação exigir componentes de alta resistência e difíceis de usinar, você deverá escolher o aço 4140. O aço 4140 requer evacuação de cavacos mais lenta e forças mais altas, tornando-o mais exigente para a máquina. Você também deve verificar a adequação do seu material de aço para gravação a laser em metal antes de escolher.
4. Confirme os requisitos de tratamento térmico
Tanto o aço 4140 quanto o 4130 podem ser tratados termicamente para atingir as propriedades desejadas, mas requerem diferentes processos de tratamento térmico. Portanto, se a sua aplicação exigir um processo de tratamento térmico específico, isso poderá influenciar a seleção do aço.
Por esse motivo, você deve determinar os requisitos de tratamento térmico de sua aplicação e compará-los com as capacidades de tratamento térmico de ambos os tipos de aço antes de fazer uma seleção.
5. Considere os custos
O custo do aço 4130 e 4140 pode variar dependendo de vários fatores. Isto inclui o fornecedor, a quantidade de aço necessária, o tipo exato de aço e os requisitos específicos da sua aplicação.
Portanto, compare o custo de ambas as chapas de aço para determinar qual oferece a melhor relação custo-benefício para sua aplicação específica. Em geral, o aço 4140 é um pouco mais caro que o aço 4130 devido à sua maior resistência e dureza.
Aplicações de aço 4140 e 4130
Devido às suas propriedades, os aços 4140 e 4130 são utilizados em diversas aplicações industriais. Confira abaixo:
1. Indústria automotiva
O aço 4140 é utilizado na indústria automotiva para produzir componentes importantes como bielas, virabrequins e engrenagens. Além disso, o aço 4130 é utilizado na fabricação de chassis de carros de corrida, gaiolas de proteção e componentes de suspensão devido à sua alta resistência e resistência à fadiga.
2. Indústria da construção
A indústria da construção também utiliza aço 4140 para edifícios e componentes de pontes que exigem alta resistência e durabilidade.
3. Indústria aeroespacial
Os aços 4140 e 4130 são usados na indústria aeroespacial para produzir peças de aeronaves, como componentes de trem de pouso, asas, asas de aeronaves, peças de motores e outras peças estruturais.
4. Tubos estruturais
O aço 4130 é utilizado na fabricação de quadros de bicicletas, quadros de motocicletas, equipamentos esportivos e outras aplicações de tubos estruturais devido à sua alta relação resistência-peso e boa soldabilidade.
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A usinagem de aço é provavelmente um dos processos de usinagem mais utilizados em muitas indústrias atualmente. Muitas indústrias usam diferentes tipos de aço para diferentes fins de fabricação. No entanto, algumas pessoas têm dificuldade em escolher um tipo de aço para um projeto devido a propriedades conflitantes.
Concluindo
Os aços 4140 e 4130 são tipos de aço de baixa liga com excelente resistência, tenacidade e resistência à corrosão. Portanto, eles ainda são usados hoje em muitas indústrias para diversos fins de fabricação. Embora 4140 e 4130 compartilhem algumas semelhanças, também existem algumas diferenças importantes entre esses dois tipos de aço. Compreender as propriedades e diferenças entre esses tipos de aço continua sendo o melhor passo na escolha do aço certo para o seu projeto de fabricação.
Perguntas frequentes
Qual tipo de aço é melhor, aço 4140 ou 4130?
Qual aço é melhor depende da aplicação específica e dos requisitos dessa aplicação. Em última análise, a consulta com um engenheiro de materiais ou fabricante de peças é essencial para determinar o melhor tipo de aço para uma aplicação específica.
O aço 4140 enferrujará?
O aço 4140, que contém níquel, cromo e molibdênio, aumenta a passivação e, assim, melhora a resistência à corrosão. Portanto, este aço continua adequado para a fabricação de peças submetidas a condições corrosivas severas.
