Aço 4130 vs 4140: tudo o que você quer saber

Aço 4130 vs 4140: vamos comparar Aço 4130 e AISI Aço 4140, trefilando diretamente. Ambos são classificados como aços de médio carbono e baixa liga e pertencem à família dos aços de liga de cromo-molibdênio.

Composição Química

Aço 4130 vs 4140: comparação de composição

Elemento	AISI 4130 (wt%)	AISI 4140 (wt%)	Notas
Carbono	0.28-0.33	0.38-0.43	Maior teor de carbono em 4140
Manganês	0.40-0.60	0.75-1.00	Maior teor de manganês em 4140
Silício	0.20-0.35	0.20-0.35
Cromo	0.80-1.10	0.80-1.10
Molibdênio	0.15-0.25	0.15-0.25

Propriedades mecânicas

Aço 4130 vs. 4140: comparação de propriedades. As propriedades mecânicas são altamente dependentes do tratamento térmico aplicado e do tamanho da seção do material. Os dados desta seção foram extraídos diretamente da ASM International (1991). Manual ASM, Volume 4: Tratamento Térmico (págs. 500-503). ASM Internacional.

Propriedades mecânicas típicas do aço 4130 tratado termicamente.

Temperatura de têmpera		Resistência à tracção		Limite de escoamento		Alongamento em 50 mm (2 pol.), %	Redução de área, %	Dureza, HB	Energia de impacto Izod
°C	°F	MPa	ksi	MPa	ksi
Temperadas e revenidas em água. Barras redondas de 25 mm (1 pol.) de diâmetro temperadas de 845 a 870 °C (1550 a 1600 °F).
205	400	1765	256	1765	1520	10	33	475	18	13
260	500	1670	242	1670	1430	11.5	37	455	14	10
315	600	1570	228	1570	1340	13	41	425	14	10
370	700	1475	214	1475	1250	15	45	400	20	15
425	800	1380	200	1380	1170	16.5	49	375	34	25
540	1000	1170	170	1170	1000	20	56	325	81	60
650	1200	965	140	965	830	22	63	270	135	100
Temperadas e revenidas em óleo. Barras redondas de 25 mm (1 pol.) de diâmetro temperadas a 860 °C (1575 °F).
205	400	1550	225	1340	195	11	38	450	/	/
260	500	1500	218	1275	185	11.5	40	440	/	/
315	600	1420	206	1210	175	12.5	43	418	/	/
370	700	1320	192	1120	162	14.5	48	385	/	/
425	800	1230	178	1030	150	16.5	54	360	/	/
540	1000	1030	150	840	122	20	60	305	/	/
650	1200	830	120	670	97	24	67	250	/	/

Efeitos da massa nas propriedades típicas do aço 4130 tratado termicamente

Tamanho da barra (mm)	Tamanho da barra (pol.)	Resistência à tração (MPa)	Resistência à tração (ksi)	Limite de escoamento (MPa)	Limite de escoamento (ksi)	Alongamento em 50 mm (2 pol.), %	Redução de área, %	Dureza superficial, HB
25	1	1040	151	880	128	18	55	307
50	2	740	107	570	83	20	58	223
75	3	710	103	540	78	22	60	217

Nota: Barras redondas temperadas em óleo a 845 °C (1550 °F) e revenidas a 540 °C (1000 °F); 12,83 mm (0,505 pol.) de diâmetro de tração

Propriedades mecânicas típicas do aço 4140 tratado termicamente

Temperatura de têmpera (°C)	Temperatura de têmpera (°F)	Resistência à tração (MPa)	Resistência à tração (ksi)	Limite de escoamento (MPa)	Limite de escoamento (ksi)	Alongamento em 50 mm (2 pol.), %	Redução de área, %	Dureza, HB	Energia de impacto Izod (J)	Energia de impacto Izod (ft·lb)
205	400	1965	285	1740	252	11	42	578	15	11
260	500	1860	270	1650	240	11	44	534	11	8
315	600	1720	250	1570	228	11.5	46	495	9	7
370	700	1590	231	1460	212	12.5	48	461	15	11
425	800	1450	210	1340	195	15	50	429	28	21
480	900	1300	188	1210	175	16	52	388	46	34
540	1000	1150	167	1050	152	17.5	55	341	65	48
595	1100	1020	148	910	132	19	58	311	93	69
650	1200	900	130	790	114	21	61	277	112	83
705	1300	810	117	690	100	23	65	235	136	100

Efeitos da massa nas propriedades típicas do aço 4140 tratado termicamente

Diâmetro da barra (mm)	Diâmetro da barra (pol.)	Resistência à tração (MPa)	Resistência à tração (ksi)	Limite de escoamento (MPa)	Limite de escoamento (ksi)	Alongamento em 50 mm (2 pol.), %	Redução de área, %	Dureza superficial, HB
25	1	1140	165	985	143	15	50	335
50	2	920	133	750	109	18	55	202
75	3	860	125	655	95	19	55	293

Nota: Barras redondas temperadas em óleo a 845 °C (1550 °F) e revenidas a 540 °C (1000 °F); espécimes de tração de 12,83 mm (0,505 pol.) de diâmetro cortados do centro de barras de 25 mm de diâmetro e do raio médio de barras de 50 e 75 mm de diâmetro

Procedimentos de tratamento térmico

4140 Tratamento Térmico

1. Normalização: Aquecer a 870 a 925 °C (1600 a 1700 °F) e manter por no mínimo 1 hora ou 15 a 20 minutos para cada 25 mm (1 pol.) de espessura máxima da seção; resfriar ao ar. O revenimento a 480 °C (900 °F) ou mais é frequentemente realizado após a normalização para diminuir o limite de escoamento.
2. Recozimento: Aquecer de 830 a 870 °C (1525 a 1600 °F) e manter por um período dependente da espessura da seção ou da carga do forno; resfriar o forno a cerca de 15 °C/h (30 °F/h) a 480 °C (900 °F) e depois resfriar ao ar.
3. Resfriamento:É uma liga de aço endurecível em água.

4130 tratamento térmico

1. Normalização: Aquecer de 845 a 925 °C (1550 a 1700 °F) e manter por no mínimo 1 hora ou 15 a 20 minutos para cada 25 mm (1 pol.) de espessura máxima da seção; resfriar ao ar.
2. Recozimento: aquecer de 830 a 870 °C (1525 a 1600 °F) e manter por um período dependente da espessura da seção ou da carga do forno; resfriar o forno a cerca de 15 °C/h (30 °F/h) a 480 °C (900 °F) e depois resfriar ao ar.
3. Têmpera: Têmpera em óleo a 855 °C (1575 °F) ou 845 °C (1550 °F).
4. Revenimento: Possui um ciclo de revenimento simples, sendo comumente utilizado 175 °C (350 °F). Para evitar a fragilidade azulada, o aço 4140 geralmente não é revenido entre 230 e 370 °C (450 a 700 °F). A temperatura e o tempo de revenimento dependem da dureza desejada.

Resumo

Com base em suas características e experiência de uso, aqui está um resumo das diferenças entre os aços 4140 e 4340.

O aço 4140, com seu maior teor de carbono e manganês, geralmente oferece maior temperabilidade e maior resistência em comparação ao aço 4130. Isso o torna adequado para aplicações que exigem maior resistência em seções mais pesadas, desde que haja tratamento térmico adequado. O aço 4140 apresenta melhor temperabilidade, mas requer um processo de têmpera mais suave do que o aço 4130 para obter o mesmo efeito de têmpera em peças com a mesma geometria. O aço 4140 apresenta certa probabilidade de trincas e deformações devido à velocidade de resfriamento excessiva durante o processo de têmpera. Ao temperar o aço 4140, é essencial controlar rigorosamente os parâmetros de têmpera.

Para seções finas, um aço carbono simples pode ser suficiente, enquanto para seções mais pesadas que exigem têmpera, o aço 4140 seria necessário. No entanto, a escolha de uma liga mais cara como a 4340 (que tem temperabilidade ainda maior devido ao níquel-cromo-molibdênio) pode ser desnecessária se a 4140 for adequada. Geralmente, aços com Cr-Ni-Mo são os mais caros, seguidos por Cr-Mo e, por fim, Cr-V.