Dureza do aço 4140

Aço 4140 Apresenta níveis de dureza variáveis sob diferentes condições e estados de tratamento. Em termos gerais, os principais cenários são os seguintes: Dureza Após Têmpera, Dureza Têmpera e Revenimento, Dureza Recozida ou Normalizada e Dureza de Superfície Endurecida.

O que é aço 4140?

O aço AISI 4140 é um aço carbono de liga média. É utilizado em aplicações que exigem boa resistência, tenacidade e temperabilidade moderada. Comparado com Aço 4340, 4140 tem melhor temperabilidade e resistência.

1. Dureza em condição recozida

Recozimento O aço 4140 é fabricado para melhorar sua usinabilidade e conformabilidade antes do processamento. A dureza máxima do aço 4140 na condição recozida pode chegar a 197 HB (Dureza Brinell). As velocidades de torneamento do aço 4140 são fornecidas para materiais com durezas entre 175-200 HB e 200-250 HB. Sua classificação de usinabilidade é de 57 na condição recozida (em comparação com 100% para o aço B1112 laminado a frio).

2. Dureza em Condição Normalizada

A normalização envolve aquecer o aço a uma temperatura específica e depois resfriá-lo ao ar, o que refina a estrutura dos grãos e pode fornecer propriedades mais uniformes do que a laminação a quente.

Aqui estão os dados de diâmetro da barra e dureza da superfície apresentados em formato de tabela:¹

Diâmetro (mm)	Diâmetro (pol.)	Dureza de superfície (HB)
13	0.5	302
25	1	302
50	2	285
100	4	241

3. Dureza na condição temperada e revenida

Têmpera e revenimento são os principais tratamentos térmicos utilizados para atingir alta resistência e tenacidade no aço 4140, produzindo uma microestrutura predominantemente de martensita revenida. Esse processo oferece uma ampla gama de níveis de dureza atingíveis, com temperaturas de revenimento mais altas geralmente resultando em menor dureza, mas maior tenacidade.

A dureza do 4140 após têmpera e revenimento é geralmente de 50-52 HRC.

A tabela de dureza para 4140 após têmpera e revenimento específicos é a seguinte:

Temperaturas específicas de revenimento (temperatura em óleo de 845 °C / 1550 °F)

Temperatura de revenimento (°C)	Temperatura de revenimento (°F)	Dureza (HB)
205	400	578
260	500	534
315	600	495
370	700	461
425	800	429
480	900	388
540	1000	341
595	1100	311
650	1200	277
705	1300	235

Efeito do tamanho da seção (temperado em óleo a 845 °C / 1550 °F e revenido a 540 °C / 1000 °F):

Diâmetro (mm)	Diâmetro (pol.)	Dureza de superfície (HB)
25	1	335
50	2	202
75	3	293

4. Dureza em condições de endurecimento superficial (endurecimento por indução, nitretação)

O aço 4140 é adequado para tratamentos de endurecimento de superfície, que aumentam a resistência ao desgaste ao mesmo tempo em que mantêm um núcleo mais resistente.

Após o aquecimento por indução, a dureza da superfície do aço 4140 é de aproximadamente 670 HV (dureza Vickers).² O 4140 nitretado (completamente endurecido) apresentou dureza de 83,5-84,5 R15N (escala Rockwell 15N).³

Conclusão

O aço AISI 4140 oferece uma ampla gama de durezas atingíveis, dependendo do tratamento térmico. Pode ser relativamente macio no estado recozido (em torno de 197 HB), atingir dureza moderada quando normalizado (por exemplo, 241-302 HB, dependendo do tamanho da seção) e tornar-se muito duro no estado temperado e revenido (até 578 HB ou 57 HRC em baixas temperaturas de revenimento). Técnicas de têmpera superficial, como têmpera por indução e nitretação, podem conferir dureza superficial extremamente alta (por exemplo, 670 HV ou 83,5-84,5 R15N), mantendo um núcleo tenaz.

1. ASM Internacional. (1991). Manual ASM, Volume 4: Tratamento Térmico. ASM Internacional. ↩︎
2. Beswick, JM (Ed. Convidado). (2009). Tecnologias de Aços para Rolamentos: Desenvolvimentos em Aços para Rolamentos e Testes, 8º Volume (STP 1524). ASTM Internacional. ↩︎
3. Collins, JA, Busby, H. e Staab, G. (2010). Projeto Mecânico de Elementos de Máquinas e Máquinas: Uma Perspectiva de Prevenção de Falhas (2ª ed.). Wiley. ↩︎