Visão geral técnica do aço 440C

Visão geral técnica do aço 440C: O aço 440C é um aço inoxidável martensítico com alto teor de carbono e alto teor de cromo, com uma composição típica de 0,95-1,20% de carbono e 16,0-18,0% de cromo. Isso resulta em alta dureza, atingindo aproximadamente Rockwell C 60, tornando-o adequado para aplicações que exigem excelente resistência ao desgaste, como talheres e rolamentos de esferas. Oferece boa resistência à corrosão.

1. Composição química do aço 440C

Os limites padrão de composição química são detalhados abaixo:

Componente	%
Carbono (C)	0.95 – 1.20
Cromo (Cr)	16.0 – 18.0
Manganês (Mn)	1,00 máximo
Silício (Si)	1,00 máximo
Molibdênio (Mo)	0,75 máximo
Fósforo (P)	0,040 máximo
Enxofre (S)	0,030 máximo

2. Propriedades mecânicas do aço 440C:

• Este aço atinge alta dureza, normalmente 56-58 HRC recozido, podendo chegar a 58 HRC após tratamento térmico.
• A têmpera a 1050 °C em óleo produz 60 HRC. Um tratamento a frio subsequente a -75 °C por 1 hora pode aumentar esse valor para 61,5 HRC.
• O revenimento reduz a dureza: revenimento a 150°C resulta em 61 HRC; revenimento a 200°C produz 59 HRC.
• De acordo com a norma ASTM A 276-03, a dureza máxima para barras/formas 440B e 440C recozidas (condição A) e acabadas a frio é de 285 HB.
• JIS G 4303:1998 especifica uma dureza mínima de 56 HRC para SUS440B com acabamento a quente (HF) (Q ≤ 75) e 58 HRC para SUS440C nas mesmas condições.

3. Propriedades físicas do aço 440C:

As principais propriedades físicas estão listadas aqui:

Propriedade	Valor
Temperaturas Críticas Aproximadas
Ac1 (início da formação de austenita no aquecimento)	815-865°C
Ar1 (início da formação de ferrita/carboneto no resfriamento)	765-665°C
Ms (início da formação de martensita)	145°C
Condutividade térmica (a 20°C)	29,3 W/(m·K)
Coeficiente de Expansão Linear (20 a 100°C)	10,5 μm/m·K
Coeficiente de Expansão Linear (20 a 200°C)	10,5 μm/m·K
Coeficiente de Expansão Linear (20 a 300°C)	10,5 μm/m·K
Coeficiente de Expansão Linear (20 a 500°C)	11,7 μm/m·K

4. Aplicações

• Talheres: A alta dureza proporciona um fio afiado e durável, enquanto a resistência à corrosão resiste a alimentos e à lavagem. Portanto, é comum em lâminas de faca de alta qualidade.
• Rolamentos: Sua alta dureza e resistência ao desgaste o tornam adequado para rolamentos de esferas e componentes, especialmente onde também é necessária resistência à corrosão. É especificado como um aço para rolamentos resistente ao desgaste e à corrosão.
• Instrumentos cirúrgicos e odontológicos: A combinação de alta dureza (retenção de borda), resistência ao desgaste (longevidade) e boa resistência à corrosão (resistência à esterilização/fluidos corporais) torna o 440C apropriado para instrumentos cirúrgicos e odontológicos.
• Componentes da válvula: a resistência à corrosão do 440C contra vários meios e a resistência ao desgaste contra o fluxo de fluidos garantem seu uso em bicos e peças de válvulas.
• Moldes de plástico: alta resistência, dureza e resistência à corrosão fazem do 440C uma escolha comum para moldes de plástico.
• Aplicações marítimas: Altos níveis de cromo fornecem resistência à corrosão suficiente para uso em atmosferas marinhas ou ambientes de água do mar, embora existam limitações.
• Aplicações que exigem alta resistência ao desgaste: geralmente, o alto teor de carbono torna o 440C uma opção de aço inoxidável preferida quando a maior resistência ao desgaste é primordial.
• Componentes para ambientes corrosivos: o AISI 440C é amplamente utilizado onde a resistência à corrosão é uma consideração fundamental.

5. Tratamento térmico

Processo de tratamento térmico recomendado para aço 440C:

5.1 Forjamento

Após o forjamento, classes com alto teor de carbono, como 440°C, requerem resfriamento lento e cuidadoso para evitar trincas. Um ciclo de resfriamento interrompido pode ser empregado: resfriamento ao ar até 150-250°C, reaquecimento até ~650°C e, finalmente, resfriamento. Isso minimiza a formação excessiva de carbonetos nos contornos de grão.

5.2 Austenitização

Aquecer a uma temperatura adequada, tipicamente 1038-1040 °C (1900 °F), para transformar a microestrutura em austenita e atingir dureza/resistência à corrosão ideais. Manter a temperatura para garantir a dissolução adequada do carboneto.

5.3 Têmpera

O resfriamento rápido após a austenitização forma martensita. Têmpera em óleo ou ao ar são métodos padrão, dependendo do tamanho da seção e da taxa de resfriamento desejada.

5.4 Têmpera

A martensita temperada requer revenimento para reduzir a fragilidade e aumentar a tenacidade, mantendo, ao mesmo tempo, temperatura suficiente. Para 440 °C, revenimento entre 200 °C e 350 °C (aproximadamente 400 °F a 660 °F). A temperatura específica determina o equilíbrio final entre dureza e tenacidade.

5.5 O revenimento a 204°C (400°F) após austenitização e têmpera em óleo é uma prática padrão para otimizar a dureza e a resistência à corrosão.

• O revenimento entre 400°C e 600°C é geralmente evitado, pois pode causar sensibilização (precipitação de carbonetos de cromo mais grossos), reduzindo a resistência à corrosão.
• Alívio de tensões: Para reduzir as tensões internas, realize o alívio de tensões após o forjamento ou usinagem pesada. Para materiais endurecidos, o alívio de tensões é ligeiramente inferior (14 a 28 °C ou 25 a 50 °F) à última temperatura de revenimento.

6. Resistência à corrosão do aço 440C

6.1 Formação de carbonetos e depleção de cromo:

A formação grosseira de carboneto eutético (durante a solidificação e o tratamento térmico) liga uma quantidade significativa de cromo, reduzindo o cromo "livre" disponível na matriz martensítica para a camada passiva protetora. Isso afeta a resistência geral à corrosão em comparação com aços inoxidáveis de baixo carbono.

6.2 Comparação com outros graus martensíticos:

Comparado a classes como 420, o 440C oferece maior resistência ao desgaste (devido à maior quantidade de carbonetos), mas potencialmente apresenta resistência à corrosão ligeiramente menor em alguns ambientes devido à depleção de cromo. Ainda é considerado um material com boa resistência à corrosão.

6.3 Influência do tratamento térmico: O tratamento térmico adequado é fundamental.

• A austenitização tem como objetivo dissolver carbonetos e maximizar o cromo na solução, embora, com base no teor de carbono, os carbonetos não dissolvidos permanecerão.
• Recomenda-se revenimento em baixa temperatura (200°C-350°C) para equilibrar dureza e resistência à corrosão.
• Evite revenimento entre 400°C-600°C, pois isso causa sensibilização (precipitação mais grossa de carboneto de cromo) e prejudica a resistência à corrosão.

6.4 Desempenho em ambientes específicos:

• O 440C passivado não apresentou ferrugem em testes de imersão em água da torneira.
• O 440C convencional pode desenvolver ferrugem em testes de imersão em solução de NaCl 3,5%, diferentemente de alguns aços mais novos ligados a nitrogênio.
• Geralmente, para obter boa resistência à corrosão por meio do endurecimento do aço, é necessário pelo menos 10-11% de cromo "livre" na matriz após o tratamento térmico. Aços de alto carbono, como o 440C, precisam de excesso de cromo na liga inicial para atingir esse valor.

6.5 Contexto de Aplicações

Apesar do efeito carbono, o 440C é amplamente utilizado onde se exige alta dureza, resistência ao desgaste e razoável resistência à corrosão (por exemplo, talheres e rolamentos). No entanto, em comparação com outros aços inoxidáveis ou ligas especializadas, pode não ser a escolha ideal para ambientes severamente corrosivos (por exemplo, exposição constante à água salgada).

Perguntas frequentes

1. O 440C é um aço japonês?

Não, 440C é uma designação americana (AISI/ASTM).

2. É D2 ou 440C melhor?

• Escolha D2 para máxima resistência ao desgaste abrasivo em aplicações onde a corrosão é mínima ou o ambiente é ameno (por exemplo, ferramentas para trabalho a frio, matrizes de longa duração). D2 oferece resistência ao desgaste superior e estabilidade dimensional para tais aplicações.
• Escolha 440C para um equilíbrio entre boa resistência ao desgaste e resistência significativa à corrosão (por exemplo, moldes, talheres e rolamentos em ambientes úmidos ou levemente químicos).

3. O aço 440C é bom para uma faca?

Sim, sua combinação de dureza, resistência ao desgaste e resistência à corrosão faz do 440C um material muito adequado e popular para muitas facas.