O aço inoxidável 4Cr13, frequentemente designado como 40Cr13 ou SM4Cr13 nas normas chinesas, é classificado como um aço inoxidável martensítico. O "4" em sua nomenclatura normalmente indica um teor de carbono de aproximadamente 0,4%.
O aço 4Cr13 é um aço inoxidável martensítico com boa usinabilidade. Possui alta resistência à corrosão e ao desgaste, além de excelente resistência à corrosão, sendo capaz de suportar vapor, ácidos orgânicos fracos, ácido sulfúrico diluído e carbonatos. Seu bom desempenho de polimento o torna adequado para a fabricação de moldes de produtos plásticos transparentes e opacos submetidos a altas cargas, alto desgaste e meios corrosivos. As aplicações incluem moldes para lentes ópticas (corrosivas), produtos de materiais resinosos e produtos resinosos com aditivos. Este aço é recomendado para toda a fabricação de moldes plásticos. Devido às suas propriedades especiais, é particularmente adequado para ambientes exigentes, como moldes resistentes à corrosão e à ferrugem (por exemplo, moldes para materiais de injeção contendo sais de acetato corrosivos), moldes com baixos requisitos de rugosidade superficial, moldes complexos com boa tenacidade e ductilidade e moldes plásticos de grande porte que exigem alta transparência.
1. Composição (YB / T 094—1997)
| C | Si | Mn | Cr | S | P |
| 0.36 ~ 0.45 | ≤0.60 | ≤0,80 | 12.00 ~ 14.00 | ≤0.030 | ≤0.030 |
2. Propriedades físicas do aço inoxidável 4Cr13
2.1 Temperatura Crítica
| Ponto crítico | Ac1 | Ac3 | Ms |
| Temperatura (°C) | 820 | 1100 | 270 |
2.2 Coeficiente de Expansão Linear
| Temperatura (°C) | 20 ~ 100 | 20 ~ 200 | 20 ~ 300 | 20 ~ 400 | 20 ~ 500 |
| α (x 10⁻⁶/°C) | 10.5 | 11.0 | 11.0 | 11.5 | 12.0 |
2.3 Condutividade Térmica
| Temperatura (°C) | 20 | 200 | 400 | 600 |
| λ [W/(m·K)] | 27.6 | 28.8 | 28.8 | 28.4 |
2.4 Módulo de Elasticidade
| Temperatura (°C) | 20 | 400 | 500 | 600 |
| E (MPa) | 210000 ~ 223500 | 197000 | 185000 | 174000 |
2.5 Resistividade Elétrica
| Temperatura (°C) | 20 | 100 |
| ρ (x 10⁻⁶ Ω·m) | 0.55 | 0.65 |
2.6 Outras Propriedades Físicas
| Densidade (g/cm³) | Capacidade térmica específica cₚ (20°C) / [J/(kg·K)] |
|---|---|
| 7.7 | 459.8 |
3. Processo de forjamento Aço inoxidável 4Cr13
| Aquecimento | Temperatura inicial de forjamento (°C) | Temperatura final de forjamento (°C) | Resfriamento |
| Aquecer lentamente até 800°C e depois rapidamente até 1200°C | 1160 ~ 1200 | ≥850 | Esfriar em cinzas ou areia |
Observação: O revenimento deve ser realizado imediatamente após o forjamento.
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4. Tratamento térmico do aço inoxidável 4Cr13
4.1 Pré-aquecimento
| Plano Preliminar de Tratamento Térmico | Temperatura de aquecimento/°C | Método de resfriamento | Dureza HBW |
| Recozimento pós-forjamento | 750 ~ 800 | Forno resfriado a 500°C e depois resfriado ao ar | ≤217 |
| Recozimento para alívio de estresse | Deixe de molho a 650°C por 2h | Resfrie lentamente até 500°C e depois deixe esfriar ao ar livre | — |
4.2 Têmpera
| Temperatura de têmpera/°C | Método de resfriamento | Dureza HRC |
| 1000 ~ 1050 | Resfriamento de óleo | 52 ~ 55 |
4.3 Têmpera
| Temperatura de têmpera/°C | Método de resfriamento | Dureza HRC |
| 200 ~ 300 | Resfriamento de ar | 50 ~ 53 |
Relação entre temperatura de revenimento e dureza
| Temperatura de têmpera/°C | Após a têmpera | 200 | 300 | 400 | 500 | 550 | 600 | 650 |
| Dureza HRC | 54 | 53 | 52 | 51 | 50 | 44 | 33 | 28 |
5. Propriedades mecânicas do aço inoxidável 4Cr13
5.1 Propriedades mecânicas do aço 4Cr13 em diferentes temperaturas
| Propriedade Mecânica | Temperatura ambiente | 200°C | 300°C | 400°C | 500°C | 600°C |
| Resistência à Tração (Rm)/MPa | 1125 | 960 | 915 | 790 | 525 | 310 |
| Limite de escoamento (ReL)/MPa | 905 | 820 | 720 | 680 | 470 | 260 |
| Alongamento (A)/% | 11 | 10.5 | 10 | 11.5 | 19 | 20 |
| Redução de Área (Z)/% | 32 | 40 | 39 | 45 | 75 | 82 |
| Resistência ao Impacto (ak)/(J/cm²) | 10 | 50 | 70 | 71 | 80 | 105 |
Observação: Resfriamento a ar de 1050°C, têmpera de 650°C x 3h.
5.2 Propriedades mecânicas à temperatura ambiente
| o tratamento térmico | Resistência à Tração (Rm)/MPa | Limite de escoamento (ReL)/MPa | Alongamento (A)/% | Redução de Área (Z)/% | Dureza HRC | Dureza após recozimento HBW |
| Têmpera em óleo de 1050 ~ 1100°C, revenimento de 200 ~ 300°C | 1140 | 910 | 12.5 | 32 | ≥50 | ≤229 |
| Resfriamento a ar de 1050°C, 600°C, revenimento de 3h, recozimento de 860°C | 480 ~ 560 | 20 ~ 25 | 50 ~ 67 | 143 ~ 229 |
5.3 Propriedades de Tração em Alta Temperatura
| o tratamento térmico | Temperatura de teste/°C | Resistência à Tração (Rm)/MPa | Limite de escoamento (ReL)/MPa | Alongamento (A)/% |
| Refrigeração a ar de 1030°C,<br>Resfriamento de ar temperado de 500°C | 20 | 1800 ~ 1820 | 1630 ~ 1650 | 2.5 |
| 400 | 1660 ~ 1700 | 1450 ~ 1480 | 6 | |
| 450 | 1570 ~ 1600 | 1350 ~ 1420 | 5 ~ 6 | |
| 500 | 1310 ~ 1340 | 1250 ~ 1290 | 6.5 | |
| Refrigeração a ar de 1030°C,<br>Resfriamento a ar de têmpera de 600°C | 20 | 1130 ~ 1160 | 970 | 9.2 ~ 10 |
| 400 | 920 ~ 960 | 790 ~ 830 | 8.3 ~ 10 | |
| 450 | 800 ~ 820 | 620 ~ 650 | 10 ~ 12 | |
| 500 | 710 ~ 730 | 580 ~ 600 | 14.5 ~ 15 |
6. Aplicações
- Moldes: É amplamente utilizado em moldes plásticos, especialmente na produção de produtos plásticos transparentes e opacos, e em moldes que operam em ambientes corrosivos (por exemplo, aqueles que processam plásticos com aditivos corrosivos como acetatos). Suas características superiores de polimento o tornam ideal para moldes que exigem superfícies muito lisas.
- Instrumentos Médicos: Componentes para instrumentos médicos cirúrgicos.
- Talheres: Lâminas para vários tipos de facas.
- Componentes da máquina: Empregado para peças de alto estresse e propensas ao desgaste, como rolamentos, válvulas, placas de válvulas, eixos, parafusos e molas.
- Ferramentas de medição: Dada sua alta temperabilidade e distorção mínima após tratamento térmico, também é uma escolha para ferramentas de medição ou medidores de referência usados com frequência.
7. Notas equivalentes
• Internacional (ISO/TS 15510, EN 10088-1): X39Cr13 (1,4031) ou X46Cr13 (1,4034).
• Russo (GOST): 40X13.
• Japonês (JIS): SUS420J2.
• EUA (AISI/SAE/UNS):Embora não seja um equivalente direto devido às variações do conteúdo de carbono, AISI 420 (S42000) é frequentemente referenciado. AISI aço inoxidável 420 geralmente tem um menor teor de carbono em comparação ao 4Cr13.
Perguntas frequentes
Sim, o 4Cr13 pode ser um bom aço para facas, especialmente para aplicações gerais. É um aço inoxidável martensítico que pode ser tratado termicamente para atingir um bom nível de dureza, o que contribui para a retenção do fio.
O 4Cr13 é um aço inoxidável martensítico comumente utilizado na fabricação de utensílios de mesa. O D2, por outro lado, é um aço para ferramentas de trabalho a frio com alto teor de carbono e cromo, utilizado em moldes e punções. O D2 contém uma grande quantidade de carbonetos duros, resultando em maior dureza e resistência ao desgaste do que o 4Cr13, mas menor tenacidade.
O aço 4Cr13 é um tipo de aço inoxidável. No entanto, como muitos aços inoxidáveis martensíticos, sua resistência à corrosão é afetada pelo teor de carbono e pelo tratamento térmico, pois o carbono forma carbonetos com o cromo, o que pode causar corrosão sob certas condições ou se a manutenção for inadequada.
O teor de carbono do 4Cr13 é maior que o do 3Cr13, portanto, após o tratamento térmico, a dureza do 4Cr13 é maior que a do 3Cr13. No entanto, o maior teor de carbono no 4Cr13 pode tornar sua resistência à corrosão ligeiramente inferior à do 3Cr13, visto que mais elementos de cromo podem ser ligados por carbonetos.
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