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Aço AISI 4340: Propriedades, Produtos e Usos
- João
O aço de liga 4340 é conhecido por sua versatilidade e resistência, o que o torna uma escolha ideal para componentes de alto desempenho, como engrenagens e eixos. No SteelPro Group, passamos décadas refinando nosso processo de fabricação para desbloquear todo o potencial do aço 4340.
Nas próximas seções, vamos nos aprofundar no que diferencia o aço 4340. Das suas características distintas ao seu amplo espectro de usos, você aprenderá por que esse material é usado por indústrias em todo o mundo.
O que é aço 4340?
O aço 4340 é um metal de alta resistência e baixa liga, reconhecido por sua durabilidade, resistência à fadiga e capacidade de suportar desgaste. É um aço de médio carbono, normalmente contendo 0,40% a 0,42% de carbono, juntamente com níquel, cromo e molibdênio, que lhe conferem resistência excepcional e resistência ao desgaste. Isso o torna perfeito para aplicações exigentes em setores como aeroespacial, automotivo e fabricação de equipamentos pesados.
No estado recozido, o aço 4340 é fácil de usinar e trabalhar a frio, oferecendo flexibilidade na fabricação. Ele também oferece excelente soldabilidade, ideal para componentes soldados complexos. Após têmpera e revenimento em óleo, ele atinge uma forte combinação de resistência e ductilidade. Ele também pode ser endurecido ainda mais por meio de têmpera por chama ou indução e nitretação, aumentando sua durabilidade para usos exigentes.
Para que é usado o aço 4340?
- Aeroespacial: Componentes de aeronaves militares, eixos de turbinas, longarinas de asas
- Automotivo: Virabrequins, semi-eixos, árvores de cames, engrenagens diferenciaise
- Marinha: Eixos de hélice, lemes, engrenagens de guincho
- Energia eólica: Rolamentos de passo e guinada, anéis de engrenagem para caixas de engrenagens
- Maquinário pesado: Cilindros hidráulicos, esteiras de escavadeira, engrenagens de equipamentos de mineração
- Petróleo e gás: Colares de perfuração, eixos de bombas, corpos de válvulas, equipamentos de cabeça de poço
Graus equivalentes de aço 4340
A tabela a seguir descreve os graus e padrões equivalentes para o aço 4340 em diferentes sistemas globais. No SteelPro Group, fornecemos aço 4340 de alta qualidade que atende a esses padrões reconhecidos.
| País/Região | Padrão | Grau |
| China | GB | 40CrNiMo |
| EUA | ASTM | 4340 |
| UNS | G43400 | |
| UE | PT | 34CrNiMo6 |
| Alemanha | DIN | 1.6582 |
| W-Nr. | 1.6511 | |
| Japão | JIS | SNCM447 |
| França | NF EN/NF | 35NCD6 |
| Inglaterra | BS EN/BS | 817M40 |
Composição química do aço 4340
| Elemento | Conteúdo |
| Carbono (C) | 0.38 – 0.43% |
| Silício (Si) | 0.15 – 0.35% |
| Manganês (Mn) | 0.60 – 0.80% |
| Fósforo (P) | ≤ 0,035% |
| Enxofre (S) | ≤ 0,04% |
| Cromo (Cr) | 0.70 – 0.90% |
| Níquel (Ni) | 1.62 – 2.00% |
| Cobre (Cu) | ≤ 0,35% |
| Molibdênio (Mo) | 0.20 – 0.30% |
4340 Propriedades mecânicas do aço
| Propriedade | Valor (métrica) | Valor (imperial) |
| Resistência ao rendimento | 740 – 1860 MPa | 107 – 270 ksi |
| Resistência à tração final | 860 – 1980 MPa | 125 – 287 ksi |
| Alongamento | 11 – 23% | 11 – 23% |
| Tenacidade à fratura por deformação plana | 53 – 110 MPa√m | 47 – 100 ksi√pol |
| Módulo de massa | 159 GPA (Média Geral da Educação) | 23100 ksi |
| Índice de Poisson | 0.29 | 0.29 |
| Usinabilidade | 57% (recozido) | 57% (recozido) |
| Módulo de cisalhamento | 78,0 GPA | 11300 ksi |
- Nota de Usinabilidade: Esses dados são baseados na usinabilidade 100% para aço AISI 1212. Após recozimento e trefilação a frio, a usinabilidade do aço 4340 é classificada como 50%.
Propriedades físicas do aço 4340
| Propriedade | Valor (métrica) | Valor (imperial) |
| Densidade | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/in³ |
| Ponto de fusão | 1425°C | 2597°F |
| Condutividade térmica | 46 W/m·K | 32 BTU/h·pé·°F |
| Capacidade térmica específica | 460 J/kg-K | 0,11 BTU/lb-°F |
Propriedades térmicas do aço 4340
| Propriedade térmica | Métrico | Imperial | Comentários |
| Coeficiente de Expansão Térmica (CTE) | 12,3 µm/m-°C @ 20°C | 6,83 µin/in-°F @ 68°F | Temperado em óleo, 600°C (1110°F) |
| 12,6 µm/m-°C @ 21-260°C | 7,00 µin/pol-°F @ 69,8-500°F | 1.88% Ni, normalizado e temperado | |
| 12,7 µm/m-°C @ 20°C | 7,06 µin/in-°F @ 68°F | Temperado em óleo, 600°C (1110°F) | |
| 13,7 µm/m-°C @ 250°C | 7,61 µin/in-°F @ 482°F | Temperado em óleo, 600°C (1110°F) | |
| 13,7 µm/m-°C @ 21-540°C | 7,61 µin/in-°F @ 69,8-1000°F | 1.88% Ni, normalizado e temperado | |
| 13,9 µm/m-°C @ 21-540°C | 7,72 µin/in-°F @ 69,8-1000°F | 1.90% Ni, temperado, revenido | |
| Capacidade térmica específica | 0,475 J/g-°C | 0,114 BTU/lb-°F | Aço típico da série 4000 |
| Condutividade térmica | 44,5 W/mK | 309 BTU-pol/hr-ft²-°F | – |
Vantagens e desvantagens do aço de liga 4340
| Vantagens | Desvantagens |
| Boa resistência a choques e impactos. | Risco de trincas por têmpera. |
| Alta resistência ao desgaste e à abrasão. | Requer processamento preciso e especializado. |
| Alta resistência e tenacidade. | Suscetível à corrosão. |
| Excelente resistência à fadiga. |
Como é feito o aço de liga 4340?
- Fusão e refino
O processo começa com a fusão de ferro, carbono e elementos de liga em um forno elétrico a arco. 1.400°C (2.550°F). Esta etapa cria uma liga fundida homogênea. Métodos de refino, como desgaseificação a vácuo, são essenciais para o endurecimento eficaz.
- Fundição e modelagem
Após o aço ser fundido em tarugos ou lingotes, ele passa por forjamento em temperaturas que variam de 427-1.233°C (800-2.250°F). O forjamento molda o aço e refina sua estrutura interna de grãos, aumentando sua resistência.
O resfriamento deve ser controlado durante esta fase para evitar rachaduras e é recomendado o resfriamento lento em areia ou cal seca.
- Tratamento Térmico – Têmpera e Revenimento
Primeiro, o aço é aquecido até 830-860°C (1.525-1.580°F) e rapidamente temperado em óleo. Isso cria uma estrutura martensítica. Depois, o aço é temperado em 400-600°C (750-1.100°F) para melhorar sua tenacidade e, ao mesmo tempo, manter a resistência.
- Recozimento (Opcional)
O aço 4340 é aquecido para 844°C (1.550°F) e resfriado lentamente em um forno. Esse processo refina a estrutura do aço, tornando-o mais fácil de usinar e moldar durante os estágios posteriores.
- Usinagem final e acabamento superficial
Uma vez que o aço tenha passado pelo tratamento térmico e qualquer endurecimento de superfície necessário, ele está pronto para a usinagem final. Processos de precisão como torneamento, fresamento e retificação são usados para atingir as dimensões e o acabamento de superfície necessários, garantindo que o aço atenda às demandas específicas de sua aplicação.
No SteelPro Group, focamos em entregar barras, chapas e vergalhões de aço 4340 de primeira qualidade. Nossos especialistas garantem que cada lote adere aos padrões rigorosos.
Especificações do produto de aço 4340
| Tipo de produto | Diâmetro/Espessura | Comprimento/Largura |
| Barras | 0,5″ a 12″ (12,7 mm a 304,8 mm) de diâmetro | Até 20′ (6,1 m) de comprimento |
| Rodadas | 0,5″ a 12″ (12,7 mm a 304,8 mm) de diâmetro | Até 20′ (6,1 m) de comprimento |
| Placas | 0,5″ a 6″ (12,7 mm a 152,4 mm) de espessura | Até 120″ (3,05 m) de largura |
| Folhas | 0,5″ a 2″ (12,7 mm a 50,8 mm) de espessura | Até 120″ (3,05 m) de largura |
| Varas | 0,5″ a 6″ (12,7 mm a 152,4 mm) de diâmetro | Até 20′ (6,1 m) de comprimento |
| Rodadas (usinadas) | 0,5″ a 10″ (12,7 mm a 254 mm) de diâmetro | Até 20′ (6,1 m) de comprimento |
| Barras (trefiladas a frio) | 0,5″ a 6″ (12,7 mm a 152,4 mm) de diâmetro | Até 20′ (6,1 m) de comprimento |
Oferecemos dimensões personalizadas para aço de liga 4340 para atender às suas necessidades específicas. Não importa se você precisa de aço laminado a quente, recozido ou trefilado a frio, podemos fornecer o formato que melhor se adapta à sua aplicação.
- Laminado a quente: O aço é processado em altas temperaturas para maior tenacidade e resistência, ideal para componentes grandes e de alto estresse.
- Recozido:O aço é aquecido e resfriado lentamente para refinar sua estrutura, tornando-o mais fácil de usinar e moldar.
- Trefilado a frio:O aço é puxado através de uma matriz em temperatura ambiente, aumentando sua resistência, precisão e qualidade de superfície.
Perguntas frequentes sobre o aço de liga 4340
O aço 4340 é inoxidável?
Não, o aço 4340 não é aço inoxidável. Ele não contém um alto nível de cromo ou outros elementos que o tornariam resistente à corrosão como o aço inoxidável.
Qual é a diferença entre os aços 4340 e 4140?
O aço 4340 contém maiores quantidades de níquel, cromo e molibdênio, tornando-o mais forte e dúctil do que Aço 4140.
O aço 4340 é ideal para aplicações de alta tensão e serviço pesado, como em componentes aeroespaciais, automotivos e militares. Em contraste, o aço 4140, com seu menor teor de liga, é usado para peças que exigem resistência moderada, como eixos, engrenagens e parafusos.
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