Explique a dureza do aço inoxidável e o gráfico de dureza

Como um indicador importante da capacidade do material, a dureza é crucial para a avaliação de desempenho e seleção de aplicação do aço inoxidável. Explicamos em detalhes o conceito, método de medição, fatores de influência, significância e métodos de melhoria da dureza do aço inoxidável, e comparamos com o aço carbono para que você possa entender melhor o aço inoxidável. Finalmente, uma tabela de dureza do aço inoxidável é anexada para referência.

Qual é a dureza do aço inoxidável?

Dureza é a capacidade de um material de resistir à deformação por pressão local ou arranhões. Não é inerente ao material e é afetada pelo método e condições de teste. Medir a dureza é crucial para avaliar a resistência ao desgaste, desempenho de processamento e vida útil do material. Para aço inoxidável, a dureza está diretamente relacionada à sua amplitude de aplicação e durabilidade.

Qual é a dureza padrão do aço inoxidável?

A dureza padrão do aço inoxidável varia de acordo com o grau:

• Aços inoxidáveis austeníticos (como 304 e 316) normalmente têm de 70 a 90 HRB (Rockwell B).
• Aços inoxidáveis martensíticos (como 410 e 420) podem atingir 40 a 60 HRC (Rockwell C) após tratamento térmico e podem ser mais duros.
• Aços inoxidáveis ferríticos (como 430) geralmente têm de 60 a 90 HRB.

Esses valores podem variar dependendo da composição específica da liga e dos métodos de processamento.

Método de teste de dureza de aço inoxidável

Dureza Brinell

O teste de dureza Brinell é um método de avaliação de dureza comumente usado, adequado para materiais mais macios. Ele calcula a dureza pelo tamanho da indentação deixada por uma esfera de aço quando ela é pressionada no material. É expresso em HB, e quanto maior o valor, mais duro o material. No entanto, devido à sua grande indentação, não é adequado para medir placas finas ou peças pequenas.

Dureza Rockwell

O teste de dureza Rockwell é amplamente usado para uma variedade de materiais. O indentador de cone de diamante é usado para pressionar levemente a superfície do material, e a profundidade da indentação é medida para obter a dureza. Existem HRA, HRB, HRC e outras escalas. A escala HRC é comumente usada para aço inoxidável. Quanto maior o valor HRC, mais duro o material.

Dureza Vickers

A dureza Vickers (HV) é uma técnica comum para avaliar a dureza de metais (como aço inoxidável) e materiais não metálicos. Um indentador de cone quadrado de diamante é usado para aplicar uma carga ao material, e a dureza é quantificada medindo o comprimento diagonal da pequena indentação. Quanto menor a indentação, mais duro o material. Esta técnica é conhecida por sua alta precisão, pequena indentação e boa repetibilidade, mas é necessário garantir que a amostra seja plana e as condições de teste sejam estáveis para garantir resultados precisos.

Dureza de Mohs

A dureza de Mohs é um método de teste de dureza relativa que compara a capacidade do material de resistir a arranhões. Ele é dividido em dez níveis, com o nível 1 sendo o mais macio, como talco, e o nível 10 sendo o mais duro, como diamante. Este teste é simples, mas altamente subjetivo e não é adequado para medir com precisão a dureza de metais como aço inoxidável.

O que afeta a dureza do aço inoxidável?

A dureza do aço inoxidável é afetada por muitos fatores, incluindo principalmente a composição química, o processo de tratamento térmico, o grau de trabalho a frio e a microestrutura.

Composição química

No aço inoxidável, o teor de cromo, níquel e molibdênio afeta sua dureza e resistência à corrosão. Mais carbono aumenta a dureza, mas diminui a resistência à corrosão.

Processo de tratamento térmico

A microestrutura do aço inoxidável pode ser alterada por métodos de tratamento térmico, como têmpera e revenimento, afetando assim sua dureza. A têmpera pode aumentar significativamente a dureza do aço inoxidável, mas é fácil aumentar a fragilidade; o revenimento pode melhorar a tenacidade do material, mantendo uma certa dureza.

Grau de trabalho a frio

Trabalho a frio, como laminação a frio e trefilação a frio, fará com que o aço inoxidável produza encruamento, ou seja, conforme a quantidade de deformação aumenta, a dureza aumenta gradualmente. No entanto, trabalho a frio excessivo pode resultar no material se tornando quebradiço e impactando suas propriedades.

Microestrutura

A microestrutura do aço inoxidável, como tamanho de grão e composição de fase, tem um efeito significativo em sua dureza. Refinar grãos e otimizar a composição de fase são maneiras eficazes de melhorar a dureza do aço inoxidável.

A importância da dureza do aço inoxidável

A dureza do aço inoxidável tem uma influência importante no seu desempenho em aplicações práticas. Materiais com alta dureza geralmente têm melhor resistência ao desgaste e a arranhões, e são adequados para ocasiões que exigem alta resistência ao desgaste, como ferramentas, rolamentos, moldes, etc. O aço inoxidável com menor dureza tem melhor ductilidade e usinabilidade, e é adequado para ocasiões que exigem processamento de conformação, como tubos, recipientes, etc.

A dureza também afeta a cutting performance do material. Materiais de alta dureza são propensos ao desgaste da ferramenta durante o corte, mas a qualidade da superfície usinada é melhor. Para peças que exigem maior precisão de processamento, dureza apropriada é necessária.

Como melhorar a dureza do aço inoxidável?

Há muitas maneiras de melhorar a dureza do aço inoxidável, incluindo principalmente o ajuste da composição química, a otimização do processo de tratamento térmico, o aumento do grau de processamento a frio e o uso de tecnologia de tratamento de superfície.

Ajustando a composição química

A dureza do aço inoxidável pode ser melhorada aumentando o teor de carbono, adicionando elementos de liga (como molibdênio, vanádio, etc.) ou usando tecnologia de liga especial. No entanto, deve-se prestar atenção ao fato de que aumentar o teor de carbono pode reduzir a resistência à corrosão do material.

Otimizando o processo de tratamento térmico

Ao controlar com precisão parâmetros como temperatura de têmpera, tempo de espera e taxa de resfriamento, a microestrutura e dureza ideais podem ser obtidas. Ao mesmo tempo, um tratamento de têmpera razoável pode manter uma certa dureza enquanto aumenta a tenacidade do material.

Aumentando o grau de processamento a frio

Por meio de métodos de processamento a frio, como laminação a frio e trefilação a frio, o aço inoxidável é endurecido, aumentando assim sua dureza. No entanto, é necessário controlar o volume de processamento para evitar processamento excessivo que faça com que o material se torne quebradiço.

Usando tecnologia de tratamento de superfície

Como cementação, nitretação, tratamento de endurecimento de superfície, etc., podem melhorar significativamente a dureza e a resistência ao desgaste da superfície do material sem alterar o desempenho da matriz de aço inoxidável.

Aço inoxidável é aço duro?

Aço inoxidável nem sempre é aço duro. Embora alguns tipos de aço inoxidável, como o aço inoxidável martensítico, possam atingir dureza muito alta com tratamento térmico adequado, a maioria dos aços inoxidáveis, como o aço inoxidável austenítico, geralmente tem dureza mais baixa e é mais focada na resistência à corrosão. Aço duro geralmente se refere a aço de alto carbono ou aço de ferramenta de liga, que tem dureza e resistência muito maiores do que a maioria dos aços inoxidáveis.

Tabela de dureza do aço inoxidável

A seguir estão os valores típicos de dureza de alguns tipos comuns de aço inoxidável. Observe que os valores específicos de dureza podem variar devido a diferentes processos de processamento de material e tratamento térmico. Eles são apenas para referência. Em aplicações reais, é recomendável determiná-los com base nos resultados de testes de materiais específicos.

Dureza do aço inoxidável vs aço carbono

O aço inoxidável e o aço carbono apresentam certas diferenças de dureza, que decorrem principalmente de suas diferentes composições químicas e microestruturas.

Composição química: O aço carbono consiste principalmente de ferro e carbono e pode conter alguns elementos de liga para melhorar as propriedades. Além de ferro e carbono, o aço inoxidável também adiciona elementos de liga, como cromo e níquel, que têm uma influência importante na resistência à corrosão e dureza do aço inoxidável.

Faixa de dureza: Aços carbono têm uma ampla faixa de dureza, de baixa a alta. Aços inoxidáveis têm durezas variadas, de baixa para austenita a alta para martensita e endurecimento por precipitação.

Campo de aplicação: Devido à sua excelente resistência à corrosão e boas propriedades mecânicas, o aço inoxidável tem sido amplamente utilizado em ocasiões em que a resistência à corrosão e a dureza precisam ser consideradas ao mesmo tempo (como equipamentos químicos, máquinas de processamento de alimentos, etc.). O aço carbono é mais comum em situações em que a resistência à corrosão não é uma preocupação específica (como estruturas de edifícios, pontes, etc.) devido ao seu baixo custo e bom desempenho de processamento.

Dureza do aço inoxidável vs alumínio

Alumínio: Normalmente mais macio que o aço inoxidável, com valores de dureza dependendo da liga. Por exemplo, ligas comuns como 6061 têm uma dureza de cerca de 60 a 70 HRB, enquanto ligas mais duras como 7075 podem atingir cerca de 90 HRB.

Aço inoxidável: Geralmente tem uma dureza maior em comparação ao alumínio. Graus comuns como 304 e 316 geralmente variam de 70 a 90 HRB (Rockwell B) em sua condição recozida, enquanto graus martensíticos como 420 e 440C podem atingir 50 a 65 HRC (Rockwell C) após tratamento térmico.

Qual é a dureza do aço inoxidável 316?

A dureza de Aço inoxidável 316 typically ranges from 70 to 90 HRB (Rockwell B) in its annealed condition. When subjected to cold working or other processes, its hardness can increase, reaching about 30 to 40 HRC (Rockwell C). The exact hardness can vary based on specific processing methods and the material’s condition.

Qual é a dureza do aço inoxidável 304?

A dureza de Aço inoxidável 304 typically ranges from 70 to 90 HRB (Rockwell B) in its annealed condition. Similar to 316 stainless steel, if 304 stainless steel undergoes cold working or other processes, its hardness can increase, potentially reaching about 30 to 40 HRC (Rockwell C). The exact hardness can vary based on specific processing methods and conditions.

Qual é a dureza do aço inoxidável 18-8?

A dureza do aço inoxidável 304, também conhecido como aço inoxidável 18-8 devido à sua composição de aproximadamente 18% de cromo e 8% de níquel, normalmente varia de 70 a 90 HRB (Rockwell B) em sua condição recozida. Se trabalhado a frio, a dureza pode aumentar para cerca de 30 a 40 HRC (Rockwell C). A dureza específica pode variar com base nos métodos de processamento e na condição do material.

Qual é a dureza do aço inoxidável 420?

A dureza de Aço inoxidável 420 normalmente varia de 50 a 60 HRC (Rockwell C) após tratamento térmico. Em sua condição recozida, geralmente tem uma dureza de cerca de 30 a 40 HRC. A dureza exata pode variar com base em métodos específicos de processamento e tratamento térmico.

Qual é o grau mais duro do aço inoxidável?

O tipo mais duro de aço inoxidável é frequentemente considerado 440C, um aço inoxidável martensítico. Pode atingir uma dureza de cerca de 58 a 62 HRC (Rockwell C) após tratamento térmico adequado. Outros graus de aço inoxidável duro incluem 420 e Aço inoxidável AISI 630, mas o 440C é normalmente reconhecido por sua dureza superior e resistência ao desgaste, tornando-o adequado para aplicações como facas e outras ferramentas de corte.

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