Aço ASTM A27: Como Selecionar o Grau Ideal para sua Fundição

Compreendendo as influências da composição química e do tratamento térmico pós-soldagem

A especificação correta do material de uma fundição deve ser identificada antes de fazer um pedido a uma fundição. Isso garante que a fundição desejada terá as qualidades necessárias para o melhor desempenho e durabilidade. Pedidos de fundições em uma fundição são tipicamente feitos segundo especificações ASTM – um sistema de classificação de aço e outros materiais baseado em propriedades mecânicas, análise química e uso pretendido. A ASTM International, anteriormente conhecida como American Society for Testing and Materials (ASTM), é uma organização de normas globalmente reconhecida.

O que é ASTM A27?

Dependendo das propriedades mecânicas e químicas requeridas, o aço (Fe) conterá quantidades variáveis de elementos estranhos (ligas) além de carbono (C). A ASTM A27 é uma especificação desenvolvida para fundições de aço carbono para aplicações gerais. Frequentemente referido como aço doce ou aço carbono comum, o equilíbrio entre custo e resistência desta forma comum de aço fundido torna-o desejável para uma ampla gama de usos.

A ASTM A27 fornece vários graus e duas classes de fundições de aço que podem ser especificados dependendo dos requisitos químicos e de resistência do projeto. Também fornece requisitos suplementares se as fundições exigirem inspeções únicas e adesão a outras necessidades de projeto. A ASTM A27 inclui fundições de aço carbono para aplicações que requerem até 485 MPa de resistência à tração mínima.

Existem vários graus de aço e duas classes de fundições de aço cobertas pela ASTM A27. Cada grau varia com base na composição química e tipo de tratamento térmico necessário para afetar mudanças nas propriedades mecânicas.

Testes suplementares podem ser aplicados às especificações quando testes além de análises químicas e de tração são necessários. Testes suplementares exigem que os produtores realizem uma seleção de testes adicionais.

TESTES SUPLEMENTARES

Inspeção de Superfície

Teste interno de solidez

Teste de resistência

Inspecionar trincas ou descontinuidades na fundição observando texturas e deformidades superficiais.

Inspecionar vazios internos para garantir que o aço não tem trincas, cavidades de retração ou outros defeitos.

Inspecionar para verificar a transição dúctil-frágil dependente da temperatura.

Ex.: Exame por partículas magnéticas

Ex.: Exame radiográfico

Ex.: Teste de impacto Charpy

Efeitos do tratamento térmico

O tratamento térmico é usado para alterar, reparar ou melhorar as propriedades físicas do metal. Este processo numa fundição envolve aquecimento e resfriamento usando fornos de tratamento térmico, frequentemente a temperaturas extremas. Isso reduz tensões numa peça fundida, homogeneiza as propriedades físicas da fundição e modifica as propriedades físicas do metal. O tratamento térmico envolve recozimento total, normalização e têmpera – ou têmpera e revenimento. Tratamentos térmicos devem ser realizados após as fundições terem arrefecido completamente.

Ao considerar graus e classes de aço, o tratamento térmico desempenha um papel crucial. Todas as fundições, com exceção do Grau N-1 e U-60-30, devem ser tratadas termicamente. A classe do aço é amplamente influenciada pela necessidade da fundição de tratamento térmico pós-soldagem.

Selecionando um grau de aço

Ao escolher um grau de aço, escolha aquele que cumpra os requisitos reais, em vez de um grau que vise cumprir condições que nunca são esperadas. Graus mais altos e testes adicionais geralmente exigem custos mais altos. Quando testes supérfluos ou critérios de aceitação além do necessário são realizados, despesas são adicionadas sem necessariamente aumentar a funcionalidade da fundição. A quantidade de testes exigidos e os critérios de aceitação devem seguir os requisitos de projeto e serviço.

GRAUS DE AÇO

Grau N-1

Apenas análise química

Grau N-2

Tratado termicamente mas não testado mecanicamente

Grau U-60-30

Testado mecanicamente mas não tratado termicamente

Graus 60-30, 65-35, 70-36 e 70-40

Tratados termicamente mas não testados mecanicamente

Selecionando uma classe de aço

Após decidir sobre um grau de aço, é hora de escolher uma classe de aço. Existem duas classes separadas de aço diferenciadas pela necessidade de tratamento térmico.

• Classe 1: Tratamento térmico pós-soldagem requerido
  

  A fundição deve tratar termicamente, ou re-tratar termicamente, uma fundição se qualquer soldagem for realizada.

• Classe 2: Tratamento térmico pós-soldagem não requerido
  

  A fundição pode realizar alguma soldagem numa fundição sem necessitar de tratamento térmico ou re-tratamento térmico. Isto é normal no caso de soldas muito pequenas, estéticas.

Se as soldas requerem tratamento térmico, é importante especificar a Classe 1, junto com o grau. Contrastivamente, se o tratamento térmico não será usado, a Classe 2 deve ser especificada junto com o grau.

Teste de resistência ASTM A27

Testes de resistência são tipicamente realizados em barras de aço representativas, chamadas corpos de prova, em vez de secções retiradas de fundições reais. Testes feitos em corpos de prova têm a mesma composição da fundição pois são vazados e tratados termicamente ao mesmo tempo que as fundições. Os resultados mostrarão a qualidade do aço, mas não necessariamente as propriedades da fundição real. Durante o tratamento térmico, as condições de solidificação e taxa de arrefecimento são afetadas pelo tamanho, forma e espessura da fundição.

Especificações de aço geralmente referem-se à resistência à tração e ao limite de escoamento. Aço A27, exceto para Graus N-1 e N-2, deve todos passar por um teste de tração e conformar-se aos seguintes requisitos mecânicos:

Resistência à tração (Resistência à tração máxima)

A resistência de um material medida pela maior tensão que pode suportar enquanto é esticado antes de romper.

Limite de escoamento

A tensão que um material pode suportar antes de começar a deformar plasticamente.

Alongamento (%)

A porcentagem do comprimento inicial que um corpo de prova de tração estica antes de romper ou fraturar.

Redução de área (%)

A diferença entre a área transversal original de um corpo de prova de tração e a menor área após a ruptura (expressa como porcentagem da área original).

Testes de resistência vs. testes de dureza

Resistência à tração não é o mesmo que dureza. Resistência à tração refere-se à resistência de um material a romper sob tensão. Como mencionado anteriormente, a resistência à tração pode ser testada usando corpos de prova para verificar propriedades de tração incluindo resistência à tração, limite de escoamento e alongamento da fundição.

Dureza refere-se à capacidade de um material resistir à deformação. Quando se trata de aço não austenítico, existe uma relação funcional consistente entre valores de dureza e resistências à tração, e portanto medir dureza pode indicar limites de tração. Na fundição, o teste de dureza fornece uma forma barata, fácil e sistemática de verificar propriedades físicas sem ter que realizar testes de tração únicos. Embora não forneçam uma medição exata ou garantida, são relativamente precisos para aços homogêneos. Portanto, o teste de dureza e conversão subsequente pode fornecer um método rápido e económico de confirmar rapidamente suposições de propriedades físicas.