Aço DIN 1652-3 20CrS4 Trefilado: Alta Resistência ao Desgaste e Usinabilidade Superior
Visão Geral
O aço 20CrS4 (1.7028) na condição trefilado a frio (+C) combina a resistência ao desgaste do aço ao cromo com a usinabilidade superior proporcionada pela adição controlada de enxofre (0,02-0,035%). É a escolha ideal para produção em série de peças cementadas de pequeno porte que exigem alta produtividade na usinagem.
Aplicações típicas incluem árvores de cames, pinos de pistão e engrenagens. A temperatura mínima de serviço é -25 °C, com dimensão nominal ótima para têmpera direta entre 5 e 10 mm. A condição trefilada oferece boa precisão dimensional e acabamento superficial para usinagem direta.
Composição Química (% em massa)
| Elemento |
Teor |
| Carbono (C) | 0,17 – 0,23 |
| Cromo (Cr) | 0,90 – 1,20 |
| Manganês (Mn) | 0,60 – 0,90 |
| Silício (Si) | ≤ 0,40 |
| Fósforo (P) | ≤ 0,040 |
| Enxofre (S) | 0,020 – 0,035 |
Propriedades Físicas e Mecânicas
Propriedades Gerais
| Propriedade |
Temperatura |
Valor |
| Densidade | 20 °C | 7,83 g/cm³ |
Propriedades Mecânicas
| Propriedade |
Temperatura |
Valor |
| Módulo de Elasticidade (E) | -100 °C | 217 GPa |
| 20 °C | 212 GPa |
| 100 °C | 207 GPa |
| 200 °C | 199 GPa |
| 300 °C | 192 GPa |
| 400 °C | 184 GPa |
| 500 °C | 175 GPa |
| 600 °C | 164 GPa |
| Coeficiente de Poisson | 20 °C | 0,28 |
| Resistência à Tração (Rm) | 20 °C | 750 – 820 MPa |
Valores para condição de têmpera e revenimento (+QT). No estado trefilado de fornecimento, a dureza típica é 180-220 HB.
Propriedades Térmicas
| Propriedade |
Temperatura |
Valor |
Comentário |
| Coef. de Dilatação Térmica (10⁻⁶/K) | -100 °C | 10,5 | |
| 20 °C | 11,5 | |
| 100 °C | 12,1 | |
| 200 °C | 12,7 | |
| 300 °C | 13,2 | |
| 400 °C | 13,6 | |
| 500 °C | 14,0 | |
| 600 °C | 14,4 | |
| Temp. Máx. Serviço Contínuo | - | -25 a 0 °C | Limite inferior de tenacidade |
| Ponto de Fusão | - | 1382 – 1529 °C | Típico para aços ao cromo |
| Calor Específico (J/kg·K) | -100 °C | 423 | |
| 20 °C | 461 | |
| 100 °C | 479 | |
| 200 °C | 499 | |
| 300 °C | 517 | |
| 400 °C | 536 | |
| 500 °C | 558 | |
| 600 °C | 587 | |
| Condutividade Térmica (W/m·K) | 20 °C | 45,1 | |
| 100 °C | 45,1 | |
| 200 °C | 44,1 | |
| 300 °C | 41,9 | |
| 400 °C | 39,4 | |
| 500 °C | 36,9 | |
| 600 °C | 34,4 | |
| Difusividade Térmica (mm²/s) | 20 °C | 12,5 | |
| 100 °C | 11,6 | |
| 200 °C | 10,6 | |
| 300 °C | 9,5 | |
| 400 °C | 8,4 | |
| 500 °C | 7,1 | |
| 600 °C | 5,8 | |
Propriedades Elétricas
| Propriedade |
Temperatura |
Valor |
| Resistividade Elétrica (10⁻⁷ Ω·m) | 20 °C | 2,31 |
| 100 °C | 2,84 |
| 200 °C | 3,58 |
| 300 °C | 4,48 |
| 400 °C | 5,52 |
| 500 °C | 6,71 |
| 600 °C | 8,06 |
Desempenho de Usinagem
| Operação |
Condição 20CrS4 |
Benefício vs 20Cr4 |
| Torneamento (carbeto) | Vc = 250-350 m/min | +40% velocidade |
| Furação (HSS-Co) | Vc = 30-45 m/min | +30% velocidade, cavacos curtos |
| Rosqueamento | Excelente quebra-cavaco | Sem emperramento |
| Retificação | Baixa carga térmica | Menor risco de queima |
Aplicações Típicas
- Engrenagens de mudança de marcha (transmissão)
- Árvores de cames produzidas em centros de torneamento CNC
- Pinos de pistão de motocicletas e motores pequenos
- Componentes de bombas de injeção diesel
- Buchas e mancais de precisão
- Peças cementadas em alta volume (indústria automotiva Tier 1/2)
Tratamento Térmico Recomendado
- Cementação: 900-950 °C, atmosfera endotérmica + metanol/propano, Cp 0,8-1,0%
- Têmpera direta: 800-840 °C / óleo (para diâmetros 5-10 mm)
- Revenimento: 150-180 °C / 2h (mínimo tensões, máxima dureza de caixa)
- Resultado esperado: Caixa 58-62 HRC (0,5-1,2 mm), Núcleo 30-35 HRC
Restrições e Cuidados
- Não soldável – risco elevado de trincas a quente (S > 0,02%)
- Não forjável a quente – risco de fragilidade
- Tenacidade transversal inferior – não usar em eixos com flexão transversal severa
- Corrosão: Inclusões MnS podem iniciar pites em ambientes agressivos
