Aço DIN 1652-3 Grau 21NiCrMoS2 – Estirado a Frio, Torneado e Recocido Mole para Aplicações de Alta Performance

Visão Geral: Condição Otimizada para Usinagem Extensa

O 21NiCrMoS2 na condição estirado a frio, torneado e recocido mole (+C +SH +A) representa a condição de entrega mais adequada para componentes que requerem usinagem extensiva e complexa antes do tratamento térmico final de cementação. Combina a usinabilidade melhorada pelo enxofre com a maciez do recozimento e a limpeza superficial do torneamento.

Condição de Fornecimento Detalhada

• Estirado a frio (+C): Garante precisão dimensional inicial e retidão
• Torneado/Descascado (+SH): Remove camada descarburizada e defeitos superficiais
• Recozido mole (+A): Maximiza usinabilidade e minimiza tensões residuais
• Dureza resultante: 197 HB (ideal para usinagem)
• Temperatura mínima de serviço: -60 °C
• Dimensão nominal ótima: Até 60 mm

Propriedades Físicas e Mecânicas

Propriedades Gerais

Propriedade	Temperatura	Valor
Densidade	20 °C	7,84 g/cm³

Propriedades Mecânicas (Estado de Entrega)

Propriedade	Temperatura	Valor
Módulo de elasticidade (E)	-100 °C	217 GPa
	20 °C	212 – 212,78 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
Dureza Brinell	20 °C	197 HB
Coeficiente de Poisson	20 °C	0,29
Módulo de cisalhamento (G)	20 °C	82,8 GPa

Propriedades Térmicas, Elétricas e Composição Química

Idênticas aos demais graus 21NiCrMoS2. Composição química com enxofre para usinabilidade:

Elemento	Teor (%)
Carbono (C)	0,17 – 0,23
Cromo (Cr)	0,40 – 0,70
Manganês (Mn)	0,65 – 0,95
Molibdênio (Mo)	0,15 – 0,25
Níquel (Ni)	0,40 – 0,70
Fósforo (P)	≤ 0,040
Silício (Si)	≤ 0,40
Enxofre (S)	0,02 – 0,035

Por Que Esta Condição (+C +SH +A) é Especial

Comparação de Usinabilidade: Condições de Entrega 21NiCrMoS2

Condição	Dureza (HB)	Velocidade Corte (m/min) *	Vida Ferramenta *	Acabamento Superficial
Estirado a frio (sem recozimento)	220–260	120–160	Baixa	Regular
Ferítico-perlítico + estirado	145–292	140–180	Média	Boa
Estirado ou descascado	145–192	150–200	Boa	Boa
Estirado + torneado + recozido (ESTE)	197 (uniforme)	180–250	Muito alta	Excelente

* Valores orientativos para torneamento com insertos de metal duro revestido, usinagem bruta. Condições reais dependem de máquina, ferramenta, refrigeração e geometria da peça.

Aplicações Ideais

Esta condição é a escolha preferencial para:

• Engrenagens de grande porte com usinagem complexa de dentes (brochamento, fresamento, retífica)
• Árvores de cames e virabrequins com múltiplas operações de torneamento, fresamento, furação profunda
• Componentes de transmissão pesada (fora de estrada, ferroviário, naval)
• Peças que requerem retífica de acabamento após cementação (baixas tensões residuais prévias)
• Produção em série onde tempo de usinagem e custo de ferramenta são críticos

Fluxo de Fabricação Típico

1. Recebimento: Barra estirada, torneada, recozida (197 HB), certificado 3.1
2. Corte ao comprimento: Serra fita ou disco (sem tratamento térmico necessário)
3. Usinagem bruta: Torneamento/fresamento de alta remoção (aproveita 197 HB + enxofre)
4. Tratamento térmico intermediário (opcional): Alívio de tensões 550–600 °C se usinagem muito agressiva
5. Usinagem semi-acabamento: Preparação para cementação
6. Cementação: 880–920 °C, profundidade de caixa 0,8–1,8 mm
7. Têmpera: Óleo, 830–860 °C
8. Revenimento: 150–200 °C
9. Retífica de acabamento: Dentes, assentos, roscas
10. Inspeção final: Dureza, perfil, rugosidade, dimensões

Dicas de Usinagem para 21NiCrMoS2 Recozido (197 HB)

Operação	Parâmetros Recomendados	Observações
Torneamento bruto	Vc 180–250 m/min, f 0,3–0,5 mm/rot, ap 2–4 mm	Insertos CNMG/DNMG P20-P30, refrigeração abundante
Torneamento acabamento	Vc 220–280 m/min, f 0,1–0,2 mm/rot, ap 0,5–1 mm	Insertos CCMT/DCMT P10-P20, sem refrigeração (choque térmico)
Furação	Vc 80–120 m/min, f 0,15–0,25 mm/rot	Brocas de metal duro com refrigeração interna
Fresamento	Vc 160–220 m/min, fz 0,1–0,2 mm/dente	Fresas de facear 45°, insertos positivos
Brochamento	Vc 15–25 m/min, passo 0,1–0,2 mm	Brochas de aço rápido superligado (HSS-E) ou metal duro

Propriedades Finais Após Cementação + Têmpera + Revenimento

Propriedade	Valor Típico
Dureza superficial (caixa cementada)	58–62 HRC
Dureza do núcleo (a 0,5x diâmetro)	350–450 HV (35–45 HRC)
Resistência à tração do núcleo	1100–1300 MPa
Limite de fadiga flexão (10⁷ ciclos)	450–550 MPa
Limite de fadiga contato (Hertz)	1200–1500 MPa
Tenacidade ao impacto (Charpy V, 20 °C)	8–15 J
Profundidade de caixa efetiva (550 HV)	0,6–1,4 mm

Conclusão

A condição estirado a frio, torneado e recocido mole do aço 21NiCrMoS2 oferece o melhor equilíbrio custo-benefício para componentes cementados que requerem usinagem extensiva. A combinação de dureza controlada (197 HB), usinabilidade melhorada pelo enxofre, superfície limpa e precisão dimensional reduz significativamente o tempo de usinagem, desgaste de ferramentas e refugo, resultando em menor custo total de fabricação.