ASTM A320 Grau L1 – Aço de Baixo Carbono Temperado e Revenido para Parafusos de Baixa Temperatura: Propriedades Principais
Visão Geral
A ASTM A320 Grau L1 é uma especificação para materiais de fixação (parafusos, prisioneiros, porcas) de aço de baixo carbono temperado e revenido (quenched & tempered), destinados a serviço em baixa temperatura. Este grau oferece combinação de alta resistência mecânica com boa tenacidade a temperaturas subzero, sendo amplamente utilizado em indústrias de processo, criogenia e refinarias.
Propriedades Gerais
| Propriedade | Temperatura | Valor | Comentário |
|---|
| Densidade | 23,0 °C | 7,8 – 7,9 g/cm³ | Típico para aço de baixo carbono |
Propriedades Mecânicas
| Propriedade | Temperatura | Valor | Comentário |
|---|
| Energia de impacto Charpy | 23,0 °C | 54 J | |
| Módulo de elasticidade | 23,0 °C | 200 – 215 GPa | Típico para aço de baixo carbono |
| Alongamento A50 | 23,0 °C | 16 % | |
| Coeficiente de Poisson | 23,0 °C | 0,29 | Típico para aço de baixo carbono |
| Redução de área | 23,0 °C | 50 % | |
| Módulo de cisalhamento | 23,0 °C | 82 GPa | Típico para aço de baixo carbono |
| Resistência à tração | 23,0 °C | 860 MPa | |
| Limite de escoamento (Rp0,2) | 23,0 °C | 725 MPa | |
Propriedades Térmicas
| Propriedade | Temperatura | Valor | Comentário |
|---|
| Coeficiente de expansão térmica | 23,0 °C | 1,32E-5 – 1,38E-5 1/K | Típico para aço de baixo carbono |
| Temperatura máxima de serviço | | 500 °C | Típico para aço carbono |
| Ponto de fusão | | 1480 – 1526 °C | Típico para aço de baixo carbono |
| Calor específico | 23,0 °C | 465 J/(kg·K) | Típico para aço de baixo carbono |
| Condutividade térmica | 23,0 °C | 25 – 93 W/(m·K) | Típico para aço de baixo carbono |
Propriedades Elétricas
| Propriedade | Temperatura | Valor | Comentário |
|---|
| Resistividade elétrica | 23,0 °C | 1,43E-7 – 1,74E-7 Ω·m | Típico para aço carbono |
Propriedades Magnéticas
| Propriedade | Valor | Comentário |
|---|
| Temperatura de Curie | 770 °C | Típico para aço de baixo carbono |
Composição Química
| Elemento | Teor (%) |
|---|
| Boro | 0,001 – 0,003 |
| Carbono | 0,17 – 0,24 |
| Manganês | 0,70 – 1,40 |
| Fósforo | 0,04 (máx.) |
| Silício | 0,15 – 0,30 |
| Enxofre | 0,05 (máx.) |
Papel dos Elementos de Liga
- Boro (B): Mesmo em teores muito baixos (ppm), aumenta significativamente a endurecibilidade, permitindo têmpera completa em seções maiores.
- Carbono (C): Base para formação de martensita durante têmpera; faixa 0,17-0,24% otimiza resistência/tenacidade.
- Manganês (Mn): Aumenta endurecibilidade e resistência; contribui para formação de martensita.
- Silício (Si): Desoxidante; melhora resistência e tenacidade.
Tratamento Térmico Típico
- Têmpera (Quenching): Aquecimento a 850-900°C seguido de resfriamento rápido em água ou óleo para formar martensita.
- Revenimento (Tempering): Reaquecimento a 550-650°C para aliviar tensões, reduzir fragilidade e ajustar propriedades finais.
Requisitos de Tenacidade a Baixa Temperatura
A ASTM A320 exige ensaio de impacto Charpy V-notch a temperaturas específicas (geralmente -45°C ou -75°C dependendo da classe). O Grau L1 deve demonstrar tenacidade adequada para evitar falha frágil em serviço criogênico ou de baixa temperatura.
Aplicações Típicas
- Parafusos e prisioneiros para flanges de vasos de pressão em serviço a baixa temperatura
- Fixação em plantas de GNL (Gás Natural Liquefeito)
- Equipamentos criogênicos (separação de ar, etileno, nitrogênio líquido)
- Refinarias e petroquímicas (unidades de hidrotratamento, craqueamento)
- Sistemas de tubulação para fluidos frios
Comparativo com Outros Graus ASTM A320
| Grau | Tipo de Aço | Resistência à Tração (MPa) | Limite Escoamento (MPa) | Temp. Mín. Serviço |
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| L1 | Baixo carbono temperado/revenido | 860 | 725 | -75°C a -100°C |
| L7 | Cr-Mo (4140) temperado/revenido | 860-1035 | 725-860 | -75°C a -100°C |
| L43 | Ni-Cr-Mo (4340) temperado/revenido | 860-1035 | 725-860 | -100°C a -150°C |
| B8 | Austenítico (304) recozido | 515 | 205 | -200°C |
