Aço Carbono vs Aço Inoxidável
Todos os aços contêm carbono (entre 0,02% e 2,1%, na verdade!), Então por que uma variedade de aço é chamada de aço carbono? Acontece que o termo aço carbono é realmente usado para descrever dois tipos distintos de aço:aço carbono e aço de baixa liga. O aço inoxidável, por outro lado, é um grupo especializado de ligas de aço projetadas para resistir à corrosão. Neste artigo, comparamos e contrastamos o aço carbono com o aço inoxidável.
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O que realmente significa aço carbono?
“Aço carbono” tem dois significados - uma definição técnica e uma classificação mais geral. A definição técnica é muito clara:De acordo com o American Iron and Steel Institute (AISI), um aço deve atender aos seguintes padrões para corresponder à definição técnica de aço carbono:
- Nenhum conteúdo mínimo é especificado ou exigido para cromo, cobalto, columbio [nióbio], molibdênio, níquel, titânio, tungstênio, vanádio ou zircônio, ou qualquer outro elemento a ser adicionado para obter um efeito de liga desejado
- Quando o mínimo especificado para cobre não excede 0,40 por cento
- Quando o teor máximo especificado para qualquer um dos seguintes elementos não ultrapassar os percentuais observados:manganês 1,65, silício 0,60, cobre 0,60.
A definição técnica, embora complexa, resume-se a uma restrição simples - os verdadeiros aços ao carbono devem ter quase nenhum elemento de liga, tornando-os compostos principalmente de dois materiais:ferro e carbono. A quantidade de carbono pode variar e existem alguns materiais de liga aceitáveis, mas esses aços são simples.
Além da definição precisa, o termo aço carbono também é usado para se referir ao amplo grupo de aços-liga que não são aços inoxidáveis. Ao contrário dos aços carbono, os aços de baixa liga podem conter pequenas quantidades de uma ampla variedade de elementos de liga, permitindo que sejam personalizados para uma ampla variedade de aplicações. Esses aços, embora não satisfaçam os requisitos técnicos do aço carbono, representam a maior divisão no aço:aço inoxidável versus tudo o mais.
Aço Carbono (por definição)
Simplificando, o aço carbono, por definição, é extremamente simples. É ferro com algum carbono e elementos de liga limitados. Além disso, qualquer aço que requeira elementos de liga (como 4140 e 4340, por exemplo) não aços carbono. Dentro da definição de aço carbono, os materiais podem ser definidos como aço de baixo carbono ou aço de alto carbono. Aços com baixo teor de carbono são extremamente comuns, enquanto os aços com alto teor de carbono são usados apenas em ambientes de alta resistência e não corrosivos. O aço 1020, um aço de baixo carbono, é um dos aços mais populares produzidos atualmente.
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O aço carbono tem propriedades mecânicas variáveis com base no teor de carbono. Aços com baixo teor de carbono são mais fracos e macios, mas podem ser usinados e soldados facilmente; enquanto o aço de alto carbono é mais forte, mas significativamente mais difícil de processar. Todos os aços carbono são suscetíveis à ferrugem, tornando-os impróprios para uso em uma ampla variedade de aplicações de uso final. No geral, o aço carbono é excelente se você está procurando um metal de baixo custo, mas geralmente impróprio para operações de fabricação de alta qualidade ou alta precisão.
Aços de baixa liga (às vezes chamados de aços carbono)
Os aços de baixa liga integram um ou mais elementos de liga (como cromo, cobalto, nióbio, molibdênio, níquel, titânio, tungstênio, vanádio ou zircônio) para melhorar as propriedades do material dos aços carbono tradicionais. Eles são frequentemente mais fortes, mais rígidos e ligeiramente mais resistentes à corrosão do que os aços carbono tradicionais.
Aços-liga são definidos pelos materiais de liga primária (além do carbono). 4140, um dos aços de liga mais comuns, é um aço de liga de cromo-molibdênio. Isso significa que os elementos de liga primária são cromo (que aumenta a resistência à corrosão) e molibdênio (que aumenta a tenacidade). Como resultado, o 4140 é usado em aplicações de alto desgaste e temperaturas elevadas.
Os aços-liga são um dos aços mais amplamente usados na indústria hoje. Eles são usináveis, acessíveis, prontamente disponíveis e possuem boas propriedades mecânicas. Se uma peça não precisa ser resistente à corrosão, os aços de baixa liga oferecem o melhor retorno para seu investimento.
As propriedades que tornam a liga de aço vantajosa para produzir por meio de métodos convencionais tornam-no menos valioso para a impressão 3D. Por ser facilmente usinado e adquirido a baixo custo, os custos mais altos das peças inerentes à impressão 3D em metal o tornam economicamente insustentável para imprimir. Algumas empresas de impressão de metal oferecem aços de baixa liga como o 4140, mas geralmente são raros.
Aços inoxidáveis
Os aços inoxidáveis são unidos em torno de uma propriedade fundamental do material:excelente resistência à corrosão, atribuível ao alto teor de cromo (> 10,5% em massa) e baixo teor de carbono (<1,2% em massa). Além da resistência à corrosão, as propriedades mecânicas desses aços podem variar muito.
Os aços inoxidáveis austeníticos são o tipo mais comum de aço inoxidável. Eles são resistentes à corrosão e podem ser facilmente usinados e soldados, embora não possam ser tratados termicamente. 303 e 304 são os tipos mais comuns de aços inoxidáveis austeníticos e 316L é uma variante que maximiza a resistência à corrosão. Esses aços são usados em uma ampla variedade de operações - porque são à prova de intempéries, eles funcionam em qualquer lugar. Devido aos seus custos mais elevados, a impressão 3D em metal pode ser um método de fabricação viável para essas peças.
Os aços inoxidáveis martensíticos oferecem melhores propriedades mecânicas aos aços austeníticos em detrimento da ductilidade. Como um grupo, eles carecem da versatilidade geral dos aços austeníticos - no entanto, sua dureza de alta resistência combinada com resistência à corrosão muito superior aos aços de baixa liga os tornam adequados para qualquer peça de alta resistência que esteja em um ambiente oxidante. Além disso, os aços martensíticos podem ser tratados termicamente para aumentar ainda mais a dureza, a resistência e a rigidez.
17-4 PH é um tipo particularmente útil de aço inoxidável martensítico que pode ser tratado termicamente para se ajustar a uma variedade de propriedades do material. Devido à sua alta dureza e usinabilidade extremamente baixa, muitas vezes é mais barato imprimir em 3D do que maquinar meticulosamente. Se você quiser saber mais sobre a impressão 3D de peças de metal, dê uma olhada no Markforged Metal X.
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Aço Carbono vs Aço Inoxidável:Veredicto Final
O debate entre aço carbono e aço inoxidável é um pouco mais complicado do que se pensava originalmente, pois o aço carbono pode se referir a dois tipos diferentes de aço:aço carbono tradicional e aço de baixa liga.
Comparado ao aço de baixo carbono, o aço inoxidável oferece uma grande atualização em resistência, dureza e, mais importante, resistência à corrosão. O aço de alto carbono oferece resistência que rivaliza e às vezes supera o aço inoxidável, mas é em grande parte um material de nicho no mundo da manufatura. Ao contrário de qualquer aço carbono, o aço inoxidável pode sobreviver e prosperar, livre de oxidação, em ambientes corrosivos ou úmidos. Dito isso, o aço carbono é muito mais barato do que o aço inoxidável e mais adequado para grandes componentes estruturais, como tubos, vigas e chapas de aço laminadas.
O aço de baixa liga é superior ao aço carbono em muitos aspectos, mas ainda carece de resistência à corrosão. Pode corresponder efetivamente às propriedades do material do aço inoxidável - como resultado, ligas como 4140 e 4340 são frequentemente usinadas e usadas em muitas aplicações nas quais um pouco de oxidação não faz mal. O aço inoxidável é um material de grau superior melhor utilizado em operações industriais, onde a qualidade da peça não pode ser comprometida.
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