Duas ligas de aço comumente utilizadas na metalurgia são os aços 4140 e 4130. Ambos são aços de alta resistência e baixa liga, muito tenazes e resistentes ao desgaste. No entanto, eles não têm a mesma composição, propriedades e aplicações.
Portanto, este estudo examinará as diferenças entre os aços 4140 e 4130. Também discutirá suas propriedades, como são utilizados e aspectos importantes a serem considerados na escolha do tipo de aço correto. Continue lendo.
O que é aço-liga 4140?
Contendo cromo, fósforo, enxofre, molibdênio e manganês, o aço 4140 é uma liga de baixa liga que pode ser usada em diversas aplicações. Por conter uma certa quantidade de carbono, pode ser temperado e aquecido para obter diversas resistências.
Além disso, o aço 4140 é muito tenaz, resistente ao desgaste e possui alta resistência à tensão. Como resultado, é uma escolha popular onde se exigem materiais de alto desempenho. Eixos, eixos, engrenagens e componentes hidráulicos se enquadram nessa categoria.
Propriedades do aço 4140
As propriedades únicas do aço 4140 advêm da forma como o metal interage internamente, tornando-o adequado para diversas tarefas de processamento CNC de aço e fabricação de chapas metálicas. Aqui estão algumas das principais características do aço 4140:
- Alta resistência à tração e à fadiga: O aço 4140 tem alta resistência à tração e à fadiga, tornando-o adequado para peças altamente tensionadas, como virabrequins, engrenagens e eixos.
- Excelente tenacidade e dureza: O aço 4140 é tratado termicamente até atingir uma dureza altíssima de 58 HRC, o que o torna ideal para uma ampla gama de aplicações. Além disso, o aço 4140 é resistente o suficiente para suportar cargas pesadas sem quebrar, pois não racha nem quebra facilmente com o impacto.
- Boa resistência à corrosão: Agentes de ferrugem têm dificuldade em destruir o aço 4140, especialmente quando comparado a outros aços-liga. Portanto, é uma boa escolha para peças frequentemente submetidas a condições adversas. Observe, no entanto, que a resistência à corrosão do aço inoxidável é maior do que a do aço 4140.
- Usinabilidade: O aço 4140 não é difícil de usinar, especialmente após o aquecimento. No entanto, uma vez endurecido, é difícil de usinar.
- Boa resistência ao desgaste: O aço 4140 possui boa resistência ao desgaste. Portanto, pode ser usado para fabricar peças resistentes ao desgaste.
- Boa soldabilidade: O aço 4140 pode ser soldado usando técnicas de soldagem padrão. No entanto, isso pode exigir pré-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem. Isso evita que o metal rache e garante que ele tenha as propriedades mecânicas adequadas.
- Excelente Ductilidade: O aço 4140 possui excelente ductilidade e é fácil de conformar. Além disso, é altamente resistente a impactos e tenaz, não quebrando facilmente com o impacto. Portanto, pode suportar cargas pesadas sem quebrar ou rachar.
O que é aço-liga 4130?
O aço 4130 também é um aço de baixa liga. Este aço possui um teor de carbono relativamente baixo. Contém também cromo, enxofre, silício, molibdênio, manganês e fósforo. A combinação desses elementos confere ao aço 4130 qualidades únicas, como alta resistência, tenacidade, resistência ao desgaste e resistência à corrosão. Por isso, é utilizado na fabricação de diversos aviões e outros componentes altamente carregados.
Propriedades do aço 4130
Devido às suas propriedades, o aço 4130 é utilizado em diversos processos industriais. Aqui estão algumas das propriedades mais importantes do aço 4130:
- Dureza e Resistência à TraçãoAssim como o aço 4140, o aço 4130 é muito duro e possui alta resistência à tração, podendo ser utilizado em aplicações de alta tensão. Comparado ao aço carbono, o aço 4130 apresenta uma relação peso-resistência maior. Por isso, é ideal para trabalhos de fabricação onde o peso é crucial.
- Elasticidade: O aço 4130 é altamente elástico, com um limite de escoamento de 460 MPa. Isso significa que o material pode suportar altos níveis de tensão e ainda assim retornar à sua forma original.
- Ductilidade: O aço 4130 é muito dúctil, especialmente após o recozimento. Como resultado, linhas podem ser facilmente fabricadas com este aço.
- Resistência à corrosão e à temperatura: O aço 4130 também é muito resistente à corrosão e altas temperaturas sem perder sua forma ou estrutura.
- Boa soldabilidade: Técnicas de soldagem padrão podem ser usadas para unir aços 4130. Soldagem a arco com gás tungstênio (GTAW), soldagem a arco metálico com proteção gasosa (GMAW) e soldagem a arco metálico com proteção gasosa (SMAW) são maneiras fáceis de uni-los.
- Resistência excepcional: O aço 4130 possui alta tenacidade. Suporta cargas de choque e não quebra sob tensão.
- Boa resistência à fadiga:O aço 4130 não é suscetível ao desgaste, portanto pode ser usado onde as tensões ou cargas variam ao longo do tempo.
- Adequado para usinagem: O aço 4130 é fácil de usinar, especialmente em condições temperadas ou recozidas. Métodos de usinagem convencionais podem ser usados para processá-lo, como furação, fresamento, torneamento e retificação.
Qual é a semelhança entre o aço 4140 e o aço 4130?
4140 e 4130 são aços de baixa liga e são semelhantes em muitos aspectos. Aqui estão algumas das principais semelhanças entre os dois aços:
- Composição: 4140 e 4130 são aços cromo-molibdênio. Isso significa que ambos são compostos de carbono, além de cromo e molibdênio. Esses elementos de liga conferem a ambos os aços boa resistência, tenacidade e resistência ao desgaste.
- Tratabilidade Térmica: Tanto o aço 4140 quanto o 4130 podem ser endurecidos e modificados por meio de etapas de tratamento térmico, como têmpera e revenimento. Isso significa que podem ser usados em aplicações onde a resistência mecânica e a resistência ao desgaste são importantes.
- Propriedades Mecânicas: Quando tratados termicamente corretamente, os aços 4140 e 4130 apresentam alta resistência à tração e ao escoamento, além de alta dureza. São também tenazes e resistentes ao desgaste. Portanto, podem ser utilizados em aplicações que envolvem carregamento cíclico.
- Soldabilidade: Tanto o aço 4140 quanto o 4130 podem ser soldados. No entanto, deve-se tomar cuidado para evitar trincas por hidrogênio e outros problemas que podem ocorrer durante a soldagem.
- Usinabilidade: Os aços 4140 e 4130 apresentam boa usinabilidade. Portanto, podem ser usinados utilizando métodos padrão.
- Aplicações: Porque os aços 4140 e 4130 têm propriedades semelhantes. Portanto, podem ser usados para fabricar eixos, engrenagens, rolamentos, ferramentas e outras peças industriais que precisam ser fortes e resistentes ao desgaste.
Estas são algumas das características comuns entre os aços 4140 e 4130. No entanto, eles têm composições e propriedades diferentes, portanto, um pode ser melhor que o outro para alguns usos. No geral, porém, ambos são aços de cromo-molibdênio de baixa liga e têm muito em comum.
Diferença entre aço 4130 e aço 4140
Existem vários tipos de aços-liga, cada um com suas próprias propriedades e características e, portanto, adequados para aplicações específicas. O aço 4140 e o aço 4130 são dois tipos de aço que são frequentemente comparados.
Esses dois tipos de aço são fortes e tenazes, sendo aços de baixa liga utilizados em diversas aplicações. No entanto, eles são completamente diferentes em alguns aspectos importantes. Aqui estão algumas dessas diferenças:
Composição
A principal diferença entre os aços 4140 e 4130 é a composição química, assim como a principal diferença entre os aços 1018 e 4140. A composição química dos dois aços está listada abaixo.
A composição química do aço 4140 é a seguinte:
- Carbono: 0,38%-0,43
- Cromo: 0,8%-1,1%
- Manganês: 0,75%-1,0
- Fósforo: 0,035% (máx.)
- Enxofre: 0,040% (máx.)
- Silício: 0,15%-0,35% (máx.)
- Molibdênio: 0,15%-0,25
O aço 4130 consiste na seguinte composição química:
- Carbono: 0,28%-0,33
- Cromo: 0,8%-1,1%
- Manganês: 0,40%-0,60
- Fósforo: 0,035% (máx.)
- Enxofre: 0,040% (máx.)
- Silício: 0,15%-0,35% (máx.)
- Molibdênio: 0,15%-0,25
Como pode ser observado pela composição química acima, o aço 4140 possui maior teor de carbono e manganês do que o aço 4130. No entanto, ambos os aços possuem aproximadamente a mesma quantidade de cromo e enxofre.
Tratamento térmico
Tanto o aço 4140 quanto o 4130 podem ser tratados termicamente para melhorar suas propriedades. No entanto, diferentes tratamentos térmicos são necessários para obter as propriedades desejadas. Para tornar o aço 4140 muito forte e tenaz, ele precisa ser temperado e revenido.
Para a têmpera, o aço 4140 é aquecido a temperaturas entre 1.600 °F e 1.650 °F. Em seguida, é resfriado em óleo ou água para atingir uma dureza Rockwell de 40-45 HRC. Após o endurecimento, o aço é revenido a temperaturas entre 500 °F e 600 °F para torná-lo mais tenaz, mantendo sua dureza.
Por outro lado, o aço 4130 é geralmente normalizado e revenido para obter as mesmas qualidades. O aço 4130 é aquecido a uma temperatura de aproximadamente 825°C a 825°C durante o processo de endireitamento e, em seguida, resfriado ao ar. Isso ajuda a aumentar sua resistência e tenacidade.
Propriedades Mecânicas
As propriedades mecânicas dos aços 4140 e 4130 variam dependendo do método de aquecimento e da aplicação. Veja como as propriedades mecânicas desses aços diferem:
Resistência e Força
O aço 4140 é adequado para peças altamente tensionadas, pois seus limites de resistência à tração e ao escoamento são superiores aos do aço 4130. O aço 4140 possui uma resistência à tração entre 655 e 979 MPa, enquanto seu limite de escoamento é de cerca de 415 MPa. Após têmpera e revenimento, o aço 4140 apresenta uma dureza de 28 a 32 HRC. No entanto, quando recozido, o aço 4140 apresenta uma dureza menor, de cerca de 17 HRC.
Por outro lado, o aço 4130 é mais resistente e flexível que o aço 4140, mas seus limites de resistência à tração e escoamento são menores. O aço 4130 tem um limite de escoamento de cerca de 460 MPa e uma resistência à tração na faixa de 560 a 725 MPa. O aço 4130 tem uma dureza na faixa de 15 a 23 HRC.
Usinabilidade
Devido ao seu menor teor de carbono, o aço 4130 é mais fácil de usinar do que o aço 4140. Em geral, os especialistas utilizam técnicas padrão, como furação, fresamento e torneamento, para usinar o aço 4130 sem medo de queimar ou danificar a peça. Por outro lado, ao trabalhar com aço 4140, é preciso ter mais cuidado para evitar rachaduras.
Soldabilidade
Uma das vantagens do aço 4130 é que ele pode ser soldado. Devido ao seu menor teor de carbono, é mais fácil de soldar do que o aço 4140. Você pode soldar o aço 4130 usando qualquer método padrão, como soldagem a arco de tungstênio a gás (GTAW) ou soldagem a arco metálico a gás (GMAW).
Por outro lado, o aço 4140 precisa ser aquecido e tratado de forma diferente após a soldagem para garantir uma solda forte, durável e sem defeitos.
Uso
Os aços 4140 e 4130 são amplamente utilizados para diversas tarefas em diversos setores. No entanto, como o aço 4140 é ligeiramente mais resistente que o 4130, sua vida útil é mais longa. Portanto, é frequentemente utilizado em aplicações que exigem resistência a condições mais severas ou níveis de estresse mais elevados.
Pulverização Térmica
Ao pulverizar metal fundido e aquecido, esse acabamento facilita a prevenção de arranhões, descamação e rachaduras na superfície de peças metálicas. Além disso, pode auxiliar na colagem de grandes peças estampadas de metal.
Como escolher entre aço 4130 e 4140?
Os aços 4140 e 4130 são muito fortes e tenazes, mas possuem propriedades inerentes diferentes. Portanto, você precisa entender as diferenças entre esses dois tipos de aço para escolher o ideal para o seu trabalho. É disso que se trata o aço 4140 vs. 4130. Aqui estão algumas sugestões para ajudá-lo a fazer a escolha certa:
Compare a composição química dos dois aços
A quantidade de carbono, manganês, cromo, silício, enxofre e molibdênio no aço 4140 é diferente daquela presente no aço 4130. Você pode comparar a composição química dos dois aços para encontrar o que melhor atende às suas necessidades.
Verificação das Propriedades Mecânicas de Ambos os Aços
Para aplicações que exigem alta resistência e dureza, o aço 4140 pode ser uma escolha melhor. O aço 4140 possui maior teor de carbono e manganês e pode ser temperado e revenido. Isso o torna ideal para peças submetidas a altos níveis de estresse.
Além disso, se o seu produto exigir menor resistência e maior ductilidade, o aço 4130 também é uma escolha melhor. Portanto, verifique a resistência à tração, o limite de escoamento e a dureza de ambos os aços para ver qual é mais adequado às suas necessidades.
Determinar requisitos de usinabilidade
Se a sua aplicação exige usinabilidade fácil, o aço 4130 é uma boa escolha. Isso ocorre porque ele tem menor resistência ao cisalhamento, o que significa que remove cavacos mais rapidamente e requer menos força de corte na usinagem de formas complexas.
No entanto, se a sua aplicação exigir peças muito resistentes e difíceis de usinar, use aço 4140. O aço 4140 é mais difícil de usinar por máquinas, pois leva mais tempo para remover cavacos e exige mais força. Além disso, você pode querer certificar-se de que o aço que está usando pode ser gravado a laser antes de fazer sua escolha.
Certifique-se de entender as regras do tratamento térmico
diferentes tipos de aquecimento. Portanto, se o trabalho exigir um determinado tipo de tratamento térmico, isso pode influenciar na sua escolha do aço.
Portanto, você precisa saber qual tratamento térmico é necessário para a sua aplicação. Em seguida, compare suas propriedades com as dos dois aços e faça sua escolha.
Considere o preço
O preço dos aços 4130 e 4140 pode variar por diversos motivos, incluindo o fornecedor, a quantidade de aço necessária, o tipo específico de aço e as necessidades específicas da aplicação.
Portanto, verifique o preço dos dois tipos de aço e escolha o que melhor atende às suas necessidades. O aço 4140 costuma ser um pouco mais caro que o aço 4130 porque é mais forte e duro.
Aplicações para aço 4140 e 4130
Devido às suas propriedades metálicas, os aços 4140 e 4130 são utilizados em diversos setores. Aqui estão alguns deles:
- Indústria automotiva: Trabalhadores da indústria automotiva utilizam o aço 4140 para fabricar peças importantes, como bielas, virabrequins e engrenagens. Por ser tão forte e resistente ao desgaste, o aço 4130 também é usado na fabricação de chassis, gaiolas de proteção e componentes de suspensão de carros de corrida.
- Construção:O aço 4140 também é usado na indústria da construção para componentes de edifícios e pontes que precisam ser fortes e duráveis.
- AeroespacialProfissionais aeroespaciais utilizam os aços 4140 e 4130 para fabricar componentes de aeronaves, como trens de pouso, asas, peças de motor e outros componentes estruturais.
- Tubulação Estrutural:O aço 4130 é usado para fazer quadros de bicicleta, quadros de motocicleta, equipamentos esportivos e outros tubos estruturais porque tem uma alta relação resistência-peso e é fácil de soldar.
Conclusão
O processamento do aço é um dos métodos de fabricação mais populares em diversos setores industriais atualmente, com muitas empresas utilizando diferentes tipos de aço para atender às suas diversas necessidades de fabricação. No entanto, selecionar o tipo de aço adequado pode ser um desafio devido às diferentes propriedades de cada um. Por exemplo, os aços 4140 e 4130, ambos aços de baixa liga, são amplamente utilizados na fabricação devido à sua alta resistência, tenacidade e resistência à corrosão.
Embora compartilhem algumas semelhanças, também diferem em aspectos fundamentais, tornando essencial compreender essas variações para escolher a melhor opção para o seu projeto.
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Perguntas frequentes
O aço 4140 é melhor que o aço 4130?
A escolha do melhor aço depende da aplicação e das necessidades da aplicação. No fim das contas, é importante conversar com um engenheiro de materiais ou fabricante de peças para descobrir qual aço é mais adequado para um trabalho específico.
O aço 4140 enferruja?
O níquel, o cromo e o molibdênio presentes no aço 4140 melhoram as propriedades de passivação e o tornam mais resistente à corrosão. Como resultado, esse aço ainda pode ser usado na fabricação de itens para uso em ambientes agressivos e corrosivos.
