Aços-mola estruturais de liga 65G, 1.1240, 1.1260, 65Mn4, 66Mn4, 55S2, 1.5026, 55Si7, 60S2A, 1.5027, 1.5028, 1.5029, 50HS, 50HF, 1.8159, 51CrV4, 50CrV4
O aço mola é utilizado na produção de todos os tipos de molas, molas de pressão e outras peças que requerem elasticidade; ele pode ser dividido em dois grupos básicos:
a) aços de silício, manganês e silício-manganês 65G (1.1240, 1.1260, 65Mn4, 66Mn4), 55S2 (1.5026, 55Si7), 60S2A (1.5027, 1.5028, 1.5029)
b) aços cromados com a adição de vanádio, manganês e silício 50HS, 50HF (1.8159, 51CrV4, 50CrV4), 60SGH
Aço para molas de silício, manganês e silício-manganês
No primeiro grupo, os aços com adição de silício melhoram suas propriedades elásticas, enquanto a redução do carbono também aprimora suas propriedades plásticas. Esses aços descarbonetam com muita facilidade em temperaturas de revenido mais elevadas e sua temperabilidade é ligeiramente superior à dos aços-mola carbono. Os aços silício, manganês ou silício com adição de manganês, graus 45S, 50S, 40S2, 50S2, 55S2 (1.5026, 55Si7), 60S2, 60S2A (1.5027, 1.5028, 1.5029), 65G (1.1240, 1.1260, 65Mn4, 66Mn4) e 60SG , são um grupo muito comum de aços-mola.
A adição de silício melhora suas propriedades elásticas e, com teor reduzido de carbono, suas propriedades plásticas. Comparados aos aços carbono, eles combinam maior resistência, ductilidade e resistência ao impacto, além de resistência ao relaxamento de tensões. São ligeiramente mais caros que os aços carbono, pois o silício é um dos aditivos de liga mais baratos. No entanto, os aços siliciosos apresentam certas desvantagens: descarbonetam com muita facilidade e podem grafitizar em temperaturas de revenido mais elevadas.
Sua temperabilidade é apenas ligeiramente superior à dos aços carbono, portanto, sua faixa dimensional não é ampla. Eles também são caracterizados por uma tendência a desenvolver uma estrutura bandada causada pela presença de inclusões não metálicas. Os aços siliciosos (45S, 50S, 40S2, 50S2, 55S2 (1.5026, 55Si7, 60S2, 60S2A, 1.5027, 1.5028, 1.5029), os aços siliciosos-manganês (60SG) e os aços manganês (65G, 1.1240, 1.1260, 65Mn4, 66Mn4) são utilizados na produção de produtos metalúrgicos como chapas laminadas a quente, chapas laminadas a frio, barras chatas, barras laminadas redondas e quadradas e peças forjadas em matriz aberta.
Aço mola com adição de vanádio, manganês e silício.
O segundo grupo inclui aços que, graças à presença de elementos formadores de carbonetos, como vanádio e cromo, apresentam maior resistência a altas temperaturas e são mais temperáveis do que os aços siliciosos. Os aços cromo com adições de vanádio, manganês e silício – classes 50HS, 50HG, 50HF (1.8159, 51CrV4, 50CrV4) e 60SGH – não apresentam as características negativas dos aços siliciosos puros. Sua temperabilidade é significativamente maior, tornando-os adequados para uso em elementos de mola com seções transversais maiores.
Devido à presença de elementos formadores de carbonetos (Cr, V), esses aços são menos propensos ao crescimento de grãos e apresentam maior resistência a altas temperaturas, permitindo seu uso em uma faixa de temperatura mais ampla do que os aços carbono e silício. O efeito combinado dos elementos de liga utilizados nesses aços possibilita os maiores limites de escoamento e elasticidade, mesmo em grandes seções transversais. Os aços Cr-V 50HF, 51CrV4, 50CrV4 e 1.8159 são caracterizados por menor quantidade de inclusões não metálicas e, portanto, maior resistência à fadiga.
Para molas particularmente exigentes, os aços deste grupo são por vezes fundidos a vácuo, resultando num material com pureza significativamente superior à exigida pela norma PN74/H-84032 . As molas fabricadas com aço fundido a vácuo caracterizam-se por uma durabilidade particularmente elevada, desde que o tratamento térmico e o acabamento superficial sejam realizados com grande cuidado. Os aços que contêm crómio e manganês tendem a desenvolver fragilidade de revenido a temperaturas de revenido mais elevadas; para evitar este problema, recomenda-se um arrefecimento rápido após o revenido. Os aços para molas com crómio, com adição de vanádio, manganês e silício, são utilizados na produção de chapas metálicas, uma vasta gama de barras e peças forjadas.
Critérios para seleção de aços-liga para molas
Os critérios básicos utilizados na seleção de aços para molas para aplicações específicas são o valor da resistência ao escoamento, derivado de cálculos de projeto, e a viabilidade de atingir esse valor em uma determinada seção transversal do produto, determinada pela temperabilidade do aço. Outras considerações incluem as condições de operação das molas, a direção da tensão e o padrão de deformação, que exigem a análise de fatores estruturais — homogeneidade da estrutura e o grau de contaminação com inclusões não metálicas. Para operação em altas temperaturas, deve-se utilizar aço Cr-V, pois ele é mais resistente a alterações nas propriedades em temperaturas mais elevadas. Diferentes classes de aço para molas apresentam diferenças significativas, resultantes dos efeitos dos elementos de liga.
Designações de acordo com o PN
Na designação da classificação PN, o primeiro elemento é um número que indica o teor médio de carbono em centésimos de %, seguido por uma ou mais letras que indicam os símbolos do elemento de liga. Se houver um número após a letra, ele indica a quantidade desse elemento; se não houver número, significa que o elemento em questão está presente em quantidade inferior a 2%.
G – Manganês
S – Silício
H – Cromado
F – Vanádio
A letra A pode aparecer no final da marca do aço, indicando maior qualidade, ou seja, menor teor de fósforo e enxofre.
Por exemplo, a designação de aço 50HSA significa que o teor médio de carbono é de 0,50%, o teor de cromo e silício é inferior a 1,5% e que a liga é de qualidade superior.
65G – aço mola manganês 1.1240, 1.1260, 65Mn4, 66Mn4
55S2 – aço mola silício 1.5026, 55Si7
60S2/60S2A – aço mola silício 1.5027, 60SGH, 1.5028, 1.5029
50HS – aço cromo-silício
50HF – aço cromo-vanádio 1.8159, 51CrV4, 50CrV4
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