Como posso comparar o aço 4140 e 4150?

Superman pode ser o "homem de aço", mas um cientista perspicaz pode perguntar: de que tipo?

Embora o aço seja um dos materiais mais fortes e importantes da Terra, com usos comuns utensílios domésticos, como clipes de papel para as vigas de arranha-céus e carcaças de automóveis, nem todo aço é igual. Dois dos mais comuns ligas de aço, Aço 4140 e 4150, diferem em resistência, bem como nas condições em que são utilizáveis.

O aço é uma liga ou uma mistura de mais de um elemento. É principalmente ferro, com cerca de 1 por cento de carbono e, às vezes, pequenas quantidades de outros materiais.

4140 e 4150 steel são duas ligas de aço extra fortes e duras. Além do carbono, cada um deles contém 0,80 a 1,10 por cento de cromo e 0,15 a 0,25 por cento de molibdênio.

A Society of Automotive Engineers, ou SAE, e o American Iron and Steel Institute, ou AISI, usam um sistema de quatro dígitos para designar a composição química do aço. Para ligas de aço, os primeiros dois dígitos indicam os principais elementos de liga presentes e os dois últimos dígitos fornecem o teor de carbono em centésimos de um por cento. Isso significa que os aços 4140 e 4150 têm os mesmos elementos de liga, cromo e molibdênio, mas o aço 4150 tem mais carbono.

Em termos de propriedades, as diferenças entre o aço 4140 e 4150 incluem:

• Resistência à tração, que descreve a tensão máxima de tração que um material pode suportar antes de começar a se quebrar. Um material 4150 tem maior resistência à tração do que um material 4140.
• Ductilidade e trabalhabilidade, que se referem à facilidade de uso dos aços. Enquanto o aço 4140 e 4150 podem ser soldados facilmente, o material 4140 é mais conhecido por sua ductilidade ou capacidade de dobrar e pelo fato de que pode ser usado em condições de trabalho a frio. O material 4150, por outro lado, deve ser tratado termicamente antes do uso.

Outra liga de ferro comum encontrada em ferramentas é conhecida como D2. É 86 por cento igual ao aço 4140, mas contém uma porcentagem maior de carbono e cromo. O aço D2 pode ter a maior ductilidade entre as ferramentas de aço.

Os fabricantes podem definir as propriedades do material de diferentes aços, incluindo aços D2, 1440 e 1450, por um processo conhecido como tratamento térmico. Controlar cuidadosamente como o calor é aplicado a um aço de liga de carbono muda o arranjo molecular dentro do aço, o que leva a suas propriedades diferentes.

Por exemplo, ligas de aço que são recozido são levados a uma temperatura alta em um forno e, em seguida, deixados esfriar lentamente. Esta opção resulta em um aço com mais ductilidade e menos fragilidade, o que significa que não quebrará com tensões internas tão facilmente quanto outra opção.

Enquanto isso temperar é um tratamento térmico que ocorre em temperaturas mais baixas e aumenta a tenacidade e a ductilidade de um material, embora também reduza um pouco sua resistência. Quanto mais ductilidade é ganha, mais resistência é perdida, mas geralmente não tanto para mudar o caso de uso do aço. Outros materiais, incluindo alumínio, são temperados da mesma maneira.

Além do carbono, cromo e molibdênio, vários outros elementos são comumente usados ​​para formar ligas de aço com propriedades específicas. Estes incluem cobalto, manganês, tungstênio e vanádio.

Além dos aços 1440 e 1450, as ligas mais comuns são 4340 (aço níquel-cromo-molibdênio), 6150 (aço cromo-vanádio) e 8620 (aço HSLA).

HSLA significa "baixa liga de alta resistência,"o que significa que o aço é projetado para atender a mecânico requisitos ao invés de químico composições. Portanto, um determinado tipo de liga de aço HSLA pode, de fato, ter quantidades variáveis ​​de elementos adicionados a ela. Em ordem decrescente de porcentagem, o aço 8620 é composto por: ferro, carbono, silício, molibdênio, manganês, níquel, cromo, enxofre e fósforo.