Guia completo do aço-carbono SAE AISI 1026: Composição, propriedades e aplicações

Imagine um material que atinge o equilíbrio perfeito entre resistência e versatilidade, tornando-o uma escolha indispensável em várias aplicações de engenharia. O aço-carbono SAE AISI 1026 é precisamente esse material, conhecido pelas suas propriedades mecânicas robustas e adaptabilidade. Este guia aprofunda os pormenores intrincados do SAE AISI 1026, explorando a sua composição química, propriedades mecânicas e diversas aplicações. Quer esteja curioso sobre a sua composição elementar, como o teor de carbono e manganês, ou sobre a forma como a sua resistência à tração e dureza o tornam adequado para veios de motores e componentes hidráulicos, esta visão geral abrangente fornecerá as informações de que necessita. Pronto para descobrir o que faz do SAE AISI 1026 uma pedra angular no mundo dos aços ao carbono? Vamos mergulhar e explorar as suas notáveis propriedades e utilizações.

Visão geral do aço-carbono SAE AISI 1026

Introdução geral

O aço-carbono SAE AISI 1026, também conhecido como UNS G10260, é um aço não ligado de baixo a médio carbono, amplamente reconhecido pela sua versatilidade e propriedades mecânicas. Pode ser facilmente transformado em produtos forjados. Este aço é utilizado em várias indústrias devido às suas propriedades mecânicas favoráveis e versatilidade.

Designação e classificação

O sistema de designação SAE (Society of Automotive Engineers) e AISI (American Iron and Steel Institute) é utilizado para classificar este aço. O "10" em 1026 denota o aço de carbono simples e o "26" refere-se ao seu teor de carbono. Esta classificação permite aos engenheiros e fabricantes determinar facilmente as propriedades do aço e as aplicações adequadas.

O aço-carbono SAE AISI 1026 desempenha um papel crucial em vários sectores, como o automóvel, o dos electrodomésticos e o da construção. A sua combinação de resistência, maquinabilidade e formabilidade torna-o uma escolha popular para uma vasta gama de componentes, desde veios de motor forjados a peças de maquinaria. As propriedades consistentes deste aço e a conformidade com as normas da indústria garantem um desempenho fiável em diversas aplicações industriais.

Composição química e gamas elementares

Definição e importância da composição química

A composição química de um material detalha os tipos e quantidades de elementos químicos que contém. No caso do aço-carbono SAE AISI 1026, a compreensão da sua composição química é crucial, uma vez que influencia diretamente a força, a durabilidade e a resistência ao calor do aço. Cada elemento desempenha um papel específico na determinação do comportamento do aço durante os processos de fabrico, como o forjamento, a maquinagem e a soldadura, bem como no seu desempenho em aplicações de utilização final.

Repartição pormenorizada das gamas elementares

Carbono (C)

O carbono é o principal elemento de liga no aço-carbono SAE AISI 1026, com um teor que varia entre 0,220% e 0,280%. Este teor médio de carbono confere ao aço uma combinação equilibrada de dureza, resistência e ductilidade. À medida que o teor de carbono aumenta, o aço torna-se mais duro e mais forte, mas menos dúctil. A gama média de carbono no aço 1026 permite-lhe ser tratado termicamente de forma eficaz para obter as propriedades mecânicas desejadas para várias aplicações.

Manganês (Mn)

O manganês, presente entre 0,60% e 0,90%, aumenta a resistência, a tenacidade e a temperabilidade do aço. Também ajuda a contrariar a fragilidade causada pelo enxofre. Ao formar sulfureto de manganês (MnS) em vez de sulfureto de ferro (FeS), evita a formação de compostos de baixo ponto de fusão que podem causar fissuras durante os processos de trabalho a quente.

Fósforo (P)

O fósforo é considerado um elemento de impureza e o seu teor é normalmente limitado a ≤ 0,030 - 0,040%. Níveis elevados de fósforo podem reduzir a tenacidade e a ductilidade do aço. Ao manter o teor de fósforo baixo, o aço mantém boas propriedades mecânicas, especialmente em aplicações onde é necessária resistência ao impacto.

Enxofre (S)

O enxofre é também uma impureza, com um teor de ≤ 0,035 - 0,050%. Um baixo teor de enxofre melhora a maquinabilidade, mas demasiado enxofre pode tornar o aço frágil. Em alguns casos, podem ser tolerados níveis de enxofre ligeiramente superiores para melhorar a maquinabilidade, mas é necessário um controlo cuidadoso para evitar efeitos negativos na tenacidade do aço.

Ferro (Fe)

O ferro, que compreende 98,73% a 99,18%, actua como metal de base e fornece a estrutura fundamental do aço.

Outros oligoelementos

• Crómio (Cr): Presente em quantidades vestigiais (≤ 0,15%), o crómio pode melhorar ligeiramente a resistência à corrosão e a temperabilidade do aço.
• Cobre (Cu): Com um teor de ≤ 0,20%, o cobre é um elemento residual que pode aumentar a resistência à corrosão do aço.
• Níquel (Ni)O teor de níquel ≤ 0,20% confere ao aço tenacidade e resistência à corrosão.
• Molibdénio (Mo): Quantidades vestigiais (≤ 0,06%) de molibdénio melhoram a resistência e a temperabilidade do aço.
• Boro (B): Adicionado na gama de 0,0005 - 0,003%, o boro pode melhorar significativamente a temperabilidade do aço com um impacto mínimo noutras propriedades.
• Chumbo (Pb): Por vezes adicionado na gama de 0,150 - 0,350% para melhorar a maquinabilidade, especialmente em aplicações que requerem operações de maquinagem extensivas.

Propriedades mecânicas e caraterísticas de desempenho

Explicação das propriedades mecânicas

As propriedades mecânicas referem-se à forma como os materiais se comportam sob diferentes tipos de carga e tensão. No caso do aço-carbono SAE AISI 1026, estas propriedades incluem a resistência à tração, o limite de elasticidade, o alongamento, a dureza, a ductilidade, a tenacidade, os módulos de elasticidade e de cisalhamento, o coeficiente de Poisson e a maquinabilidade. Estes atributos são cruciais para determinar a adequação do aço a diferentes aplicações.

Resistência à tração

A resistência à tração é a tensão máxima que um material pode suportar ao ser esticado antes de se partir. Para o aço-carbono SAE AISI 1026, esta resistência varia entre 490 MPa (71.100 psi) e 550 MPa (80.000 psi), dependendo da forma como é processado. Esta elevada resistência à tração torna o aço adequado para aplicações que requerem resistência à rutura sob tensão.

Resistência ao escoamento

O limite de elasticidade é o nível de tensão a partir do qual um material começa a deformar-se permanentemente. Para o aço-carbono AISI 1026, o limite de elasticidade é de cerca de 415 MPa (60.200 psi) numa condição formada a quente e pode atingir até 470 MPa (68.000 psi) quando estirado a frio. Esta propriedade é essencial para aplicações em que o material deve manter a sua forma sob carga.

Alongamento

O alongamento mede o quanto um material pode esticar antes de quebrar. O aço-carbono AISI 1026 tem um alongamento na rutura de cerca de 15% num comprimento de calibre de 50 mm, o que indica uma boa ductilidade para processos de conformação.

Dureza

A dureza indica a resistência de um material à deformação, nomeadamente à indentação. O aço-carbono AISI 1026 tem uma dureza Brinell de cerca de 143 HB, equivalente a 78 na escala Rockwell B e a 149 na escala Vickers. Esta dureza moderada permite uma maquinagem e uma conformação eficazes.

Ductilidade e tenacidade

A ductilidade e a tenacidade são propriedades essenciais para materiais sujeitos a cargas dinâmicas. O aço-carbono AISI 1026 apresenta uma boa ductilidade com um alongamento de cerca de 15% e uma redução de área de cerca de 40%, o que significa que pode sofrer deformações significativas e absorver energia sem fraturar.

Módulos elásticos e de cisalhamento

O módulo de elasticidade (módulo de Young) do aço-carbono AISI 1026 varia normalmente entre 190 e 210 GPa (27,5 e 30,5 × 10^6 psi). Esta propriedade mede a rigidez do aço e a sua capacidade de resistir à deformação sob carga. O módulo de cisalhamento, aproximadamente 73 a 80 GPa (11,6 × 10^6 psi), reflecte a resposta do material à tensão de cisalhamento. Estes módulos são consistentes com os aços comuns e indicam um bom desempenho estrutural.

Coeficiente de Poisson

O rácio de Poisson para o aço-carbono AISI 1026 varia entre 0,27 e 0,30. Este número adimensional descreve a relação entre a deformação lateral e a deformação axial quando o material é esticado. Um rácio de Poisson típico para aços, indica caraterísticas de deformação equilibradas sob carga.

Maquinabilidade

A maquinabilidade refere-se à facilidade com que um material pode ser cortado numa forma desejada com um acabamento superficial e uma vida útil da ferramenta aceitáveis. O aço-carbono AISI 1026 tem uma classificação de maquinabilidade de cerca de 75% em relação ao aço AISI 1212, que é considerado 100%. A maquinabilidade melhora com os processos de estiragem a frio, que refinam a estrutura do grão e aumentam a dureza, tornando-o adequado para várias operações de maquinagem.

Propriedades térmicas e comportamento

Visão geral das propriedades térmicas

Compreender as propriedades térmicas do aço-carbono SAE AISI 1026 é essencial para avaliar o seu desempenho em diferentes condições de temperatura. Estas propriedades determinam a forma como o material responde às mudanças de temperatura, afectando a sua estabilidade dimensional, as capacidades de transferência de calor e o comportamento mecânico geral. Por exemplo, o coeficiente de expansão térmica indica o quanto o material se expandirá ou contrairá com as flutuações de temperatura, o que é crucial para aplicações que envolvem tolerâncias apertadas. A condutividade térmica, por outro lado, afecta a eficiência com que o material pode transferir calor, afectando a sua adequação para permutadores de calor ou componentes de motores.

Densidade

A densidade do aço carbono SAE AISI 1026 é de aproximadamente 7,85 g/cm³ (0,284 lb/in³). Este valor é típico para aços de baixo a médio carbono e ajuda a calcular o peso, as capacidades de suporte de carga e a inércia térmica em aplicações de engenharia.

Módulo de elasticidade

O módulo de elasticidade, também conhecido como módulo de Young, para o aço-carbono AISI 1026 varia entre 190 e 210 GPa (27,5 e 30,5 × 10^6 psi). Esta propriedade mede a rigidez do material e a resistência à deformação elástica sob carga. É um fator crítico para determinar o comportamento do aço sob tensão mecânica e a sua adequação a aplicações estruturais.

Condutividade térmica

A condutividade térmica do aço-carbono AISI 1026 é de cerca de 51,9 W/m-K (360 BTU-in/hr-ft²-°F) a 0°C. Esta propriedade mostra a capacidade do aço para conduzir calor, o que é importante para os permutadores de calor e durante o processamento térmico, como o forjamento e o tratamento térmico.

Capacidade de Calor Específico e Coeficiente de Expansão Térmica

A capacidade térmica específica do aço-carbono AISI 1026 é de cerca de 0,486 J/g-°C (0,116 BTU/lb-°F) a temperaturas superiores a 100°C. Este valor é crucial para processos que envolvem mudanças significativas de temperatura. Além disso, o coeficiente de expansão térmica linear varia entre cerca de 12,1 µm/m°C (6,72 µin/in°F) a temperaturas mais baixas e cerca de 14,4 µm/m°C (8,00 µin/in°F) a temperaturas mais elevadas, o que é importante para manter a exatidão dimensional sob ciclos térmicos.

Temperatura de fusão e calor latente

O ponto de fusão do aço AISI 1026 é de cerca de 1460°C (2670°F), com um calor latente de fusão de 250 J/g. Estes valores são essenciais para os processos que envolvem a fusão, como a fundição e a soldadura, e definem os limites térmicos superiores para a utilização do material.

Comportamento térmico e considerações sobre o processamento

Gama de temperaturas de forjamento

O aço AISI 1026 é normalmente forjado entre aproximadamente 1230°C e 900°C (2250°F e 1650°F). A forja dentro deste intervalo de temperatura garante uma boa trabalhabilidade e evita o sobreaquecimento, que poderia degradar as propriedades mecânicas do material.

Tratamento térmico

O tratamento térmico optimiza as propriedades mecânicas do aço AISI 1026. A normalização a 900-925°C refina a microestrutura e alivia as tensões internas. A cementação e o endurecimento superficial a 760-790°C, seguidos de têmpera, atingem a dureza e as propriedades mecânicas desejadas. A têmpera a 170-210°C alivia as tensões residuais sem reduzir significativamente a dureza.

Efeitos da expansão térmica

A expansão térmica moderada do aço AISI 1026 requer uma consideração cuidadosa no projeto para evitar o stress térmico ou a distorção durante as flutuações de temperatura. Esta propriedade é particularmente importante em aplicações que envolvem operações a alta temperatura ou ciclos térmicos frequentes, em que a manutenção da estabilidade dimensional é fundamental.

Implicações práticas

As propriedades térmicas do aço-carbono SAE AISI 1026 tornam-no adequado para aplicações que exigem condutividade e expansão térmicas moderadas. A sua capacidade de ser forjado e tratado termicamente dentro de intervalos de temperatura específicos permite propriedades mecânicas adaptadas, tornando-o ideal para componentes como veios, peças de maquinaria e outros elementos estruturais críticos. As caraterísticas térmicas do aço devem ser integradas nas decisões de conceção e processamento para garantir um desempenho e uma durabilidade óptimos.

Aplicações e casos de utilização comuns

Componentes mecânicos e automóveis

O aço-carbono SAE AISI 1026 é amplamente utilizado nos sectores automóvel e mecânico devido às suas propriedades mecânicas favoráveis.

Eixos de motor forjados

Os veios dos motores necessitam de materiais que equilibrem a força, a tenacidade e a resistência à fadiga. O AISI 1026 é ideal para esta aplicação porque oferece uma boa resistência à tração de aproximadamente 490 MPa e um limite de elasticidade de cerca de 415 MPa. Estas propriedades garantem que os veios do motor podem suportar as tensões de rotação e carga sem falhar prematuramente.

Eixos hidráulicos

A dureza e a maquinabilidade do AISI 1026 tornam-no adequado para veios hidráulicos, que têm de ser maquinados com precisão e duráveis. A composição do aço permite um excelente desempenho nestas aplicações exigentes.

Eixos da bomba

À semelhança dos veios hidráulicos, os veios das bombas beneficiam da resistência e durabilidade do AISI 1026. A capacidade do aço de ser maquinado em dimensões precisas e a sua resistência ao desgaste e à fadiga fazem dele um material preferido para o fabrico de veios de bombas.

Componentes forjados

O AISI 1026 é altamente adequado para processos de forjamento, que envolvem a moldagem de metal utilizando forças de compressão localizadas.

Processo de forjamento

O aço pode ser forjado a temperaturas elevadas que variam entre 1230°C e 900°C, permitindo-lhe ser moldado em formas complexas, mantendo a sua resistência.

Peças forjadas típicas

Os componentes forjados fabricados em AISI 1026 são frequentemente utilizados em aplicações que requerem uma maior tenacidade e resistência à fadiga. Exemplos comuns incluem engrenagens, acoplamentos e eixos. Estas peças beneficiam da capacidade do aço para ser moldado em formas complexas sem comprometer a resistência.

Engenharia geral e construção

A maquinabilidade e a formabilidade do AISI 1026 fazem dele uma escolha popular em aplicações gerais de engenharia e construção.

Componentes de engenharia

O aço é utilizado para fabricar vários componentes de engenharia, tais como suportes, apoios e peças de maquinaria geral. Estas aplicações tiram partido da resistência moderada do material e das boas caraterísticas de acabamento, que são essenciais para um desempenho fiável em aplicações estruturais.

Utilizações de construção

Na construção, o AISI 1026 é utilizado na produção de componentes estruturais que requerem um equilíbrio entre resistência e ductilidade. Isto inclui elementos como suportes e consolas, que beneficiam da facilidade de soldadura e conformação do aço.

Componentes tratados termicamente e com tratamento de superfície

O AISI 1026 pode ser submetido a vários processos de tratamento térmico para melhorar as suas propriedades para aplicações específicas.

Peças cementadas e tratadas termicamente

O aço pode ser cementado e tratado termicamente para aumentar a dureza da superfície, mantendo um núcleo resistente. Isto torna-o adequado para peças sujeitas a desgaste e impacto, tais como engrenagens e veios em maquinaria automóvel e industrial. O teor mais elevado de manganês no AISI 1026 melhora a sua temperabilidade, tornando estes tratamentos mais eficazes.

Aplicações de soldadura

A soldabilidade do AISI 1026 expande a sua utilização em estruturas montadas e aplicações de reparação.

Técnicas de soldadura

O aço é soldável utilizando todos os métodos normais de soldadura por fusão. Os eléctrodos com baixo teor de carbono são preferidos para minimizar o risco de fissuração durante o processo de soldadura. Isto é particularmente benéfico para aplicações que envolvem soldadura extensiva, assegurando que o conjunto final permanece forte e durável.

Maquinabilidade

Caraterísticas gerais de maquinabilidade

O aço-carbono SAE AISI 1026 é conhecido pela sua boa maquinabilidade, o que o torna uma escolha preferida para várias aplicações industriais. A sua classificação de maquinabilidade é de cerca de 75% em comparação com o aço AISI 1212, que é considerado maquinável a 100%. Esta classificação indica que, embora o AISI 1026 ofereça uma boa maquinabilidade, não é a mais elevada entre os aços-carbono.

Influência da condição e do tratamento térmico

A maquinabilidade do aço-carbono AISI 1026 é significativamente influenciada pelo seu estado e pelos processos de tratamento térmico. Na sua condição de forjado ou normalizado, o AISI 1026 oferece uma boa maquinabilidade. A normalização, que envolve o aquecimento do aço a uma temperatura específica e depois o arrefecimento ao ar, pode melhorar a uniformidade da microestrutura e aumentar a maquinabilidade. Este processo é particularmente benéfico para formas complexas, uma vez que ajuda a obter uma dureza consistente e óptima. Além disso, a estiragem a frio refina a microestrutura do aço e reduz as tensões residuais, melhorando assim a maquinabilidade. As barras, varões e fios de aço AISI 1026 estirados a frio apresentam uma melhor maquinabilidade em comparação com os seus homólogos laminados a quente.

Efeitos do tratamento térmico na maquinabilidade

Os tratamentos térmicos como a cementação e o endurecimento em caixa, seguidos de têmpera, podem afetar a maquinabilidade. Estes tratamentos são normalmente efectuados após a maquinagem inicial, uma vez que aumentam a dureza da superfície, o que pode levar a um maior desgaste da ferramenta e a forças de corte durante a maquinagem.

Dureza e maquinagem

A dureza do aço AISI 1026 desempenha um papel fundamental na sua maquinabilidade. Com uma dureza Brinell típica de cerca de 143, o AISI 1026 é mais fácil de maquinar do que os aços com maior teor de carbono. Esta dureza proporciona um bom equilíbrio entre a facilidade de maquinagem e a resistência mecânica. No entanto, uma dureza mais elevada resultante da têmpera ou do endurecimento por cementação pode reduzir a maquinabilidade devido a um maior desgaste da ferramenta e a forças de corte mais elevadas.

Desempenho de maquinagem

O aço-carbono AISI 1026 pode ser maquinado com ferramentas de corte convencionais, tais como ferramentas de aço rápido (HSS) ou de carboneto. Devem ser utilizadas velocidades de corte e avanços óptimos para maximizar a vida útil da ferramenta e obter um bom acabamento superficial. A microestrutura estável do AISI 1026 no estado forjado ou normalizado facilita o desempenho consistente da maquinagem. Este tipo de aço tende a produzir aparas consistentes e um bom acabamento superficial quando maquinado sob os parâmetros recomendados, tornando-o adequado para o fabrico de componentes de precisão como veios e peças mecânicas. A boa soldabilidade do AISI 1026 complementa a sua maquinabilidade. Pode ser soldado com eléctrodos de baixo teor de carbono, o que ajuda no fabrico de componentes que requerem maquinagem e soldadura sem comprometer a integridade do material.

Considerações práticas

Ao maquinar o aço-carbono AISI 1026, devem ser tidas em conta várias considerações práticas:

• Utilize ferramentas de aço rápido ou de carboneto para obter um corte eficiente e uma vida útil mais longa.
• Utilizar fluidos de corte adequados para reduzir o desgaste da ferramenta, minimizar a produção de calor e melhorar o acabamento da superfície.
• Ajuste as velocidades de corte, os avanços e a profundidade de corte de acordo com o estado do aço para obter os melhores resultados.
• Considerar tratamentos térmicos pós-acabamento, como a têmpera, para aliviar as tensões residuais e melhorar a estabilidade dimensional.

Ao compreender e aplicar estas considerações, os fabricantes podem maquinar eficazmente o aço-carbono AISI 1026 para produzir componentes de alta qualidade com um desempenho consistente.

Parâmetros e recomendações do processo de forjamento

Visão geral do processo de forjamento

O forjamento é um processo de fabrico que molda o metal utilizando forças de compressão localizadas. Para o aço-carbono SAE AISI 1026, este método é altamente eficaz devido às suas propriedades mecânicas equilibradas e ao seu teor moderado de carbono.

Temperaturas de forjamento recomendadas

Para o aço-carbono SAE AISI 1026, forjar inicialmente a 2250°F (1230°C) e terminar a 1650°F (900°C). Esta gama de temperaturas assegura que o material permanece dúctil, minimizando o risco de fissuração e mantendo a resistência adequada.

Recomendações de forjamento

• Aquecimento uniforme: Assegurar que o aço é aquecido uniformemente até à temperatura de forjamento desejada para evitar gradientes térmicos, que podem causar tensões internas e defeitos.
• Deformação controlada: Aplicar taxas de deformação controladas para equilibrar a trabalhabilidade e evitar a localização da deformação, obtendo uma microestrutura uniforme e propriedades mecânicas consistentes.
• Arrefecimento: Após o forjamento, efetuar um arrefecimento controlado. Dependendo da complexidade da peça, o arrefecimento a ar ou a normalização podem refinar a microestrutura e aliviar as tensões internas.

Tratamentos térmicos pós-forjamento

Os tratamentos térmicos pós-forjamento são cruciais para otimizar as propriedades mecânicas e garantir a longevidade dos componentes forjados.

• Normalização: Aquecer peças com formas complexas a 900-925°C (1650-1700°F) e depois arrefecer ao ar para refinar a estrutura do grão e homogeneizar as propriedades mecânicas.
• Endurecimento e tratamentos de superfície: Para aplicações que requerem uma maior resistência ao desgaste da superfície, podem ser aplicados tratamentos de cementação ou outros tratamentos de endurecimento da superfície. A cementação envolve o aquecimento do aço num ambiente rico em carbono para aumentar a dureza da superfície. O endurecimento ocorre normalmente a 760-790°C (1400-1450°F), seguido de têmpera em água ou óleo, dependendo da complexidade da peça.
• Têmpera: Após o endurecimento, temperar entre 170-210°C (340-410°F) para aliviar as tensões residuais. Pode ser efectuada uma têmpera adicional para obter propriedades mecânicas específicas com base nos requisitos da aplicação.

Considerações práticas sobre o forjamento do aço SAE AISI 1026

• Controlo da temperatura: O controlo preciso da temperatura durante o forjamento é crucial para manter a ductilidade e evitar defeitos como fissuras ou crescimento excessivo do grão.
• Geometria da peça: As formas simples podem não necessitar de tratamentos térmicos pós-forjamento, enquanto as peças complexas beneficiam significativamente da normalização e de tratamentos térmicos adicionais.
• Maquinabilidade pós-forjamento: O aço SAE AISI 1026 tem uma boa maquinabilidade nos estados forjado e normalizado, cerca de 75% tão maquinável como o aço AISI 1212. A trefilagem a frio pode melhorar ainda mais a maquinabilidade, refinando a estrutura do grão e reduzindo as tensões residuais.

Ao aderir a estes parâmetros e recomendações do processo de forjamento, os fabricantes podem obter um desempenho mecânico e uma capacidade de fabrico óptimos para os componentes de aço-carbono SAE AISI 1026.

Soldabilidade e técnicas de união

Soldabilidade do aço-carbono SAE AISI 1026

Soldabilidade geral

O aço-carbono SAE AISI 1026 tem boa soldabilidade e é compatível com os processos de soldadura comerciais normais, como a soldadura a gás e a soldadura por arco. Esta versatilidade permite aos fabricantes escolherem o método mais adequado para as suas aplicações sem grandes limitações.

Eléctrodos de soldadura preferidos

Para obter uma qualidade de soldadura óptima, utilize eléctrodos de soldadura com baixo teor de carbono. Estes reduzem o risco de fissuração da soldadura e asseguram uma melhor fusão com o metal de base.

Efeito da composição na soldabilidade

A composição química do SAE AISI 1026, especialmente o seu teor de carbono e manganês, afecta a sua soldabilidade. O teor de carbono é de até 0,28%. Esta quantidade relativamente baixa de carbono ajuda a evitar o endurecimento excessivo. O teor de manganês varia de 0,60% a 0,90%. O manganês aumenta a temperabilidade e permite uma soldadura eficaz. Em conjunto, mantêm um equilíbrio que evita que a zona afetada pelo calor (ZTA) se torne demasiado dura e quebradiça.

Considerações sobre o tratamento térmico

Os tratamentos térmicos pós-soldadura podem reduzir as tensões residuais e melhorar a tenacidade na área soldada. Um tratamento de alívio de tensões como a têmpera a cerca de 170 - 210°C pode ser aplicado após a soldadura. A normalização antes da soldadura é benéfica, especialmente para peças com formas complexas ou microestruturas variáveis resultantes de forjamento prévio.

Técnicas de união aplicáveis ao SAE AISI 1026

Métodos de soldadura por fusão

O aço-carbono SAE AISI 1026 adapta-se a vários métodos de soldadura por fusão, como a soldadura por arco metálico blindado (SMAW), a soldadura por arco metálico a gás (GMAW) e a soldadura por arco de tungsténio a gás (GTAW). Estes métodos criam juntas fortes e fiáveis quando são utilizados os eléctrodos e os parâmetros corretos. A escolha do método depende dos requisitos específicos da aplicação.

Brasagem, soldadura e união mecânica

Para além da soldadura, podem ser utilizadas técnicas de brasagem, soldadura e junção mecânica para o aço SAE AISI 1026. A brasagem e a soldadura são adequadas para juntas mais leves ou não estruturais. Oferecem vantagens como temperaturas de processamento mais baixas e distorção térmica reduzida. Os métodos de união mecânica, tais como aparafusamento, rebitagem e ligação adesiva, são úteis quando se prevê a desmontagem ou a manutenção. A escolha do método depende dos requisitos do projeto e das condições de serviço.

Factores que influenciam a qualidade da soldadura

Carbono Equivalente (CE) e Endurecimento

O carbono equivalente (CE) do SAE AISI 1026 é relativamente baixo. Isto geralmente significa que o pré-aquecimento não é necessário para secções finas. No entanto, para secções mais espessas ou juntas com grandes restrições, o pré-aquecimento pode ser necessário para evitar fissuras. O pré-aquecimento controla a taxa de arrefecimento e reduz as tensões térmicas.

Propriedades da zona afetada pelo calor (HAZ)

O manganês no SAE AISI 1026 pode aumentar a dureza na ZTA se o material arrefecer rapidamente após a soldadura. O arrefecimento controlado ou o tratamento térmico pós-soldadura podem reduzir este efeito, melhorando a ductilidade e a tenacidade da região soldada.

Estado da superfície

Antes de soldar, limpar vigorosamente a superfície do aço. Remova a ferrugem, o óleo e as incrustações para garantir uma melhor penetração e fusão da soldadura. Uma superfície limpa conduz a soldaduras de maior qualidade com menos inclusões e porosidade.

Normas e materiais equivalentes

O aço-carbono SAE AISI 1026 é reconhecido por várias normas globais, o que ajuda na referência cruzada e na seleção de materiais adequados para diferentes aplicações.

Norma SAE / AISI

O SAE AISI 1026 é um aço de médio carbono com um teor de carbono de aproximadamente 0,26%, muito utilizado na América do Norte.

UNS (Sistema de Numeração Unificado)

No UNS, a designação de material equivalente para o SAE AISI 1026 é G10260. O sistema UNS é comummente utilizado na América do Norte para garantir a consistência das especificações dos materiais em diferentes indústrias.

Normas ASTM

Várias normas ASTM abrangem as composições químicas e as propriedades mecânicas compatíveis com o aço-carbono SAE AISI 1026, incluindo a ASTM A29 para as barras de aço, a ASTM A273 para os tubos sem costura e soldados, a ASTM A510 para o fio-máquina e o fio redondo grosso, a ASTM A519 para os tubos mecânicos sem costura, a ASTM A545 para as peças forjadas de aço para componentes de tubagens e a ASTM A576 para as barras de aço de qualidade especial forjadas a quente.

JIS (Normas Industriais Japonesas)

O equivalente japonês do SAE AISI 1026 é o S45C. Embora não seja referido diretamente, o S45C é habitualmente objeto de referência cruzada na indústria devido à sua composição química e propriedades semelhantes.

DIN (Deutsches Institut für Normung)

Nas normas DIN alemãs, o material equivalente é o C45. Este tipo de aço de carbono médio tem um teor comparável de carbono e manganês, o que o torna uma alternativa adequada para aplicações que requerem propriedades semelhantes.

Comparação de composições

A composição química do aço-carbono SAE AISI 1026 inclui

• Carbono: 0,22-0,28%
• Manganês: 0,60-0,90%
• Fósforo: máximo 0,04%
• Enxofre: máximo 0,05%
• Ferro: equilíbrio (~98,7-99,18%)

Esta composição assegura um equilíbrio entre a resistência e a ductilidade com uma temperabilidade moderada, tornando-a versátil para várias aplicações industriais.

Materiais relacionados e análogos próximos

Estirado a frio SAE AISI 1026

Esta variante do SAE AISI 1026 é endurecida por trabalho a frio, aumentando a sua resistência à tração para cerca de 550 MPa e a sua dureza para cerca de 160 Brinell. Este processo também melhora ligeiramente a resistência à fadiga e o limite de elasticidade.

Aços de baixo carbono (por exemplo, AISI 1018)

O AISI 1018 tem um teor de carbono mais baixo (~0,18%), o que resulta numa menor resistência e dureza, mas oferece uma melhor soldabilidade e ductilidade. É utilizado quando é necessária uma elevada maquinabilidade e formabilidade.

Aços com elevado teor de carbono (por exemplo, AISI 1045)

Com um teor de carbono até 0,45%, o AISI 1045 tem maior resistência e dureza, mas menor ductilidade. É preferido para aplicações que exigem maior resistência ao desgaste ou força.

Aços para cementação

O SAE 1026 pode ser utilizado como material de base para processos de cementação, beneficiando do seu teor de manganês, que melhora a temperabilidade e a dureza da superfície após a cementação e o tratamento térmico.

Resumo das propriedades relevantes para a equivalência

Estas propriedades tornam o SAE AISI 1026 compatível com outros aços de médio carbono utilizados em aplicações estruturais, mecânicas e automóveis, garantindo fiabilidade e desempenho.

Aplicações e utilização de referências cruzadas

O SAE AISI 1026 e os seus equivalentes são normalmente utilizados em:

• Eixos, pinos, engrenagens e fixadores: Estes componentes beneficiam da resistência e ductilidade do aço.
• Peças forjadas e maquinadas: Aplicações que exigem resistência e tenacidade moderadas.
• Componentes automóveis e peças de engenharia geral: Assegurar a durabilidade e o desempenho.
• Peças cementadas: Para uma maior dureza superficial com um núcleo resistente.

Os equivalentes nas normas ASTM e internacionais fornecem uma base sólida para a seleção de materiais em aplicações de engenharia que requerem aço de médio carbono com propriedades equilibradas.

Perguntas mais frequentes

Seguem-se as respostas a algumas perguntas frequentes:

Qual é a composição química do aço-carbono SAE AISI 1026?

O aço-carbono SAE AISI 1026 é um aço de médio carbono com uma composição química concebida para equilibrar a resistência, a dureza e a maquinabilidade. Os principais elementos da sua composição são:

• Ferro (Fe): 98.73 – 99.18%
• Carbono (C): 0.22 – 0.28%
• Manganês (Mn): 0.60 – 0.90%
• Enxofre (S): ≤ 0,050%
• Fósforo (P): ≤ 0,040%
• Silício (Si): Quantidades vestigiais, normalmente cerca de 0,40%
• Crómio (Cr): Até 0,15%
• Cobre (Cu): Até 0,20%
• Níquel (Ni): Até 0,20%
• Molibdénio (Mo): Até 0,06%
• Boro (B): 0.0005 – 0.003%
• Chumbo (Pb): 0,15 - 0,35% (quantidades vestigiais)

Esta composição garante que o aço-carbono AISI 1026 tem dureza e resistência moderadas, tornando-o adequado para aplicações como veios de motores forjados, veios hidráulicos e veios de bombas. O teor de carbono proporciona a dureza e a resistência necessárias, enquanto o manganês melhora a temperabilidade e a resistência à tração. O baixo teor de enxofre e fósforo aumenta a maquinabilidade e a tenacidade, tornando o AISI 1026 uma escolha versátil para várias aplicações industriais.

Quais são as propriedades mecânicas do aço AISI 1026?

O aço AISI 1026 apresenta uma gama equilibrada de propriedades mecânicas adequadas a várias aplicações. A sua resistência à tração final é de aproximadamente 490 MPa (71.100 psi), enquanto a resistência ao escoamento é de cerca de 415 MPa (60.200 psi). Isto indica que o aço pode suportar cargas de tração moderadas. A dureza Brinell do AISI 1026 é de cerca de 143 HB, o que reflecte o seu nível de dureza moderado, que permite uma boa maquinabilidade sem fragilidade. O aço também apresenta boa ductilidade, com um alongamento na rutura de cerca de 15% e uma redução de área de cerca de 40%, indicando que pode ser eficientemente trabalhado a frio e moldado sem fratura. O módulo de elasticidade é tipicamente 205 GPa (29.700 ksi), e o módulo de cisalhamento é de cerca de 80 GPa (11.600 ksi), que são valores padrão para aços, indicando boa rigidez e comportamento elástico. Estas propriedades mecânicas fazem do aço AISI 1026 um material versátil para componentes como veios de motores, veios hidráulicos e veios de bombas, onde a resistência moderada e a boa maquinabilidade são essenciais.

Quais são as aplicações típicas do aço-carbono SAE AISI 1026?

O aço-carbono SAE AISI 1026 é um material versátil utilizado em várias indústrias devido às suas propriedades mecânicas favoráveis, capacidade de trabalho e relação custo-eficácia. As aplicações típicas do AISI 1026 incluem a produção de veios de motores forjados, veios hidráulicos e veios de bombas, onde a sua resistência e tenacidade são essenciais. É também muito utilizado no fabrico de peças de maquinaria devido à sua boa maquinabilidade e resistência mecânica, especialmente quando estirado a frio para aplicações que exigem precisão dimensional.

Além disso, o AISI 1026 é utilizado em processos de cementação para peças que necessitam de maior dureza do núcleo. O seu elevado teor de manganês aumenta a sua temperabilidade, tornando-o adequado tanto para condições cementadas como não cementadas em aplicações de engenharia e construção. O aço pode ser utilizado tanto em condições de trabalho a quente como de trabalho a frio, oferecendo flexibilidade nos processos de fabrico. Com boa soldabilidade e maquinabilidade, o AISI 1026 é um material preferido para uma vasta gama de produtos em várias indústrias.

Como é que o aço AISI 1026 é forjado e quais são as temperaturas recomendadas?

O aço AISI 1026 é forjado num intervalo de temperatura de 2250°F (1230°C) a 1650°F (900°C). A forja começa normalmente perto do limite superior (2250°F/1230°C) e continua à medida que o aço arrefece até cerca de 1650°F (900°C). A temperatura de acabamento depende de factores como a complexidade da peça, as taxas de redução e o refinamento necessário da estrutura do grão. Após o forjamento, a normalização a 900-925°C (1650-1700°F) é aplicada para refinar a estrutura do grão. O recozimento opcional de alívio de tensões pode ser efectuado, embora seja menos comum. Os métodos de endurecimento da superfície, como a cementação ou a têmpera em óleo a 760-790°C (1400-1450°F), seguidos de uma têmpera a 170-210°C (340-410°F), podem aumentar a resistência ao desgaste.

O aço-carbono AISI 1026 é soldável e que métodos são recomendados?

O aço-carbono AISI 1026 é soldável devido ao seu baixo teor de carbono, que varia tipicamente entre 0,22% e 0,28%. Isto torna-o adequado para várias técnicas de soldadura, incluindo MIG, TIG e soldadura por arco. A abordagem recomendada envolve a utilização de eléctrodos com baixo teor de carbono para manter a consistência e a qualidade da soldadura.

A soldadura MIG é eficaz para processos contínuos e de alta velocidade, oferecendo uma boa penetração e uma distorção mínima. A soldadura TIG proporciona um controlo preciso, ideal para aplicações que requerem acabamentos de alta qualidade e um mínimo de porosidade. A soldadura por arco (SMAW) oferece versatilidade e portabilidade, adequada tanto para aplicações em oficina como no terreno.

O pré-aquecimento não é geralmente necessário, embora possa ser exigido para secções mais espessas para evitar fissuras. Os tratamentos pós-soldadura são normalmente desnecessários, uma vez que o AISI 1026 não sofre alterações significativas de dureza após a soldadura. A soldabilidade deste aço, combinada com a sua excelente maquinabilidade e formabilidade, torna-o um material versátil para vários processos de fabrico.

Quais são as caraterísticas de maquinabilidade do aço-carbono SAE AISI 1026?

O aço-carbono SAE AISI 1026 tem uma classificação de maquinabilidade de aproximadamente 75% em relação ao aço AISI 1212, indicando uma maquinabilidade boa mas não excecional. A sua maquinabilidade é geralmente boa na condição de forjado ou normalizado. A trefilagem a frio pode melhorar a maquinabilidade através da melhoria da dureza e da resistência à tração, conduzindo a uma melhor formação de aparas e a um melhor acabamento da superfície. Tratamentos térmicos como a normalização a 900-925°C podem homogeneizar a microestrutura e melhorar a maquinabilidade, especialmente para formas complexas. Com uma resistência à tração de cerca de 490 MPa, uma resistência ao escoamento de cerca de 415 MPa e uma dureza típica de 143 HB, equilibra bem a maquinabilidade e a durabilidade, tornando-o adequado para a maquinagem de precisão em várias aplicações industriais.