Dureza do aço inoxidável 316: HRB, HBW, HV, Rockwell C e guia de trabalho a frio

Um engenheiro de compras assina um desenho para uma inserção da carcaça da transmissão. A nota diz "316 inoxidável, 30 CDH". O primeiro founecedor cota barras trefiladas a frio. O segundo envia material recozido e afirma que a dureza está "dentro das especificações". Ambas as citações descrevem a mesma liga, e uma delas não consegue entregar o que o desenho pede. Essa lacuna entre o desenho e o certificado do moinho é onde começa a maioria dos problemas de dureza do aço inoxidável 316.

Aqui está a resposta curta. O aço inoxidável 316 recozido normalmente mede 150 a 190 HBW , que se converte em aproximadamente 80 a 95 HRB or 155 a 200 Alta tensão . Esse não é um material duro. É uma classe austenítica resistente à corrosão e sua dureza não pode ser aumentada por têmpera ou revenido. Os únicos dois caminhos para uma peça 316 mais dura são o trabalho a frio, que pode levar a dureza a granel para 350 HBW (cerca de 38 HRC) e tratamentos de superfície, como nitretação, que podem levantar a pele acima 1000 AT enquanto deixa o núcleo intocado.

Todo o resto deste artigo decorre desses dois fatos. Esteja você comprando insertos roscados, bujões de óleo, porcas de conversão ou fixadores, a dureza que você recebe depende de como o material foi processado, e não de uma legenda de tratamento térmico na impressão.

Dureza do aço inoxidável 316: o que os números realmente significam

A dureza é uma medida de resistência, não uma propriedade material esculpida em pedra. Ele registra como um penetrador específico, sob uma carga específica, deforma uma superfície específica. Mude qualquer um desses três e o número se moverá. É por isso que um valor de dureza do aço inoxidável 316 sem uma escala e um método de teste anexado é quase sem sentido.

Para aço inoxidável austenítico recozido, três escalas dominam a prática comercial:

• Brinell (HBW) — uma esfera de carboneto de tungstênio de 10 mm a 3.000 kgf. Padrão para barras, chapas e perfis pesados. Leitura típica de 316: 150-190 HBW.
• Rockwell B (HRB) — uma bola de 1/16 polegada a 100 kgf. Comum em certificados de usinagem para peças finas ou pequenas. Leitura típica de 316: 80-95 HRB.
• Vickers (HV) — uma pirâmide de diamante, usada para folhas finas, camadas superficiais e mapeamento de microdureza. Leitura típica de 316: 155-200 HV.

Vale a pena nos ater a dois pontos práticos. Primeiro, a maioria dos padrões de produtos para barras e perfis 316 e 316L estabelecem um máximo dureza recozida ao redor 215 a 223 HBW . Esse teto existe para garantir ductilidade e desempenho contra corrosão, e não para prometer resistência. Em segundo lugar, o aço inoxidável austenítico converte entre escalas de dureza de forma diferente do aço carbono. Uma peça 316 com 95 HRB não tem a mesma resistência à tração que um aço carbono com 95 HRB. As tabelas de conversão construídas para aços ferríticos irão enganá-lo em 10 a 15 por cento se você aplicá-las cegamente.

Dureza típica por forma de produto à temperatura ambiente

• Barra recozida com acabamento a frio: 160-190 HBW
• Placa recozida laminada a quente: 150-180 HBW
• Fio recozido e haste de pequeno diâmetro: 80-90 HRB
• Tubo sem costura, recozido: 70-85 HRB (HR15T em parede fina)
• Barra estirada a frio, redução de luz: 200-230 HBW
• Fio de têmpera de mola: 300-380 HBW

Por que o aço inoxidável 316 não pode ser endurecido por tratamento térmico

O aço inoxidável 316 é austenítico. Sua estrutura cristalina à temperatura ambiente é cúbica de face centrada e permanece assim desde temperaturas criogênicas até a fusão. Não há transformação martensítica a ser desencadeada na têmpera e nenhum mecanismo de precipitação de carboneto que possa ser aproveitado para reforço em massa. O tratamento térmico simplesmente não altera a dureza da liga.

O que o tratamento térmico faz é o oposto. O recozimento em solução, normalmente entre 1.040 e 1.120 graus Celsius, seguido de resfriamento rápido, dissolve carbonetos e produz a condição mais macia, dúctil e resistente à corrosão disponível. Se um fornecedor lhe disser que "tratou termicamente 316 a 40 HRC", a afirmação é tecnicamente impossível para o material a granel. Outra coisa está acontecendo e vale a pena descobrir o quê.

Os três mecanismos que alteram a dureza 316

1. Trabalho frio. Laminação, trefilação, estampagem, laminação de rosca e shot peening introduzem deslocamentos. O aço inoxidável austenítico endurece rapidamente e retém o efeito à temperatura ambiente. Esta é a única maneira de aumentar a dureza do volume.
2. Tratamentos de difusão superficial. A nitretação, a cementação e a nitrocarbonetação introduzem nitrogênio intersticial ou carbono na camada externa. A dureza aumenta acentuadamente, mas apenas dentro de dezenas de mícrons da superfície.
3. Revestimento e chapeamento. Cromo duro, níquel sem eletrólito e spray térmico depositam um material diferente na superfície. A dureza do substrato permanece inalterada.

Esta distinção é importante comercialmente. Uma peça 316 trabalhada a frio e uma peça 316 nitretada podem apresentar a mesma dureza superficial e se comportar de maneira completamente diferente em serviço. A parte trabalhada a frio é totalmente resistente e um pouco menos resistente à corrosão. A parte nitretada tem uma película dura sobre um núcleo macio e dúctil, e sua resistência à corrosão pode ser significativamente reduzida, a menos que o processo seja cuidadosamente controlado.

Conversão de dureza inoxidável 316: HBW, HV, HRB e HRC

A tabela abaixo fornece conversões aproximadas em toda a faixa que você realmente encontrará ao especificar ou inspecionar peças de aço inoxidável 316. A coluna de resistência à tração é apenas indicativa e reflete o comportamento austenítico típico, não uma relação garantida. Sempre confirme as especificações de material vigentes para sua aplicação.

Três advertências sobre a leitura desta tabela. A primeira é que as colunas HRB e HRC não se sobrepõem por design. Rockwell B torna-se não confiável acima de aproximadamente 100 HRB porque o penetrador esférico afunda muito fundo, e Rockwell C torna-se não confiável abaixo de aproximadamente 20 HRC porque o diamante penetra muito longe. Entre esses dois pontos existe uma lacuna de conversão que os padrões não fecham, razão pela qual a linha de serviços ácidos acima usa um equivalente Brinell em vez de um valor HRB.

O segundo aviso diz respeito à coluna de resistência à tração. O aço inoxidável austenítico com uma determinada dureza apresenta maior resistência à tração do que o aço carbono com a mesma dureza, porque a liga endurece durante o próprio teste de tração. Converter a dureza 316 em resistência usando uma mesa de aço carbono irá subestimá-la.

O terceiro aviso é sobre o tamanho da seção. Um fio de 3 mm de diâmetro e uma barra de 60 mm de diâmetro não respondem ao mesmo método de teste e nem precisam fazê-lo. A dureza em seções finas deve ser medida com uma escala Rockwell superficial ou convertida para Vickers, e não forçada para uma leitura Brinell que a geometria não pode suportar.

Como o trabalho a frio altera a dureza do aço inoxidável 316

O trabalho a frio é a principal alavanca comercial para a dureza 316. Uma operação de conformação de metal que mal moveria a agulha no aço de baixo carbono pode dobrar o limite de escoamento do aço inoxidável austenítico, porque a liga endurece a uma taxa cerca de quatro a seis vezes maior. Compreender essa curva é a diferença entre especificar uma peça que sobrevive à montagem e uma peça que quebra no primeiro mês.

A relação não é linear. Pequenas reduções nos primeiros 10% de deformação produzem grandes ganhos de dureza, porque a estrutura recozida tem bastante espaço para acumular discordâncias. Além de cerca de 25% de redução, a curva se achata e cada ponto percentual adicional compra menos dureza enquanto consome mais ductilidade. Há também um efeito direcional: a barra estirada a frio é mais dura ao longo do eixo do trefilado do que através dele, e um levantamento de dureza ao redor da circunferência de uma barra trefilada pode mostrar uma propagação de 10 a 20 HBW.

As barras acima comprimem uma ampla janela operacional em seis pontos representativos. Lendo da esquerda para a direita, as duas primeiras barras descrevem o material que sai da fresadora no estado mais macio e resistente à corrosão e é o que a maioria dos compradores de insertos de rosca e fixadores recebe por padrão. Passando para a terceira barra, uma leve trefilação a frio de aproximadamente 10% aumenta a dureza em cerca de 30 HBW, o que geralmente é suficiente para melhorar a qualidade da rosca usinada sem prejudicar materialmente a ductilidade.

A quarta e quinta barras mostram o meio da faixa de trabalho a frio, onde normalmente fica o estoque de fixadores automotivos e aeroespaciais. Com uma redução de 15%, a dureza aumenta para cerca de 230 HBW e o limite de escoamento ultrapassa os 700 MPa, enquanto o alongamento permanece acima de 25%. Com uma redução de 30%, a dureza se aproxima de 260 HBW, o limite de escoamento excede 800 MPa e o alongamento começa a cair para 15%.

A barra final representa o fio temperado com mola, onde reduções de 50% ou mais aumentam a dureza além de 350 HBW. O material neste nível é genuinamente forte, mas também está próximo do limite do que o aço inoxidável austenítico pode aceitar. Os requisitos de raio de curvatura tornam-se rígidos, a sensibilidade à fissuração por corrosão sob tensão aumenta e qualquer operação secundária de soldagem ou brasagem destruirá localmente a dureza que foi produzida com tanto cuidado.

Seguem três implicações práticas. Primeiro, o 316 trabalhado a frio não é um material único – é uma família de condições, e um pedido de compra que diz apenas “inox 316” normalmente entregará a versão recozida. Segundo, os gradientes de dureza dentro de uma peça formada a frio são reais. Uma rosca laminada em uma pastilha trefilada a frio pode ser de 20 a 30 HBW mais dura do que a haste abaixo dela, o que geralmente é benéfico, mas complica a inspeção. Terceiro, qualquer operação térmica subsequente acima de aproximadamente 400 graus Celsius começará a relaxar a estrutura de discordância e reduzirá a dureza, portanto, a soldagem, a brasagem ou a cura em alta temperatura devem ser planejadas em torno do requisito de dureza, e não depois dele.

Dureza 316 vs 316L: Quanto mais macio é o grau de baixo carbono?

A diferença entre 316 e 316L se resume ao carbono. O padrão 316 permite até 0,08% de carbono; 316L limita em 0,03 por cento. Essa é uma pequena mudança na química com um efeito mensurável na dureza, resistência e soldabilidade.

Na condição recozida, o 316L funciona aproximadamente 10 a 15 HBW mais suave do que 316. Onde 316 pousa em 160-180 HBW, 316L normalmente pousa em 140-160 HBW. A lacuna é pequena o suficiente para que muitos desenhos tratem os dois como intercambiáveis, e grande o suficiente para ser importante quando a janela de dureza é estreita.

Sob trabalho a frio a lacuna diminui, mas não fecha. Baixo teor de carbono significa um fortalecimento ligeiramente menor da solução sólida e uma taxa de endurecimento marginalmente menor, de modo que o 316L atinge uma determinada dureza com uma redução ligeiramente maior. Na prática, a diferença em 20% de trabalho a frio é da ordem de 5 a 10 HBW.

Onde a escolha realmente importa

A regra prática: escolha 316 quando precisar de dureza máxima no trabalho a frio e a peça não será soldada. Escolha 316L quando a peça for soldada, quando houver cloretos em temperatura elevada ou quando a dureza for uma preocupação secundária por trás da resistência à corrosão. Se um desenho exigir 316, mas a peça for soldada durante a montagem, esse é um conflito de especificações que vale a pena resolver antes da produção, e não após uma falha.

Endurecimento superficial de aço inoxidável 316: nitretação, cementação e revestimentos

Quando a dureza aparente é limitada pela metalurgia da liga, a opção restante é endurecer apenas a superfície. Vários processos fazem isso, e cada um acarreta uma compensação distinta no desempenho de corrosão, alteração dimensional e profundidade da camada.

• Nitretação convencional a gás ou plasma. Conduzido entre 500 e 580 graus Celsius. Produz dureza superficial na faixa de 1.000 a 1.700 HV, mas a precipitação de nitreto de cromo retira o cromo da matriz e pode degradar seriamente a resistência à corrosão. A profundidade da camada é normalmente de 20 a 100 mícrons.
• Nitretação a baixa temperatura (fase S). Conduzido abaixo de 450 graus Celsius. O nitrogênio permanece na solução sólida intersticial em vez de formar nitretos, de modo que a resistência à corrosão é amplamente mantida. É possível obter dureza superficial de 1.000 a 1.200 HV, com profundidade de camada de 10 a 30 mícrons.
• Carburização em baixa temperatura. Princípio semelhante com carbono em vez de nitrogênio. Dureza superficial em torno de 700 a 900 HV com excelente retenção de resistência à corrosão, mas tempos de ciclo mais longos.
• Cromagem dura. Deposita uma camada de 700 a 1000 HV, normalmente com 10 a 50 mícrons de espessura. Boa resistência ao desgaste, mas benefício limitado à corrosão e uma carga de conformidade ambiental bem conhecida.
• Níquel eletrolítico. Cerca de 500 a 600 HV são depositados, aumentando para 900 HV após o cozimento. Cobertura uniforme em geometria complexa, mas a camada pode lascar sob cargas pontuais elevadas.

As consequências dimensionais merecem atenção. Uma camada nitretada aumenta a peça em alguns mícrons e uma camada revestida em 5 a 50 mícrons por lado, dependendo da espessura. Em um inserto roscado com tolerância controlada de diâmetro primitivo, esse crescimento pode empurrar a peça para fora da faixa de aceitação. As pastilhas com superfície endurecida devem ser dimensionadas antes do tratamento com a tolerância de crescimento incorporada, e o processo de galvanização ou difusão deve ser especificado juntamente com a tolerância da rosca.

Para conexões roscadas, o endurecimento superficial raramente é a primeira resposta correta. Altera o coeficiente de atrito, que altera a relação torque-tensão, que altera a pré-carga na junta. Uma pastilha 316 mais macia, mas dimensionalmente consistente, geralmente supera uma pastilha com revestimento duro, simplesmente porque o torque de montagem se comporta de maneira previsível.

Dureza do aço inoxidável 316 em inserções e fixadores roscados

As pastilhas roscadas são um estudo de caso sobre por que a dureza é mais importante do que o número da superfície sugere. Uma pastilha tem que realizar três tarefas ao mesmo tempo: segurar um parafuso na pré-carga nominal, sobreviver a repetidos ciclos de montagem e resistir ao desgaste contra um parafuso de aço inoxidável correspondente. A dureza influencia todos os três, e o faz de maneiras que nem sempre são intuitivas.

Pegue um padrão inserção roscada de aço inoxidável em 316. Recozido a 160-180 HBW, é macio o suficiente para deformar-se ligeiramente sob o primeiro aperto, o que o ajuda a se adaptar à rosca principal, mas também significa que a rosca de inserção sofre o impacto de qualquer torque excessivo. A mesma pastilha em 316 trabalhado a frio a 250-280 HBW resiste melhor à deformação, mas é mais propensa a escoriações porque a maior dureza reduz a capacidade do material de acomodar o contato de aspereza em microescala.

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Inserções auto-roscantes adicionam mais rugas. Essas peças cortam ou formam sua própria rosca no material original, portanto a pastilha deve ser mais dura que o hospedeiro. Em alumínio e magnésio, onde a dureza do hospedeiro é frequentemente inferior a 100 HBW, uma pastilha recozida 316 com 170 HBW tem ampla margem. Em hospedeiros de ferro fundido ou aço-carbono, a margem diminui e a pastilha precisa de trabalho a frio ou de uma liga mais dura para cortar com precisão. Esta é uma das razões pelas quais as pastilhas auto-roscantes de aço carbono continuam comuns em hospedeiros ferrosos: não porque sejam mais baratas, mas porque a relação de dureza funciona.

As inserções de fio se comportam de maneira diferente novamente. Como eles são formados a partir de arame laminado em uma seção transversal de diamante, o trabalho a frio transmitido durante a trefilação e conformação do arame é substancial. Um inserto de fio 316 típico funciona de 300 a 400 HV, visivelmente mais duro do que um inserto sólido recozido da mesma liga. Essa dureza é o que permite que as espigas de ancoragem da pastilha mordam e que a bobina resista ao arrancamento sob carga.

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Para bujões de óleo e porcas de conversão, a prioridade da dureza muda para a durabilidade da rosca sob remoções repetidas. Um bujão de drenagem removido e recolocado a cada intervalo de serviço pode acumular centenas de ciclos de montagem ao longo da vida útil de um veículo. O 316 trabalhado a frio com 220-260 HBW lida com essa contagem de ciclos sem deformação visível da rosca. O material totalmente recozido a 160 HBW apresentará achatamento nas primeiras roscas dentro de cem ciclos.

Correspondência da dureza da pastilha ao material hospedeiro

Observe a linha inoxidável sobre inoxidável. Quando tanto a pastilha quanto o fixador correspondente são de aço inoxidável austenítico com dureza semelhante, a soldagem a frio e a escoriação tornam-se o modo de falha dominante, e a resposta geralmente não é torná-la mais dura, mas alterar as condições de atrito - um lubrificante de dissulfeto de molibdênio, um acabamento superficial diferente ou um emparelhamento de liga diferente, como uma pastilha 316 com um parafuso inoxidável 303 ou A2.

Padrões que estabelecem limites de dureza de aço inoxidável 316

Os limites de dureza para 316 raramente vêm da própria liga. Eles vêm do padrão do produto, do padrão de aplicação ou do desenho de engenharia do cliente. Saber qual documento rege é o primeiro passo em qualquer disputa de dureza.

O limite da NACE merece especial atenção porque é a restrição mais frequentemente ignorada. Em serviço ácido, a suscetibilidade à fissuração por tensão por sulfeto aumenta com a dureza, e o teto de 22 HRC é um limite rígido. Uma barra 316 estirada a frio a 280 HBW pode atender a todos os requisitos mecânicos do desenho e ainda assim ser rejeitada por exceder o limite de serviço ácido. Se a sua aplicação tocar petróleo e gás, verifique a dureza antes de verificar a resistência.

Maior dureza significa melhor resistência ao desgaste e escoriações?

Não é confiável, e é aqui que muitas seleções de materiais bem-intencionadas dão errado. A dureza se correlaciona com a resistência à abrasão para muitos materiais, mas o aço inoxidável austenítico é um caso especial e o desgaste em particular não segue a curva de dureza.

Escoriações são desgaste adesivo. Sob carga, as asperezas em duas superfícies correspondentes são soldadas a frio e depois se separam, transferindo material e tornando a superfície áspera. O processo acelera porque a superfície rasgada expõe metal fresco e livre de óxido. O aço inoxidável austenítico é especialmente propenso a isso porque a camada passiva de óxido de cromo se reforma lentamente e o metal subjacente é altamente dúctil.

Aumentar a dureza só ajuda se alterar o comportamento adesivo. Duas superfícies 316 a 300 HBW ainda sofrerão escoriações uma contra a outra sob alta pressão de contato. Duas superfícies 316 a 160 HBW também causarão irritações. As variáveis que realmente alteram o resultado são:

• Diferencial de dureza. Uma folga de 100 HBW entre as peças correspondentes reduz substancialmente o risco de escoriações. É por isso que parafusos de aço inoxidável endurecidos combinados com insertos de aço inoxidável mais macios funcionam melhor do que pares combinados.
• Acabamento superficial. As roscas laminadas desgastam menos do que as roscas cortadas com a mesma dureza, porque a superfície laminada é mais lisa e endurecida na zona de contato.
• Lubrificação. Um lubrificante de película seca ou composto antigripante interrompe o contato metal com metal que inicia o processo adesivo.
• Pressão de contato. Manter a pressão no flanco da rosca abaixo de aproximadamente 50% do limite de escoamento atrasa drasticamente o início do desgaste.
• Velocidade e temperatura de montagem. A montagem rápida da ferramenta elétrica gera aquecimento local que promove a soldagem. Torque controlado e redução mais lenta ajudam.

Para desgaste abrasivo, em vez de desgaste adesivo, a dureza é mais diretamente importante, mas a dureza relevante geralmente é a contraface e não a peça 316. Uma vedação de bujão de óleo 316 contra uma sede de aço usinado se desgastará de acordo com a dureza do aço e a condição da superfície, não com a do bujão.

Mais um cuidado. O aumento da dureza por trabalho a frio reduz o alongamento, e o alongamento reduzido aumenta o risco de fragilização por hidrogênio e fissuração por corrosão sob tensão em ambientes suscetíveis. A dureza certa é o valor mais baixo que atende aos requisitos mecânicos, e não o mais alto possível.

Especificando e comprando peças de aço inoxidável 316: uma lista de verificação prática

A maioria dos problemas de dureza tem origem na fase de cotação. Um desenho que diz “inox 316” sem condição, escala ou limite deixa o fornecedor livre para despachar tudo o que a fábrica tiver em estoque. A comparação de duas colunas a seguir define o que decidir do lado da engenharia e o que escrever no pedido de compra.

Dois detalhes dessa lista têm um peso desproporcional. A primeira é a janela de dureza. Um requisito de valor único como “180 HBW” será interpretado de forma diferente por cada fornecedor e o argumento resultante custará mais do que a tolerância custaria. O segundo é o local de leitura. Em uma peça formada a frio, a dureza na superfície e a dureza no núcleo podem diferir em 40 HBW ou mais, portanto, o certificado precisa indicar onde o recuo foi feito.

Quando uma peça for adquirida como componente acabado e não como matéria-prima, peça ao fabricante para descrever a rota do processo em termos simples. Um fornecedor que consegue explicar como o trabalho a frio é controlado por meio de desenho e conformação, e como a dureza é verificada nas peças acabadas, e não apenas na barra recebida, é um fornecedor que entende os requisitos.

Como a dureza do aço inoxidável 316 é testada

O teste de dureza parece simples e é fácil errar. Os resultados dependem da preparação da superfície, da espessura da seção, da condição do penetrador e da técnica do operador, e uma leitura feita incorretamente é pior do que nenhuma leitura.

Teste Rockwell (ASTM E18)

Rápido e amplamente utilizado em áreas de produção. A escala B usa uma esfera de 1/16 polegada e 100 kgf, adequada para 316 recozido. A escala C usa um cone de diamante de 150 kgf, apropriado apenas para 316 trabalhado a frio acima de aproximadamente 20 HRC. Balanças superficiais como a HR15T utilizam cargas mais baixas para seções finas. O requisito crítico é planicidade e espessura: o corpo de prova deve ter pelo menos dez vezes a profundidade de penetração, ou a leitura será influenciada pela bigorna.

Teste Brinell (ASTM E10)

A esfera de 10 mm a 3.000 kgf produz uma grande impressão que compensa a variação local, o que a torna o método preferido para peças fundidas, forjadas e barras grandes. A desvantagem é que a impressão é genuinamente grande (uma área de 10 mm de diâmetro), por isso não pode ser usada em peças pequenas acabadas ou em paredes finas.

Vickers e microdureza (ASTM E92, E384)

O penetrador de pirâmide de diamante permite testes em características muito pequenas, fases individuais e camadas endurecidas. As travessias de microdureza através de uma camada nitretada são a maneira padrão de verificar a profundidade da camada. O requisito é uma superfície bem polida; uma superfície áspera dispersa a impressão e produz uma dispersão de 10% ou mais entre as leituras.

Erros comuns de teste

1. Teste em uma superfície curva sem bigorna de suporte adequada, produzindo uma leitura baixa.
2. Teste muito próximo de uma impressão anterior, permitindo que a zona deformada influencie a nova leitura.
3. Utilizando uma tabela de conversão construída para aço carbono sobre inoxidável austenítico.
4. Leitura da dureza em uma peça com tensão residual de usinagem, o que altera o resultado.
5. Aceitar um valor de certificado de fábrica sem confirmar se o local de teste corresponde ao especificado.

Para compras de qualidade crítica, pergunte o número de leituras, suas localizações e distribuição, em vez de apenas a média. Um certificado informando “175 HBW” sem nenhum detalhe adicional informa muito pouco sobre se a peça é uniforme.

Problemas comuns de dureza 316 e como evitá-los

Esses são os problemas que aparecem com mais frequência na inspeção de entrada e na análise de falhas em campo. Cada um tem uma causa enraizada na especificação ou no processo, e cada um tem uma resposta preventiva.

Problema: material recozido fornecido atendendo a uma exigência de trabalho a frio

A reclamação de dureza mais frequente. Um desenho exige um mínimo de 240 HBW, o fornecedor envia barras recozidas padrão com 170 HBW e as peças falham na primeira inspeção. Prevenção é especificar a condição de processamento, não apenas o valor da dureza, e solicitar a rota do processo no orçamento.

Problema: gradientes de dureza dentro de uma única peça

A conformação a frio produz deformação não uniforme. Uma rosca laminada pode ser 30 HBW mais dura que a haste, e as duas extremidades de uma barra estirada podem diferir em 15 HBW. A prevenção consiste em definir o local de aceitação no desenho e permitir uma faixa de tolerância realista.

Problema: dureza reduzida por uma etapa térmica a jusante

Soldagem, brasagem ou cura de revestimento em alta temperatura podem recozer o trabalho a frio que exigiu um esforço significativo para ser produzido. A prevenção consiste em sequenciar as operações de modo que todas as etapas térmicas precedam a conformação final a frio ou selecionar um tratamento de superfície que seja executado em baixa temperatura.

Problema: tratamento de superfície prejudicando a resistência à corrosão

A nitretação convencional pode precipitar nitretos de cromo e deixar a peça vulnerável a corrosão e ataque intergranular. A prevenção é selecionar nitretação ou cementação em baixa temperatura onde a corrosão é importante e verificar com um teste de corrosão em vez de presumir.

Problema: escoriações apesar da alta dureza

316 superfícies combinadas em alta dureza ainda apresentam irritação. A prevenção consiste em introduzir um diferencial de dureza, especificar um lubrificante ou alterar o acabamento da superfície, em vez de aumentar a dureza.

Problema: dureza acima do limite regulamentar

O 316 trefilado a frio com 260 HBW excede o limite NACE MR0175 para serviço ácido e será rejeitado independentemente do seu desempenho mecânico. A prevenção consiste em confirmar o ambiente da aplicação antes de finalizar a rota de processamento.

Perguntas frequentes sobre dureza do aço inoxidável 316

Onde a dureza 316 se encaixa no projeto de componentes reais

Afaste-se dos números e a imagem será direta. O aço inoxidável 316 é uma liga resistente à corrosão que é moderadamente forte e pode se tornar consideravelmente mais forte por trabalho a frio. Não é um material de desgaste, não responde ao tratamento térmico e sua dureza é função de como foi formado e não do que foi especificado.

Para componentes de conexão roscada – insertos, porcas de conversão, bujões de óleo e as ferramentas que os instalam – isso tem três consequências. Primeiro, a dureza de uma peça acabada deve ser rastreável a uma rota de processamento definida, e não inferida a partir do grau da liga. Em segundo lugar, as especificações de dureza pertencem às tolerâncias de rosca e ao acabamento superficial no desenho, porque todos os três interagem. Terceiro, onde a preocupação real é o desgaste ou o desgaste, a resposta geralmente é um emparelhamento de materiais ou uma decisão de lubrificação, em vez de um número de dureza mais alto.

Um fabricante que produz essas peças em grande volume vê as consequências diariamente. Os insertos de rosca que saem da fábrica com um HBW consistente de 220 a 260 com locais de leitura documentados passam pela inspeção de entrada e são montados de maneira previsível. Peças que variam em 50 HBW dentro de um lote geram reclamações de garantia que são caras para rastrear e mais difíceis de evitar na segunda vez.

Leitura relacionada de nossa biblioteca

O comportamento da dureza do aço inoxidável 316 molda o desempenho das pastilhas roscadas em materiais originais macios, onde a pastilha deve cortar ou formar sua própria rosca sem deformar. Nossa nota técnica sobre como as inserções roscadas de metal melhoram a resistência da rosca em materiais macios percorre o caminho de carga, a função da dureza da inserção em relação ao hospedeiro e os modos de falha que aparecem quando essa relação é definida incorretamente.

Para os compradores que trabalham em programas automotivos, aeroespaciais e ferroviários, a conclusão prática é especificar a condição de processamento e o local de aceitação em conjunto, e solicitar dados de dureza em peças acabadas, em vez de confiar apenas nos certificados recebidos da fábrica.