Este artigo introduz principalmente a composição e propriedades mecânicas de materiais de parafuso de aço carbono comumente usados na indústria. Outros, como ligas de alumínio, ligas de cobre, ligas de níquel, ligas de titânio ou superligas, também possuem características e aplicações diferentes.
O teor de ferro-liga de cromo superior a 12% é chamado de aço inoxidável, porque o cromo é um elemento não-corrosivo, portanto o aço inoxidável tem boa resistência à corrosão, quanto maior o teor de cromo, melhor a resistência à corrosão. Todos os aços inoxidáveis contêm carbono, além de ferro e cromo. O carbono pode aumentar a dureza, mas tem um efeito adverso na resistência à corrosão porque o cromo e o carbono podem formar carbonetos. O cromo no meio do carboneto não tem propriedades antioxidantes. Quando o teor de carbono aumenta, o teor de cromo também precisa aumentar, caso contrário, a resistência à corrosão se deteriorará, de modo que a maior parte do teor de carbono do aço inoxidável é muito baixa e o teor de carbono deve ser estritamente controlado. Além disso, todos os aços inoxidáveis contêm outros elementos de liga. Cada elemento tem suas próprias características. Por exemplo, o níquel é um dos elementos mais importantes, o que pode melhorar significativamente a resistência à corrosão, a fragilidade a baixas temperaturas e a resistência a altas temperaturas. Além disso, o molibdênio, o cobre, o silício, o alumínio, o selênio, o enxofre, o antimônio, o cobalto, o titânio, etc., são todos importantes elementos de liga e seus componentes podem ser controlados e formulados para obter as propriedades mecânicas desejadas.
A razão pela qual o aço inoxidável não é fácil de enferrujar é porque a superfície metálica irá naturalmente formar um filme de óxido invisível, o que pode impedir a oxidação adicional. Durante o processamento de parafusos como cabeças de forjamento e torneamento, a superfície pode ser contaminada com pequenas partículas de metal geradas pelo molde da ferramenta sendo processadas, e o tratamento térmico subseqüente também pode causar contaminação. Se o parafuso for fabricado sem ser limpo depois de fabricado, a aparência da ferrugem não parece ser um ferrugem. Na verdade, é causado por impurezas ou impurezas enterradas na superfície. Portanto, os parafusos de aço inoxidável devem ser lavados com ácido antes do envio. A superfície formará rapidamente uma película de óxido e removerá os contaminantes da superfície.
O aço inoxidável é dividido em quatro categorias: austenita, ferrita, martensita e aço endurecível, e cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens. O aço inoxidável austenítico é o mais utilizado. Cerca de 80% dos parafusos de aço inoxidável são feitos. Sua microestrutura é principalmente austenita. O cromo e o níquel são os principais elementos de liga. Enquanto esfriar, suas propriedades mecânicas podem ser melhoradas. . O conteúdo comumente utilizado é de 18% de cromo, 8% de níquel é chamado de 18-8 ou 300 séries. A resistência à corrosão é melhor que o aço inoxidável ferrítico e martensítico, e não é magnética. Tem maior resistência a temperaturas muito baixas ou altas temperaturas. E boa dureza. Os aços inoxidáveis austeníticos incluem 301, 302, 303, 303 Se, 304, 305, 384, XM7, 316, 321 e 347.
303 e 303 Se (17/19% de crómio, 8/10% de níquel) são fáceis de rodar e não são adequados para a passagem a frio. 304 (18/20% de crómio, 8 / 10,5% de níquel, 0,08% ou menos de carbono) é adequado para cadinhos frios e quentes, e tem boa resistência à corrosão. É comumente usado para produzir parafusos de trabalho a quente de tamanho grande e complexos. 305 (17/19% de crómio, 10,5 / 13% de níquel) reduz a taxa de endurecimento do trabalho e permite uma fácil formação a frio. 384 (15/17% de crómio, 17/19% de níquel, 0,08% ou menos de carbono) é especialmente utilizado para porcas forjadas a frio e parafusos rebaixados. Devido ao alto teor de níquel, a velocidade de endurecimento do trabalho pode ser reduzida. 384 Após o rumo a frio, ainda não há magnetismo, mas outros aços inoxidáveis austeníticos terão um pouco de magnético após a projeção a frio e deverão ser recozidos para restaurar as propriedades não magnéticas. XM7 (17/19% cromo, 8/10% níquel, 3/4% cobre) é um 302 melhorado com melhor direção a frio e menor custo que 305, 384. 316 (16/18% de cromo, 10/14% de níquel, 2/3% molibdênio e 0,08% ou menos de carbono) têm excelente resistência à corrosão de halogênio devido à presença de molibdênio e ainda são mais altos do que outros aços inoxidáveis austeníticos em temperaturas elevadas. Alta resistência à tração e intensidade latente. 321 (17/19% de cromo, 9/12% de níquel) e 347 (17/19% de cobre, 9/13% de níquel) são aços inoxidáveis estáveis. Eles têm boa resistência à corrosão mesmo em temperaturas de até 820 ° C. Fabricação da indústria aeroespacial ou parafusos usados para contaminar o meio ambiente com altas temperaturas ou produtos químicos.
A microestrutura do aço inoxidável ferrítico é dominada pela ferrita, responsável por cerca de 5% dos parafusos de aço inoxidável. O cromo é o principal elemento de liga. Tem propriedades magnéticas e tem melhor resistência à corrosão do que a martensita. O teor de outros elementos é muito pequeno, e este aço inoxidável é particularmente resistente à ferrugem e à corrosão. 430 parafusos (14/18% de cromo, 0,12% ou menos de carbono) são usados para fazer parafusos. Eles são usados principalmente para direção fria e direção quente. A adição de enxofre no 430F pode melhorar o desempenho de rotação. Se você considerar a economia, o custo do material e a resistência à corrosão, escolha o aço inoxidável ferrítico para tornar os parafusos mais adequados. Ambos os aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos não podem ser extinguidos e só podem ser extraídos e reforçados a frio para melhorar sua resistência e dureza, mas sua ductilidade se deteriora, então eles são geralmente recozidos para remover tensões residuais e restaurar a ductilidade.
Martensita de microestrutura martensítica de aço inoxidável, cerca de 10% dos parafusos de aço inoxidável, com cromo como elemento de liga principal, magnético, pode ser extinta para obter as mais altas propriedades mecânicas, e nível SAE 5, 8, ASTM A449, A354 BD. No entanto, a resistência à corrosão é pior que a dos aços inoxidáveis austeníticos e ferríticos. Os parafusos são normalmente feitos de materiais da série 400, como 410, 416, 416 Se e 431.
410 (12,5 / 13,5% de cromo, carbono abaixo de 0,15%) é similar ao grau 5 ou A449 da SAE. Após o tratamento térmico, pode aumentar a força e é fácil estar frio e quente. Devido ao seu baixo teor de cromo, é o mais barato em todos os aços inoxidáveis. Se a resistência à corrosão dos parafusos galvanizados ou revestidos com cádmio SAE 5 for insuficiente, 410 poderá ser usado.
416 e 416 Se (12/14% cromo, menos de 0,15% carbono, enxofre ou arsênico), o torneamento pode ser o melhor de todos os aços inoxidáveis, mecanicamente equivalente ao 410. 431 (15/17% cromo, 1,25 / 2,5% níquel e 0,2% ou menos de carbono) são comumente usados na fabricação de parafusos aeroespaciais. Devido à sua alta resistência e resistência à corrosão, elas são fáceis de resfriar e aquecer. As propriedades mecânicas não são menores que SAE 8 e ASTM A354 Classe BD.
Parafusos de aço endurecido por precipitação representam 5% de parafusos de aço inoxidável, e seu uso tem se tornado cada vez mais importante. Eles têm resistência à corrosão comparável à da austenita e alta resistência equivalente à da martensita. Por exemplo, 630 (15,5 / 17,5% de cromo, 3/5% de níquel, 0,07% ou menos de carbono, 0,15 / 0,45% de ítrio e ítrio), também conhecido como 17-4PH, é o aço endurecível por precipitação mais comumente usado para fabricação de parafusos, exceto para alta resistência. A ductilidade também é boa e pode suportar altas e baixas temperaturas.