Aço 300M (4340 modificado) – UNS K44220
Aço baixa liga de ultra-alta resistência: 4340 com silício e vanádio
Aço baixa liga Ni-Cr-Mo derivado do SAE 4340, com silício (1,45 – 1,80%) e vanádio (0,05 – 0,10%) adicionados e fundido a vácuo. Temperado em óleo e revenido a ≈ 300 °C, chega a 1.900 – 2.100 MPa de resistência à tração com tenacidade, ductilidade e resistência à fadiga melhores que as do 4340 no mesmo nível. É o aço clássico de trens de pouso. Não é aço carbono: tem cerca de 5% de elementos de liga somados.
Designações e equivalências
| Sistema | Designação |
|---|---|
| UNS | K44220 |
| W.Nr./EN | Sem equivalente EN direto (BS S155 no Reino Unido) |
| Comercial | 300M, 4340 modificado (4340 Mod, E4340 Mod), 434M, Lescalloy 300M VAC-ARC |
| Outras | AMS 6257, AMS 6417, AMS 6419; MIL-S-8844 classe 3 e MIL-S-83135 (substituídas pelas AMS); BMS 7-26; ASTM A646 |
Normas por forma de produto
| Forma | Norma |
|---|---|
| Barra e forjado (normalizado e revenido) | AMS 6257 (substitui MIL-S-8844 classe 3) |
| Barra, forjado e tubo fundido a vácuo (VAR) | AMS 6417 (substitui MIL-S-83135) |
| Barra, forjado e tubo | AMS 6419 |
| Limpeza de qualidade aeronáutica | AMS 2300 |
| Bloco e tarugo para forjamento aeronáutico | ASTM A646 |
Tolerâncias e NCM
- Barras forjadas (redondas e quadradas): sobremetal de 2 mm (Ø 6–16 mm) a 24 mm (Ø 400–500 mm) no diâmetro. Ex.: Ø 100–125 mm acabado: +7 mm, tolerância +6 / −0 (comprimento até 3.500 mm).
- Discos forjados: sobremetal de 4 a 9 mm no diâmetro e de 3 a 11 mm na altura, tolerância só positiva.
- Corte e usinagem: serra fita −0 / +5 a +15 mm no comprimento; jato d’água +10 % da espessura no diâmetro (mín. 2 mm); usinados −0 / +2 a +5 mm no diâmetro. Ver tabelas completas (INF 002 e INF 003, iguais para todas as ligas).
| Forma | NCM (Brasil, 8 dígitos) | HS (internacional, 6 dígitos) | HTS (EUA, 10 dígitos)* | CN (União Europeia, 8 dígitos)* |
|---|---|---|---|---|
| Barra forjada | 7228.40.00 | 7228.40 | 7228.40.0000 | 7228 40 90 |
| Barra laminada a quente | 7228.30.00 | 7228.30 | 7228.30.8041 | 7228 30 61 |
| Tubo sem costura | 7304.19.00 | 7304.19 | 7304.19.5050 | 7304 19 10 |
| Tubo com costura | 7306.19.00 | 7306.19 | 7306.19.5150 | 7306 19 00 |
| Flange e conexão | 7307.91.00 | 7307.91 | 7307.91.5030 | 7307 91 00 |
Classe fiscal: aço carbono ligado (aço liga) (pela composição química, conforme as Notas do Capítulo 72 e a Nota 5 da Seção XV).
Tubos: 7304.19 e 7306.19 são tubos de linha para oleodutos e gasodutos; tubo de caldeira, trocador ou processo vai em 7304.39/7304.59 (sem costura) e 7306.30/7306.50 (com costura).
*: códigos de EUA e UE de referência. NCM pela legislação vigente (Regras Gerais de Interpretação, Notas dos Capítulos 72, 74 e 75 e Nota 5 da Seção XV). Confirme a NCM final com seu despachante conforme a dimensão e o acabamento do item. HS = 6 primeiros dígitos da NCM.
Composição química (%)
AMS 6417 (UNS K44220); AMS 6257 pede C 0,40 – 0,44* e AMS 6419 pede C 0,40 – 0,45
| Elemento | Faixa (%) |
|---|---|
| C | 0,38 – 0,43 |
| Mn | 0,65 – 0,90 |
| Si | 1,45 – 1,80 |
| Ni | 1,65 – 2,00 |
| Cr | 0,70 – 0,95 |
| Mo | 0,30 – 0,50 |
| V | 0,05 – 0,10 |
| P | ≤ 0,010 |
| S | ≤ 0,008 |
| Cu | ≤ 0,35 |
| Fe | balanço |
Propriedades mecânicas
Temperado em óleo a partir de 871 °C e com duplo revenido a ≈ 302 °C (575 °F) – mínimos AMS 6417 (longitudinal) e faixa da AMS 6257
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Resistência à tração | 1.900 – 2.100 MPa (AMS 6257); ≥ 1.862 MPa (270 ksi, AMS 6417) |
| Limite de escoamento (0,2%) | ≥ 1.555 MPa (AMS 6257); ≥ 1.517 MPa (220 ksi, AMS 6417) |
| Alongamento | ≥ 8% longitudinal; ≥ 5% transversal |
| Redução de área | ≥ 30% longitudinal; ≥ 20% transversal |
| Dureza temperado e revenido | ≥ 52 HRC no núcleo (seções até 89 mm) |
| Dureza de fornecimento (normalizado e revenido) | ≤ 311 HB |
Propriedades físicas típicas
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Densidade | 7,85 g/cm³ |
| Módulo de elasticidade | ≈ 205 GPa* |
| Expansão térmica (média) | ≈ 11,5 µm/m·K* |
Tratamento térmico, soldagem e usinagem
| Item | Prática usual |
|---|---|
| Temperatura de serviço | Uso estrutural em temperatura ambiente e moderada, sempre bem abaixo da temperatura de revenido (≈ 300 °C); acima dela a peça perde resistência. Não é inoxidável: precisa de proteção contra corrosão (cádmio ou zinco-níquel e pintura). |
| Tratamento térmico | Normalização a 927 °C (1.700 °F), resfriamento ao ar. Têmpera: austenitizar a 871 °C (1.600 °F) e resfriar em óleo. Duplo revenido de 2 h + 2 h a ≈ 302 °C (575 °F) para a faixa de 1.900 – 2.100 MPa; o revenido pode ir de 204 a 649 °C conforme a resistência pedida. Para usinar, normalizar e revenir a ≈ 649 °C (1.200 °F). Forjamento entre 1.066 e 1.232 °C, sem passar de 927 °C no fim. Seções até 89 mm temperam por inteiro (≥ 52 HRC). |
| Soldagem | Soldável por arco ou gás, mas pouco usada em peças críticas: o carbono e a temperabilidade altos trazem risco de trinca a frio. Quando inevitável, soldar com pré-aquecimento e consumível de baixo hidrogênio e refazer o tratamento térmico completo depois, sob procedimento qualificado*. |
| Usinagem | Usinar no estado normalizado e revenido (≤ 311 HB), deixar sobremetal e só depois temperar e revenir. Após o beneficiamento (≥ 52 HRC), apenas retífica, com parâmetros que evitem queima: a queima de retífica cria martensita não revenida e trincas na superfície*. |
Aplicações típicas
- Trens de pouso de aeronaves (cilindros, eixos e articulações)
- Componentes estruturais aeronáuticos, como trilhos de flap
- Eixos e árvores de transmissão de ultra-alta resistência
- Parafusos e fixadores de alta resistência
- Engrenagens de alta solicitação
- Componentes de mísseis e de defesa
- Peças de suspensão e transmissão de automobilismo
Alternativas: SAE 4340 quando 1.000 – 1.400 MPa bastam e o custo pesa; AerMet 100* (Ni-Co, UNS K92580*) quando a tenacidade à fratura e a resistência à corrosão sob tensão são críticas no mesmo nível de resistência; Maraging 250 quando se quer endurecer sem têmpera, quase sem distorção e com solda mais fácil; 17-4PH ou 15-5PH quando a corrosão pesa mais que a resistência.
Aço 300M (4340 modificado): guia completo
O que é o aço 300M
O 300M é um SAE 4340 modificado: mantém o níquel, o cromo e o molibdênio do 4340, sobe o silício para 1,45 – 1,80% e adiciona vanádio. É produzido fundido a vácuo (VAR), com limpeza de qualidade aeronáutica (AMS 2300), e entregue normalizado e revenido para usinagem. Depois de temperado e revenido, atinge 1.900 – 2.100 MPa de tração sem aumentar o carbono.
Pela classificação, é aço baixa liga, não aço carbono. Fica no grupo de aços carbono e baixa liga do catálogo da Dustre.
Por que o silício e o vanádio
O silício permite revenir a ≈ 300 °C mantendo resistência muito alta e desloca a fragilização da martensita revenida para temperaturas mais altas*. O vanádio refina o grão. O resultado é melhor resistência à fadiga, ductilidade, resistência ao impacto e tenacidade à fratura que as do 4340 no mesmo nível de resistência.
Fragilização por hidrogênio, galvanização e acabamento
Quanto mais alta a resistência do aço, menor a quantidade de hidrogênio que causa trinca retardada sob carga. Em trens de pouso de 300M, a cadmiagem protege contra corrosão, mas as etapas de limpeza e galvanização precisam ser controladas para reduzir o risco de fragilização por hidrogênio, seguidas de desidrogenação em forno.
A granalhagem (shot peening) introduz tensões residuais de compressão na superfície e melhora a vida em fadiga; o jateamento abrasivo, ao contrário, deixa a superfície rugosa e pode reduzir a resistência à fadiga.
300M, 4340, AerMet 100 e Maraging 250
O 4340 custa menos e atende eixos e engrenagens até ≈ 1.400 MPa. O Maraging 250 chega a escoamento ≥ 1.724 MPa por envelhecimento, sem têmpera e quase sem distorção, mas com custo bem maior. O AerMet 100* (Ni-Co) troca custo por mais tenacidade e resistência à corrosão sob tensão. Quando a corrosão é o problema principal, a escolha passa para inox endurecíveis como o 17-4PH e o 15-5PH.
Formas de fornecimento e serviços da Dustre
Barras redondas e blocos forjados em matriz aberta, cortados em serra fita na medida, com usinagem de desbaste ou acabamento, tratamento térmico em fornos próprios e ensaios de dureza, tração e impacto. Todo o material é fornecido com certificado de inspeção 3.1 e rastreabilidade de corrida.
Perguntas frequentes
Qual a composição química do Aço 300M (4340 modificado)?
Pela AMS 6417 (UNS K44220); AMS 6257 pede C 0,40 – 0,44* e AMS 6419 pede C 0,40 – 0,45: C 0,38 – 0,43; Mn 0,65 – 0,90; Si 1,45 – 1,80; Ni 1,65 – 2,00; Cr 0,70 – 0,95; Mo 0,30 – 0,50.
Quais normas cobrem o Aço 300M (4340 modificado)?
Barra e forjado (normalizado e revenido): AMS 6257 (substitui MIL-S-8844 classe 3). Barra, forjado e tubo fundido a vácuo (VAR): AMS 6417 (substitui MIL-S-83135). Barra, forjado e tubo: AMS 6419. Limpeza de qualidade aeronáutica: AMS 2300. Bloco e tarugo para forjamento aeronáutico: ASTM A646.
Até que temperatura o Aço 300M (4340 modificado) pode ser usado?
Uso estrutural em temperatura ambiente e moderada, sempre bem abaixo da temperatura de revenido (≈ 300 °C); acima dela a peça perde resistência. Não é inoxidável: precisa de proteção contra corrosão (cádmio ou zinco-níquel e pintura).
Quais materiais substituem o Aço 300M (4340 modificado)?
SAE 4340 quando 1.000 – 1.400 MPa bastam e o custo pesa; AerMet 100* (Ni-Co, UNS K92580*) quando a tenacidade à fratura e a resistência à corrosão sob tensão são críticas no mesmo nível de resistência; Maraging 250 quando se quer endurecer sem têmpera, quase sem distorção e com solda mais fácil; 17-4PH ou 15-5PH quando a corrosão pesa mais que a resistência.
O 300M é aço carbono?
Não. É um aço baixa liga: além de ≈ 0,40% de carbono, tem cerca de 5% de liga somados (Ni 1,65 – 2,00%, Si 1,45 – 1,80%, Cr, Mo, Mn e V). No catálogo ele fica no grupo de aços carbono e baixa liga, ao lado do 4340.
Qual a diferença entre o 300M e o 4340?
O 300M é o 4340 com silício (1,45 – 1,80% contra 0,15 – 0,35%), vanádio (0,05 – 0,10%) e um pouco mais de molibdênio, fundido a vácuo. Revenido a ≈ 300 °C, chega a 1.900 – 2.100 MPa de tração com tenacidade e fadiga melhores. O 4340 beneficiado comercial trabalha na faixa de 930 – 1.080 MPa.
Por que o 300M exige cuidado na galvanização?
Na faixa de 1.900 MPa, quantidades mínimas de hidrogênio (menos de 0,1 ppm de hidrogênio móvel no 4340 de 1.790 – 1.930 MPa) já podem trincar a peça sob carga. Depois de decapagem e de cadmiagem ou zinco-níquel, a peça vai ao forno de desidrogenação; a prática citada pela Marinha dos EUA é de 24 h a 190 °C para os aços de mais alta resistência. Siga sempre a especificação de tratamento do cliente.
Qual a temperatura de revenido do 300M?
Duplo revenido de 2 h + 2 h a ≈ 302 °C (575 °F), depois de temperar em óleo a partir de 871 °C. É o ciclo que dá 1.900 – 2.100 MPa de tração. Revenidos mais altos (até 649 °C) baixam a resistência.
