Crómio-molibdénio (também designado por crómio-molibdénio, crómio-molibdénio ou Cr-Mo) e crómio-vanádio (também designado por crómio-vanádio ou Cr-V) são nomes de duas famílias de ligas de aço utilizadas no fabrico de ferramentas manuais. Qual delas é a melhor? Quando corretamente fabricadas e tratadas termicamente, são quimicamente quase idênticas e têm um desempenho semelhante.

O que é o aço?

O aço é, em peso, maioritariamente ferro (frequentemente 90% ou mais) com pequenas quantidades de carbono (normalmente 0,1% a 2%) e, por vezes, elementos de liga misturados. Sem tratamento térmico e sem elementos de liga, o aço é demasiado macio para ser utilizado nas melhores ferramentas manuais. Ao misturar elementos de liga e submeter a mistura a altas temperaturas para alterar a sua dureza, podemos modificar as propriedades mecânicas como a dureza, a resistência, a tenacidade e a ductilidade.

No entanto, mesmo nas melhores circunstâncias, algumas destas propriedades implicam compromissos. Por exemplo, um aço extremamente duro será forte, mas também frágil. Em vez de se deformar elasticamente e depois recuperar quando a tensão é removida, o aço duro tende a partir-se sob tensão elevada.

Algumas propriedades comuns do aço incluem o seguinte:

• Dureza: resistência de um material ao desgaste e aos riscos.
• Resistência: capacidade de um material ser sujeito a tensões sem se deformar permanentemente.
• Ductilidade: capacidade de um material se deformar permanentemente sob tensão antes de se partir.
• Resistência: a combinação de resistência e ductilidade de um material que lhe permite absorver energia sem se partir.

Tratamento térmico

O tratamento térmico consiste em aumentar a temperatura do aço e arrefecê-lo em passos precisos e controlados para alterar a sua estrutura interna. A nível microscópico, o aço é feito de pequenos grãos, que são grupos de átomos de metal dispostos em cristais.

O tratamento térmico pode alterar tanto as dimensões dos grãos como a disposição geométrica dos átomos no aço. As diferentes dimensões e disposições dos grãos reagem de forma diferente à tensão. Por exemplo, os grãos maiores deslizam uns sobre os outros mais facilmente, o que torna o aço mais macio do que seria com grãos mais pequenos para resistir melhor ao movimento.

O tratamento térmico também pode alterar a disposição dos átomos. Os cientistas deram nomes a diferentes disposições geométricas, tais como "austenite", "ferrite" e "martensite". A mesma liga de aço tem propriedades diferentes consoante a forma como os átomos estão dispostos.

Elementos de liga

O aço feito apenas de ferro e carbono é designado por "aço-carbono". Não é considerado uma liga de aço. O aço de baixo teor de carbono, que tem muito pouco carbono, é fraco e não responde bem ao tratamento térmico. O aço com alto teor de carbono também começa por ser fraco, mas pode ser convertido num aço forte e quebradiço através de tratamento térmico.

Os elementos de liga podem ser adicionados ao ferro e ao carbono para produzir aço com combinações desejáveis de propriedades mecânicas para aplicações específicas. Os elementos de liga comuns incluem o boro, o crómio, o manganês, o molibdénio, o níquel e o vanádio.

Eis algumas propriedades afectadas por estes elementos:

• Boro: facilita o endurecimento do aço.
• Crómio: torna o aço mais forte, mais duro e mais fácil de endurecer; aumenta a resistência à corrosão. Em concentrações elevadas, produz o "aço inoxidável", que resiste fortemente à corrosão.
• Manganês: melhora o processamento do aço ao limitar a oxidação.
• Molibdénio: torna o aço mais forte, mais duro e mais fácil de endurecer. Aumenta a dureza com elevada resistência.
• Níquel: aumenta a dureza com uma resistência elevada. Também aumenta a resistência à corrosão.
• Vanádio: aumenta a tenacidade com elevada resistência; reduz o tamanho dos grãos.

De que aço devem ser feitas as ferramentas manuais?

Embora o aço com elevado teor de carbono possa ser adequado para ferramentas manuais cujo principal requisito é uma superfície dura, como algumas lâminas, a maioria das ferramentas manuais beneficia de uma combinação de dureza, tenacidade e resistência à corrosão. As ligas como o crómio-molibdénio e o crómio-vanádio são mais eficazes do que o aço com elevado teor de carbono para obter estas propriedades combinadas.

Por crómio-molibdénio entende-se especificamente uma família de ligas de aço que, quando utilizadas em ferramentas manuais, têm uma quantidade moderada de carbono (frequentemente entre 0,4% e 0,5%), cerca de 1% de crómio, cerca de 0,15% a 0,20% de molibdénio e uma gama de outros elementos de liga. A designação dada pela Society of Automotive Engineers (SAE) segue normalmente o padrão 4XXX. Por exemplo, 4140 é um aço comum de crómio-molibdénio com 0,40% de carbono, que é o que o 40 em 4140 indica.

Cromo-vanádio significa especificamente uma família de ligas de aço que, quando utilizadas para ferramentas manuais, têm uma quantidade moderada de carbono (frequentemente entre 0,4% e 0,5%), cerca de 1% de crómio, cerca de 0,15% - 0,20% de vanádio e uma gama de outros elementos de liga. A designação SAE segue normalmente o padrão 6XXX. Por exemplo, 6150 é um aço cromo-vanádio comum com 0,50% de carbono, que é o que o 50 em 6150 indica.

O crómio-molibdénio e o crómio-vanádio produzidos com o mesmo cuidado e endurecidos a níveis semelhantes têm propriedades mecânicas muito semelhantes. De facto, são praticamente idênticos do ponto de vista químico, sendo a principal diferença muito inferior a 0,5% em peso sob a forma de molibdénio ou de vanádio. Por conseguinte, não podemos dizer que o crómio-molibdénio ou o crómio-vanádio são melhores. Tanto o Cr-Mo como o Cr-V são uma excelente escolha para todas as utilizações normais de chaves, chaves de caixa manuais, chaves de impacto, roquetes e outras ferramentas semelhantes. A diferença metalúrgica entre o Cr-Mo e o Cr-V é insignificante nestas aplicações. Em vez disso, a consistência do material, a geometria da ferramenta, a dureza a que é aquecida e a conceção e implementação do processo de fabrico controlam as diferenças na qualidade das ferramentas manuais.

Por vezes, as ferramentas Cr-Mo custam mais do que as ferramentas Cr-V e os utilizadores de ferramentas querem saber a razão. A diferença de custo não se deve, normalmente, ao facto de um aço ser melhor do que o outro. Devido às capacidades de desempenho intrínseco semelhantes do Cr-Mo e do Cr-V, o custo mais elevado das ferramentas de Cr-Mo parece ser uma prática de marketing que é difícil de justificar através da ciência. As percepções tornam-se auto-realizáveis, uma vez que os utilizadores de ferramentas esperam por vezes ver determinadas ligas em determinadas ferramentas. As cadeias de fornecimento criam-se em torno destas percepções e isso pode tornar uma liga de aço muito mais económica do que outra para um determinado produto.

O que é que a UF utiliza?

Na UF, utilizamos, entre outras, ligas das famílias do crómio-molibdénio e do crómio-vanádio para fabricar as nossas ferramentas. Uma vez estabelecidas as cadeias de fornecimento numa indústria, pode ser mais eficiente não variar os tipos de aço dentro dessas cadeias de fornecimento. Por exemplo, nas nossas cadeias de abastecimento nos EUA, o crómio-molibdénio 4140 está mais facilmente disponível na forma de chapa laminada de que necessitamos para fabricar as nossas chaves de bocas angulares e o crómio-molibdénio-níquel 8650 está mais facilmente disponível para fabricar as nossas chaves de fendas. Por razões semelhantes, algumas das nossas chaves de caixa manuais e de impacto fabricadas em Taiwan utilizam uma liga de 4140 Cr-Mo e outras utilizam uma liga de 50BV30 Cr-V. Em todos estes casos, as ligas cumprem todas as especificações de desempenho, e a escolha resume-se à dinâmica da cadeia de fornecimento e ao custo.

O método de fabrico também pode afetar a nossa seleção de materiais. Por exemplo, a variação de crómio-vanádio denominada 50BV30 contém boro e funciona melhor para algumas ferramentas forjadas a frio. A adição de boro permite que o aço seja macio para o forjamento a frio e depois, após o forjamento, altamente endurecível através de tratamento térmico.

Se tiver dúvidas sobre a UFmaterials, contacte-nos.