aço manganes

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O minério conhecido como manganês é um recurso natural que possui um papel muito importante no Brasil, onde são encontradas muitas reservas ou até mesmo, pela sua essência na produção de ligas de aço, onde seu consumo no país gira em torno de 85%, justamente no setor siderúrgico, seu maior consumidor.
O aço manganês, também conhecido como Hadfield aço, é uma liga de aço e de manganês. Na composição do aço comum, há a inclusão do manganês, porém a parcela de manganês é muito pequena, podendo variar de 0,15% a 0,8%. O aço manganês contém cerca de 11% e pode variar até 15% no que tange a adição de manganês na composição do aço. Ao se adicionar este mineral na composição de uma liga de aço, diversas propriedades são adquiridas e são únicas quando comparadas com outras ligas, como a resistência ao magnetismo, resistência à abrasão, durabilidade e dureza extrema que se torna ainda melhor na superfície, sem que haja um aumento na fragilidade do material.
Embora a sua alta durabilidade seja bem vista em muitas indústrias, este metal é muito difícil de ser perfurado e trabalhado, o que pode ser uma dificuldade, exigindo para isto, uma broca com ponta de diamante ou outro método de perfuração com equipamentos poderosos.
O aço é uma liga de ferro e carbono, e, geralmente, tem quantidades vestigiais de outros metais, tais como o próprio manganês. A quantidade habitual de manganês é muito pequena e ajuda a tornar o aço mais resistente para que o mesmo possa ser utilizado na confecção de ferramentas ou na construção civil. O aço manganês adiciona uma quantidade substancial de manganês a esta mistura, cerca de 11 por cento a 15 por cento, mas algumas siderúrgicas são capazes de adicionar até 25 por cento de manganês.
O manganês, quando utilizado em uma quantidade muito elevada, empresta muitas propriedades especiais para o aço. Como o manganês em si é magnético, esta propriedade é perdida quando combinado com o aço, deixando o metal completamente resistente ao magnetismo. A durabilidade e resistência à abrasão também sobe drasticamente, juntamente com a dureza e a resistência ao impacto. Embora a maioria das ligas sejam mais frágeis com o aumento da dureza, o aditivo de manganês mantém esta liga com forte resistência e dureza, permitindo que ele seja pulverizado em muitos materiais que recebam impacto.
A durabilidade e a dureza são geralmente boas qualidades em um metal resistente, especialmente quando utilizados na construção civil, são essas duas qualidades que mantêm o aço manganês como um dos mais utilizados nestas aplicações. Esta liga de aço é tão dura que a perfuração e corte para formar novas peças é quase impossível. Mesmo com ponta de diamante, as brocas de perfuração têm dificuldade para realizar esta tarefa, e se a liga foi curada através do aquecimento, torna-se mais forte do que o aço carbono. Corte a plasma é uma das poucas maneiras eficazes para cortar o aço manganês.
O mineral manganês é encontrado na natureza, mas frequentemente pode ser criado por meio de aquecimento com carvão vegetal. O manganês tem muitas utilizações, mas em sua grande maioria são usados para compor uma liga de aço, seja ela normal ou para o aço manganês. Cerca de 85% de todo manganês é utilizado para este propósito, enquanto o restante é utilizado para aumentar índices de octano em gases ou formar ligas com outros metais.
Sabe-se que o aço Hadfield é uma tradicional liga resistente ao desgaste, que tem uma única fase austenita em estrutura e uma excelente dureza depois de ser tratado termicamente. A figura 01 apresenta o diagrama de fases para um aço Hadfield com 13% de manganês, onde é possível verificar a fase austenítica acima da temperatura de 590 ºC. Entretanto através da solubilização é possível que esse estado seja trazido à temperatura ambiente. 
Além disso, o aço é conhecido por sua notável capacidade de encruamento, a superfície irá formar uma forte camada endurecida, com maior dureza ao ser deformada pelo impacto, enquanto o interior permanece com alta tenacidade. Por isso, tem sido amplamente utilizado para a confecção de componentes utilizados em condições severas de desgaste do impacto. No entanto, o aço Hadfield, muitas vezes tem um desempenho ruim quando a energia de impacto é não alta o suficiente para conseguir um resultado notável de encruamento [Zhang, 2006]. Demonstrando uma taxa anormalmente elevada de endurecimento em trabalho que, juntamente com boa tenacidade, leva ao seu uso generalizado em escavadeiras, equipamentos de trituração mineral e outros ambientes de severas aplicações mecânicas. A especificação para o padrão de aço tem 10-14% de manganês e 1,0-1,4% de carbono, embora variantes modernas, muitas vezes incluem o cromo também, sendo o aço Hadfield totalmente austenítico em condições normais [Hutchinson, 2006]. Existe uma tendência de se trabalhar com teores médios de carbono e manganês porque o limite inferior está associado com propriedades de resistência inferiores e o limite superior não apresenta vantagens econômicas [Bain, 1932]. Muitas variações do aço Hadfield original, com relação aos elementos de liga e suas porcentagens, foram propostas, muitas vezes em patentes não explorados, mas apenas alguns foram adotados como melhorias significativas. Estas geralmente envolvem variações de carbono e manganês, com ou sem ligas adicionais, tais como cromo, níquel, molibdênio, vanádio, titânio e bismuto [Avery, 1961]. Uma segunda consideração é a influência de substâncias químicas menores constituintes sobre a propensão à formação de fratura durante a solidificação de uma liga fundida. Normalmente, a suscetibilidade à sua formação durante a solidificação, aumenta com o aumento no intervalo de congelamento da liga, como ocorre quando enxofre (S) e fósforo (P) estão presentes. No entanto, tem se mostrado teoricamente que os elementos que formam carbonetos sólidos altamente estáveis, por exemplo o titânio, podem ser benéficos em reduzir a fração de volume de líquido eutético residual durante o congelamento e assim tornar o produto menos propenso à formação de trincas [Smith, 2004]. 15 2.1.1 Influência do Carbono Um teor de carbono mais baixo ajuda a evitar a redução da resistência a tração e da ductilidade, devido a dificuldade em manter todo o carbono em solução sólida. Entretanto teores superiores a 1,2 % são geralmente utilizados, mesmo com a redução da ductilidade, pois tem-se um aumento na resistência ao desgaste abrasivo. Dificilmente são utilizados teores maiores do que 1,4%, pois seriam prejudiciais a resistência mecânica e ductilidade, de forma que a estrutura livre de carbonetos nos contornos de grãos seria muito difícil. O ideal é que a porcentagem de carbono fique em torno de 10% da porcentagem de manganês [Avery, 1954]. 2.1.2 Influência do Manganês O manganês apresenta contribuição vital na estabilização da austenita. Atua atrasando a transformação da austenita. Entre os limites de 10 a 14%, não tem quase nenhum efeito sobre o limite de escoamento, mas apresenta benefícios para o limite de resistência à tração e dutilidade, tornando-os estáveis em torno de 12%, embora algumas melhorias ainda ocorrem até 13%. Abaixo de 10% as propriedades de resistência declinam rapidamente para, talvez, metade dos valores normais até níveis de aproximadamente 8%. Um teor mínimo de 11% é desejável, o máximo é arbitrário até 20%, e depende, provavelmente, mais do custo da liga do que dos resultados metalúrgicos, desde que propriedades aceitáveis sejam obtidas [Avery, 1949]. 2.1.3 Influência do Silício No final da elaboração, o aço pode conter óxido de manganês em silício, o que diminui o alongamento e favorece a formação de trincas. Apesar de frequentemente não exceder 1%, pode ser empregado até 2%, para produzir um moderado aumento de limite de escoamento e resistência ao escoamento plástico sob 16 impactos repetitivos. Em torno de 2,2% inicia-se uma redução acentuada na resistência à tração e na ductilidade. Com 2,3% o material torna-se inutilizável para a maioria das aplicações.Abaixo de 0,10% causa redução de fluidez [Avery, 1949]. 2.1.4 Influência do Fósforo Sua aplicação varia de 0,04% a 0,07%. Entretanto acima de 0,06%, aumenta a fragilidade a quente e reduz o alongamento, sendo responsável pela fratura em altas temperaturas de peças fundidas como na operação de retirada de massalotes grandes e durante operações de soldagem. O fósforo deve ser limitado a 0,03% para prevenir trincas [Avery, 1949]. 2.1.5 Influência do Cromo A adição de cromo em seções pesadas em 2%, assemelha-se ao carbono, reduzindo a ductilidade devido ao aumento na fração volumétrica de carbonetos na microestrutura do material. Apesar de apresentar uma melhoria na resistência à corrosão por desgaste e aumento no limite de escoamento, reduz o limite de resistência. Sendo o máximo teor em 6%, na prática não é utilizado em mais de 3% [Avery, 1949]. 2.1.6 Influência do Molibdênio Quando empregado de 0,5% a 2%, seu aumento melhora a tenacidade e a resistência à fratura, mas isso apenas no estado bruto de fusão. Também se tem um incremento no limite de escoamento. A adição a níveis maiores do que 1% pode representar um aumento com relação à susceptibilidade à fusão incipiente, durante tratamento térmico [Bain, 1956]. 17 A níveis maiores do que 2% ocorre uma redução do limite de resistência, entretanto esse teor é raro na indústria. Ainda ocorre um aumento do limite de escoamento até 2% [Avery, 1954]. 2.1.7 Influência do Titânio O titânio pode reduzir carbono na austenita, formando carbonetos muito estáveis, que apresentam dureza elevada e estabilidade termodinâmica. O resultado nas propriedades pode simular aqueles de menor teor de carbono. Também pode neutralizar o efeito do excesso de fósforo [Jiang, 1998]. Um dos fenômenos indesejáveis que pode ocorrer nos aços austeníticos é a corrosão intergranular, devido à precipitação de carbonetos muito estáveis. Um dos meios de evitá-la é, como se mencionou, pela adição de titânio, pois esse elemento fixa o carbono na forma de carbonetos de titânio, assemelhando-se aqueles de menor teor de carbono. Entretanto altos níveis de titânio geram perda de ductilidade. As adições abaixo de 0,1% refinam os grãos nos aços [Bellon, 1992]. 2.1.8 Influência do Enxofre Este elemento apresenta rara influência nas propriedades do aço Hadfield. O manganês elimina o enxofre, fixando-o na forma de inclusões, tipo sulfeto. O alongamento dessas inclusões pode contribuir para direcionar as propriedades em materiais especiais. Bom é mantê-lo em níveis o mais baixo possível, de forma a reduzir as inclusões na microestrutura, pois são potenciais para nucleação de trincas por fadiga em serviço [Avery, 1949]. 18 2.2 Tratamentos Térmicos O aço Hadfield na condição fundido contém carbonetos aciculares que podem fragilizar o material. Uma prática comum para superar o potencial de problemas industriais é o tratamento térmico do material, seguido de um resfriamento em água. Este procedimento pode normalmente solubilizar todos os carbonetos. Entretanto em secções espessas de material, é possível que não ocorra a completa dissolução desses carbonetos [Smith 2004]. O aquecimento é lento até o máximo de 1100 ºC e a manutenção é de 1h a 2h, seguida do rápido resfriamento em água agitada. No entanto, se a temperatura de tratamento térmico ou o teor de fósforo for alta, uma fusão incipiente pode ocorrer nos contornos de grãos, e tende a se espalhar ao longo das fronteiras de grão. A película resultante intergranular pode ser muito prejudicial às propriedades mecânicas. Se o aço for austenitizado novamente a uma temperatura adequada mais baixa, o filme é redissolvido, e as propriedades mecânicas se tornam amplamente restauradas. Esses aços, contudo, apresentam frequentemente vazios intergranulares. [Chipman, 1964] Temperaturas acima de 1100 ºC ou tempos de manutenção durante o tratamento térmico acima de 2h acarretam uma considerável perda na quantidade de carbono [Smith, 2004]. O reaquecimento do aço de manganês deve ser seriamente considerado. Ao contrário dos aços estruturais comuns, que tornam-se mais dúcteis quando reaquecidos, o aço manganês sofre redução de ductilidade quando reaquecido suficiente para induzir a precipitação de carbonetos ou alguma transformação da estrutura austeníatica. Como regra geral, os aços ao manganês nunca devem ser aquecidos acima de 260 ° C, intencionalmente ou acidentalmente, a menos que tal aquecimento possa ser seguido pelo procedimento padrão de recozimento e têmpera. Tempo, temperatura e composição são variáveis no processo de fragilização. Em temperaturas mais baixas a fragilização leva mais tempo para se desenvolver. A 260 ° C, a transformação requer mais de 1000 h; já um reaquecimento de uma alta de 425 ° C pode ser feito para não mais de 1 h, evitando transformações estruturais. A relação de tempo e temperatura também deve ser dada a devida atenção para as peças que devem ser soldadas. Quando os aços 12 a 14% Mn devem ser aquecidos acima de aproximadamente 290 ° C durante o serviço ou soldagem, recomenda-se que o teor de carbono ser mantido abaixo de 1,0%, pois irá suprimir a fragilização, por pelo menos 48 h em temperaturas até 370 ° C. A adição de 1,0% Mo irá suprimir completamente a fragilização em 19 temperaturas até 480 ° C e irá suprimir parcialmente em temperaturas de 480-595 ° C. Se o teor de carbono é mantido abaixo de 0,9%, a adição de 3,5% Ni inibirá completamente a fragilização de até 480 ° C e, em parte, suprimi-la acima desta temperatura. Essas regras podem ser aplicadas durante os períodos de aquecimento de até 100 h. Para os períodos de 1000 h ou mais, as temperaturas limitantes são substancialmente mais baixas. Nota-se que os teores de carbono localizado podem ainda ultrapassar 1,0% por causa da segregação química. Assim, estas orientações devem ser usadas com cautela, [Avery, 1961]. 2.3 Propriedades mecânicas após tratamento térmico À medida que o tamanho da seção do aço manganês aumenta, a ductilidade diminui e a resistência mecânica aumenta consideravelmente em amostras fundidas e tratadas termicamente. Isso acontece porque, exceto para condições controladas, as seções espessas não se solidificam nos moldes rápido o bastante para evitar o tamanho de grão grosseiro, uma condição que não é alterada por tratamento térmico [Avery, 1954]. Materiais com a considerável redução do tamanho de grão e as frações de volume significativo de contornos de grão, possuem propriedades mecânicas superiores em relação aos que apresentam grãos grosseiros. Possuem por exemplo alta resistência e dureza, bem como boas propriedades de resistência ao desgaste [Yan, 2007]. As propriedades mecânicas variam com o tamanho da seção do material. A resistência à tração, alongamento, redução de área e resistência ao impacto são substancialmente menores em 102 mm de espessura da seção do que em 25 mm de espessura. Valores de testes de impacto são excepcionalmente altos, às vezes, por erros no corte e preparação dos corpos de prova, principalmente nos entalhes. Há um decréscimo gradual na resistência ao impacto com o decréscimo da temperatura. A temperatura de transição não é bem definida porque não há uma inflexão acentuada na curva energia-temperatura para temperaturas baixas da ordem de – 85 ºC. Em dada temperatura e tamanho de seção, adições de níquel e manganês são geralmente benéficas para melhorar a resistência ao impacto, enquanto que níveis maiores de carbono e cromo não o são. 20 A resistência à propagação de fratura é alta e é associada com fissuras progressivas. Por causa disso, quaisquer fraturas de fadiga que se desenvolvam podem ser detectadas, e partes de peças em serviço podem ser removidas antes que a fratura completa aconteça, uma capacidade que é uma distinta vantagem em trabalho com produtos ferroviários. O limite de fadiga dos aços manganês austeníticos foi registrado como 270 MPa. O limite de resistência e dureza varia muito pouco com o tamanho da seção. A dureza da maioria dos aços é cerca de 200 HB após solubilização e resfriamento brusco, mas essevalor tem pouca significância para estimar a usinabilidade ou resistência ao desgaste. A dureza aumenta tão rapidamente por causa do encruamento durante a usinagem ou quando em serviço, que os aços austeníticos ao manganês têm que ser avaliados sobre outras propriedades além da dureza [Avery, 1954]. As características de tração verdadeiras do aço manganês são melhores reveladas pelas curvas tensão versus deformação que compara o aço manganês com ferro fundido cinzento e com um aço baixa liga e alta resistência tratado termicamente com cerca da mesma resistência à tração nominal. O baixo valor de limite de escoamento é significativo e pode evitar a seleção dessa liga onde deformação moderada ou leve é indesejável, a menos que a utilidade das peças em questão possa ser restaurada por lixamento. A deformação produzirá uma nova e mais alta resistência de escoamento correspondente à qualidade de deformação que é absorvida localizadamente [Oliver et al., 1956].
Tipo: Mn I - Hadfield - Classe: A
Características e Aplicações:
Aço austenítico ligado ao manganês, com excelente resistência à abrasão combinada com forte impacto. Material amagnético. Apresenta elevação de dureza superficial ao ser trabalhado (encruado a frio), permanecendo com o núcleo dúctil. Indicado para peças espessas: chapas de desgaste, revestimento, barras.
Normas Similares:
	ABNT NBR 7243
	ASTM A 128
	DIN
	AF A
	Gr A
	Gx 120Mn13
	
	
	
Composição Química de Referência:
	Carbono (C)
	Manganês (Mn)
	Silício (Si)
	Fósforo (P)
	Enxofre (S)
	0,80
1,30
	12,00
14,00
	0,60
Máximo
	0,07
Máximo
	0,03
Máximo
Propriedades Mecânicas Alcançadas no Estado Solubilizado:
	Dureza Brinell
(HB)
	160 a 220
Tratamento Térmico:
Solubilizaçao
Soldagem:
	Soldabilidade:
	Difícil
Observações Gerais:
A usinabilidade do aço Hadfield é reduzida, sendo possível com o uso de ferramentas especiais. A dureza Brinell não tem correspondência com a usinabilidade e/ou resistência. Após encruamento, a dureza máxima pode alcançar 550 HB.
Para aplicações específicas este aço pode ser fabricado com razoável soldabilidade (sem perder suas características originais) por meio de modificações na composição química: MN ESPECIAL.
Tipo: Mn I - Hadfield - Classe: C
Características e Aplicações:
Aço austenítico ligado ao manganês, com excelente resistência à abrasão combinada com forte  impacto. Material amagnético. Apresenta elevação de dureza superficial ao ser trabalhado (encruado a frio), permanecendo com o núcleo dúctil. Indicado para peças espessas: chapas de desgaste, revestimento, barras.
Normas Similares:
	ABNT NBR 7243
	ASTM A 128
	DIN
	AF C
	Gr C
	GX 120 MnCn 13 2
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Composição Química de Referência:
	Carbono (C)
	Manganês (Mn)
	Silício (Si)
	Fósforo (P)
	Enxofre (S)
	Cromo (Cr)
	0,80
1,30
	12,00
14,00
	0,60
Máximo
	0,07
Máximo
	0,03
Máximo
	2,50%
Máximo
Propriedades Mecânicas Alcançadas no Estado Solubilizado:
	Dureza Brinell
(HB)
160 a 220
Tratamento Térmico:
Solubilização
Soldagem:
	Soldabilidade:
	Difícil
Observações Gerais:
A usinabilidade do aço Hadfield é reduzida, sendo possível com o uso de ferramentas especiais. A dureza Brinell não tem correspondência com a usinabilidade e/ou resistência. Após encruamento, a dureza máxima pode alcançar 550 HB.
Para aplicações específicas este aço pode ser fabricado com razoável soldabilidade (sem perder suas características originais) por meio de modificações na composição química: MN ESPECIAL.
Tipo: Mn III - Hadfield - Classe: E1
Características e Aplicações:
Aço austenítico ligado ao manganês, com excelente resistência à desgaste por abrasão combinada com forte impacto.
Material amagnético.  Apresenta maior soldabilidade devido a adição de molibdênio, e elevada dureza superficial ao ser trabalhado (encruado a frio), permanecendo com o núcleo dúctil. Indicado para peças geometricamente variada.
Normas Similares:
	ASTM A 128
	Gr E1 e Gr E2
Composição Química de Referência:
	Carbono (C)
	Manganês (Mn)
	Silício (Si)
	Fósforo (P)
	Molibdênio (Mo)
	0,70
1,00
	12,00
14,00
	0,60
Máximo
	0,07
Máximo
	0,70
2,00
Propriedades Mecânicas Alcançadas no Estado Solubilizado:
	
	Dureza Brinell
(HB)
160 a 220
	
	
	
	
Tratamento Térmico:
Solubilização
Soldagem:
	Soldabilidade:
	Difícil
Observações Gerais:
A usinabilidade do aço Hadfield é reduzida, sendo possível com o uso de ferramentas especiais. A dureza Brinell não tem correspondência com a usinabilidade e/ou resistência.
Após encruamento, a dureza máxima pode alcançar 550 HB.
O melhor meio de elevar a dureza do aço e, conseqüentemente a sua resistência ao desgaste, é pelo encruamento de determinados tipos de aços austeníticos onde austenita é pouco estável e que, pelo encruamento, quando colocados em serviço, podem ser tornados martensíticos. Tais são os “aços-manganês austeníticos”.
 
Um dos precursores desse tipo de aço foi Hadfield, cujo nome identifica o tipo por ele desenvolvido, com 1,2% de carbono e 12% de manganês. Esse aço é ainda hoje o principal do grupo de aços resistentes ao desgaste, de natureza austenítica.
 
O êxito da utilização do aço Hadfield para peças submetidas ao desgaste deve-se a duas propriedades: endurecimento superficial propiciado pelo trabalho e tenacidade. Esses aços, contudo, estão sujeitos a um fenômeno de fragilização intergranular, que é muito prejudicial e levam, freqüentemente, à rejeição de peças ou perda das mesmas por falhas em serviço (219).
 
Os tipos comerciais apresentam o carbono entre 1,0% e 1,4% e o manganês entre 10% e 14%, havendo uma tendência a utilizar-se teor de carbono de 1,2% e manganês de12% e 13%.
 
O diagrama de equilíbrio para 13% de manganês está representado na figura153. Do seu exame conclui-se:
 
- o eutetóide apresenta baixo teor de carbono;
 
- a austenita é tão estável que ela não se transforma, mesmo com velocidades de esfriamento moderadas.
 
 
Fig. – Diagrama de equilíbrio para aço C-Mn, com 13% Mn.
 
 
A figura 154 (219) apresenta o diagrama de transformação isotérmica de um aço contendo 1,28%C, 12,4%Mn, 0,35%Si, 0,009%S, 0,30%P, 0,28%Ni e 0,23%Cu, austenitizado durante 30 minutos.
 
Essa transformação começa entre 300 e 700 graus C com a precipitação de carbonetos intergranulares após alguns após alguns segundos de período de incubação. Passado esse período, surgem carbonetos aciculares, em torno de 600 graus C num período de incubação mais longo, da ordem de um minuto. A transformação perlítica é muito lenta e a perlita aparece após um longo período de incubação, numa faixa de temperatura mais estreita do que a dos carbonetos aciculares.
 
Os outros elementos presentes nos aços-manganês austeníticos são: silício, com o objetivo principalmente de desoxidação, raramente ultrapassa 1%; entretanto, às vezes pode ser utilizado em teores até 2%, para produzir certo aumento do limite de escoamento e certa resistência à deformação plástica sob choques repetidos (220); enxofre, cujo teor não é crítico, devido a alta quantidade de manganês presente; fósforo, cujo teor máximo pode atingir 0,10%, preferindo-se, entretanto, cerca de 0,06% no máximo para garantir boa soldabilidade ao aço; outros elementos, como níquel, molibdênio, cromo, cobre e vanádio podem ser adicionados para melhorar o limite de escoamento, a usinabilidade, etc. Uma das adições comuns é certa quantidade de cromo (até 2%) que aumenta o limite de escoamento, mas pode reduzir a ductilidade.
 
 
  
Fig. 154 – Diagrama isotérmico de transformação de um aço com 1,28%C, 12,4%Mn, 0,35%Si, 0,009%S, 0,30%P, 0,28%Ni e 0,23%Cu, austenitizado durante 30 min. a 1050 graus C. Tamanho de grão 5 a 6.
 
Tratamento térmico dos aços Hadfield
 
 
A estrutura fundida ou laminada do aço-manganês contém carbonetos e outros produtos de transformação que conferem grande fragilidade ao aço: sua resistência à tração éde cerca de 42 a 49 kgf/mm2 (410 a 480 MPa) com alongamento e estricção às vezes inferiores a 1%.
 
As propriedades mecânicas normais desses aços são obtidas com um tratamento de austenitização a uma temperatura suficientemente alta para assegurar completa solução dos carbonetos, seguida de resfriamento muito rápido – em água. A temperatura de austenitização situa-se entre 1000 e 1065 graus C. O tempo de permanência à temperatura não é considerado crítico.
 
Após o resfriamento em água, o aço torna-se mais resistente e mais dúctil, apresentando um alongamento que pode variar de 30% a 60%, uma dureza Brinell de 180 a 220, limite de escoamento de 30 a 42 kgf/mm2 (290 a 410 MPa) e limite de resistência à tração de 57 a 100 kgf/mm2 (560 a 980 MPa).
 
O valor da dureza, entretanto, tem pouco significado, tanto no que se refere à resistência ao desgaste como à usinabilidade do aço, porque ela aumenta consideravelmente, por encruamento, quando o aço começa a sofrer o efeito das condições de serviço.
 
A Tabela 109 (220) mostra valores representativos das propriedades mecânicas de aços-manganês dos tipos comerciais, no estado fundido sem e com tratamento térmico e no estado laminado com tratamento térmico.
 
A resistência ao choque também é muito elevada, podendo atingir valores da ordem de 14 a 15 kgf/mm2 (137 a 147 J) (corpos de prova tipo Charpy).
 
O encruamento que se verifica no aço-manganês austenítico quando em serviço – geralmente devido a golpes – eleva a sua dureza de cerca de 200 Brinell no estado tratado (resfriado em água) a 500-600. Provavelmente nenhum outro aço supera o aço Hadfield na capacidade de endurecer pelo encruamento.
 
Os aço-manganês austeníticos, devido às suas propriedades de tenacidade, resistência ao desgaste e ainda não-magnéticas, têm suas mais importantes aplicações nas indústrias de construção, mineração, exploração de pedreiras, perfuração de poços de petróleo, fabricação de cimento e produtos cerâmicos, estradas de ferro, dragagem, etc., na forma de peças para equipamento de manuseio de materiais, britadores, moinhos de bola, caçambas de dragas, caçambas de escavadeiras, bombas para trabalho em pedras e rochas, assim como em peças de linhas ferroviárias, como jacarés, chaves e cruzamentos. Por outro lado, como eles suportam igualmente o desgaste metálico (metal contra metal) são empregados em rodas dentadas ou pinhões para correntes, engrenagens, rodas, correntes de transportadores, sapatas, etc.
Adição de outros elementos de liga no aço Hadfield
 
 
Cromo, níquel e cobre têm sido adicionados ao aço-manganês. O cromo parece melhorar a dureza do aço-manganês antes do encruamento; por exemplo, um aço-manganês Hadfield sem cromo com dureza Brinell 200, antes do tratamento térmico apresentará dureza de 220 com 1,5% de cromo e cerca de 280 com 2,0% de cromo. Por outro lado, a adição de cromo parece exigir menor quantidade de encruamento ou deformação para a obtenção da dureza superficial necessária nesses aços. Nessas condições, o cromo tem sido acrescentado toda vez que as peças forem sujeitas a desgaste de natureza principalmente abrasiva (com ausência de choque que possa desenvolver rapidamente a dureza superficial), tais como em peças de máquinas destinadas ao britamento, moagem ou transporte de material leve e de pequenas dimensões tais como areia e pedregulho.
 
Às vezes adiciona-se cobre nos aços-manganês-cromo, sobretudo quando o cromo é elevado – da ordem de 5% - com o objetivo de melhorar sua ductilidade.
 
O níquel tem sido um elemento de adição útil nos aços-manganês austeníticos de carbono mais baixo que o normal, que após austenitizados podem ser resfriados ao ar para a obtenção da necessária ductilidade. Aços com 0,60% e 0,90% de carbono, cerca de 3,0% de níquel e 12% de manganês são usados para eletrodos de solda, na forma de barras ou fios laminados ou trefilados e em certas peças fundidas ou trabalhadas.
 
 
 
Características gerais dos aços-manganês tipo Hadfield
 
 
As propriedades mecânicas, antes e após o tratamento térmico, já foram estudadas.
 
A usinabilidade desses materiais é de natureza complexa. Tais aços são muito tenazes e, além disso, encruam nos pontos de contato com a ferramenta de corte, de modo que uma técnica especial de usinagem é usada, quando essa operação de torna necessária, devendo-se para isso em pregar ferramentas de metal duro (carboneto de tungstênio sinterizado) ou aço rápido ao cobalto.
 
Esses aços não podem ser usados a temperaturas superiores a 260 graus C porque se tornam frágeis, provavelmente devido à transformação parcial da austenita meta-estável (220).
Referencias
http://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo-ler.php?codConteudo=100
http://www.altivo.com.br/produtos/hadfield-tipo-mn-i/
http://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/96490/lima_gr_me_bauru.pdf?sequence=1
https://portuguese.alibaba.com/product-detail/top-level-best-selling-1-3401-hadfield-manganese-steel-plate-60105426190.html