Aço inoxidável e aço ligado: A2-70, A4-80, 8.8 e 12.9

1. Ler uma classe de propriedade

Os números estampados na cabeça de um perno são definidos pela ISO 898-1 para o aço carbono e pela ISO 3506-1 para o inoxidável. Compreender os dois códigos é metade do trabalho de seleção.

1.1 Aço carbono e aço ligado: 8.8, 10.9, 12.9

Para 8.8:

• O 8 antes do ponto: resistência à tração Rm = 8 × 100 = 800 MPa
• O 0.8 depois: coeficiente de cedência Re/Rm = 0.8, logo Re = 800 × 0.8 = 640 MPa

1.2 Inoxidável: A2-70, A4-80

Formato A2-70:

• A2: grupo de aço. A1 de corte fácil, A2 = família 304 (18 % Cr, 8 % Ni), A3 = 321, A4 = família 316 com molibdénio, A5 = 316L.
• 70: resistência à tração = 70 × 10 = 700 MPa.

2. Aço carbono e aço ligado versus inoxidável

2.1 Composição química

2.2 Mecanismos de reforço diferentes

O aço carbono e o aço ligado são reforçados por tratamento térmico. A têmpera e revenido transforma a martensite em sorbite revenida e eleva a resistência de forma acentuada. As classes 8.8, 10.9 e 12.9 são todas temperadas e revenidas.

O inoxidável é reforçado por deformação a frio. O inoxidável austenítico não endurece por têmpera — o aquecimento amolece-o —, pelo que a resistência vem da deformação dos grãos durante a conformação a frio e a trefilagem. O A2-70 é mais resistente do que o A2-50 por ter sofrido maior redução a frio.

2.3 De onde vem a resistência à corrosão

O aço carbono e o aço ligado precisam de um revestimento:

• Zincagem eletrolítica: 8–12 μm, 72–100 horas de nevoeiro salino.
• Geomet (zincagem lamelar): 500–1 000 horas.
• Zinco-níquel: 720–1 000 horas; a norma dos chassis automóveis.

O inoxidável contém 18 % de crómio e forma um filme passivo de Cr₂O₃ auto-regenerador, pelo que não precisa de revestimento para resistir à atmosfera, à água doce e a ácidos suaves. O molibdénio do 316 acrescenta resistência aos cloretos para a água do mar e o ar litoral.

3. Propriedades mecânicas comparadas

Parafuso de cabeça sextavada interior M10×50, mesma medida, materiais diferentes:

4. Escolher A2, A4 ou A5

4.1 A2-70 (304): a escolha predefinida em 80 % dos casos

O A2-70 é simplesmente 304 conformado a frio. Resiste a:

• Ambientes interiores gerais (carcaças de equipamentos, armários, eletrónica)
• Água doce (torres de refrigeração, bombas)
• Ácidos e álcalis fracos (processamento alimentar, equipamento farmacêutico)
• Utilização exterior não litoral (mobiliário urbano no interior)

Não usar A2-70 para:

• A menos de 5 km da costa: o cloreto destrói o filme passivo do 304 e provoca corrosão por picadas. Usar A4-70 (316).
• Piscinas, produtos químicos, lixívia: o cloreto é demasiado elevado mesmo para o 316; usar duplex ou Inconel.
• Contacto alimentar com salmoura ou molho de soja: A4-70 ou A4-80.

4.2 A4-70 / A4-80 (316): marítimo e agressivo

O 316 contém 2.2 % de molibdénio, o que lhe confere cerca de três vezes a resistência à corrosão por picadas do 304. Aplicações típicas do A4:

• Navios, portos, plataformas offshore
• Edifícios costeiros e guardas de pontes
• Máquinas alimentares com salmoura, soja ou vinagre
• Equipamento médico exposto a desinfetantes e fluidos corporais
• Instalações técnicas de piscinas

O A4-70 é conformado a frio, o A4-80 é encruado: 14 % mais resistente com ductilidade ligeiramente inferior. O A4-70 cobre a maior parte dos trabalhos; recorrer ao A4-80 apenas quando for necessária pré-carga adicional.

4.3 Acima disso: A5-80 (316L) e duplex

O 316L é a versão de baixo carbono (C ≤ 0.03 %) que resiste à corrosão intergranular após soldadura, pelo que as estruturas soldadas em inoxidável devem especificar A5. O duplex 2205 tem o dobro da resistência à corrosão do 316 a cinco vezes o custo, e está confinado à indústria química e à energia eólica offshore.

5. Escolher 8.8, 10.9 ou 12.9

5.1 Classe 8.8: o cavalo de batalha

A classe 8.8 é a referência industrial: suficientemente resistente, barata, tenaz e não frágil. Oitenta por cento das estruturas metálicas, da montagem de máquinas e da mecânica geral trabalham com ela. O material é o ML35 de médio carbono, conformado a frio e depois temperado e revenido, acabado em zinco branco-azulado, zinco amarelo ou Geomet.

5.2 Classe 10.9: alta resistência

Quando um perno mais pequeno tem de suportar mais carga — cubos de roda, bielas, articulações de robots — recorre-se à 10.9 em 42CrMo ou SCM440. É o ponto de equilíbrio: 30 % mais resistente do que o 8.8, com melhor tenacidade e vida à fadiga do que o 12.9. Cerca de 90 % dos pernos automóveis de alta resistência são 10.9.

5.3 Classe 12.9: manusear com cuidado

A 12.9 é a classe comercial mais alta, com 1 220 MPa, e tem três problemas:

1. Fragilização por hidrogénio. Quanto maior a resistência, maior o risco. Um perno 12.9 revestido sem cozedura adequada pode fraturar horas ou dias após a montagem. A ASTM F1941 exige cozedura a 230 °C durante quatro horas após o revestimento.
2. Fragilidade. Falha praticamente sem aviso plástico, o que constitui um problema de segurança.
3. Pior vida à fadiga. Mais resistência significa maior concentração de tensões no fundo da rosca, pelo que o limite de fadiga é, na prática, inferior ao da 10.9.

O único caso genuíno para a 12.9 é uma junta com espaço limitado em que o diâmetro não pode aumentar mas a carga excede a capacidade da 10.9. Caso contrário, a 10.9 é a especificação mais segura.

6. Evitar a gripagem

É o problema mais doloroso do inoxidável. Duas superfícies de inoxidável que deslizam sob pressão, calor e sem lubrificação soldam-se por micro-soldadura e depois rasgam-se — a porca emperra a meio do perno e tem de ser cortada.

6.1 Porque é que o inoxidável gripa

O filme passivo é extremamente fino. Quando rompe, o metal vivo contacta metal vivo sob pressão elevada e solda-se. O aço carbono possui filmes de óxido e de lubrificante que limitam o efeito.

6.2 Prevenção

1. Usar graus diferentes no perno e na porca: perno A2 com porca A4, ou 304 com 316. Uma química dissimilar solda-se com menos facilidade.
2. Aplicar massa anti-gripagem: compostos à base de MoS₂, cobre ou níquel. É a medida isolada mais eficaz.
3. Reduzir a rotação da máquina: velocidade baixa na ferramenta elétrica, nunca à plena rotação.
4. Usar um ajuste de rosca mais folgado: 6g/6H em vez de um ajuste forçado.
5. Nunca montar a seco: um pouco de óleo ou massa de roscas na rosca antes da montagem.

7. Comparação de custos (2026)

Parafuso de cabeça sextavada interior M8×30, preços no Sul da China em 2026, com impostos:

8. Árvore de decisão

1. Acima de 425 °C?
   • Sim: Inconel 718 ou um aço ligado de alta temperatura.
   • Não: continuar.
2. O ambiente é corrosivo?
   • Interior, seco: classe 8.8 zincada.
   • Exterior, húmido: A2-70.
   • Litoral, cloretos, alimentar: A4-70 (316).
   • Químico, agressivo: A4-80 ou duplex.
3. Quanta carga?
   • Normal: 8.8 aço carbono.
   • Carga elevada, espaço limitado: 10.9 aço ligado.
   • Carga extrema com secção mínima: 12.9, com cautela.
4. Impacto ou baixa temperatura?
   • Sim: preferir 10.9 à 12.9; o inoxidável deve ser A4-80.
   • Não: como acima.

9. Conceções erradas comuns

10. Perguntas frequentes

Q1. É possível distinguir 304 de 316 a olho?

Não. Um líquido de ensaio com molibdato fica vermelho no 201/304 e mantém-se transparente no 316. A espetroscopia de emissão ótica é definitiva.

Q2. Porque é que os pernos de classe 12.9 partem sozinhos?

Fragilização por hidrogénio. O hidrogénio do banho de revestimento difunde-se no aço e acumula-se no fundo da rosca, provocando fratura diferida. Cozer a 230 °C durante quatro horas após o revestimento.

Q3. Podem usar-se pernos de inoxidável em motores?

Em geral não. As temperaturas de escape excedem 500 °C, onde o 304 e o 316 perdem resistência de forma acentuada. As fixações de escape usam Inconel 718 ou aço ligado de alta temperatura.

Q4. Qual é mais resistente, o A2-70 ou o 8.8?

O 8.8, com 800 MPa contra 700 MPa, logo é 14 % mais resistente. Note-se que os coeficientes de cedência diferem (0.64 para o A2-70, 0.80 para o 8.8), pelo que a capacidade real depende da junta.

Q5. Que binário para um M10 de classe 12.9?

Cerca de 65–75 N·m a 90 % da cedência com μ = 0.14. Consultar as tabelas da ISO 898-2 em vez de confiar no hábito.

Q6. Podem usar-se pernos zincados no exterior?

O zinco branco-azulado enferruja no exterior em um a dois anos. O Geomet dá cinco a dez. Para trabalho exterior no litoral, especificar A4-70 ou zinco-níquel.

Q7. Quantas vezes pode reutilizar-se um perno de inoxidável?

Cinco a dez. Cada montagem desgasta o filme passivo e aumenta o risco de gripagem. Inspecionar a rosca nas juntas críticas de cada vez.

Q8. Como saber se um perno é realmente 12.9?

As peças genuínas trazem «12.9» e a marca do fabricante. Peças sem marca, desfocadas ou suspeitosamente moles são muitas vezes 8.8 reetiquetados. As aplicações críticas exigem espetrometria e amostragem de dureza.

Q9. Que classe tem um perno de titânio?

O Ti-6Al-4V ronda os 900 MPa com 60 % da densidade do aço, o que lhe dá a maior resistência específica. Está fora da ISO 898 e é especificado por norma de material, para aeronáutica, desporto motorizado e robótica, onde cada grama conta.

Q10. O que acontece com pernos de inoxidável em peças de alumínio?

Corrosão galvânica. O alumínio é anódico e corrói mais depressa em condições húmidas. Massa isolante, uma anilha isolante ou um elemento de fixação de alumínio resolvem o problema.