Descrição de aços de cutelaria

Aço:
 

            O aço é uma solução sólida de ferro e carbono com teor de carbono inferior a 2,0% em massa e suscetível de adquirir, por meio de tratamento mecânico (forja) e térmico (têmpera), variadas propriedades.
            O aço pode ser obtido, na maioria das vezes, pelo refino do ferro gusa, pela refusão de sucata e, em menor quantidade, por redução direta do minério.
A estrutura e as propriedades dos aços dependem do teor de carbono, da presença ou não de elementos de liga (aços ligados) e de tratamento térmico (revenimento, têmpera).

            Segundo a composição química, podem-se destacar dois grandes grupos de aços: os aços não ligados (aço carbono) e os aços ligados (aço inoxidável). O primeiro grupo apresenta teor de carbono inferior a 1% e o segundo grupo pode ser dividido em dois subgrupos:

Segundo a composição química, podem-se destacar dois grandes grupos de aços: os aços não ligados (aço carbono) e os aços ligados (aço inoxidável). O primeiro grupo apresenta teor de carbono inferior a 1% e o segundo grupo pode ser dividido em dois subgrupos:

a. aços fracamente ligados (em que nenhum elemento da liga ultrapassa 5%) e, 

b. aços fortemente ligados ou especiais (cujo teor de um ou mais elementos ultrapassa 5%). Os aços ideais para cutelaria são os fortemente ligados.

Os elementos adicionados (cromo, molibdênio, vanádio, manganês, etc...) modificam a estrutura, a constituição química e o diagrama de equilíbrio. Diagrama de equilíbrio é o que determina a curva tempo/temperatura para o tratamento térmico.

Composição: Existe uma variedade ilimitada de aços para diferentes finalidades e usos. Assim o aço utilizado na estrutura de uma ponte não é o mesmo utilizado numa boa lâmina.
As propriedades de uma peça de aço podem ser alteradas por diferentes métodos. Enquanto o metal está na forma liquida, sendo fundido, diferentes elementos químicos podem ser acrescentados alterando assim sua qualidade.
Depois de solidificado, o aço pode ser forjado, laminado, resfriado, temperado ou receber banhos de ácidos ou eletroquímicos.
Quando o aço é tratado por um desses processos uma mudança ocorre em sua estrutura cristalina, cujo resultado pode ser apreciado através de uma microscópio eletrônico que mostrará diferentes tamanhos dos grãos de ferro.
Em geral uma peça de aço com grãos finos é mais resistente que uma outra com grãos maiores, ou duros. O grão maior não se curvará quando forçado e se quebrará facilmente.
Já quando a estrutura é alterada para ter grãos menores (suaves) entre os maiores (duros), se curvará mais facilmente sem se quebrar. Para produzir tais características é que se adicionam os outros elementos de liga.
É a combinação de elementos no aço que o tornam superior, mas mais importante de tudo é o tratamento térmico. Um tratamento térmico, têmpera, inadequado pode arruinar o melhor aço do mundo, tornando-o imprestável para uma boa lâmina.

(1*) Revenimento (ou revenido) é o tratamento térmico que consiste em aquecer, a uma temperatura inferior à temperatura de transformação, uma peça metálica e depois deixa-la resfriar com vistas a eliminar as características resultante da têmpera.
O revenido diminui a dureza, a resistência à tração e o limite de elasticidade em proveito da resiliência. Por meio da escolha adequada de temperatura e de tempo de revenido, obtêm-se as propriedades desejadas para o aço, segundo o seu futuro emprego.

(2*) Temperabilidade: capacidade de uma aço alcançar, pela têmpera, um aumento de dureza e tenacidade até maior profundidade. A temperabilidade depende do tamanho de grão e da presença de determinados elementos de liga.

Têmpera: O estado ou condição de um metal quanto a sua dureza ou tenacidade, produzida por tratamento térmico (aquecer até uma temperatura abaixo do ponto de fusão e resfriar gradativamente) ou pelo processo de baixar a temperatura rápidamente abaixo de zero graus (Processo sub-zero). Estes tratamento visam dar ao metal sua consistência (dureza) especifica para determinada utilização. Cada aço apresenta uma dureza ideal para ser bem utilizado em cutelaria.

(3*) Resistência mecânica: é a capacidade de uma peça metálica agüentar tensões e esforços externos sem deformar-se.

(4*) Resiliência: característica mecânica que define a resistência de um material aos choques. A resiliência dos metais, que varia com a temperatura, é determinada provocando-se a ruptura, por choque, de um corpo de prova padronizado.

Alguns tipos de aços utilizados em cutelaria e suas características:

Aço 420: Também conhecido por AISI-420. O AISI (American Iron and Steel Institute) classifica o aço 420 como sendo inoxidável e com a capacidade de ser endurecido através do processo de têmpera. Este aço possui somente 1/6 do conteúdo de carbono (C) dos aços da série 440. Ele atinge uma dureza entre 50-56 Rockwell, que não é suficiente para manter um fio duradouro. Os fabricantes de facas populares utilizam o 420 por sua facilidade de ser estampado e polido. É ideal para facas de mesa mas não recomendável para qualquer faca de uso pesado ou intenso. É o mais simples e barato aço inoxidável para cutelaria existente. É fabricado por diversas metalúrgicas ao redor do mundo, inclusive no Brasil, e por isso sua qualidade é muito variável. A mesma faca feita com um 420 paquistanês é muito inferior ao 420 feito na Inglaterra.
Os melhores 420 são fabricados na Alemanha (denominado 4116) e nos países escandinavos.
Por isso as facas produzidas na Alemanha e nos países escandinavos, especialmente as facas de caça e as famosas "puuko", apesar de serem feitas em 420, apresentam um fio espetacular. Quem já trabalhou com uma fileteira importada da Escandinávia sabe o que é lâmina afiada. Obviamente o desenho da lâmina e a geometria do fio ajudam muito.
Sua composição química média é: Carbono 0,15%, Manganês 1,0%, Silício 1,0%, Cromo 13,0%. Sua dureza varia entra 50-56 Hrc.

Aço 425 Modified: Este aço é um 420 modificado, com o acréscimo de vanádio em sua fórmula, para aumentar sua capacidade de retenção de fio, e o aumento da porcentagem de carbono, para melhorar sua dureza. Devido a sua maquinabilidade, capacidade de ser industrialmente trabalhado, foi o preferido pela Buck Knives e Gerber. Era considerado superior, em um universo onde toda faca popular era de 420.
Sua fórmula química média é: Carbono 0,50%, cromo 14,0%, manganês 0,50%, molibdênio 1,0% e silício 0,80%.
Dureza ideal de 56-58 Hrc.

Aço CPM-154: Também é conhecido como 154-CM. No final da década de 70 Bob Loveless começou a utilizar este aço inoxidável na fabricação de suas facas e logo isto se tornou uma febre entre os cuteleiros artesanais.
Originalmente este aço havia sido desenvolvido pela Crucible Metallurgy para ser utilizado nas pás das turbinas de aviões militares à jato. Sua produção começara no inicio dos anos 70 e utilizava uma tecnologia metalúrgica de fundição à vácuo. O contrato de fornecimento para o governo americano era muito rígido e com alta exigência de qualidade e controle de produção. Era uma aço difícil de ser encontrado e mais difícil ainda de ser trabalhado. Com o término do contrato de fornecimento para o governo, a Crucible cessou sua produção. Em 1997 eles reiniciaram a produção deste aço mas alguns comentaristas dizem que a qualidade já não é a mesma da década de 70, quando o governo americano exigia maior grau de pureza.
Sua composição química média é: Carbono 1,10%, Manganês 0,60%, Silício 0,25%, Cromo 14,0%, Molibdênio 4,0%.
Devido ao alto teor de molibdênio, necessário para aumentar sua resistência ao calor inerente das turbinas à jato, este aço exigia um tratamento térmico especial, em altíssima temperatura, para ser endurecido.

Aço ATS-34: Este é uma versão japonesa do 154-CM, fabricado pela metalúrgica Hitachi Steel Company, do Japão. Segundo o testemunho de Bob Loveless em seu livro, foi ele o responsável pela introdução deste aço nos Estados Unidos. Ele afirma que em uma de suas viagens ao Japão, encontrou este aço e percebeu que sua formulação era muito próxima ao do 154-CM. Retornando aos Estados Unidos, ele pediu para um fornecedor de aços de San Marin County, Califórnia, que importasse uma tonelada para ele. O primeiro lote chegou aos Estados Unidos no princípio dos anos 80, ao preço de US$ 3,00 a libra, contra US$ 1,80 do 154-CM.
A Hitachi percebeu o nicho de mercado e começou a inundar o mercado americano com pequenas barras deste aço, popularizando-o rapidamente. Com o tempo o preço também foi se tornando mais acessível. Embora se diga que a Hitachi criou este aço como um equivalente ao 154-CM, a verdade é que este já existia antes da divulgação de sua utilidade na cutelaria.
É um aço bastante resistente ao desgaste e por isso se torna dispendioso para o cuteleiro desbasta-lo, consumindo muitas lixas e horas de trabalho. As cutelarias o utilizam somente em seus produtos top de linha, devido ao seu custo inicial e de produção. Seu tratamento térmico também exige temperaturas mais altas que os outros aços, especialmente os da séria 440.
Sua composição química média é: Carbono 1,03%, manganês 0,25%, silício 0,4%, cromo 14,0%, molibdênio 3,5%.
Sua dureza Rockwell ideal para cutelaria é entre 59-61 Hrc.

Aço 440A : É um 440C com menor teor de carbono, mas mantendo todas as qualidades deste. É apresentado geralmente em canivetes e facas menores. A SOG Specialty Knives efetua um trabalho espetacular de têmpera neste aço.
Sua composição química é idêntica a do 440C, exceto no teor de carbono, onde apresenta 0,7% ao invés de 1,2%.

Aço 440B: É o meio termo, em conteúdo de carbono, entre o 440A e o 440C.
É muito utilizado por cuteleiros artesanais que preferem forjar o aço inoxidável. As lâminas forjadas das facas Randall Knives/USA são feitas deste aço também.

Aço 440C: O aço AISI 440C é a origem de todos os outros aços que hoje imperam na cutelaria. O famoso 154-CM, e consequentemente o ATS-34, tem sua origem derivada do 440C. A composição química dos últimos dois mencionados acima é uma modificação da composição química do 440C, visando aumentar sua dureza em altas temperaturas e melhorar a estrutura de grãos e resistência ao desgaste. Note-se que estes aços foram desenvolvidos originalmente para aplicações industriais e aeronáuticas e somente depois chegaram a cutelaria. Quando comparamos a composição química dos três, percebemos que o percentual de cromo, que determina o fator anti-corrosão, é maior no 440C, (em torno de 18% contra 14%). Em compensação o teor de molibdênio é de apenas 0,75% contra 4% dos outros dois aços citados. O molibdênio foi acrescentado ao 154-CM para aumentar a resistência deste ao calor gerado nas turbinas à jato, herança herdada pelo ATS-34. Isto, para a cutelaria, significa maiores gastos na hora de corta-lo, desbasta-lo e, principalmente, de dar o tratamento térmico de têmpera. O aço 440C é fabricado por diversas metalúrgicas nos Estados Unidos.
O custo do 440C, na compra, também é bastante inferior aos outros dois, razão de sua popularidade entre os fabricantes de facas, sejam eles artesanais ou industriais.
É um aço de referência, contra o qual todos os outros são comparados.
Pode-se afirmar que hoje é o aço inoxidável utilizado em cutelaria com a melhor relação custo/benefício, além de ser o que melhor aceita um polimento tipo espelhado. Aço extremamente fácil de polir.
Outra característica interessante é quanto ao processo de endurecimento e têmpera. Este aço é temperado em uma temperatura muito inferior ao 154-CM ou ATS-34. Além disso ele aceita muito bem pequenas variações de temperatura na hora da têmpera. Este aço perdoa facilmente alguns erros na hora da têmpera, ao contrario dos outros dois, cuja faixa de variação de temperatura é muito restrita. Nota-se que é um aço "amigável" para o cuteleiro.
Sua composição química média é:
Carbono 1,2%, Cromo 18,0%, Molibdênio 0,75%, manganês 1,0% e silício 1,0%.
Sua dureza Rockwell ideal de tempera é entre 56-58 Hrc.

12C37 Sandvick: Este aço foi desenvolvido pela metalúrgica sueca Sandvik AB. no inicio da década de 80. Visando diretamente a cutelaria, este aço apresenta um equilíbrio ideal entre dureza, capacidade de preservação do fio e resistência a corrosão. Sua baixa porcentagem de cromo o coloca no limite inferior da resistência a corrosão, ou seja, exigirá maiores cuidados de manutenção em ambientes mais agressivo. Mas isso não é motivo de preocupação se a faca for mantida seca e limpa. Uma pequena camada de inibidor de ferrugem, tipo silicone ou Tuf-glide, será suficiente para protege-lo.
Atualmente está sendo usado nas lâminas das facas Ka-Bar Next Generation. É interessante notar que a marinha e o exército norte americano optaram por ele mesmo sabendo que seria utilizado sempre em ambientes altamente corrosivos.
É um aço de grão fino, exige um bom trabalho de têmpera, mas apresenta um ótimo fio.
Sua composição química média é 0,6% de carbono, 14,0% de cromo, 0,4% de silício, 0,4% de manganês. Sua dureza indicada para cutelaria é entre 54-56 Hrc.

Aço AUS-6: Este aço é também denominado 6A por certos fabricantes (não confundir com A6, denominação de um aço da Crucible Metallurgy). Segundo a Associação Norte-americana de Aço e Ferro, este aço é o equivalente japonês ao 440A norte-americano. É utilizado em lâminas fabricadas no Japão para as indústrias de cutelaria dos Estados Unidos. A letra A, ou AUS, significa aço austenítico.
Embora sua composição média seja ligeiramente diferente do 440A em alguns elementos, tais como o percentual de cromo e a adição de níquel, sua classificação e utilização continua dentro da categoria do 440A.
Sua composição química média é:
Carbono 0,65%, Manganês 1,00%, Silício 1,00%, Cromo 14,50%, Níquel 0,50%, vanádio 0,25%. Sua dureza recomendada é entre 58-60 Hrc.

Aço AUS-8: Também denominado 8A. Embora a Associação Norte-americana de Aço e Ferro (AISI) o considere como sendo a versão japonesa do 440B, nota-se que a composição química apresenta maiores diferenças. A diminuição do conteúdo de carbono é compensado pelo aumento de silício. A adição de níquel compensa a diminuição do cromo e não chega a afetar sua susceptibilidade a corrosão (inoxidável). Mas o grande fator diferencial é a adição de vanádio, que aumenta a resistência ao desgaste, resultando num fio mais duradouro e resistente.
Seu principal fabricante no Japão é a Metalúrgica AICHI.
Sua composição química média é:
Carbono 0,75%, Manganês 1,00%, Silício 1,00%, Cromo 14,50%, Níquel 0,50%, Molibdênio 0,30% e vanádio 0,25%.
É utilizado em lâminas de canivetes maiores e em algumas facas. Mantém muito bem o fio e aceita um ótimo polimento no acabamento. Nos últimos anos observou-se que diferentes cutelarias apresentam-no com diferentes graus de dureza. Assim, embora o aço seja o mesmo, dependendo do processo de têmpera, ele apresenta maior ou menor resistência ao desgaste do fio. As melhores lâminas neste aço são as apresentadas pela Al Mar Knives, Columbia River e Spyderco. Sua dureza recomendada é entre 58-60 Hrc.

Aço AUS-10: Foi desenvolvido pela mesma Metalúrgica Aichi do Japão e testado pela Spyderco em alguns de seus canivetes e em sua linha de facas de cozinha. É um aço teoricamente superior aos outros da série AUS, mas talvez por razões de custo ou industrialização, não foi utilizado em larga escala até o momento.
Sua composição química média é:
Carbono 1,00%, manganês 0,50%, cromo 14,50%, níquel 0,50%, molibdênio 0,30%, vanádio 0,25%. Sua dureza ideal é entre 59-60 Hrc.

Aço GIN-1: A denominação correta é Gingami-1, mas também é divulgado como Gin-2. É um aço japonês muito utilizado pela Spyderco e por outros cuteleiros da cidade de Seki, Japão. Seu conteúdo de 0,9% de carbono permite uma lâmina bastante dura e resistente ao desgaste. Durante o inicio da década de 90, quando predominou o 440C nas facas industriais, sua dureza chamava a atenção, pois era algo em torno de 58-60 Hrc.
É um bom aço para trabalho intensivo e mantém um ótimo fio.
Sua composição química média é de 0,9% de carbono, 15,5% de cromo, 0,6% de manganês, 0,3% de molibdênio e 0,37% de silício.
Dureza indicada é de 58-60 Hrc.

Aço ATS-55: Fabricado pela Hitachi exclusivamente para o cuteleiro G.Sakai da cidade de Seki, Japão, que produz alguns canivetes da Spyderco. Este aço é um aperfeiçoamento do ATS-34 que por sua vez era um equivalente ao 154-CM, fabricado pela Crucible Metallurgy dos Estados Unidos.
O 154-CM continha em sua fórmula uma quantidade elevada de molibdênio para torna-lo resistente ao calor, pois era destinado a ser usado em turbinas de aviões à jato. O ATS-34 alterou pouco esta fórmula. Agora no ATS-55, parte da porcentagem de molibdênio foi substituída por cobalto (Co) para aumentar sua resistência ao desgaste e cobre (Cu) para aumentar sua resistência a corrosão. Na cutelaria não é necessário resistência ao calor mas sim resistência ao desgaste. O acordo de desenvolvimento deste aço prevê que ele será exclusivo dos canivetes Spyderco até 2002.
Dureza ideal é entre 60-62 Hrc.