ASTM A563 — Porcas de Aço Carbono e Liga
Onze graus para uso geral e estrutural — composição química, dureza, carga de prova e marcação
A norma ASTM A563/A563M-24 especifica requisitos químicos, mecânicos e dimensionais para onze graus de porcas de aço carbono e liga, em polegadas e métrico, para uso geral, estrutural e mecânico em parafusos, estojos e outras peças rosqueadas externas. É o par obrigatório dos parafusos ASTM A307 e dos parafusos estruturais ASTM F3125 (A325, A490, 144 ksi). A porca A563 DH é aceita como equivalente à A194-2H em muitas aplicações.
Visão Geral dos Onze Graus
| Grau | Sistema | Resistência | Característica principal | Aplicação típica |
|---|---|---|---|---|
| A | Polegada | Baixa | Aço carbono comum | A307-A, A449, uso geral |
| B | Polegada | Baixa-média | Aço carbono | A307-B, A449 |
| C | Polegada | Média | Heavy hex, aço carbono | A354 BC, A449 |
| C3 | Polegada | Média | Aço patinável (weathering) | Estruturas expostas à atmosfera |
| D | Polegada | Intermediária | Heavy hex | A354 BC, A449 |
| DH | Polegada | Alta | Temperado e revenido | F3125 A325/144/A490 |
| DH3 | Polegada | Alta | Temperado, revenido e patinável | F3125 estrutural exposto |
| 8S | Métrico | Média | Heavy hex métrico | F3125 A325M |
| 8S3 | Métrico | Média | Heavy hex métrico patinável | F3125 A325M exposto |
| 10S | Métrico | Alta | Heavy hex métrico | F3125 A325M/A490M |
| 10S3 | Métrico | Alta | Heavy hex métrico patinável | F3125 A490M exposto |
Marcações por Grau
Porcas Graus A e B não exigem marcação, salvo quando especificado. Todos os demais graus devem ser marcados em uma face.
| Grau A563 | Marcação Porca |
Parafuso / Estojo Compatível |
|---|---|---|
| A | A307-A, A449 | |
| B | A307-B, A449 | |
| C | A354 BC, A449 | |
| C3 | F3125 A325 Tipo 3 | |
| D | A354 BC/BD, A449 | |
| DH | F3125 A325, 144, A490 | |
| DH3 | F3125 A325/A490 Tipo 3 | |
| 8S | F3125 A325M | |
| 8S3 | F3125 A325M Tipo 3 | |
| 10S | F3125 A325M / A490M | |
| 10S3 | F3125 A490M Tipo 3 |
Composição Química
| Grau | C máx. | Mn | P máx. | S máx. | Si | Característica |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A, B, C, 8S | 0,55 | — | 0,12 | 0,15 * | — | Aço carbono livre |
| C3, 8S3 | 0,33–0,40 ** | 0,90–1,20 | 0,035 | 0,040 | 0,15–0,35 | Weathering — Cu, Ni, Cr especificados |
| D | 0,55 | 0,30 mín. | 0,04 | 0,05 *** | — | Aço carbono |
| DH, 10S | 0,20–0,55 | 0,60 mín. | 0,04 | 0,05 *** | — | Temperado e revenido |
| DH3, 10S3 | 0,20–0,53 ** | 0,60 mín. | 0,035 | 0,040 | — | Weathering — Cu, Ni, Cr, Mo especificados |
* Para Graus A, B e 8S, enxofre de 0,23% máx. é aceito com aprovação do comprador. ** Composição A, B ou índice de corrosão também são aceitos para C3 e 8S3. *** Para Graus D, DH e 10S, enxofre de 0,05–0,15% é aceito quando Mn ≥ 1,35%.
A adição de bismuto, selênio, telúrio ou chumbo não é permitida. Aço ressulfurizado ou refosforizado não está sujeito à rejeição por análise de produto para enxofre ou fósforo.
Requisitos de Dureza
| Grau | Tamanho | Brinell mín. | Brinell máx. | Rockwell mín. | Rockwell máx. |
|---|---|---|---|---|---|
| A | #6 a 4 in. | 116 HBW | 302 HBW | B68 | C32 |
| B | #6 a 1½ in. | 121 HBW | 302 HBW | B69 | C32 |
| C e C3 | ½ a 4 in. | 143 HBW | 352 HBW | B78 | C38 |
| D | ¼ a 4 in. | 159 HBW | 352 HBW | B84 | C38 |
| DH e DH3 | #6 a 4 in. / ½ a 4 in. | 248 HBW | 352 HBW | C24 | C38 |
| 8S e 8S3 | M12 a M36 | 188 HV | 372 HV | B89 | C38 |
| 10S e 10S3 | M12 a M36 | 272 HV | 372 HV | C26 | C38 |
Carga de Prova (Proof Load)
Todas as porcas (exceto as listadas em 6.2.3 da norma) devem suportar a carga de prova especificada por grau, tamanho, estilo e acabamento superficial nas Tabelas 3, 4 e 5 da A563. A carga de prova prevalece sobre a dureza em caso de conflito.
As tensões de carga de prova de referência são:
| Grau | Estilo | Tensão de prova aprox. (ksi) |
|---|---|---|
| A | Hex / Heavy Hex | 90 / 100 ksi |
| B | Hex / Heavy Hex | 120 / 133 ksi |
| C e C3 | Heavy Hex | 130 / 144 ksi |
| D | Hex / Heavy Hex | 135 / 150 ksi |
| DH e DH3 | Hex / Heavy Hex | 150 / 175 ksi |
| 8S e 8S3 | Heavy Hex métrico | 1075 MPa |
| 10S e 10S3 | Heavy Hex métrico | 1245 MPa |
Carga de prova para porcas de travamento (jam nuts)
A carga de prova para jam nuts é 60% do valor tabelado. Para porcas ranhuradas (slotted), é 80%.
Tratamento Térmico por Grau
- Graus A e B: sem exigência de tratamento térmico específico. Podem ser fabricados pelo processo Bessemer ácido.
- Graus C e C3: podem ser temperados e revenidos a critério do fabricante, a no mínimo 800 °F / 425 °C.
- Graus D, DH e DH3: temperados em meio líquido e revenidos a no mínimo 800 °F / 425 °C.
- Graus 10S e 10S3: temperados em meio líquido e revenidos a no mínimo 800 °F / 425 °C.
Graus com Aço Patinável (Weathering Steel) — C3, DH3, 8S3, 10S3
Os graus com sufixo "3" são fabricados em aço patinável (weathering steel), com composição enriquecida em cobre, níquel, cromo e molibdênio. Quando expostos à atmosfera, formam uma camada de óxido aderente que protege o aço da corrosão, permitindo uso sem revestimento em muitas aplicações. A resistência à corrosão atmosférica é substancialmente superior à do aço carbono comum.
- Índice de corrosão mínimo de 6 (calculado conforme ASTM G101).
- Composição baseada em Composição A, B ou índice de corrosão (para C3 e 8S3).
- Marcação adicional do fabricante pode indicar resistência à corrosão atmosférica.
Dimensões e Roscas
- Porcas hex e heavy hex em polegadas: ASME B18.2.2.
- Porcas hex heavy para uso estrutural (Graus C, C3, D, DH, DH3): ASME B18.2.6 ou B18.2.2 para tamanhos fora do alcance.
- Porcas hex heavy estruturais métricas: ASME B18.2.6M.
- Roscas polegada: UNC Classe 2B até 1 in.; acima de 1 in., UNC ou 8 UN Classe 2B.
- Roscas métrica: passo grosso tolerância 6H.
Ensaios e Controle de Lote
- Dureza: obrigatória por lote conforme F606/F606M.
- Carga de prova: obrigatória para todos os graus com carga tabelada (Tabelas 3, 4 e 5); sobremediadas devem ser ensaiadas após o sobremediamento.
- Carga cônica de prova (cone proof load): facultativo — aplicado quando há dúvida sobre descontinuidades superficiais visíveis em porcas de ¼ a 1½ in. e M12 a M36, exceto Grau 8.
- Inspeção de descontinuidades superficiais: conforme F812.
- Rastreabilidade por corrida (S5): facultativo — quando invocado, define lote como as porcas de mesmo diâmetro e grau da mesma corrida de aço e mesmo lote de tratamento térmico.
- Lubrificante (S1, S2, S3): facultativo — especifica lubrificante adicional limpo e seco para DH e 10S galvanizadas; S2 exige cor contrastante; S3 define superfícies específicas de aplicação.
- Porcas para A394 com galvanização especial (S4): facultativo.
Número de Amostras por Lote
| Tamanho do lote | Amostras |
|---|---|
| Até 800 | 1 |
| 801 a 8.000 | 2 |
| 8.001 a 22.000 | 3 |
| Acima de 22.000 | 5 |
Marcação de Produto — Detalhamento
| Grau | Marcação exigida | Posição |
|---|---|---|
| A e B | Não obrigatória (salvo pedido específico) | Uma face |
| C | Três marcas circunferenciais a 120° | Heavy hex — uma face |
| C3 | Três marcas a 120° + numeral 3 | Heavy hex — uma face |
| D | D | Uma face |
| DH | DH | Uma face |
| DH3 heavy hex | DH3 | Uma face |
| DH3 hex | HX3 | Uma face |
| 8S | 8S | Heavy hex — uma face |
| 8S3 | 8S3 | Heavy hex — uma face |
| 10S | 10S | Heavy hex — uma face |
| 10S3 | 10S3 | Heavy hex — uma face |
Graus C, C3, D, DH, DH3, 8S, 8S3, 10S e 10S3 devem também ter símbolo do fabricante em local separado. Marcações podem ser em relevo ou rebaixadas; porcas sem face de apoio devem ter marcações rebaixadas; com face de apoio, na face oposta.
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