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Aço para ferramentas CPM M4: propriedades, processo, usos
- João
O CPM M4 Tool Steel é um destaque no mundo dos materiais de alto desempenho, oferecendo resistência ao desgaste e tenacidade excepcionais. Neste artigo, o SteelPro Group explorará suas principais propriedades e aplicações. Também fornecemos produtos de aço CPM M4, personalizados para atender às necessidades de indústrias que exigem precisão e durabilidade.
O que é aço para ferramentas CPM M4?
O CPM M4 é um aço rápido de metalurgia do pó (PM) com alto teor de vanádio, conhecido por sua excelente resistência ao desgaste, tenacidade ao impacto e resistência à flexão. Essas características o tornam perfeito para uso em ferramentas de corte, moldes para trabalho a frio. Comparado aos aços rápidos convencionais como o M2, o CPM M4 oferece vida útil estendida da ferramenta e tenacidade superior. Sua dureza e durabilidade, no entanto, representam desafios ao usinar na condição endurecida.
A que o aço CPM M4 é equivalente?
Existem os graus equivalentes de aço para ferramentas CPM M4:
- S690
- DIN 1.3343
- JIS SKH51
- Norma ISO HS 6-5-3
- BS 4659-3
- GB T9
Composição química do aço para ferramentas CPM M4
A composição química do aço para ferramentas CPM M4 é rica em cromo, molibdênio, tungstênio e vanádio. O alto teor de carbono garante dureza robusta, enquanto o vanádio e o tungstênio melhoram a tenacidade e a estabilidade térmica. A tabela abaixo descreve a composição química do aço para ferramentas CPM M4.
| Elemento | Conteúdo (wt%) |
| Carbono (C) | ≤ 1,35 |
| Enxofre (S) | ≤ 0.06 |
| Cromo (Cr) | ≤ 4,25 |
| Molibdênio (Mo) | ≤ 4,5 |
| Tungstênio (W) | ≤ 5,75 |
| Vanádio (V) | ≤ 4 |
Propriedades físicas do aço para ferramentas CPM M4
O aço para ferramentas CPM M4 é conhecido por sua alta densidade e forte condutividade térmica, o que o torna estável e confiável em ambientes com muito calor. Seu baixo coeficiente de expansão térmica garante que ele sofra mudanças mínimas de tamanho quando exposto a variações de temperatura. A tabela a seguir descreve as principais propriedades físicas do aço CPM M4.
| Propriedade | Métrico | Imperial |
| Densidade | 7,80 g/cm³ | 0,282 lb/in³ |
| Condutividade térmica | 25,9 W/m·K | 18,0 BTU·pol/h·ft²·°F |
| Capacidade térmica específica | 0,46 J/g-K | 0,11 BTU/lb-°F |
| Coeficiente de expansão térmica | 5,1 µm/m·K | 2,83 x 10⁻⁶ pol/pol·°F |
Propriedades mecânicas do aço para ferramentas CPM M4
O aço para ferramentas CPM M4 oferece dureza e resistência à tração excepcionais, tornando-o altamente resistente ao desgaste e à deformação sob cargas pesadas. A tabela abaixo descreve as propriedades mecânicas do aço para ferramentas CPM M4.
| Propriedade | Métrico | Imperial |
| Dureza (Rockwell C) | 64-66 HRC | 64-66 HRC |
| Resistência à tração | 2.400 MPa | 348.000 psi |
| Resistência ao rendimento | 2.050 MPa | 297.500 psi |
| Alongamento na ruptura | 6-7% | 6-7% |
| Módulo de Ruptura (Transversal) | 3.000 MPa | 435.000 psi |
| Resistência ao Impacto (Charpy) | 10 J | 7,4 pés-lb |
| Resistência ao cisalhamento | 1.650 MPa | 239.000 psi |
Tratamento térmico de aço para ferramentas CPM M4
No SteelPro Group, priorizamos o tratamento térmico preciso para otimizar o desempenho do aço para ferramentas CPM M4. Nossa expertise garante dureza, tenacidade e estabilidade consistentes, atendendo aos altos padrões de aplicações exigentes. Abaixo está o processo detalhado de tratamento térmico para o aço para ferramentas CPM M4.
Recozimento
Aqueça o aço a 857-885°C (1575-1625°F) a uma taxa não superior a 222°C (400°F) por hora. Mantenha a temperatura por 1 hora para cada 25,44 mm (1 polegada) de espessura, com um tempo mínimo de espera de 2 horas.
Resfrie lentamente o aço no forno a uma taxa não superior a 28°C (50°F) por hora até atingir 538°C (1000°F). Continue resfriando ao ar ou no forno até a temperatura ambiente. Após o recozimento, a dureza máxima atingível é tipicamente em torno de 229 HB (Rockwell B 95).
Endurecimento
Pré-aquecimento
Para evitar distorção durante o processo de aquecimento, pré-aqueça o aço a uma taxa não superior a 222 °C por hora (400 °F por hora) a uma faixa de temperatura uniforme de 816-871 °C (1500-1600 °F).
Austenitização
A temperatura de austenitização do aço para ferramentas CPM M4 depende da aplicação pretendida, garantindo dureza e tenacidade ideais para ferramentas específicas.
Para ferramentas de corte
- Aquecimento do forno: Aquecer para 1177-1191°C (2150-2175°F), imersão por 10 a 20 minutos dependendo da espessura da ferramenta.
- Aquecimento de banho de sal: Aquecer para 1163-1191°C (2125-2175°F), imersão por 10 a 20 minutos.
Para ferramentas de trabalho a frio
- Aquecimento do forno: Aquecer para 1023-1163°C (1875-2135°F), imersão por 15 a 30 minutos dependendo da espessura.
- Aquecimento de banho de sal: Aquecer para 1010-1149°C (1850-2100°F), imersão por 15 a 30 minutos.
Resfriamento
Gás pressurizado
Atinge a dureza desejada e minimiza a distorção com uma taxa de têmpera de 222 °C por minuto (400 °F por minuto) a menos de 538 °C (1000 °F), garantindo resfriamento uniforme e estabilidade.
Óleo
Aqueça a 800-850°C (1475-1560°F) e resfrie em óleo. A taxa de resfriamento mais lenta reduz os riscos de rachaduras e preserva a tenacidade, ao mesmo tempo em que atinge a dureza necessária.
Sal
Temperar em sal fundido em 550-600°C (1020-1110°F). A têmpera em sal proporciona resfriamento uniforme e minimiza o choque térmico, mantendo dureza consistente e evitando rachaduras.
Têmpera
Após a têmpera, o CPM M4 normalmente atinge uma faixa de dureza de 58-65 HRC (Rockwell C).
A têmpera deve ser feita imediatamente 538-593°C (1000-1100°F) para 2 horas, depois resfriar ao ar. Temperando abaixo 538°C (1000°F) não é recomendado.
Têmpera dupla é necessário para otimizar a tenacidade e a dureza. Se a austenitização for feita em ≥ 1149°C (2100°F), têmpera tripla é necessário para reduzir tensões e aumentar a tenacidade.
Formas de produtos de aço CPM M4
No SteelPro Group, fornecemos aço para ferramentas CPM M4 em barras, tarugos e estoque plano, adaptados para atender às demandas das indústrias de precisão. Nossos produtos são oferecidos em uma variedade de tamanhos, garantindo desempenho ideal para várias aplicações.
| Formulário | Faixa de tamanho | Faixa de tamanho |
| Barras/Varas | Diâmetro: 6 mm a 150 mm | Diâmetro: 0,25 pol. a 6 pol. |
| Comprimento: 1000 mm a 3000 mm | Comprimento: 40 pol a 120 pol | |
| Tarugos | Quadrado/Retangular: 50 mm x 50 mm a 150 mm x 150 mm | Quadrado/Retangular: 2 pol x 2 pol a 6 pol x 6 pol |
| Comprimento: 1000 mm a 3000 mm | Comprimento: 40 pol a 120 pol | |
| Estoque plano | Espessura: 3 mm a 75 mm | Espessura: 0,125 pol a 3 pol |
| Largura: 50 mm a 300 mm | Largura: 2 a 12 pol. | |
| Comprimento: 1000 mm a 3000 mm | Comprimento: 40 pol a 120 pol |
Aplicações de aço CPM M4
- Brochas – Para moldar ou alargar furos.
- Fresas de Engrenagem – Para cortar dentes em engrenagens.
- Rolos de rosca – Para formar roscas em fixadores.
- Fresas – Para operações de fresamento de alta precisão.
- Cortadores de moldagem – Para cortar perfis complexos em máquinas de moldagem.
- Fresas de barbear – Para acabamento de engrenagens em corte de dentes de alta precisão.
- Brocas – Para perfurar materiais resistentes.
- Fresas de topo – Para usinagem de alta velocidade e tarefas de fresamento complexas.
- Ferramentas de conformação – como punções, matrizes e ferramentas de estampagem.
Aço para ferramentas CPM M4 de alto desempenho em todas as formas que você precisa
No SteelPro Group, oferecemos aço para ferramentas CPM M4 em barras, tarugos e estoque plano, com tamanhos personalizados para atender às suas necessidades exatas. Nosso processamento de precisão e tratamento térmico avançado garantem dureza, tenacidade e resistência ao desgaste ideais para maior vida útil da ferramenta. Também fornecemos outros produtos de aço para ferramentas como Chapas, barras e barras redondas de aço para ferramentas T1.
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