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Aço para ferramentas de trabalho a quente H21: propriedades, processo, aplicações
- João
O aço para ferramentas H21 oferece uma combinação única de alta resistência ao calor, tenacidade e usinabilidade. Se você precisa de um material que possa suportar condições severas e fornecer desempenho consistente em aplicações exigentes, o H21 é a escolha perfeita.
Neste artigo, exploraremos as principais características, os processos de tratamento térmico, os métodos de fabricação e as aplicações comuns do aço para ferramentas H21, oferecendo insights valiosos para aqueles que consideram esse material para suas necessidades de fabricação.
O que é aço para ferramentas H21?
O H21 é um aço para ferramentas de trabalho a quente com liga de tungstênio, que oferece excelente resistência térmica e tenacidade em altas temperaturas. É comumente usado em fundição sob pressão, extrusão e conformação a quente. Ao contrário de graus mais altos de tungstênio, o H21 pode ser resfriado com fluxo contínuo de água. No entanto, comparado aos aços de baixa liga endurecidos por água, o H21 tem menor usinabilidade.
A que é equivalente o aço para ferramentas H21?
Abaixo estão os equivalentes comuns do aço para ferramentas H21:
| Padrão | Equivalentes |
| GB | 3Cr2W8V |
| DIN | 1.2581 |
| JIS | SKD 5 |
| ASTM | H21 |
| ISO | X30WCrV 9-3 |
| UNS | T20821 |
Composição química do aço para ferramentas H21
O aço ferramenta H21 é uma liga premium para trabalho a quente caracterizada por uma combinação equilibrada de tungstênio, cromo e vanádio. Seu alto teor de carbono garante dureza robusta, enquanto o cromo e o vanádio melhoram sua resistência à fadiga térmica e ao desgaste sob altas temperaturas.
A tabela a seguir mostra a composição química do aço para ferramentas H21.
| Elemento | Conteúdo (%) |
|---|---|
| Carbono (C) | 0.3 |
| Cromo (Cr) | 3.3 |
| Ferro (Fe) | 86.5 |
| Manganês (Mn) | 0.3 |
| Silício (Si) | 0.34 |
| Tungstênio (W) | 9 |
| Vanádio (V) | 0.25 |
Propriedades físicas do aço para ferramentas H21
O aço para ferramentas H21 combina alta resistência e estabilidade térmica, tornando-o ideal para condições extremas de temperatura. Sua baixa expansão e transferência de calor eficiente aumentam sua longevidade em condições desafiadoras. A tabela abaixo fornece uma visão geral clara de suas propriedades físicas.
| Propriedade | Métrica (SI) | Imperial |
| Densidade | 8,19 g/cm³ | 0,296 lb/pol³ |
| Ponto de fusão | 1450°C | 2642°F |
| Condutividade térmica | 27,0 W/m·K | 187 BTU·pol/h·ft²·°F |
| Coeficiente de expansão térmica (20–100°C) | 11,2 µm/m·K | 6,2 µpol/pol·°F |
| Resistividade elétrica | 0,67 µΩ·m | 0,67 µΩ·pol. |
Propriedades mecânicas do aço para ferramentas H21
O aço para ferramentas H21 oferece um forte equilíbrio de dureza e resistência, garantindo resistência à deformação sob cargas pesadas. Sua flexibilidade permite que ele retenha seu desempenho em várias faixas de temperatura e níveis de estresse. A tabela abaixo destaca essas propriedades mecânicas essenciais.
| Propriedade | Métrico | Imperial |
| Dureza (HRC) | 40.0 – 55.0 | 40.0 – 55.0 |
| Módulo de massa | 160 GPA | 23200 ksi |
| Módulo de cisalhamento | 80,0 média escolar | 11600 ksi |
| Razão de Poisson (25°C) | 0.27 – 0.30 | 0.27 – 0.30 |
| Módulo elástico | 190 - 210 GPa | 27557 – 30458 ksi |
Tratamento térmico de aço para ferramentas H21
O aço para ferramentas H21 tem um desempenho excepcionalmente bom em tratamento térmico, oferecendo forte resistência à fadiga térmica e estabilidade em altas temperaturas. A descarbonetação adequada e o resfriamento controlado são cruciais para evitar incrustações e garantir dureza e tenacidade ideais. Quando o calor é tratado corretamente, é ideal para aplicações de ferramentas exigentes.
Se você estiver considerando H21 tratado termicamente, o SteelPro Group o fornece nas melhores formas recozidas, temperadas ou temperadas possíveis, seguindo processos de produção rigorosos. Nossos especialistas estão aqui para ajudar você a encontrar a opção certa para sua aplicação.
Recozimento
Isso é essencial para aliviar tensões internas e melhorar a usinabilidade. É melhor realizado em um recipiente selado com uma mistura de cementação residual ou cavacos de ferro fundido para evitar incrustação ou descarbonetação excessiva.
O procedimento de recozimento inclui aquecer o aço a 885°C (1625°F) e, subsequentemente, deixá-lo esfriar gradualmente a uma taxa de no máximo 4°C (40°F) por hora. Após esse processo, a dureza do aço deve ser em torno de 200 HB.
Endurecimento
Antes do endurecimento, o aço H21 deve passar por um tratamento de descarbonetação para evitar a deterioração da superfície durante o processo. Comece pré-aquecendo o aço a 816°C (1500°F), então aqueça-o rapidamente a 1177°C (2150°F).
Mantenha o aço nessa temperatura por 2 a 5 minutos para garantir distribuição uniforme de calor. Finalmente, resfrie o aço em ar ou óleo para atingir a dureza desejada.
Têmpera
O revenimento é realizado para reduzir a fragilidade e ajustar a dureza. Para o aço H21, o revenimento deve ocorrer em temperaturas entre 593°C e 677°C (1100°F a 1250°F). Isso resulta em uma dureza Rockwell C entre 54 e 36.
Recomenda-se realizar o revenimento duplo, com cada ciclo durando 1 hora na mesma temperatura. Isso melhora a tenacidade do aço e ajuda a garantir a estabilidade dimensional.
H21 Fabricação de Aço para Ferramentas
Forjamento
O aço para ferramentas H21 deve ser forjado entre 1150°C (2100°F) e 927°C (1700°F), mas não abaixo de 899°C (1650°F). O forjamento em temperaturas mais baixas pode causar dureza e fragilidade excessivas, tornando o aço propenso a rachaduras e difícil de moldar.
Formação
A conformação deve ser feita dentro da faixa de temperatura de 927°C (1700°F) a 1150°C (2100°F) para manter a ductilidade e a integridade do material.
Trabalho a frio
O trabalho a frio pode exigir recozimento intermediário para evitar o endurecimento por trabalho.
Corte
Use ferramentas de alta resistência ao desgaste para corte. Fluidos de aquecimento e corte adequados são essenciais para reduzir o atrito.
Soldagem
Pré-aqueça a 300°C (572°F) antes de soldar. O tratamento térmico pós-soldagem (PWHT) é necessário para aliviar tensões.
Formas de produtos de aço para ferramentas H21
Esta seção descreve formas comuns de produtos e faixas de tamanho típicas para aço para ferramentas H21. Garantimos que todos os nossos produtos atendem a tolerâncias rigorosas para qualidade consistente. Se seus requisitos de tamanho estiverem fora dessas faixas ou você precisar de formas forjadas personalizadas, sinta-se à vontade para entrar em contato. Estamos disponíveis para ajudar e ansiosos para oferecer soluções personalizadas!
Barras
- Diâmetro: 10 mm a 500 mm (0,39 pol a 19,69 pol)
- Comprimento: 1000 mm a 4000 mm (39,37 pol a 157,48 pol)
Placas
- Espessura: 10 mm a 250 mm (0,39 pol a 9,84 pol)
- Largura: 100 mm a 1000 mm (3,94 pol a 39,37 pol)
- Comprimento: 2000 mm a 3000 mm (78,74 pol a 118,11 pol)
Rodadas
- Diâmetro: 20 mm a 300 mm (0,79 pol a 11,81 pol)
- Comprimento: 2000 mm a 3000 mm (78,74 pol a 118,11 pol)
Blocos
- Dimensões: 100 mm x 100 mm x 100 mm a 500 mm x 500 mm x 1000 mm (3,94 pol x 3,94 pol x 3,94 pol a 19,69 pol x 19,69 pol x 39,37 pol)
Formas Forjadas
- Tamanhos personalizados dependendo da aplicação, normalmente de 50 mm a 500 mm de diâmetro (1,97 pol a 19,69 pol).
Aplicações do aço para ferramentas H21
Na SteelPRO, fornecemos aço para ferramentas H21 de alta qualidade para uma gama de aplicações críticas. Nossos produtos são confiáveis por fabricantes que os usam nos seguintes processos:
- Matrizes de fundição sob pressão
- Matrizes de extrusão
- Matrizes de forjamento
- Ferramentas de trabalho a quente (como lâminas de cisalhamento a quente e insertos de matriz)
- Moldes de plástico (para plásticos de engenharia de alta temperatura)
- Matrizes de corte
- Lâminas de corte de tarugos
- Bases de moldes para fundição sob pressão e moldagem por injeção
- Matrizes de fundição centrífuga
Soluções personalizadas para o melhor aço para ferramentas H21
Na SteelPro, oferecemos H21 e H13 aço para ferramentas em várias formas, incluindo barras, chapas, redondos e blocos, com dimensões personalizadas disponíveis para atender às suas necessidades específicas. Também oferecemos serviços de usinagem de precisão para aço para ferramentas H21, incluindo torneamento, fresamento, retificação e perfuração para atender às suas especificações exatas.
Além disso, podemos realizar tratamentos criogênicos e de alívio de tensão para melhorar o desempenho do material em ambientes exigentes. Seja para matrizes, ferramentas ou aplicações de alta temperatura, entregamos soluções confiáveis.
