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Aço para ferramentas de alta velocidade M4: propriedades, processo, usos
- João
O aço para ferramentas M4 é um material crítico para indústrias que exigem ferramentas de corte de alto desempenho. No SteelPro Group, focamos em fornecer esse aço rápido em suas melhores formas, incluindo o avançado PM M4. Neste guia, vamos mergulhar no aço para ferramentas M4, ajudando você a escolher os melhores materiais.
O que é aço para ferramentas M4?
O aço para ferramentas W4 é um aço rápido (HSS) conhecido por sua excelente resistência ao desgaste, alta dureza e capacidade de manter o desempenho de corte em temperaturas elevadas. É comumente usado para ferramentas de corte, brocas e machos em aplicações de usinagem de alta velocidade. Comparado a outros graus de HSS como M2, o W4 oferece resistência ao desgaste e retenção de dureza superiores, mas com tenacidade ligeiramente menor.
O aço para ferramentas M4 convencional é propenso ao desgaste abrasivo da ferramenta e ao acabamento superficial ruim em seu estado recozido, e se torna quebradiço após a têmpera. No entanto, o PM M4, feito por meio da metalurgia do pó, tem uma microestrutura mais uniforme e dureza consistente. Isso reduz o desgaste, melhora a usinabilidade e preserva a tenacidade no estado endurecido.
A que é equivalente o aço para ferramentas M4?
Aqui estão as informações equivalentes para o aço para ferramentas M4:
| Padrão/Sistema | Grau equivalente |
| ASTM A681, A600 | M4 |
| QQ-T-59 | M4 |
| DIN | 1.3343 |
| EN ISO 4957 | X20CrWMoV 12 1 |
| JIS | SKH51 |
| GB | W18Cr4V |
Composição química do aço para ferramentas M4
A composição química do M4 é projetada para otimizar sua alta dureza, resistência ao desgaste e estabilidade térmica. O conteúdo de tungstênio, molibdênio e vanádio aumenta significativamente sua capacidade de suportar altas temperaturas e resistir ao desgaste abrasivo, enquanto o cromo e o carbono melhoram a resistência e a durabilidade gerais.
A tabela abaixo mostra a composição química detalhada do aço para ferramentas M4.
| Elemento | Composição |
| Carbono (C) | 1.25 – 1.4 % |
| Cromo (Cr) | 3.75 – 4.75 % |
| Cobre (Cu) | ≤ 0,25 % |
| Ferro (Fe) | 75.9 – 81.4 % |
| Manganês (Mn) | 0.15 – 0.40 % |
| Molibdênio (Mo) | 4.25 – 5.5 % |
| Níquel (Ni) | ≤ 0,30 % |
| Fósforo (P) | ≤ 0,030 % |
| Silício (Si) | 0.20 – 0.45 % |
| Enxofre (S) | ≤ 0,030 % |
| Tungstênio (W) | 5.25 – 6.5 % |
| Vanádio (V) | 3.75 – 4.5 % |
Propriedades físicas do aço para ferramentas M4
O aço ferramenta M4 é caracterizado por alta densidade e forte resistência à expansão térmica, tornando-o estável sob temperaturas flutuantes. Sua excelente condutividade térmica garante dissipação de calor eficiente, enquanto sua capacidade de calor específica suporta desempenho em ambientes de alto calor.
A tabela abaixo apresenta as propriedades físicas detalhadas do aço para ferramentas M4.
| Propriedade | Métrico | Imperial |
| Densidade | 7,8 g/cm³ | 0,282 lb/in³ |
| Ponto de fusão | 1410 – 1450°C | 2570 – 2642°F |
| Condutividade térmica | 27 W/m-K | 19,0 BTU·pés/h·°F·pés² |
| Capacidade térmica específica | 0,46 J/g-K | 0,11 BTU/lb-°F |
| Coeficiente de expansão térmica | 11,5 µm/m·K | 6,39 µpol/pol·°F |
Propriedades mecânicas do aço para ferramentas M4
O aço para ferramentas M4 oferece excelente dureza e resistência à tração, tornando-o altamente resistente ao desgaste e à deformação. Sua capacidade de suportar altas forças e impactos garante desempenho duradouro, enquanto sua rigidez ajuda a manter a forma sob carga.
A tabela abaixo apresenta as propriedades mecânicas detalhadas do aço para ferramentas M4.
| Propriedade | Métrico | Imperial |
| Dureza (HRC) | 62 – 64 HRC | 62 – 64 HRC |
| Resistência à tração | 2100 – 2500 MPa | 305 – 363 ksi |
| Resistência ao rendimento | 1700 – 2100 MPa | 246 – 305 ksi |
| Alongamento | 8 – 12 % | 8 – 12 % |
| Módulo de elasticidade | 210 GPa | 30,5 x 10⁶ psi |
| Resistência ao Impacto (Charpy) | 20 - 30 J | 15 – 22 pés-lb |
| Índice de Poisson | 0.27 – 0.30 | 0.27 – 0.30 |
Tratamento térmico de aço para ferramentas M4
O SteelPro Group garante controle preciso de temperatura e taxa de resfriamento durante o tratamento térmico do aço para ferramentas M4. Nosso processo de produção segue rigorosamente os padrões, entregando produtos de aço para ferramentas M4 com qualidade consistente. Abaixo está o processo detalhado de tratamento térmico para aço para ferramentas M4.
Recozimento
O recozimento é importante para aliviar tensões internas no aço, tornando-o mais fácil de usinar. É especialmente útil após forjamento, fundição ou soldagem. Após o recozimento, a dureza pode atingir aproximadamente 240-255 HB.
Processo: Aqueça o M4 a uma temperatura de 850-900°C (1.562-1.652°F) e mantenha essa temperatura por 1 hora a cada 25,44 cm (1 pol). Em seguida, resfrie lentamente o aço no forno a uma taxa de aproximadamente 20°C (36°F) por hora.
Endurecimento
Pré-aquecimento
O pré-aquecimento é recomendado para reduzir o choque térmico. Para ferramentas de formato complexo, o pré-aquecimento deve ser realizado em dois estágios para evitar gradientes térmicos:
- Primeiro estágio: 500–600°C (932–1.112°F)
- Segundo estágio: 800–900°C (1.472–1.652°F)
Austenitização
Aqueça o aço ferramenta M4 a 1.200–1.250°C (2.192–2.282°F). Deixe de molho por 30-45 minutos por 25,44 cm (1 pol) de espessura.
Resfriamento
Após a austenitização, o aço ferramenta M4 deve ser resfriado rapidamente (temperado) para travar a dureza. Isso pode ser feito em óleo para maior dureza e uma microestrutura mais uniforme, ou no ar para distorção reduzida e menor risco de rachaduras.
Têmpera
O revenimento é crucial para reduzir a fragilidade causada pela têmpera e para equilibrar a dureza e a tenacidade. Após o revenimento, a faixa de dureza é tipicamente de 58-62 HRC.
O revenimento é geralmente realizado a 540-650 °C (1.004-1.202 °F), com um processo de revenimento duplo recomendado a 600-650 °C (1.112-1.202 °F) para resultados ideais.
Formas de produtos de aço para ferramentas M4
Nossos produtos atendem a padrões internacionais como ASTM e ISO, e também oferecemos opções de tamanho personalizadas. Se você precisar de barras pré-endurecidas ou recozidas com dureza específica, entre em contato conosco para soluções personalizadas.
| Formulário do produto | Faixa de dimensões (métrica) | Faixa de Dimensões (Imperial) |
| Barras redondas | Diâmetro: 10 mm a 100 mm | Diâmetro: 0,39 pol a 3,94 pol |
| Comprimento: 1000 mm a 3000 mm | Comprimento: 39,37 pol a 118,11 pol | |
| Barras planas | Espessura: 5 mm a 50 mm | Espessura: 0,20 pol a 1,97 pol |
| Largura: 20 mm a 200 mm | Largura: 0,79 pol a 7,87 pol | |
| Comprimento: 1000 mm a 3000 mm | Comprimento: 39,37 pol a 118,11 pol | |
| Placas | Espessura: 10 mm a 50 mm | Espessura: 0,39 pol a 1,97 pol |
| Largura: 200 mm a 1500 mm | Largura: 7,87 pol a 59,06 pol | |
| Comprimento: 1000 mm a 3000 mm | Comprimento: 39,37 pol a 118,11 pol |
Aplicações de aço para ferramentas M4
- Lâminas: Lâminas de serra circular, Facas para metalurgia
- Brochas: Ferramentas de brochamento interno, Ferramentas de brochamento de superfície
- Fresas de Engrenagem: Fresas de engrenagens retas e helicoidais, Fresas de engrenagens internas
- Rolos de rosca: Rolos de rosca de conformação a frio para parafusos e porcas
- Fresas: Fresas de topo, Fresas de face
- Cortadores de moldagem: usados para moldar peças e componentes de metal
- Cortadores de barbear: ferramentas de precisão para acabamento de engrenagens e outros componentes
Aço PM M4 (ou aço CPM M4) feito usando processos de metalurgia do pó oferece resistência ao desgaste, tenacidade e estabilidade dimensional melhoradas. Essas propriedades aprimoradas o tornam adequado para aplicações de usinagem complexas e de alto estresse.
Aço para ferramentas M4 para desempenho máximo
No SteelPro Group, fornecemos M4 e outro aço para ferramentas de alta velocidade em várias formas, de barras a perfis personalizados, adaptados às suas necessidades de usinagem. Com nossos serviços de corte de precisão e tratamento térmico, garantimos que cada produto atenda às suas especificações exatas.
