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Aço para ferramentas W1 endurecido com água: propriedades, processo e usos
- João
O aço para ferramentas W1 é uma ótima escolha se você precisa de um material que seja resistente e fácil de usinar. É perfeito para ferramentas como arestas de corte, pinos e eixos, oferecendo sólida resistência ao desgaste e a capacidade de endurecer rapidamente.
Neste artigo, exploraremos os principais recursos, aplicações e etapas de tratamento térmico para o aço para ferramentas W1. Não importa se você está apenas começando ou quer aproveitar ao máximo esse material versátil, nós temos o que você precisa.
O que é aço para ferramentas W1?
O aço para ferramentas W1 é um aço de alto carbono composto de carbono 0,70–1,50%. Ele faz parte do grupo de aço para ferramentas de endurecimento por água e é comumente categorizado como aço para ferramentas de trabalho a frio. O W1 é comumente usado na forma de hastes de perfuração, barras ou rodadas e atende a padrões como ASTM A686 e EN ISO 4957. Conhecido por sua boa usinabilidade e alta dureza, o W1 é frequentemente usado em aplicações como eixos, pinos, ferramentas de ferraria e ferramentas de desgaste de curto prazo.
O que é aço grau W?
Aço grau W é um grupo de aços para ferramentas endurecíveis por água, compostos principalmente de carbono, com pequenas quantidades de elementos de liga como cromo e vanádio. Graus comuns incluem W1, W2 e W3.
Qual é a diferença entre aço W1 e W2?
O aço ferramenta W1 tem um teor de carbono maior (0,70–1,50%) comparado ao W2 (0,90–1,10%), tornando o W1 mais duro e resistente ao desgaste. No entanto, o W2 tem um pouco mais de manganês, o que aumenta sua tenacidade e resistência a rachaduras. Ele tem melhor desempenho sob tensões de temperatura mais altas do que o W1.
Qual é a diferença entre W1 e 1095?
O aço W1 tem maior teor de liga (manganês, silício) para melhor resistência ao desgaste e tenacidade, tornando-o ideal para ferramentas de trabalho a frio. O 1095 é um aço carbono mais simples, usado principalmente para lâminas e ferramentas de corte, com excelente retenção de fio, mas menor tenacidade em comparação ao W1.
Graus equivalentes de aço para ferramentas W1
Aqui está uma visão geral útil dos graus equivalentes para o aço para ferramentas W1, reconhecidos em vários padrões e especificações em diferentes regiões.
| Padrões | Notas |
| UNS | T72301 |
| SAE J437 | W108, W109, Quem, W112 |
| SAE J438 | W108, W109, W110, W112 |
| EN ISO 4957 | 1.1545 / C105U |
Composição química do aço para ferramentas W1
Aqui está uma análise típica de concha de aço para aço ferramenta W1, mostrando a composição química precisa que garante que o aço atenda às especificações necessárias para seus projetos:
| Elemento | Composição (%) |
| Carbono (C) | 0,70 – 1,50 |
| Manganês (Mn) | 0,10 – 0,40 |
| Silício (Si) | 0,10 – 0,40 |
| Cromo (Cr) | 0.15 |
| Níquel (Ni) | 0.2 |
| Molibdênio (Mo) | 0.1 |
| Tungstênio (W) | 0.15 |
| Vanádio (V) | 0.1 |
| Cobre (Cu) | 0.2 |
| Fósforo (P) | Máx. 0,025 |
| Enxofre (S) | Máx. 0,025 |
Propriedades físicas do aço para ferramentas W1
Aqui está uma tabela de referência rápida para as propriedades físicas do aço para ferramentas W1 nos sistemas métrico e imperial.
| Propriedade | Unidade métrica | Unidade Imperial |
| Densidade | 7,83 g/cm³ | 0,283 lb/in³ |
| Ponto de fusão | 1435°C | 2615°F |
| Condutividade térmica | 30–40 W/m·K | 17,5–23,0 BTU·pés/h·pés²·°F |
| Capacidade térmica específica | 0,48 J/g·K | 0,115 BTU/lb-°F |
| Resistividade elétrica | 0,0007 Ω·cm | 0,0003 Ω·pol. |
| Dureza (HRC) | 50 HRC a 55 HRC | 50 HRC a 55 HRC |
| Coeficiente de expansão térmica | 11–12 µm/m·°C | 6,1–6,7 µin/in·°F |
Propriedades mecânicas do aço para ferramentas W1
Esta tabela fornece uma comparação das principais propriedades mecânicas do aço para ferramentas W1, dando a você uma visão clara de seu desempenho.
| Propriedade | Unidade métrica | Unidade Imperial |
| Resistência à tração final | 1680 MPa | 244.000 psi |
| Resistência à Tração de Escoamento | 1500 MPa | 218.000 psi |
| Dureza (após tratamento térmico) | 50–55 HRC | 50–55 HRC |
| Resistência ao impacto | 10–20 J (entalhe em V Charpy) | 7,4–14,8 pés-lb |
| Módulo de massa | ~140 GPA | ~20.000 ksi |
| Módulo de cisalhamento | ~80 GPA | ~11.600 ksi |
| Módulo elástico | 200 GPa | 29.000 ksi |
| Razão de Poisson (25°C) | 0,27–0,30 | 0,27–0,30 |
| Resistência à fadiga | 600 MPa | 87.000 psi |
Principais características do aço para ferramentas W1
Dureza excepcional
O aço para ferramentas W1 oferece excelente dureza devido ao seu alto teor de carbono (0,70–1,50%), tornando-o altamente resistente ao desgaste. Isso o torna ideal para ferramentas de corte, eixos e pinos que precisam resistir ao atrito ao longo do tempo.
- Limitação: A mesma dureza torna o W1 mais propenso à fragilidade, especialmente em seções mais grossas, o que significa que ele pode rachar ou quebrar sob impactos fortes ou cargas de choque.
Resistência moderada para estresse baixo a médio
O W1 oferece um equilíbrio sólido entre dureza e tenacidade, tornando-o ideal para aplicações com estresse moderado ou onde o material não sofrerá impacto excessivo.
- Limitação:Se o seu projeto exige alta resistência ao impacto, um aço mais resistente como o S7 pode ser uma opção melhor.
Boa usinabilidade em condições recozidas
O aço W1 é relativamente fácil de usinar quando recozido, o que o torna uma excelente escolha para cortes precisos ou tolerâncias apertadas.
- Limitação:Comparado aos aços de baixo carbono, como o 1045, o W1 é mais difícil de usinar em sua forma endurecida.
Endurecimento por água para tratamento térmico eficiente
W1 é um aço endurecível em água, o que significa que pode ser endurecido de forma rápida e econômica com têmpera em água. Isso o torna uma escolha popular para produção em massa e aplicações de alto volume.
- Limitação: O processo de têmpera rápida pode causar empenamento ou distorção, particularmente em peças mais espessas. Comparado a aços endurecidos ao ar como A2, W1 é mais sensível a mudanças dimensionais durante o tratamento térmico.
Fabricação e Processo de Aço para Ferramentas W1
Forjamento e conformação
O aço ferramenta W1 pode ser forjado efetivamente dentro da faixa de temperatura de 1900°F a 1550°F (1038°C a 843°C). É fundamental evitar forjamento abaixo 1500°F (815°C), pois isso pode comprometer a integridade estrutural do aço. Evite também superaquecimento, pois temperaturas excessivas podem levar ao crescimento de grãos e perda de tenacidade.
W1 é difícil de formar devido à sua dureza, mas pode ser moldado de forma eficaz quando em estado recozido.
Tratamento térmico
Recozimento
O recozimento amolece o aço ferramenta W1, tornando-o muito mais fácil de usinar e ajudando a aliviar quaisquer tensões internas. É o primeiro passo se você planeja usinar antes de endurecer.
- Aquecimento: Aqueça o aço até 1350°F a 1450°F (732°C a 788°C). Isso permite que o aço aqueça uniformemente.
- Encharcando: Mantenha o aço nesta temperatura por cerca de 1 a 2 horas, dependendo da espessura do material.
- Resfriamento:Após a imersão, resfrie o aço lentamente em uma fornalha para evitar empenamento, então deixe esfriar ao ar até a temperatura ambiente. Isso ajuda a aliviar tensões internas sem danificar o aço.
Endurecimento
É aqui que o aço se torna mais duro e resistente ao desgaste, proporcionando a durabilidade necessária para aplicações de corte e usinagem.
- Pré-aquecimento:Primeiro, aqueça o aço a cerca de 1200°F (649°C) para garantir aquecimento uniforme antes do endurecimento.
- Endurecimento: Em seguida, aqueça até 1425°F a 1475°F (774°C a 802°C) por cerca de 30 minutos por polegada de espessura. Isso garante que o calor penetre totalmente no material.
- Resfriamento: Depois de atingir a temperatura desejada, resfrie o aço rapidamente água ou salmoura (a salmoura é melhor para obter aço mais duro). Certifique-se de resfriar na temperatura correta para evitar distorção excessiva.
Têmpera
O revenimento é essencial para reduzir a fragilidade e atingir a dureza final. É feito após o endurecimento para afinar as propriedades do aço.
- Após o endurecimento, tempere o aço em temperaturas entre 300°F e 1200°F (149°C a 649°C) com base na dureza que você deseja atingir. Deixe de molho por 1 a 2 horas, depois deixe esfriar ao ar.
- Se o aço sofrer estresse excessivo ou distorção durante o aquecimento ou têmpera, um segundo ciclo de recozimento pode ser realizado. Isso pode reduzir a fragilidade ainda mais.
Usinagem
O aço para ferramentas W1 tem boa usinabilidade, comparável a outros aços para ferramentas de alto carbono, como O1 ou A2, mas é mais difícil de usinar do que os aços de baixo carbono. É tipicamente usinado em sua estado recozido para aumentar a facilidade de corte. Aço rápido padrão (HSS) ou ferramentas de carboneto são comumente usados para obter cortes suaves e prolongar a vida útil da ferramenta.
Soldagem
O aço para ferramentas W1 é não é facilmente soldável devido ao seu alto teor de carbono, o que aumenta o risco de rachaduras. Se a soldagem for necessária, é importante pré-aquecer o aço em torno de 500°F a 1200°F (260°C a 649°C) para reduzir o choque térmico.
Tratamento térmico pós-soldagem, como temperamento ou alívio de estresse, é recomendado para restaurar as propriedades do material.
Aplicações do Aço para Ferramentas W1
O aço para ferramentas W1 é comumente usado em ferramentas e peças de precisão em indústrias como automotiva, de máquinas e de manufatura. É particularmente adequado para produção de pequena a média escala, onde alta dureza e resistência ao desgaste são necessárias.
Ferramentas de corte
W1 é usado para fazer hastes de perfuração, torneiras, alargadorese morre, proporcionando excelente retenção de fio e resistência ao desgaste para tarefas gerais de corte.
Ferramentas de conformação e modelagem
Também é usado para lâminas, arestas de cortee ferramentas de formulário para moldar materiais como madeira, plástico e metais leves, mantendo a nitidez mesmo sob estresse moderado.
Socos e matrizes
W1 é ideal para socos, morree ferramentas de estampagem que exigem alta dureza e durabilidade, principalmente na automotivo e indústrias de manufatura.
Gabaritos e acessórios
A tenacidade do aço o torna uma boa escolha para gabaritos, acessóriose ferramentas especializadas que necessitam de precisão e resistência ao desgaste.
Outras aplicações de ferramentas
W1 também é usado para ferramentas de ferraria, pinose eixos em vários processos mecânicos e de produção.
- O aço W2 é bom para facas?
Sim, o aço W2 é ótimo para facas. Ele oferece excelente retenção de fio, resistência ao desgaste e tenacidade, tornando-o ideal para lâminas afiadas e duráveis que podem suportar estresse sem lascar.
Produtos Formas de Aço para Ferramentas W1
O aço para ferramentas W1 está disponível em várias formas padrão para garantir sua versatilidade para diferentes aplicações. Abaixo estão as formas mais comuns e suas aplicações típicas:
Hastes de perfuração
Usos: Ideais para perfuração e corte de precisão, as hastes de perfuração W1 são frequentemente usadas na produção de pequenas ferramentas, gabaritos e acessórios.
Barras
Usos: As barras de aço para ferramentas W1 são comumente usadas para fazer matrizes, punções e outras ferramentas de corte que exigem durabilidade e resistência ao desgaste.
Rodadas
Usos: Barras redondas são frequentemente usadas para fabricar eixos, pinos e outros componentes cilíndricos.
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