O que é aço para ferramentas? Propriedades, tipos, usos

Como especialista mundial em produção de aço, o SteelPro Group reconhece a importância crítica do aço para ferramentas em aplicações exigentes. Este artigo examina suas características essenciais, classificações e aplicações para orientá-lo na seleção da opção ideal.

O que é aço para ferramentas?

Aço para ferramentas é um aço carbono ou liga de qualidade premium valorizado por sua durabilidade, resistência à abrasão e capacidade de manter a resistência em temperaturas elevadas. Sua resistência e tenacidade vêm de elementos formadores de carboneto como tungstênio, molibdênio, cromo e vanádio, enquanto cobalto e níquel garantem excelente desempenho em temperaturas elevadas. Ideal para ferramentas e ferramentais, ele se destaca em aplicações de alto estresse, como corte, estampagem e moldagem.

Propriedades do aço para ferramentas

• A alta dureza permanece intacta sob condições extremas.
• Excelente resistência ao desgaste para suportar atrito e abrasão.
• Alta tenacidade para evitar rachaduras ou fraturas sob estresse.
• Resistência excepcional ao calor para manter a resistência em altas temperaturas.
• Boa resistência à corrosão para evitar ferrugem e oxidação.
• Estabilidade dimensional superior sob alto estresse.
• Capacidade de carga excepcional para suportar alta pressão.

Diferentes tipos de aço para ferramentas

O aço para ferramentas é classificado em seis tipos principais com base em sua composição, tratamento térmico e uso pretendido. 

Aço para ferramentas endurecido por água

Aços para ferramentas endurecíveis por água (frequentemente designado como Série W) são o tipo mais simples e menos caro de aço para ferramentas. Eles são endurecidos principalmente por têmpera em água, o que fornece alta dureza após tratamento térmico.

Principais características:

• Alta dureza após têmpera em água.
• Resistência moderada ao desgaste.
• Baixa resistência ao impacto.
• Adequado para ferramentas que não sofrem alto impacto ou choque.
• Normalmente usado para ferramentas de corte, matrizes e moldes em aplicações de baixo estresse.

Aço para ferramentas de trabalho a quente

Aços para ferramentas de trabalho a quente, frequentemente categorizados como série H, são projetados especificamente para ferramentas usadas em processos de alta temperatura, como fundição sob pressão, extrusão e forjamento, onde o material deve suportar calor extremo e estresse significativo. Esses aços devem manter sua resistência e resistir ao desgaste em temperaturas elevadas.

Principais características:

• Boa resistência à fadiga térmica e à fissuração por calor.
• Excelente desempenho em altas temperaturas.
• Usado para ferramentas que são expostas a altas temperaturas durante os processos de fabricação.
• Os tipos comuns incluem H13, conhecido por suas excelentes propriedades de trabalho a quente e resistência ao choque térmico.

Aço para ferramentas de trabalho a frio

Aços para ferramentas de trabalho a frio (designado como O, UM, E, e outros) são usados para aplicações onde as ferramentas são expostas à temperatura ambiente, mas precisam resistir ao desgaste, à deformação e à abrasão. Esses aços são projetados para reter sua dureza e forma em temperaturas mais baixas.

Principais características:

• Excelente resistência ao desgaste e dureza.
• Boa estabilidade dimensional.
• Ideal para moldar ferramentas, punções, matrizes e outros componentes que trabalham sob baixas temperaturas, mas alta pressão.
• Os tipos comuns incluem O1 (endurecimento em óleo), A2e D2 (aços com alto teor de carbono e alto teor de cromo).

Aço para ferramentas resistente a choques

Aços para ferramentas resistentes a choques (denotado como Série S) são projetados para ferramentas que sofrem choques pesados ou cargas de impacto, como martelos, formões e punções. Esses aços são altamente resistentes a fraturas ou lascas sob condições difíceis.

Principais características:

• Excelente tenacidade e resistência ao impacto.
• Boa resistência ao desgaste, embora não tão alta quanto a do trabalho a frio ou dos aços rápidos.
• Ideal para ferramentas que sofrem choques repetidos, como ferramentas manuais, formões e matrizes usadas em operações de puncionamento e estampagem.

Aço para ferramentas de alta velocidade

Aços rápidos (tipicamente Série M, Série Te Série H) são projetados para ferramentas de corte que operam em altas velocidades e temperaturas elevadas. Esses aços são capazes de manter sua dureza mesmo em temperaturas extremamente altas, tornando-os ideais para operações de usinagem de alta velocidade.

Principais características:

• Dureza excepcional e resistência ao desgaste em altas temperaturas.
• Mantém arestas de corte afiadas em velocidades elevadas.
• Excelente resistência ao calor, normalmente usada em brocas, fresas e tornos.
• Os tipos incluem M2 (aço rápido mais comum), T1, e M42.

Aço para ferramentas de uso especial

Aços para ferramentas de uso especial são projetados para aplicações altamente específicas, atendendo a requisitos de desempenho exclusivos não atendidos pelos aços para ferramentas padrão.

Aço para ferramentas tipo P (aços para moldes de plástico)

Os aços para ferramentas do tipo P são projetados especificamente para moldagem por injeção de plástico e fundição sob pressão de zinco aplicações. Esses aços oferecem excelente resistência ao desgaste, corrosão e estresse térmico, tornando-os ideais para moldes expostos a ambientes de alta pressão e alta temperatura.

Aço para ferramentas tipo L (baixa liga)

Aços do tipo L, como L6, fornecer resistência excepcional e são usados para ferramentas que exigem alta resistência a impactos e choques, como martelos, punções e matrizes de alta resistência.

Aço para ferramentas tipo F (endurecido em água)

Os aços para ferramentas do tipo F são endurecidos por têmpera em água, oferecendo resistência ao desgaste superior em comparação a outros tipos, tornando-os adequados para ferramentas expostas ao desgaste abrasivo.

Do que é feito o aço para ferramentas?

O aço para ferramentas é feito de carbono e elementos de liga como tungstênio, molibdênio, cromo, vanádio e níquel. Esse conteúdo gera carbonetos, melhorando a dureza, a durabilidade e a eficiência sob temperaturas elevadas.

Elementos-chave no aço para ferramentas e suas funções

Carbono: Normalmente 0,5% a 1,5%, o carbono endurece o aço e forma carbonetos que aumentam a resistência ao desgaste e a força. Uma quantidade maior de carbono aumenta a dureza, mas pode diminuir a durabilidade.

Tungstênio: Forma carboneto de tungstênio, melhorando a resistência ao desgaste e ao calor, permitindo que o aço para ferramentas mantenha a dureza em altas temperaturas.

Cromo: Aumenta a dureza, a resistência à corrosão e a resistência à oxidação, especialmente em altas temperaturas, o que o torna essencial para aços para ferramentas resistentes ao calor.

Vanádio: Refina carbonetos, aumentando a tenacidade e a resistência ao desgaste, ao mesmo tempo em que melhora a resistência ao impacto e a durabilidade sob estresse.

Molibdênio: Aumenta a temperabilidade, a resistência e a estabilidade em altas temperaturas, reduzindo a distorção durante o tratamento térmico.

Níquel: Melhora a tenacidade e a resistência ao amolecimento em altas temperaturas, mantendo o desempenho do aço sob estresse.

Cobalto: Aumenta a resistência a altas temperaturas e ao calor e ajuda a manter a integridade da ferramenta, evitando o amolecimento durante a exposição prolongada ao calor.

Manganês: Níveis baixos ajudam a melhorar a tenacidade e desoxidar o aço, reduzindo o risco de rachaduras durante o tratamento térmico.

Para que é usado o aço para ferramentas?

O aço para ferramentas é usado para criar ferramentas e componentes que exigem alto desempenho, durabilidade e precisão em aplicações exigentes. Suas aplicações incluem:

• Ferramentas de corte: Brocas, fresas, lâminas de serra
• Ferramentas de conformação: Matrizes, punções, ferramentas de estampagem
• Ferramentas de moldagem: Moldes de injeção de plástico, moldes de fundição sob pressão
• Ferramentas de alto desempenho: Rodas de desbaste, formões, alargadores
• Ferramentas de trabalho a quente: Matrizes de forjamento, matrizes de extrusão, lâminas de cisalhamento a quente
• Ferramentas para trabalho a frio: Matrizes de corte, matrizes de corte, ferramentas de puncionamento

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