O aço para ferramentas é uma liga de carbono que os fabricantes usam para diversos fins, incluindo usinagem e corte. Suas propriedades especiais, incluindo dureza, resistência à abrasão e resistência à deformação, os tornam adequados para moldar outros materiais por corte e usinagem.
Então, o que é aço para ferramentas? Quais propriedades o aço para ferramentas possui? Como é diferente do aço inoxidável? Quais são as diferentes classes de aço para ferramentas? Como você escolhe a classe ideal para seus propósitos de usinagem?
Continue lendo enquanto fornecemos respostas a essas perguntas com base em amplo conhecimento sobre aço para ferramentas.
O que é aço para ferramentas?
Ao contrário do aço-carbono, os aços para ferramentas possuem redes metálicas densamente compactadas contendo carbono e componentes metálicos. Eles também contêm elementos que formam carbonetos, como molibdênio, cromo, vanádio e tungstênio. Além disso, sua resistência ao amolecimento mantendo excelente desempenho em altas temperaturas se deve à presença de níquel e cobalto.
O teor de carboneto do aço ferramenta o torna uma liga de carbono excepcionalmente tenaz, resistente ao desgaste e dura. Além disso, suas propriedades químicas e físicas o tornam ideal para trabalhos difíceis, como puncionamento, corte, furação e retificação. Isso também o torna adequado para a produção de ferramentas, como ferramentas manuais e carimbos para máquinas.
Agora vamos dar uma olhada na classificação e aplicações.
Classificações de aço para ferramentas e suas aplicações
Existem seis categorias diferentes de aço para ferramentas, incluindo aço para trabalho a frio, aço endurecido com água, aço para trabalho a quente, aço rápido, aço resistente a choques e aço especial. Abaixo estão as classificações do aço para ferramentas e suas aplicações.
1. Aço para trabalho a frio
Este é um dos tipos mais importantes de aço para ferramentas. É tenaz, duro e resistente ao desgaste em ambientes frios com temperaturas abaixo de 200ºC. No entanto, o aço para trabalho a frio não funciona bem quando exposto a ambientes quentes.
Além disso, o aço para trabalho a frio é fácil de usinar. Isso se deve à presença do grafite e à lubrificação que ele proporciona. Além disso, os tipos de aço ferramenta mais utilizados nesta categoria são: D2, O2, A2, D3 e D6.
Estas são as diferentes subcategorias de aço para trabalho a frio.
1.1 Aço ferramenta com alto teor de carbono ou série D
Este aço para ferramentas moldável a frio também é conhecido como inoxidável devido ao seu alto teor de cromo e contém 11-13% de cromo. Embora tenha resistência à corrosão limitada, o seu teor de carbono de 1,4-2,5% confere-lhe elevada resistência à abrasão. Isto significa que também pode ser utilizado em temperaturas de até 425 °C.
Além disso, este aço ferramenta pode ser temperado em óleo ou ar com deformação mínima, tornando-o adequado para a fabricação de ferramentas de corte. Além disso, o aço para ferramentas da série D é ideal para dobrar e formar rolos, moldes de injeção de plástico, pontas giratórias e facas para trabalhar madeira. Suas outras aplicações incluem a produção de ferramentas de polimento, ferramentas de laminação, matrizes de trefilação e ferramentas de extrusão a frio.
1.2 Endurecimento ao Ar ou Aço Ferramenta Série A
Esses tipos de aço para ferramentas têm um teor de carbono de 0,05-2,85% e um teor de cromo de até 5%. Além disso, esse tipo de aço para ferramentas é muito tenaz e possui alta resistência ao desgaste. As aplicações comuns incluem ferramentas de gravação, perfuração e mistura.
1.3 Aço ferramenta endurecido em óleo ou série O
Esta série de aços para ferramentas é temperada em óleo durante a produção e possui um teor de carbono entre 0,85 e 2,00%. Eles também são robustos e possuem alta resistência à abrasão. As aplicações do aço para ferramentas endurecido em óleo incluem a fabricação de buchas, pinças, medidores, rolos mestres de gravação, punções e cortadores para corte de roscas.
2. Aço para ferramentas endurecido em água
Esta categoria de aço para ferramentas inclui aço carbono tratado termicamente. O aço para ferramentas endurecido em água é produzido de forma barata e endurecido em água. Possui teor de carbono entre 0,5 e 1 a 5%. O alto teor de carbono do aço endurecido com água o torna quebradiço e duro. No entanto, outras ligas metálicas, como tungstênio, níquel ou molibdênio, são baixas, geralmente inferiores a 0,5%.
3. Aço para trabalho a quente
Os tipos de aço para ferramentas nesta categoria normalmente têm um teor de carbono inferior a 0,6%. No entanto, eles contêm uma proporção maior de outros elementos de liga. Isto significa que mantêm as suas propriedades e funcionam de forma ideal mesmo em temperaturas extremas de até 540ºC, porque são formados mais carbonetos.
Devido à sua resistência a altas temperaturas, o aço para trabalho a quente é ideal para a produção de materiais como metal e vidro que requerem altas temperaturas para ótima conformabilidade.
Outro benefício que os engenheiros obtêm ao usar aço para ferramentas nesta categoria é sua funcionalidade contínua, mesmo após exposição prolongada ao calor. O aço ferramenta mais comumente usado nesta categoria é o H13.
Com base na porcentagem de elementos de liga utilizados, existem três elementos de liga principais nesta categoria: molibdênio e cromo.
3.1 Aço ferramenta molibdênio
Este é um aço para trabalho a quente com alto teor de molibdênio. Além disso, esse tipo de aço para ferramentas possui alta resistência ao desgaste e ao calor, principalmente em temperaturas extremas. Além disso, devido à sua capacidade de suportar força e calor, o aço para ferramentas de molibdênio pode ser usado em fresas de metal como cortadores ou matrizes.
3.2 Aço ferramenta de tungstênio
Este tipo de aço para ferramentas contém 9-18% de tungstênio e 2-4% de cromo. Embora o aço para trabalho a quente de tungstênio seja frágil, ele possui excelente resistência ao calor. Uma maneira de contornar a fragilidade deste aço para ferramentas é pré-aquecê-lo à temperatura operacional antes do uso.
3.3 Aço ferramenta cromado
O tipo cromo é a ferramenta de trabalho a quente mais comumente usada e contém 3-5% de cromo. Também pode conter menos de 5% de outros elementos de liga, como molibdênio, tungstênio ou vanádio. As aplicações comuns do aço cromado incluem forjamento a quente, estampagem a quente e moldagem por injeção de plástico.
4. Aço rápido
O aço rápido contém muitos elementos, incluindo 0,6% de carbono, 3-5% de cromo e 14-18% de tungstênio. Além disso, a invenção desta categoria de aço para ferramentas é parcialmente responsável pelo início da era da produção moderna. Antes da invenção do aço rápido, a eficiência das ferramentas e máquinas de corte diminuía quando operavam por longos períodos de tempo devido ao atrito. No entanto, com este aço para ferramentas, as ferramentas de corte e arestas continuam a funcionar com eficiência e velocidade ideal.
Os usos comuns do aço rápido incluem a fabricação de lâminas de serra elétrica, fresas, fresas, cortadores de engrenagens e brocas. O aço rápido M2 é o mais comum nesta categoria.
5. Aço ferramenta à prova de choque ou aço grau S
Os aços para ferramentas resistentes ao impacto são projetados para ter alta resistência ao impacto e são extremamente fortes. Além disso, a resistência deste aço ferramenta se deve ao seu alto valor de tenacidade e baixo teor de carbono. Esta categoria de aço para ferramentas contém elementos de liga encontrados em outras categorias, bem como 0,15-3% de silício.
Embora este aço não tenha ótima resistência à abrasão, é muito resistente a choques, independentemente da temperatura. Além disso, essas propriedades tornam os aços para ferramentas de grau S ideais para a produção de peças de britadeiras, ferramentas de forjamento e peças de acoplamento.
Além disso, outras aplicações podem ser encontradas em ferramentas de estampagem a quente, ferramentas pneumáticas, cutelos, cinzéis para usinagem a frio e a quente, ferramentas de conformação a quente e ferramentas de pinça a frio. O aço ferramenta S7 é o mais popular nesta categoria.
6. Molde de plástico ou aços para ferramentas especiais
São aços ferramenta com uma excelente combinação de tenacidade, resistência à corrosão, dureza e resistência ao desgaste. Além disso, o aço para ferramentas desta categoria também possui alta resistência ao impacto e é fácil de polir.
Além disso, os aços para ferramentas para moldes de plástico são ideais para empresas que utilizam processos de extrusão e moldagem por injeção para produzir plástico. O uso deste aço ferramenta para fazer moldes garante a durabilidade e confiabilidade da ferramenta.
Eles também são aços para ferramentas fabricados para fins especiais. Assim como o aço para ferramentas endurecido com água, eles são temperados com água. Os aços para ferramentas nesta categoria contêm aços ricos em ferro, enquanto outros elementos de liga estão ausentes ou presentes em pequenas quantidades. A adição moderada de outros elementos de liga ajuda a melhorar as propriedades mecânicas deste aço para ferramentas, ao mesmo tempo que garante que ele não seja tão caro quanto outros aços para ferramentas.
Um exemplo de aço especial para ferramentas é o aço para moldes com baixo teor de carbono usado na moldagem de termoplásticos. Este aço moldado especialmente fabricado não precisa ter alta resistência ao impacto, mas precisa ter excelente resistência ao desgaste e ao calor. Em geral, o P20 é o aço para ferramentas mais utilizado nesta categoria.
Propriedades do aço ferramenta
Esta tabela de classes de aços para ferramentas contém os aços para ferramentas mais comuns e suas propriedades comparáveis.
| Tipo | Características comparativas |
| O1 | É um dos tipos de aço ferramenta com alta estabilidade dimensional quando endurecido. Seu comportamento de dureza em baixas temperaturas também é ideal. Tem um valor máximo de HRC de 65. |
| W1 | Este aço para ferramentas endurecido com água, também conhecido como aço carbono comercial, é ideal para uso em situações onde o tratamento térmico simples é melhor. Possui excelente resistência ao desgaste e boa tenacidade. Tem um valor máximo de HRC de 68. |
| A2 | É mais resistente ao calor e ao desgaste que o O1. Tem um valor máximo de HRC de 63 e menos deformação. É resistente à abrasão e ao desgaste. |
| T2 – O segundo dia | Este tipo de aço ferramenta possui tenacidade e resistência ao desgaste superiores, atingindo HRC máximo de 65. Porém, é difícil de usinar. |
| S7 | Este aço para ferramentas resistente a impactos tem alta resistência e ductilidade, mas resistência média à abrasão e ao desgaste. Tem um valor HRC máximo de 61. |
| P20 | Este aço especial para ferramentas tem um valor HRC máximo de 32. É ideal para processar peças fundidas sob pressão e moldes de plástico. |
| H13 | Este aço para trabalho a quente possui boa resistência ao desgaste e temperabilidade. Também possui alta resistência à fissuração por fadiga térmica. Ele tem um HRC máximo de 54 |
| M2 | Com um HRC máximo de 65, este aço rápido possui excelente resistência à abrasão e tenacidade. |
Considerações ao selecionar uma usinagem de aço ferramenta
A ferramenta ou produto que você deseja usinar desempenha um papel importante na escolha dos tipos de aço para ferramentas. Além disso, os tipos de aço possuem propriedades diferentes que os tornam ideais para diferentes aplicações e usos. Ao escolher uma classe para usinagem de aço ferramenta, as seguintes características devem ser levadas em consideração.
Propriedades do aço ferramenta
Diferentes aços para ferramentas estão disponíveis para processamento de metal. Eles também diferem em sua composição química, faixa de temperatura e tipo de endurecimento.
No entanto, as classes de aço ferramenta ideais para usinagem incluem aços para trabalho a frio, como O1, D2 e A2, bem como ferramentas de aço rápido, como M2. Embora O1 tenha alta dureza, é fácil de usinar. Este tipo de aço é ideal para usinagem de ferramentas de corte e brocas.
O D2 também é fácil de usinar devido ao seu alto teor de carbono e cromo. Possui boa tenacidade e resistência ao desgaste o torna ideal para ferramentas de usinagem que se destinam a durar muito tempo.
Além disso, o aço para ferramentas A2 apresenta um bom equilíbrio entre tenacidade e resistência ao desgaste. Também é fácil de editar. Este aço ferramenta é ideal para moldar punções, moldes de injeção e matrizes de corte.
Níveis de velocidade
Nem todos os aços para ferramentas são ideais em altas velocidades. Usar o tipo errado de ferramenta para usinagem reduziria a dureza e a resistência ao desgaste do aço ferramenta ao longo do tempo. Portanto, ao usar aço ferramenta em movimentos elevados, é melhor fabricar a ferramenta em aço rápido. A razão para isso é que eles apresentam maior resistência ao desgaste e a temperaturas extremas, mesmo em altas velocidades.
Custo do aço ferramenta
O custo é um fator importante ao selecionar um tipo de aço ferramenta para usinagem CNC de aço. No entanto, é sempre melhor não economizar na hora de selecionar o material, pois você pode acabar gastando mais se a ferramenta falhar prematuramente.
Portanto, antes de decidir sobre um tipo específico de aço ferramenta para usinagem, é melhor realizar uma análise de custo-benefício. Esta análise garante que o material escolhido é adequado o suficiente para fornecer o desempenho exigido.
Qual é a diferença entre aço ferramenta e aço inoxidável?
Embora ambos sejam ligas de aço, o aço inoxidável e o aço para ferramentas diferem entre si em composição, propriedades e aplicação. Aqui estão as diferenças entre esses dois tipos de aço.
Aço ferramenta vs. aço inoxidável: propriedades
Tanto o aço inoxidável quanto o aço para ferramentas têm propriedades diferentes. Essa diferença se deve aos diferentes componentes. Quimicamente, o aço para ferramentas é uma liga de carbono com outros elementos de liga, como tungstênio, cromo, molibdênio e vanádio.
Por exemplo, o aço para ferramentas é extremamente durável, usinável e resistente ao desgaste devido aos carbonetos que contém. Em geral, os aços para ferramentas são mais tenazes e têm melhor resistência à tração do que o aço inoxidável. Isso os torna ideais para a produção de ferramentas de corte de alto desempenho. A desvantagem é que este aço é suscetível à corrosão devido à falta ou redução do teor de cromo.
Além disso, o aço inoxidável é uma liga de cromo-níquel com níquel, nitrogênio, titânio, enxofre, molibdênio e silício como outros elementos de liga. A presença de cromo o torna altamente resistente à ferrugem e à corrosão. Além disso, geralmente apresenta uma superfície lisa, brilhante e brilhante.
Aço ferramenta vs. aço inoxidável: aplicações
Os fabricantes usam aço para ferramentas principalmente para fabricar ferramentas. É utilizado em ferramentas como furadeiras, martelos, serras e outras ferramentas de corte, ferramentas básicas utilizadas na oficina. Os fabricantes criam ferramentas nesta categoria para fabricação e fabricação com pouca ou nenhuma consideração pela aparência e higiene. Em vez disso, a ênfase está na tenacidade e na resistência ao desgaste, propriedades que melhorariam a eficiência de tais ferramentas e, ao mesmo tempo, reduziriam suas taxas de manutenção e substituição.
O aço inoxidável, por outro lado, é utilizado em muitas indústrias. A sua resistência à corrosão e o seu aspecto brilhante tornam-no ideal para utilização em arquitectura e outros ambientes exteriores onde estará certamente exposto a influências ambientais. O aço nesta categoria também é higiênico e fácil de limpar e manter, tornando-o ideal para uso nas indústrias alimentícia e médica. É utilizado, por exemplo, na produção de utensílios de cozinha e instrumentos médicos como espéculos, agulhas, serras para ossos e bisturis.
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Concluindo
O aço ferramenta é uma liga de carbono com ampla gama de utilizações e é dividido em diferentes categorias dependendo da proporção de outros elementos de liga, tipo de têmpera e faixa de temperatura. Escolher as classes de aço para ferramentas certas para o seu projeto geralmente faz a diferença entre uma ferramenta bem-sucedida e uma que falhou.
Perguntas frequentes
Por que o aço para ferramentas falha?
O aço para ferramentas geralmente falha devido a problemas de tratamento térmico e à falta de compreensão das propriedades do aço para ferramentas. Isso leva a defeitos na forma de lascas, deformação plástica, rachaduras, etc.
Por que o aço para ferramentas é ideal para usinagem?
O aço ferramenta é ideal para usinagem porque possui propriedades vantajosas como resistência à abrasão, resistência à deformação, dureza e capacidade de reter sua aresta de corte mesmo em temperaturas elevadas.
Você pode fresar aço para ferramentas?
Sim, você pode fresar aço para ferramentas. No entanto, o processo de fresamento de aço para ferramentas é diferente daquele para operações normais de fresamento.
Qual é o aço para ferramentas mais duro?
Os aços para ferramentas mais duros são aqueles com alto teor de vanádio. A categoria de aço para ferramentas com maior teor de vanádio é o aço para trabalho a frio, que possui excelente resistência ao desgaste.
