Escolhendo os Graus Corretos de Aço para Ferramentas para Desempenho Ótimo

Ferramentas de aço capacitam a humanidade a moldar madeira, plástico e metal em bilhões de itens que melhoram a qualidade de vida. Com aço para ferramentas, duas palavras são cruciais: fio e impacto. Ligas com alto teor de carbono são mais fáceis de afiar fino, e essa nitidez suporta os rigores da produção. Por outro lado, aço de baixo carbono é difícil de afiar fino, mas suporta impactos repetidos. Para selecionar o tipo correto, ajuda entender os graus e seu lugar no processo de fabricação.

Tipos de Aço para Ferramentas

Como todos os aços, contém ferro, carbono, manganês, fósforo e enxofre. A partir daí, metais de liga e processos combinam para gerar graus em seis categorias codificadas por letras:

• Grau W: Têmpera em Água
• Grau O: Têmpera em Óleo
• Grau A: Têmpera ao Ar
• Grau D: Tipo D
• Grau S: Resistente a Choque
• Grau H: Trabalho a Quente

Cada grau contém vários tipos de liga denotados por numerais, ex: A2 e O1.

Graus de Aço para Ferramentas

Dependendo do orçamento e caso de uso, qualquer tipo pode ser o mais adequado.

Têmpera em Água: Grau W

O mais antigo e barato, nomeado pela têmpera em água. A têmpera é o resfriamento rápido que une moléculas de liga e ferro no aço endurecido. Graus W não contêm elementos de liga de outros graus, produzindo aço com núcleo mole e alta dureza. Com recozimento cuidadoso, ostentam a maior usinabilidade. Graças ao alto carbono, alguns tipos não precisam de tratamento térmico adicional. Amolecem acima de 150°C (300°F), inadequados para usos de alta temperatura.

Usos: cutelaria, machos de repuxo, carimbos de gravação, brocas, cortadores circulares, lâminas de barbear, ferramentas de torno para madeira.

Têmpera em Óleo: Grau O

Similar aos graus W, são aços de alto carbono relativamente baratos. Tipicamente contêm traços de cromo e manganês para auxiliar têmpera. Comparado à têmpera em água, óleo permite resfriamento mais lento, produzindo aço menos propenso a distorção no tratamento térmico. Liga resultante também é menos frágil.

Tipo O1, mais popular, é aço de uso geral que mantém fio quando afiado. Popular para gabaritas, guias, punções e matrizes de corte. O1 é soldável, mas requer aquecimento cuidadoso para evitar trincas.

Tipo O6 inclui silício e maior cromo. Liga altamente usinável com desempenho excepcional em desgaste metal-metal. Retém óleo quando lubrificado, ideal para corte de roscas. Funciona bem para cames, buchas, lâminas de cisalhamento e placas de granuladores.

Têmpera ao Ar: Grau A

Aços endurecidos ao ar oferecem equilíbrio admirável de preço, resistência, tenacidade e usinabilidade. Com diâmetros até 100 mm, 5% de cromo permite têmpera por ar ou gás pressurizado. Mantêm baixa distorção no tratamento térmico. Resulta em aço com melhor resistência ao desgaste que graus O, com custo menor que graus D de alto cromo.

A2 é o mais usado: ferramentas de corte para marcenaria, punções e martelos de média carga. Serve em moldagem por injeção de plástico para moldes menos complexos. A7 usa cromo e vanádio para resistência ao desgaste com 50% de melhoria sobre A2. Suporta desgaste de areia, cascalho e lama, adequado para ferramentas de compactação de pó, extrusão cerâmica e revestimentos de moldes de tijolos.

Outros usos: facas de centro de torno, formas de dobra de matrizes industriais, calibres, facas industriais, matrizes de corte, mandris.

Tipos D: Grau D

Com 1% mais carbono e quase o triplo de cromo que graus A, tipos D excelentes em aplicações de alta temperatura. Alguns incluem molibdênio, cobalto ou vanádio para desempenho térmico maior. Mantêm dureza em temperaturas próximas a 425°C (800°F), ideais para fundição sob pressão, dobra de matrizes e matrizes de forjamento. Além de resistência ao calor, resistem a desgaste por contato deslizante com outros metais. Resistência à abrasão permite funcionar como matrizes de trefilação para barras, tubos e fios. Produtores usam têmpera ao ar e óleo.

Outras aplicações: matrizes de forjamento, válvulas de motor automotivo, ferramentas de laminação, ferramentas de estriamento, facas de processamento de alimentos.

Resistente a Choque: Grau S

Aço de baixo carbono para suportar impactos constantes altos, material de escolha para pontas de marteletes e punções pesados. Silício, cromo e tungstênio dão resistência a impacto, mas com baixa resistência à abrasão. Produtores usam têmpera em óleo até 60 mm, e água para peças maiores. Além de resistência a impacto, excelentes em ampla faixa de temperatura e usinabilidade acima da média.

S7 para ferramentas de trabalho a frio: lâminas de cisalhamento, cinzéis, punções. Opção para ferramentas abaixo de 540°C (1.000°F). S5, maior resistência a impacto, escolha principal para embreagens de ferramentas pneumáticas e matrizes de estampagem. Outras aplicações: matrizes de talheres, martelos de pistolas de pregos, facas de picadores de madeira, mandíbulas de mandril de furadeira, matrizes de swaging, implementos de pedreira.

Trabalho a Quente: Grau H

Tipos H são aços de baixo carbono adequados a demandas extremas de temperatura. Qualidade deriva de etapa única: processo de trabalho a quente aquece aço acima da temperatura de recristalização. Mudanças moleculares produzem aços com uniformidade excepcional. Embora não melhore resistência à tração inata, uniformidade reduz risco de trincas.

Entre aços para ferramentas, graus H são campeões de "vermelhidão" — qualidade de manter dureza quando aquecido a vermelho opaco. Três metais de liga ajustam tipos H:

• Cromo: Tipos H1 a H19 com 5% cromo, resistem a ciclos rápidos de aquecimento/resfriamento. Resistência à fadiga térmica os torna escolha para matrizes de forjamento a quente. Na fundição sob pressão, atuam como inserts, núcleais e cavidades. Na moldagem por injeção, excelentes para moldes de cavidade.
• Tungstênio: Tipos H20 a H39 com até 18% tungstênio. Suportam contato prolongado com metais quentes, permitindo uso em matrizes de extrusão para latão, níquel e aço. Ligas de tungstênio brilham na produção de mandris.
• Molibdênio: Tipos H40 a H59 com 5% molibdênio para condições extremas. Alta resistência à corrosão e excelente resistência à abrasão, excelentes em matrizes de conformação e punções.

Conclusão

Escolher os graus corretos de aço para ferramentas é vital para o sucesso do projeto. A escolha do fabricante é igualmente importante. As capacidades internas da Special Tool & Engineering nos permitem atender às necessidades de ferramentaria dos fabricantes mais exigentes há mais de duas décadas.