D3 TOOL STEEL | 1.2080 | SKD1
Aobo Steel - Fornecedor global confiável de aço para ferramentas
O aço para ferramentas D3 apresenta alta resistência, boa temperabilidade e excelente resistência ao desgaste. Sofre distorção mínima durante a têmpera. No entanto, apresenta baixa tenacidade ao impacto e é propenso a fraturas frágeis. Forma carbonetos eutéticos irregulares rapidamente, apresenta baixa condutividade térmica e plasticidade em altas temperaturas.
D3 steel’s excellent wear resistance makes it a popular choice for manufacturing cold stamping dies and punches, cold cutting tools, drill bushings, gauges, drawing dies, embossing dies, thread rolling plates, deep drawing dies, and thread rolling dies. These applications demand high wear resistance and typically involve lower impact loads.
O aço para ferramentas D3 é um aço para ferramentas trabalhado a frio, com alto teor de carbono e alto teor de cromo, amplamente utilizado. D3 é a designação da norma ASTM A681. Classes semelhantes em outras normas comuns incluem Alemanha/W-Nr. 1.2080, EUA/ASTM T30403, Japão/JIS SKD1, República Tcheca/CSN 19436 e China/GB. Cr12.
1. Aplicações
- Ferramentas de corte e puncionamento altamente tensionadas para chapas finas
- Matrizes de estampagem e conformação
- Formando rolos
- Ferramentas de desenho e estampagem profunda
- Facas/cortadores de corte e lâminas de tesoura para corte
- Ferramentas de processamento de pedra
- Facas para papel e plástico
- Almofadas de pressão
- Moldagem de plástico termoendurecível
- Fusos, fresas, ferramentas mestras, calibradores de rosca, ferramentas de fiação, matrizes de extrusão, punções complexos e êmbolos.
2. Composição do Aço D31
| C | Cr | Mo | V | Mn | Si | P | S |
| 2.00 – 2.35 | 11.00 – 13.50 | ≤ 0,40 | ≤ 0,35 | ≤ 0,60 | ≤ 0,60 | ≤ 0.03 | ≤ 0.03 |
The equivalent grades’ composition
| Carbono (C) | Silício (Si) | Manganês (Mn) | Cromo (Cr) | Fósforo (P) | Enxofre (S) | |
| Germany/W-Nr. 1.2080(X210Cr12) | 1.90 – 2.20 | 0.10 – 0.60 | 0.20 – 0.60 | 11.0 – 13.0 | ≤ 0.030 | ≤ 0.030 |
| Japan JIS SKD1 | 1.90 – 2.20 | 0.10 – 0.60 | 0.20 – 0.60 | 11.0 – 13.0 | ≤ 0.030 | ≤ 0.030 |
| China GB Cr12 | 2.00 – 2.30 | ≤ 0,40 | ≤ 0,40 | 11.50 – 13.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.030 |
3. Propriedades do aço ferramenta D3
3.1 Propriedades Mecânicas
| Resistência ao Impacto | Dureza (Recomendado) | Dureza (Após Têmpera) | Razão de Poisson | Módulo de elasticidade | Resistência à Tração (UTS) | Resistência ao escoamento |
| 28 J/cm² | 57–58 HRC | 64,5 HRC | 0,27–0,30 | 190–210 GPa (30 x 10^6 psi) | 770–2050 MPa | 480–1550 MPa |
3.2 Propriedades Físicas
| Densidade | Ponto de fusão | Condutividade térmica | Coeficiente de Expansão Térmica | Resistividade elétrica |
| 7,7−7,87×1000 kg/m³ (0,278−0,284 lb/pol³) | 1421−1430℃ (2590°F) | 16,6 W/(m*K) a 20℃ | 10,7−13,3×10−6 m/(m*K) (20−700∘°C) | 54,8 uOhm-cm a 21℃ |
3.3 O equilíbrio entre resistência ao desgaste e tenacidade no aço D3
Ao avaliar as propriedades do aço para ferramentas D3 para suas aplicações, uma consideração central é sua excepcional resistência ao desgaste, que, no entanto, traz consigo uma compensação em termos de tenacidade.
Resistência excepcional ao desgaste: Após o tratamento térmico adequado, o alto teor de carbono e cromo do aço D3 forma uma grande quantidade de carbonetos de liga muito duros (principalmente do tipo M7C3) na microestrutura do aço. Esses carbonetos são a razão de sua excelente resistência ao desgaste.
Considerações essenciais para tenacidade: O D3 apresenta excelente resistência ao desgaste, mas sua tenacidade é reduzida. Comparado a outros aços para ferramentas de trabalho a frio, como A2 ou S7O aço D3 normalmente apresenta menor tenacidade e resistência ao impacto. A grande quantidade de carbonetos no aço D3 atua como pontos de concentração de tensões, tornando-o mais propenso à fratura frágil. Ferramentas feitas de D3 também são propensas à fratura frágil ou ao lascamento da aresta de corte durante o impacto.
3.4 Estabilidade dimensional durante o tratamento térmico
O aço para ferramentas D3 apresenta boa estabilidade dimensional e é frequentemente considerado uma referência em alta estabilidade dimensional no endurecimento entre os aços para ferramentas para trabalho a frio, apresentando menor variação dimensional do que muitos outros aços endurecíveis em óleo. Essa propriedade é parcialmente atribuída à sua composição, especificamente à ausência geral de molibdênio (Mo) e ao menor teor de vanádio (V) em comparação com Aço para ferramentas D2, o que também contribui para suas menores temperaturas de endurecimento necessárias.
3.5 Resistência ao Amolecimento em Temperaturas Elevadas
After appropriate quenching and tempering treatment, D3 tool steel exhibits good softening resistance in high-temperature working conditions within a certain range, maintaining a certain hardness and cutting edge in applications.
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4. Tratamento térmico
O abrangente D3 tool steel heat treatment O protocolo envolve quatro etapas principais: pré-aquecimento, austenitização (endurecimento), têmpera e revenimento. Cada etapa desempenha um papel vital na obtenção da estrutura metalúrgica e das propriedades mecânicas desejadas.
4.1 Pré-aquecimento
O pré-aquecimento do aço D3 é feito para reduzir o risco de deformação ou rachaduras e para aliviar tensões residuais causadas por operações de usinagem anteriores.
A temperatura de pré-aquecimento é 650–705 °C (1200–1300 °F)A temperatura que normalmente usamos é 650°C (1200°F), na qual o aço é mantido por 10 a 15 minutos.
O aço D3 tem condutividade térmica relativamente baixa, então o aquecimento deve ser feito lentamente para evitar aquecimento desigual entre o interior e o exterior, o que pode causar rachaduras.
4.2 Austenitização (endurecimento)
A austenitização é realizada para transformar a microestrutura D3 em austenita.
The temperature is 960°C (1760°F), slightly lower than D2. The soaking time must be sufficiently long to ensure that the core reaches the target temperature. Please note that excessive temperatures can lead to coarse-grain size, carbide coarsening, and increased residual austenite, all of which can negatively impact toughness and dimensional stability. To prevent decarburization, neutral atmospheres, protective foil wrapping, or salt baths can be used.
4.3 Quenching
Esta etapa envolve a transformação da austenita em martensita dura. Ao contrário de muitos outros aços tipo D, o aço para ferramentas D3 é tipicamente temperado em óleo. A têmpera em óleo proporciona uma taxa de resfriamento mais moderada do que a têmpera em água ou água salgada, o que ajuda a minimizar o risco de deformação e trincas. A temperatura de resfriamento pode ser ajustada para a temperatura ambiente, ou recomendamos 66-93°C (150-200°F).
O D3 resfriado deve ser revenido imediatamente; atrasar o revenimento pode tornar o aço extremamente quebradiço e suscetível a rachaduras e instabilidade. Recomendamos revenir em até 2 horas após o resfriamento.
4.4 Tempering
O aço D3 temperado é muito duro, mas também muito quebradiço e sofre altas tensões internas. O objetivo do revenimento é eliminar essas tensões internas, melhorar significativamente a tenacidade e ajustar a dureza final do D3.
Recomendamos dobrar ou até triplicar o revenimento do aço D3. Isso ajuda a refinar a estrutura dos grãos, melhora ainda mais a resistência ao desgaste e promove a transformação da austenita retida.
O D3 é normalmente temperado a uma temperatura mais baixa de 200°C ou 390°F, resultando numa dureza de 60 HRC after tempering. The holding time is 2 hours per inch (25mm) of the D3 material’s thickness. Ensure the material cools to room temperature between tempering cycles.
4.5 Considerações para o tratamento térmico do aço ferramenta D3
- D3 steel has a high carbon content and may retain austenite after quenching. If the application of D3 requires high-dimensional stability and minimal residual austenite, sub-zero or low-temperature treatment can be used after quenching (usually before final tempering). This type of treatment must be followed immediately by a tempering process.
- O aço para ferramentas D3 apresenta boa estabilidade dimensional, com crescimento esperado tipicamente em torno de ±0,0005 pol./pol. (ou ±0,05%). Pré-aquecimento adequado, taxas de aquecimento e resfriamento controladas e revenimento múltiplo completo são essenciais para minimizar as alterações dimensionais.
- Para maior dureza superficial e resistência ao desgaste, os componentes de aço para ferramentas D3 podem ser submetidos a tratamentos de superfície, como nitretação ou processamento de difusão térmica (TD), após o tratamento térmico primário.
5. Graus e Composição Equivalentes
- DIN (Germany): 1.2080 / X210Cr12
- JIS (Japan): SKD1
- GB (China): Cr12
| C | Cr | Si | Mn | P | S | |
| Cr12 (GB/T 1299) (%) | 2.00 – 2.30 | 11.50 – 13.00 | ≤ 0,40 | ≤ 0,40 | ≤ 0.030 | ≤ 0.030 |
| 1.2080 (X210Cr12) (DIN) (%) | 1.90 – 2.20 | 11h00 – 13h00 | 0,10 – 0,60 | 0,20 – 0,60 | ≤ 0.030 | ≤ 0.030 |
| SKD1 (JIS G4404) (%) | 1.90 – 2.20 | 11h00 – 13h00 | 0,10 – 0,60 | 0,20 – 0,60 | ≤ 0.030 | ≤ 0.030 |
6. Fornecimento de formas e dimensões
Este aço é o nosso produto mais barato e maduro, sendo a maior parte vendida para a Índia.
O aço para ferramentas D3 que fornecemos está disponível em diversos formatos, incluindo barras redondas, chapas, placas, barras planas, barras quadradas e blocos. As dimensões da barra plana variam de: largura 20 a 600 mm × espessura 20 a 400 mm × comprimento 1.000 a 5.500 mm. As dimensões da barra redonda variam de um diâmetro de 20 a 400 mm × comprimento de 1.000 a 5.500 mm. As dimensões do bloco são obtidas cortando a barra plana.
Para tamanhos menores, como barras redondas com diâmetro inferior a 70 mm, utilizamos o processo de laminação a quente. Para tamanhos superiores a 70 mm, oferecemos produtos forjados.
Teste UT: setembro de 1921-84 D/d, E/e.
Tratamento de superfície: acabamentos de superfície originais pretos, descascados, usinados/torneados, polidos, retificados ou fresados.
Status do estoque: Não mantemos estoque de aço D3. Organizamos a produção com base nos pedidos dos clientes.
Prazo de entrega: Materiais para forno elétrico a arco (EAF) levam de 30 a 45 dias. Materiais para ESR levam aproximadamente 60 dias.
- Bringas, JE (Ed.). (2004). Manual de Padrões Comparativos de Aço do Mundo (3ª ed., p. 433). ASTM Internacional. ↩︎
Perguntas frequentes
O aço para ferramentas D3, também conhecido como DIN 1.2080 e JIS SKD1, é um aço de liga de cromo 12% com alto teor de carbono e alto teor de cromo. É um aço para ferramentas e matrizes endurecível em óleo.
D3 tool steel is characterized by its very high wear resistance against both abrasive and adhesive wear, because of its high volume of hard carbides. It has medium toughness, excellent dimensional stability (holding size almost as well as air-hardening steels like D2), and high compressive strength. It is not secondary hardenable.
DIN 1.2080 (Germany)
JIS SKD1 (Japan)
X210Cr12 (Germany/UK/France, ISO)
UNS T30403 (USA)
ASTM A681 (USA standard)
Other designations include AFNOR Z 200 C 12, UNI X 21O Cr 13 KU, B.S. BD 3, SAE J437, and SAE J438.
Yes, AISI D3 is a cold-worked tool steel.
O aço para ferramentas D3 é temperado em óleo, enquanto a maioria dos outros aços do grupo D (como o D2) são temperados ao ar e normalmente contêm molibdênio 1%. O D3 é conhecido por ter melhor resistência ao desgaste que o D2 e é ligeiramente mais difícil de retificar. O D3 tende a ser mais quebradiço durante o endurecimento em comparação com o D2. O D3 também apresenta excelente estabilidade dimensional no tratamento térmico, mantendo o tamanho quase tão bem quanto o D2 endurecido ao ar.
O aço D3 tem resistência ao desgaste muito alta contra desgaste abrasivo e adesivo devido ao alto volume de carbonetos duros em sua matriz de aço. É ideal para aplicações que exigem alta resistência ao desgaste, como lâminas de tesoura.
Após o tratamento térmico, o aço ferramenta D3 pode atingir uma dureza na faixa de 58-64 HRCPara máxima resistência ao desgaste, o revenimento entre 149 °C e 177 °C (300 °F e 350 °F) pode produzir uma dureza de 62-63 HRC. Para um equilíbrio ideal entre resistência ao desgaste e tenacidade, o revenimento entre 232 °C e 260 °C (450 °F e 500 °F) produzirá uma dureza de 58-60 HRC.
O aço para ferramentas D3 é geralmente classificado como tendo uma usinabilidade de 45-50% de um aço carbono 1%, or about 25-30% of Type B1112 steel. It isn’t easy to process.
SimO aço ferramenta D3 requer têmpera e revenimento para atingir suas propriedades máximas.
Para o recozimento, o aço D3 deve ser aquecido uniformemente para 850-871°C (1550-1600°F). Deve ser completamente embebido e, em seguida, resfriado lentamente no forno a uma taxa não superior a 6 °C (20 °F) por hora ou 25 °C (50 °F) por hora, até atingir 538-650 °C (1000-1200 °F). Em seguida, pode ser resfriado ao ar. O recozimento deve resultar em uma dureza máxima de 248-255 HBW.
O aço D3 deve ser pré-aquecido lentamente para 800-850°C (1472-1562°F). Em seguida, a temperatura deve ser elevada rapidamente para 950-970°C (1742-1778°F), ou 954°C (1750°F) a 982°C (1800°F), e deixado de molho por 20 a 25 minutos, mais 5 minutos por polegada de espessura. Após a imersão, deve ser temperado em óleo until black (around 482°C or 900°F), then cooled in still air to ambient temperature. Small sections may be gas quenched using a vacuum after austenitization.
O aço para ferramentas D3 é extremamente sensível ao superaquecimento durante o endurecimento. Se superaquecido, não atingirá a dureza máxima e poderá contrair-se fortemente. A temperatura de endurecimento deve estar estritamente dentro da faixa recomendada.
O revenimento deve ser realizado imediatamente após o aço esfriar à temperatura ambiente após a têmpera. As peças devem ser colocadas no forno de revenimento e lentamente elevadas até a temperatura de revenimento desejada. Revenimento para 1 hora por polegada de espessura é necessário, com um mínimo de 2 horas. O revenimento duplo é frequentemente recomendado para aços-ferramenta de alta liga, como o D2 (e implicitamente benéfico para o D3), para reduzir a austenita retida.
A temperatura de revenimento influencia diretamente a dureza e a tenacidade finais. Por exemplo:
150°C (302°F): 63-64 HRC
200°C (392°F): 61-63 HRC
250°C (482°F): 60-62 HRC
300-350°F (149-177°C): 62-63 HRC (for maximum wear resistance)
450-500°F (232-260°C): 58-60 HRC (for optimal balance of wear resistance and toughness)
400°C (752°F): 58-59 HRC
538°C (1000°F): 51-53 HRC. The steel expands when tempered up to 315°C (600°F) but shrinks when tempered between 315°C and 454°C (600°F and 850°F).
Para aliviar as tensões de usinagem, especialmente para maior precisão no endurecimento ou após operações de desbaste, as peças de aço para ferramentas D3 devem ser aquecidas a 648-700°C (1200-1292°F). As peças devem ficar de molho por uma hora (ou no mínimo uma hora) na temperatura e depois ser resfriadas lentamente.
O aço para ferramentas D3 é conhecido por ser dimensionalmente estável and exhibiting excelente estabilidade no tratamento térmico, mantendo o tamanho quase tão bem quanto os aços endurecíveis ao ar. Quando devidamente temperado, apresenta alterações típicas no comprimento, com expansão quando revenido até aproximadamente 315 °C (600 °F) e retração quando revenido entre 315 °C e 454 °C (600 °F e 850 °F). O superaquecimento durante o endurecimento pode levar a uma retração significativa após o revenimento.
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L6/1.2714/SKT4
M2/1.3343/SKH51
M35/1.3243/SKH55
M42/1.3247/SKH59
P20/1.2311
P20+Ni/1,2738
420/1.2083/2Cr13
422 aço inoxidável
Aço para rolamentos 52100
Aço inoxidável 440C
4140/42CrMo4/SCM440
4340/34CrNiMo6/1,6582
4130
5140/42Cr4/SCR440
SCM415
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