Propriedades do aço para ferramentas 4CrW2Si

O aço para ferramentas 4CrW2Si é um aço para ferramentas de liga que possui cromo (Cr), tungstênio (W) e silício (Si) como principais elementos de liga. Esta classe é conhecida por seu desempenho em aplicações específicas de ferramentas que exigem um equilíbrio entre resistência, dureza e tenacidade, especialmente sob condições de impacto.

1. Composição química do aço para ferramentas 4CrW2Si (GB/T 1299—2000)

A composição química típica do aço 4CrW2Si é:

• Carbono (C): 0.35% – 0.45%
• Silício (Si): 0.80% – 1.10%
• Manganês (Mn):≤ 0,40%
• Cromo (Cr): 1.00% – 1.30%
• Tungstênio (W): 00% – 2.50%
• Fósforo (P): ≤ 0,030%
• Enxofre (S): ≤ 0,030%
• Cobre (Cu): ≤ 0,25% (limite típico)
• Níquel (Ni): ≤ 0,25% (limite típico)

2. Propriedades do aço ferramenta 4CrW2Si

2.1 Pontos fortes

• Boa resistência e dureza, especialmente em temperaturas elevadas.
• Atinge alta tenacidade após revenimento adequado.
• Oferece temperabilidade adequada e resistência a altas temperaturas.
• Sensibilidade relativamente baixa à descarbonetação, deformação e rachaduras durante o tratamento térmico em comparação com outros aços para ferramentas.
• Embora o teor de carbono da base proporcione dureza inicial moderada, a cementação seguida de têmpera melhora significativamente a dureza da superfície, mantendo a tenacidade do núcleo, resultando em excelentes propriedades mecânicas gerais para funções exigentes.

2.2 Considerações

• Este tipo de aço é suscetível à descarbonetação; é necessário um controle cuidadoso da atmosfera durante o tratamento térmico.
• Gerenciar a distorção de têmpera pode exigir atenção específica.
• Certos aços para ferramentas ligados com molibdênio (Mo) ou níquel (Ni) apresentam menor resistência ao desgaste abrasivo e tenacidade ao impacto.

3. Aplicações do aço ferramenta 4CrW2Si

O 4CrW2Si é adequado para ferramentas e matrizes que operam sob cargas de alto impacto. Aplicações comuns incluem:

• Ferramentas pneumáticas (movidas a vento)
• Matrizes de corte e corte de compósitos
• Matrizes de perfuração
• Tesouras de corte a frio
• Matrizes de forjamento a quente de média tensão
• Moldes de fundição sob pressão (para aplicações que não excedam temperaturas moderadas)
• Lâminas de tesoura para metal frio
• Raspadores para matrizes de laminação de roscas
• Blocos de matriz para corte e corte a frio
• Pinos e punções ejetores
• Ferramentas de marcenaria
• Matrizes menores para trabalho a quente

Após a cementação e têmpera, também pode ser usado para:

• Matrizes de estampagem a frio para serviços pesados
• Punções de cabeça fria para serviços pesados de grande e médio porte
• Matrizes de prensagem de precisão

4. Diretrizes para tratamento térmico de aço ferramenta 4CrW2Si

4.1 Recozimento / Pré-tratamento

• Recozimento padrão: Aquecer a 800-820 °C e manter por 3 a 5 horas. Resfriar o forno a menos de 550 °C e, em seguida, resfriar ao ar. Dureza alvo: 229-285 HBW (Estrutura: Perlita granular + carbonetos finos).
• Revenimento em alta temperatura (para melhor usinabilidade): Aquecer a 710-740 °C e manter por 3 a 6 horas. Deixar esfriar no forno ou ao ar.

4.2 Têmpera (têmpera)

• Temperatura de têmpera: 860-900°C
• Meio de têmpera: Óleo (tipicamente 20-40°C)
• Dureza esperada (após têmpera): ≥53 HRC

4.3 Têmpera

• Tempere imediatamente após a têmpera para obter as propriedades finais desejadas e aliviar o estresse.
• Para alta dureza (alívio de tensões/estabilização): Revenimento a 200-250 °C (óleo ou sal fundido). Resfriamento ao ar. Dureza esperada: 53-58 HRC.
• Para maior tenacidade (menor dureza): Revenimento a 430-470 °C (forno de ar, banho de sal ou álcali fundido) e resfriamento ao ar. Dureza esperada: 45-50 HRC.
• (Nota: A dureza diminui à medida que a temperatura de revenimento aumenta. Exemplo: Após têmpera em óleo a 880°C, revenimento de 2 horas a 100°C ≈ 54 HRC; revenimento de 2 horas a 600°C ≈ 32 HRC.

5. Recomendações de forjamento de aço ferramenta 4CrW2Si

5.1 Temperatura de aquecimento:

• Lingotes: 1180-1200°C
• Tarugos: 1150-1170°C

5.2 Temperatura inicial de forjamento:

• Lingotes: 1150-1180°C
• Tarugos: 1120-1150°C

5.3 Temperatura de acabamento do forjamento: ≥850°C

5.4 Resfriamento pós-forjamento: Recomenda-se o resfriamento lento.