Aço para ferramentas de trabalho a quente 5CrMnMo

No Aço Aobo, com mais de 20 anos de experiência em forjamento, entendemos as demandas colocadas em aços para ferramentas de trabalho a quente. O aço para ferramentas de trabalho a quente 5CrMnMo é uma opção confiável de baixa liga que fornecemos com frequência, conhecida por seu equilíbrio específico de propriedades.

1. Visão geral e composição química do aço 5CrMnMo

O aço para ferramentas de trabalho a quente 5CrMnMo é classificado como um aço de baixa liga para matrizes de trabalho a quente. Suas características de desempenho decorrem de sua composição química específica.

Com base no padrão GB/T1299-2000, a composição típica (peso %) é:

• Carbono (C): 0.50% – 0.60%
• Manganês (Mn): 1.20% – 1.60%
• Cromo (Cr): 0.60% – 0.90%
• Níquel (Ni): 1.40% – 1.80%
• Molibdênio (Mo): 0.15% – 0.30%
• Silício (Si): ≤ 0,40% (algumas especificações permitem 0,25-0,60%)
• Fósforo (P): ≤ 0,030%
• Enxofre (S): ≤ 0,030%

Podem existir pequenas variações nos intervalos dependendo da edição padrão específica.

2. Aplicações do aço 5CrMnMo

O aço para ferramentas de trabalho a quente 5CrMnMo é uma escolha prática para a fabricação de matrizes de forjamento a quente de médio a pequeno porte, normalmente aquelas com comprimentos laterais de até 400 mm. Sua boa tenacidade o torna adequado para:

• Matrizes com formas complexas.
• Matrizes de forjamento a martelo estão sujeitas a impactos significativos.
• As peças de trabalho das matrizes para trabalho a quente são submetidas a altas cargas de impacto.
• Moldes de fundição sob pressão de zinco, alumínio e ligas.
• Moldes de prensagem a quente e alguns moldes de plástico.
• Material base para certas ferramentas de corte/puncionamento e matrizes de recalque a frio (às vezes pode substituir T10A, 9SiCr, Cr12MoV para seções maiores).

3. Propriedades mecânicas e comparação com 5CrNiMo

• Força: Um pouco mais alto que Aço 5CrNiMo.
• Resistência e plasticidade: Menor que 5CrNiMo tanto em temperatura ambiente quanto em temperaturas elevadas devido ao manganês substituir parte do níquel.
• Endurecimento: Menor que 5CrNiMo.
• Resistência à fadiga térmica: Menor que 5CrNiMo em altas temperaturas de trabalho; mostra maior sensibilidade ao superaquecimento.

Embora o aço para ferramentas de trabalho a quente 5CrMnMo ofereça bom custo-benefício e desempenho para suas aplicações-alvo, suas propriedades podem fazer do 5CrNiMo a escolha preferencial para tarefas de forjamento a quente maiores ou mais exigentes. No entanto, para matrizes de seção muito grandes, outras classes, como 5Cr2NiMoVSi, são frequentemente selecionadas por sua temperabilidade superior.

4. Tratamento térmico do aço 5CrMnMo

Apropriado tratamento térmico é crucial para atingir o desempenho desejado do 5CrMnMo. A Aobo Steel possui vasta experiência no fornecimento de aço que atende a esses requisitos de processamento.

4.1 Forjamento

Siga os parâmetros de processo semelhantes aos do 5CrNiMo. O controle cuidadoso do aquecimento e do resfriamento é necessário para evitar trincas. O resfriamento lento após o forjamento (resfriamento do forno para forjados grandes a 150-200 °C) é essencial para evitar manchas brancas.

4.2 Recozimento

O recozimento isotérmico é recomendado:

1. Aquecer a 850-870°C e manter por 4-6 horas.
2. Resfriar até a temperatura isotérmica de 680°C e manter por 4 a 6 horas.
3. Resfriar o forno a menos de 500 °C e, em seguida, resfriar ao ar. Dureza esperada: 197-241 HBW (estrutura perlita + ferrita).

4.3 Têmpera

1. Aquecer a 840-860 °C. Temperaturas mais altas (em torno de 900 °C) podem aumentar a martensita da ripa, resultando em maior tenacidade.
2. Têmpera em óleo. Resfrie a 150-180 °C antes do revenimento imediato.
3. Para minimizar distorções e rachaduras, considere o pré-resfriamento ao ar a 740-780 °C (vermelho escuro) antes da têmpera em óleo, ou o pré-resfriamento de matrizes maiores a 780-810 °C. Etapas de têmpera isotérmica (por exemplo, têmpera em óleo a 150-200 °C, seguida de uma manutenção isotérmica a 280 °C) também podem ser benéficas.

4.4 Têmpera

O revenimento ajusta a dureza e a tenacidade finais. Alivia o estresse e estabiliza a estrutura.

1. Em geral: 450-500°C, geralmente realizado duas vezes.
2. Corpos de matriz de forjamento:
   
   • Matrizes pequenas: 490-510°C (Dureza: 44-47 HRC)
   • Matrizes grandes: 560-580°C (Dureza: 34-37 HRC)
3. Die Tenons (para tenacidade):
   
   • Matrizes pequenas: 620-640°C (Dureza: 34-37 HRC)
   • Matrizes médias: 640-660°C (Dureza: 30-35 HRC)
4. Alívio do estresse: Recomenda-se um tratamento final de alívio de tensões a 280°C por 2 a 3 horas após o revenimento.

5. Melhorando o desempenho

A vida útil dos moldes 5CrMnMo pode ser estendida através de:

• Tratamento térmico otimizado: Técnicas como têmpera em alta temperatura (em torno de 900 °C), pré-resfriamento antes da têmpera e têmpera isotérmica seguida de revenimento duplo podem aumentar a tenacidade e reduzir a propagação de trincas.
• Tratamentos de superfície: Processos como carbonitretação ou codifusão de terras raras podem melhorar significativamente a dureza da superfície, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga térmica.
• Pré-aquecimento: Sempre pré-aqueça as matrizes a 200-250°C antes de usar para minimizar o choque térmico e o risco de fratura.