Aço para ferramentas 5CrW2Si: especificações técnicas e aplicações

Na Aobo Steel, com nossa vasta experiência em forjamento de aço para ferramentas há mais de 20 anos, entendemos a importância da seleção precisa de materiais. Aqui está uma visão geral do aço para ferramentas 5CrW2Si, um aço para ferramentas de liga versátil conhecido por sua tenacidade.

1. Composição química do aço ferramenta 5CrW2Si (GB/T 1299-2000)

Entender a composição química exata é crucial. De acordo com a norma GB/T 1299-2000, a composição do aço 5CrW2Si é:

• Carbono (C): 0.45% – 0.55%
• Silício (Si): 0.50% – 0.80%
• Manganês (Mn): máx. 0,40%
• Cromo (Cr): 1.00% – 1.30%
• Tungstênio (W): 2.00% – 2.50%
• Fósforo (P): máx. 0,030%
• Enxofre (S): máx. 0,030%

Observação: Os padrões internacionais podem variar ligeiramente. É essencial especificar o padrão necessário para a sua aplicação.

2. Comparação com Normas Internacionais

Para referência, aqui estão composições para notas comparáveis sob outros padrões:

• EN ISO 4957:2001 (50WCrV8): C 0,45-0,55%, Cr 1,70-2,20%, W 0,70-1,10%, V 0,15-0,45%
• JIS G4404:2006 (SKS4): C 0,45-0,55%, Cr 0,50-1,00%, W 0,50-1,00%
• ГОСТ 5950-2000 (5ХВ2С / 5XB2C): C 0,45-0,55%, Cr 0,90-1,20%, W 1,80-2,30%, Si 0,80-1,10%, Mn 0,15-0,45%, V 0,15-0,30%

Aço ferramenta 3.5CrW2Si Principais propriedades físicas

Entender essas propriedades é vital para o planejamento do tratamento térmico:

3.1 Temperaturas Críticas (Aproximadas)

• Ac1: 775∘C
• Ac3: 860∘C
• Ar1: 775∘C 
• Sra. (início de Martensita): 295∘C

3.2 Coeficientes de Expansão Linear (Aproximados)

• 100−250∘C: 13.15×10-6/∘C
• 250−350∘C: 13.6×10-6/∘C
• 350−600∘C: 13.8×10-6/∘C
• 600−700∘C: 14.2×10-6/∘C

4. Procedimentos de tratamento térmico do aço ferramenta 5CrW2Si

O tratamento térmico correto é fundamental para atingir o desempenho desejado do 5CrW2Si. Nossa experiência orienta estas práticas comuns:

4.1 Tratamento Térmico Preparatório (Recozimento)

• Recozimento comum: Aquecer para 800−820∘C, mantenha por 3 a 5 horas, deixe esfriar (≤30∘C/h) para 600−650∘C, e então resfriar ao ar. Dureza alvo: $\le 229$ HBW. Microestrutura: Perlita granular, carbonetos pequenos.
• Recozimento Isotérmico: Aquecer para 830−840∘C, segure por 2 a 3 horas, deixe o forno esfriar 680−700∘C, segure por 3-4 horas, deixe o forno esfriar 500∘C, e então resfriar ao ar. Dureza alvo: $\le 229$ HBW.
• Revenimento de alta temperatura (pós-forjamento): Aquecer para 710−740∘C, manter em repouso por 3 a 6 horas, resfriar em forno ou ao ar. Melhora a usinabilidade. Dureza: 207-255 HBW. Microestrutura: Perlita granular, carbonetos finos.

4.2 Têmpera (têmpera)

• Temperatura de têmpera: 860−900∘C.
• Meio de têmpera: Óleo (20−40∘C). Deixe esfriar até que a peça atinja a temperatura do óleo.
• Dureza pós-têmpera: $\ge 55$ CDH.

4.3 Têmpera

O revenimento ajusta a dureza e melhora a tenacidade:

• Alívio do estresse/estabilização: Temperamento em 200−250∘C (óleo ou álcali fundido). Resfriamento ao ar. Dureza: 53-58 HRC.
• Redução de dureza/alívio de estresse: Temperamento em 430−470∘C (forno de ar ou álcali/nitrato fundido). Resfriamento ao ar. Dureza: 45-50 HRC.

Dureza vs. Temperatura de Revenimento (Aproximada, após têmpera em óleo de 880°C):

• 100∘C: ~55 HRC
• 200∘C: ~53,5 HRC
• 300∘C: ~51 HRC
• 400∘C: ~47 HRC
• 500∘C: ~41 HRC
• 600∘C: ~33 HRC

5. Propriedades e Características Mecânicas

• Robustez: Boa tenacidade após revenimento, auxiliada pelo tungstênio (W) que refina o tamanho do grão.
• Propriedades gerais: Exibe boas propriedades mecânicas abrangentes.
• Endurecimento: O teor relativamente baixo de carbono significa que a temperabilidade não é extremamente alta, mas a dureza da superfície pode ser aumentada por meio da cementação.
• Têmpera Fragilidade: Risco leve no 300−350∘C faixa de têmpera. Têmpera em torno de 250∘C (54-56 HRC) ou 450∘C (50-52 HRC) oferece bons equilíbrios de dureza e tenacidade.
• Considerações: É sensível à descarbonetação durante o aquecimento. A deformação por têmpera requer controle cuidadoso. A resistência ao desgaste por abrasão e a tenacidade ao impacto são inferiores às de alguns aços Mo-Ni especializados.

6. Aplicações comuns

5CrW2Si é adequado para ferramentas e matrizes que enfrentam impacto e desgaste:

• Cinzéis manuais e pneumáticos, ferramentas de martelo pneumático, ferramentas de rebite
• Matrizes de puncionamento a frio, lâminas de cisalhamento (corte a frio), matrizes de corte/aparagem
• Punções de cabeça fria para serviço pesado
• Punções de perfuração de chapa de aço de carga média
• Matrizes de precisão
• Ferramentas de marcenaria
• Fresas para matrizes de rosqueamento
• Aplicações de trabalho a quente: ferramentas de puncionamento/perfuração, matrizes de cisalhamento, matrizes de forjamento a quente, moldes de fundição sob pressão (ligas fusíveis)
• Tesouras redondas grandes/médias para serviço pesado e lâminas de corte longas

7. Comparação com notas semelhantes

• vs. 4CrW2Si: Desempenho semelhante. 5CrW2Si geralmente oferece temperabilidade ligeiramente melhor e resistência em altas temperaturas.
• vs. 6CrW2Si: 5CrW2Si tem melhor tenacidade, mas resistência à têmpera e ao desgaste ligeiramente menor. 6CrW2Si é frequentemente escolhido quando desgaste/colapso são os principais modos de falha.

8. Graus de aço equivalentes

Para referência internacional:

• ISO: 50WCrV8
• PT: 50WCrV8
• JIS (Japão): SKS4
• ГОСТ (Rússia): 5ХВ2С (5XB2C)
• ASTM/UNS (EUA): T41901
• DIN (Alemanha): 45WCrV7