Aço para ferramentas de trabalho a frio 7Cr7Mo3V2Si (LD)

1. Visão geral e principais vantagens

O aço para ferramentas 7Cr7Mo3V2Si, frequentemente chamado de aço LD, é um aço para ferramentas de alto desempenho trabalhado a frio, projetado para aplicações exigentes. Suas principais características são alta resistência combinada com excelente tenacidade, e responde bem aos processos padrão de tratamento térmico.

Comparado com outros aços para ferramentas comuns, como Cr12 Graus ou aços rápidos como W6Mo5Cr4V2 e 7Cr7Mo3V2Si oferecem melhorias mensuráveis em resistência, tenacidade e resistência ao desgaste. Esse desempenho aprimorado em relação ao desgaste é atribuído principalmente à formação de carbonetos do tipo MC finamente dispersos na microestrutura do aço após tratamento térmico adequado. Embora sua resistência ao desgaste atenda ou exceda a de Cr12Mo1V1, 7Cr7Mo3V2Si oferece tenacidade e resistência ao amolecimento significativamente melhores em temperaturas elevadas (resistência ao revenimento) do que os aços típicos da série Cr12.

Do ponto de vista da fabricação, esta classe apresenta boa trabalhabilidade a quente e a frio. Além disso, apresenta distorção mínima durante o tratamento térmico, garantindo estabilidade dimensional para ferramentas complexas.

2.  Aplicações do aço ferramenta 7Cr7Mo3V2Si

As propriedades do 7Cr7Mo3V2Si o tornam altamente adequado para ferramentas de trabalho a frio que devem suportar tensões operacionais significativas, incluindo pressão e impacto. Aplicações típicas incluem:

• Ferramentas de recalque a frio: Punções e matrizes, incluindo matrizes de corte e perfuração de parafusos.
• Matrizes complexas de extrusão a frio: como as usadas na fabricação de suportes inferiores de bicicletas ou componentes similares.
• Matrizes de estampagem a frio e puncionamento: exemplos incluem ferramentas para molas automotivas ou laminação de chapas de aço silício.
• Matrizes de laminação de roscas: Especialmente para produção de parafusos de alta resistência.
• Outras ferramentas de conformação a frio: incluindo matrizes de forjamento a frio, prensagem e dobra.

Este aço provou sua confiabilidade em vários setores, incluindo aeroespacial, automotivo, fabricação de rolamentos e produção de hardware em geral.

3. Aço ferramenta 7Cr7Mo3V2Si Composição Química

• Carbono (C): 0,70 – 0,80
• Silício (Si):70 – 1,20
• Manganês (Mn): ≤ 0,50
• Fósforo (P): ≤ 0,030
• Enxofre (S): ≤ 0,030
• Cromo (Cr):50 – 7,50
• Molibdênio (Mo):00 – 3,00
• Vanádio (V):70 – 2,20

4.  Especificações técnicas do aço ferramenta 7Cr7Mo3V2Si

4.1 Tratamento térmico Parâmetros

• Temperaturas críticas: Ac1: 856°C, Ac3: 915°C, Ar1: 720°C, Ms: 105°C.
• Forjamento: Inicie o forjamento entre 1100-1150 °C. Não forje abaixo de 850 °C. Assegure um resfriamento lento após o forjamento (abaixo de 700 °C).
• Recozimento: Aquecer a 840-860 °C e manter por 3 a 4 horas. Resfriar o forno a uma taxa de 5 a 10 °C por hora até 600 °C ou menos e, em seguida, resfriar ao ar. A dureza alvo do recozimento é ≤187 HBW.
• Têmpera: Austenitizar a 1100-1160°C. Resfriar em óleo.
• Têmpera: Revenimento entre 500 °C e 650 °C, dependendo da dureza necessária. A dureza típica resultante varia de 45 a 60 HRC.

4.2 Otimizando Propriedades por Meio de Tratamento Térmico

As propriedades finais podem ser adaptadas por meio de escolhas específicas de tratamento térmico:

• Para alta resistência e Robustez: Use uma temperatura de têmpera próxima ao limite inferior da faixa (aproximadamente 1100°C), seguida de revenimento em torno de 550°C.
• Para alta resistência ao desgaste (especialmente sob impacto): Use uma temperatura de têmpera próxima ao limite superior (aproximadamente 1150°C), seguida de revenimento em torno de 560°C.

4.3 Processamento avançado para desempenho aprimorado

Para aplicações críticas, considere estas etapas adicionais:

• Tratamento Criogênico: O congelamento profundo a -196°C por 1 hora, aplicado após a têmpera e antes do revenimento, pode, às vezes, prolongar a vida útil da ferramenta, principalmente em matrizes de extrusão a frio de aço inoxidável.
• Tratamentos de superfície: Processos como a nitrocarbonetação (realizada a cerca de 550 °C após têmpera e revenimento) demonstraram melhorias significativas na vida útil de componentes como punções de alta velocidade para tubos de alumínio.

5. Desempenho comprovado

Os resultados de campo confirmam as vantagens do 7Cr7Mo3V2Si. Exemplos incluem:

• Matrizes rolantes apresentam o dobro da vida útil de Cr12MoV morre e quatro vezes mais que 9SiCr morre.
• Os punções de extrusão a frio alcançaram de 6 a 7 vezes mais vida útil em comparação aos métodos convencionais de tratamento térmico quando um ciclo otimizado de têmpera e revenimento em baixa temperatura foi empregado.

6. Nota importante sobre processamento

Tenha cuidado durante a etapa de têmpera. O aquecimento acima do máximo recomendado de 1160 °C pode levar ao superaquecimento, resultando no crescimento excessivo de grãos, o que impacta negativamente as propriedades do aço.

7. Resumo

O aço para ferramentas 7Cr7Mo3V2Si (LD) oferece uma combinação robusta de resistência, tenacidade e resistência ao desgaste, tornando-o adequado para uma ampla gama de aplicações exigentes de trabalho a frio. Suas vantagens de desempenho são alcançadas por meio do controle cuidadoso do tratamento térmico e do processamento. Esta classe representa uma escolha confiável de material para ferramentas complexas, onde a longevidade e o desempenho sob pressão são essenciais.