Aço para ferramentas 9SiCr

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O aço para ferramentas 9SiCr é um aço para ferramentas de baixa liga, cujas principais características advêm do silício (Si) e do cromo (Cr), sendo os principais elementos de liga. A composição química típica, em porcentagem de peso (wt%), geralmente se enquadra nessas faixas, embora haja pequenas variações entre os diferentes padrões. Os equivalentes para o aço 9SiCr são DIN 1.2109 / 90SiCr5 no padrão alemão e AISI L3 no padrão americano.

1. Composição química (GB / T 1299—2000) do aço 9SiCr

CSiMnCrPS
0.85 – 0.951.20 – 1.600.30 – 0.600.95 – 1.25≤0.030≤0.030

2. Propriedades físicas do aço 9SiCr

2.1 Temperaturas do Ponto Crítico

Ponto críticoAc₁AcₑₘAr₁Senhora
Temperatura (valor aproximado) / °C770870730160

2.2 Outras Propriedades Físicas

Densidade / (g/cm³)Coercividade / (A/m)Indução Magnética de Saturação / T
7.80795.81.78 – 1.82

3. Processo de forjamento do aço 9SiCr

Especificação do processo de forjamento

ItemTemperatura de aquecimento / °CTemperatura inicial de forjamento / °CTemperatura final de forjamento / °CResfriamento
Lingote de aço1150 – 12001100 – 1150880 – 800Resfriamento lento (em areia ou poço)
Tarugo de aço1100 – 11501050 – 1100850 – 800Resfriamento lento (em areia ou poço)
9SiCr
Aço para ferramentas 9SiCr

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4. Tratamento térmico do aço 9SiCr

4.1 Pré-aquecimento

Plano Preliminar de Tratamento TérmicoParâmetros do processo
Recozimento pós-forjamentoTemperatura de aquecimento: 790 – 810 °C, manter por 1 a 2 horas; resfriar o forno abaixo de 550 °C e, em seguida, resfriar ao ar. Dureza após recozimento: 197 – 241 HBW.
Recozimento Isotérmico Pós-ForjamentoTemperatura de aquecimento: 790 – 810 °C, manter por 1 a 2 horas; temperatura isotérmica: 700 – 720 °C, resfriar o forno até abaixo de 550 °C e, em seguida, resfriar ao ar. Dureza: 197 – 241 HBW.
Têmpera de alta temperaturaTemperatura de aquecimento: 600 – 700 °C, manter por 2 a 4 horas; resfriamento em forno ou ao ar. Dureza: 197 – 241 HBW. Utilizado para eliminar o encruamento por deformação a frio.
NormalizandoTemperatura de aquecimento: 900–920 °C, resfriamento ao ar. Dureza: 321–415 HBW. Usado para refinar os grãos de aço superaquecido e eliminar carbonetos de rede.
Têmpera e revenimentoTemperatura de aquecimento: 880 – 900 °C, temperatura de revenimento: 680 – 700 °C, manter por 2 a 4 horas; resfriar em forno ou ao ar. Dureza: 197 – 241 HBW.

Dureza e microestrutura antes e depois do recozimento

Diâmetro de indentação/mmComposição de Fase (Fração de Massa, %)Microestrutura
Antes do recozimentoApós o recozimentoFerritaCarbonetoForma de carbonetoAntes do recozimentoApós o recozimento
Diâmetro de indentação/mmHBWDiâmetro de indentação / mmHBW
3.0 – 3.4415 – 3213.9 – 4.3241 – 19787.3 – 85.812.7 – 14.2Fe₃CTroostita + SorbitaEsferoidita

4.2 Têmpera

PlanoTemperatura de têmpera / °CResfriamentoDureza HRC
RefrigeranteTemperatura do líquido de arrefecimento / °CDuraçãoResfriar à temperatura ambiente
I860 – 880Óleo20 – 40Para temperatura do óleoAr62 – 65
II860 – 880Óleo80 – 140Até 150 – 200°CAr62 – 65
III860 – 880Sal de nitrato fundido ou álcali150 – 2003 – 5 minutosAr61 – 63
4860 – 880Sal de nitrato fundido ou álcali150 – 20030 – 60 minutosAr59 – 62

Observação: Para peças com formas complexas e pequenas necessidades de deformação, utilize os planos III e IV.

4.3 Especificação do Tratamento pelo Frio

Plano de TêmperaTemperatura de resfriamento / °CFinalidadeAumento da dureza HRC
I – III-70Ferramentas de alta precisão, estabilização dimensional de moldes0 – 1

Observação: O tratamento a frio deve ser realizado dentro de 1 hora após o resfriamento.

5. Têmpera

5.1 Especificações do processo de têmpera

PlanoFinalidade da têmperaTemperatura de aquecimento / °CMeio de aquecimentoDureza HRC
IAlívio de tensões, estabilização da microestrutura140 – 160Óleo, salitre, álcali62 – 65
160 – 18061 – 63
180 – 20060 – 62
200 – 22058 – 62
IIAlívio do estresse, redução da durezaPor exigência de durezaSalitre, álcali, forno de arDe acordo com o requisito de dureza

Observações:

  1. Para peças de trabalho de alta precisão (1-2 μm), o revenimento (envelhecimento) deve ser realizado após o desbaste.
  2. Para revenimento acima de 250°C, a estabilidade dimensional da peça pode ser garantida sem tratamento a frio.

5.2 Relação entre temperatura de revenimento e dureza

Temperatura de têmpera/°C100150200250300350400450500600
Dureza HRC64636260595855514740

Observação: Têmpera em óleo a 870°C, revenimento por 2h.

6. Propriedades Mecânicas

O aço 9SiCr contém elementos Si e Cr, o que lhe confere alta temperabilidade, dureza de têmpera e alta resistência ao revenimento. Isso é benéfico para melhorar a resistência ao desgaste e à deformação plástica. Quando revenido a 300-400 °C, a dureza pode ser mantida em torno de 60 HRC, apresentando boa resistência ao desgaste e tenacidade. No entanto, este aço é propenso à descarbonetação, e medidas devem ser tomadas para evitar a descarbonetação oxidativa durante o aquecimento de têmpera.

Propriedades mecânicas do aço 9SiCr em diferentes temperaturas

TemperaturaTensãoCompressãoTorçãoResistência ao ImpactoDureza
(°C)ReLRmUm (%)Z (%)Resistência à compressão (MPa)T (N·m)φ (°)eu (%)umKV
/ （J/ cm
2
）		HBW
2045680526.254.236101554357.740243
20033072221.947.726601413966.990218
4003356353263.418301443326.6100213
60017620751.576.8190064199032.990172
700851005877.227227039.515053
7507310259.368.422337044.6
800678770.662.526512330057.436029.3
85046675148.323032033.6
900425239.730.226511.5225039.228022.7
100024302226.77.593516.322219
1100152041.5534139024.21587.4
1200611871001064.2
125079.756.510077
13006746.587

7. Aplicações

O aço 9SiCr é um aço para ferramentas de baixa liga. Possui alta temperabilidade e resistência ao revenimento, sendo adequado para martêmpera ou austêmpera. É comumente utilizado na fabricação de ferramentas de corte de alta velocidade com altos requisitos de resistência ao desgaste e matrizes para trabalho a frio com formatos complexos, baixa deformação e alta resistência ao desgaste, como:

  • Matrizes de cunhagem
  • Alargadores manuais
  • Lâminas de tesoura
  • Placas de laminação de roscas
  • Rolos de laminação a frio
  • Rolos de alisamento
  • Matrizes de laminação de roscas
  • Desenho morre
  • Matrizes de estampagem
  • Matrizes de encabeçamento a frio

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