Propriedades do aço ferramenta D2
aço ferramenta D2 é um aço ferramenta para trabalho a frio de alto carbono e alto cromo, utilizado quando a resistência ao desgaste abrasivo, a dureza de trabalho e a estabilidade dimensional são mais importantes que a tenacidade ao impacto.
O D2 temperado é normalmente utilizado com 58-60 HRC, enquanto o D2 recozido é fornecido com 217-255 HB para usinagem antes do tratamento térmico final.
O aço D2 apresenta o melhor desempenho em matrizes de estampagem, matrizes de conformação, punções, facas de corte longitudinal, lâminas de cisalhamento, matrizes de laminação de roscas, calibradores e ferramentas de trabalho a frio resistentes ao desgaste. É a escolha errada quando a ferramenta falha principalmente devido a impactos fortes e severos. lascas, corrosão, irritante, ou fadiga térmica em altas temperaturas.
Quais são as principais propriedades do aço ferramenta D2?
O aço ferramenta D2 possui alta resistência ao desgaste abrasivo, alta dureza, boa estabilidade dimensional, alta resistência à compressão e tenacidade de moderada a baixa.
O aço D2 é comumente utilizado com dureza de aproximadamente 58-60 HRC após têmpera e revenido. É adequado para ferramentas de trabalho a frio que falham principalmente por desgaste, como matrizes de estampagem, punções, facas de corte longitudinal, lâminas de cisalhamento e matrizes de laminação de roscas.
Propriedades do aço ferramenta D2 em resumo
| Propriedade | Desempenho típico do D2 | Significado prático |
|---|---|---|
| Steel type | Aço para ferramentas de trabalho a frio com alto teor de carbono e alto teor de cromo | Utilizado em ferramentas de trabalho a frio resistentes ao desgaste. |
| Designações principais | D2/1.2379/SKD11/Cr12Mo1V1 | Família de graus equivalentes globais comuns |
| Dureza recozida | Aproximadamente 217-255 HB | Adequado para usinagem e preparação de peças. |
| Dureza após têmpera | Aproximadamente 64-65 HRC | Dureza máxima antes do revenimento |
| Dureza de trabalho usual | Aproximadamente 58-60 HRC | Alcance prático para a maioria das ferramentas D2 |
| Resistência ao desgaste | Alto a muito alto | Forte em aplicações abrasivas de trabalho a frio. |
| Tenacidade | Moderado a baixo | Não é ideal para ferramentas sujeitas a impactos. |
| Estabilidade dimensional | Bom | Menor distorção do que muitas classes de têmpera em óleo. |
| Usinabilidade | Difícil | Os carbonetos aumentam o desgaste da ferramenta e o custo de retificação. |
| Resistência à corrosão | Limitado | D2 não é aço inoxidável. |
| Condição típica de fornecimento | Recozido | Geralmente usinado antes do tratamento térmico final. |
O ponto principal é simples: o D2 é um aço resistente ao desgaste, não um aço de alta tenacidade. Escolha-o quando o desgaste abrasivo for o principal modo de falha.
O que é o aço ferramenta D2?
O D2 é um aço ferramenta para trabalho a frio de alto carbono e alto cromo, temperável ao ar, da série D da AISI, também conhecido como 1.2379 e SKD11. Após o tratamento térmico, forma uma matriz martensítica dura com alto volume de carbonetos ricos em cromo. Esses carbonetos conferem ao D2 forte resistência ao desgaste abrasivo, mas tenacidade inferior à de graus como A2 ou S7.
Composição química do aço D2
A composição química do D2 explica a maior parte de suas propriedades. Alto carbono e alto cromo criam carbonetos duros. O molibdênio melhora a temperabilidade e a resposta ao revenimento. O vanádio favorece a formação de carbonetos finos e o controle do grão.
| Elemento | Faixa típica | Função em aço ferramenta D2 |
|---|---|---|
| Carbono | 1.40-1.60% | Aumenta a dureza e favorece a formação de carbonetos. |
| Cromo | 11.00-13.00% | Forma carbonetos de cromo e melhora a temperabilidade. |
| Molibdênio | 0.70-1.20% | Melhora a temperabilidade e a resistência ao revenido. |
| Vanádio | 0.50-1.10% | Oferece resistência ao desgaste e controle de grãos. |
| Manganese | Até cerca de 0,60% | Suporta temperabilidade |
| Silicon | Até cerca de 0,60% | Favorece a desoxidação e a resistência. |
| Níquel | Até cerca de 0,30% | Geralmente é um elemento de liga residual ou minoritário. |
| Ferro | Equilíbrio | Metal base |
O alto teor de carbono e cromo confere ao D2 sua principal vantagem: forte resistência ao desgaste abrasivo. Essa mesma composição também cria sua principal fraqueza: menor tenacidade. Para obter informações completas sobre os limites dos elementos por padrão e equivalentes de grau, consulte a tabela. Composição de aço D2 página.
Propriedades físicas do aço D2
As propriedades físicas abaixo são valores de referência típicos para o aço ferramenta D2 / 1.2379. Densidade, condutividade térmica, calor específico e expansão térmica variam de acordo com o fabricante do aço, o método de ensaio, as condições de tratamento térmico e a faixa de temperatura.
| Propriedade Física | Valor típico | Significado prático |
|---|---|---|
| Densidade | Aproximadamente 7,67-7,80 g/cm³ | Útil para cálculo de peso e planejamento de estoque. |
| Módulo de elasticidade | Aproximadamente 200-210 GPa | Indica a rigidez elástica sob carga. |
| Calor específico | Aproximadamente 460-470 J/kg·K | Relevante para aquecimento e resposta térmica. |
| condutividade térmica | Aproximadamente 20-24 W/m·K | Mais fino que o aço carbono comum, portanto o aquecimento deve ser controlado. |
| Coeficiente de expansão térmica linear | Aproximadamente 10,5-12,7 x 10-6/K | Essencial para tratamento térmico e ferramentas de precisão. |
| Comportamento magnético | Ferromagnético | O D2 é magnético em uso normal de ferramentas. |
O módulo de elasticidade é frequentemente reportado em torno de 203 GPa. Isso ajuda a avaliar a rigidez elástica, mas não determina se o D2 é o aço correto. Em ferramental real, resistência ao desgaste, tenacidade, dureza, estabilidade dimensional e suporte da ferramenta são mais importantes.
O aço D2 é magnético? Sim. O aço D2 é ferromagnético nas condições recozida e temperada e comporta-se como um aço ferramenta magnético normal em serviço.
Temperaturas críticas de transformação do aço D2
| Temperatura de Transformação | Valor típico | Significado |
|---|---|---|
| Ac1 | Aproximadamente 788°C | A austenita começa a se formar durante o aquecimento. |
| Ac3 | Aproximadamente 845°C | A transformação da austenita se completa praticamente durante o aquecimento. |
| Ar1 | Aproximadamente 769°C | A transformação começa durante o resfriamento. |
| Ar3 | Aproximadamente 744°C | A transformação se completa praticamente durante o resfriamento. |
D2 é austenitizado bem acima desses pontos durante o endurecimento.
Estabilidade Dimensional do Aço D2
O aço D2 é frequentemente escolhido quando a estabilidade dimensional após o tratamento térmico é importante. Quando austenitizado e resfriado ao ar adequadamente, o D2 geralmente apresenta uma boa estabilidade dimensional. mudança de tamanho muito pequena, geralmente em torno de 0,0005 pol./pol. Essa é uma das razões pelas quais é usado para matrizes, medidores e ferramentas de precisão com tolerâncias rigorosas.
A alteração dimensional nem sempre é uniforme. A orientação do carboneto, a geometria da ferramenta, cantos vivos, seções irregulares, temperatura de austenitização, método de têmpera e revenido influenciam o movimento final. "Não deformável" deve ser interpretado como baixa distorção, não como risco zero.
Trabalhabilidade e usinabilidade do aço D2
O D2 é difícil de usinar e retificar porque contém materiais duros. carbonetos ricos em cromo. No estado recozido, é usinável, mas ainda mais exigente que aços ferramenta de baixa liga como o O1.
Um relato comum Índice de usinabilidade Para o D2, o valor é em torno de 45, usando como referência um aço carbono básico 1% com dureza 100. Isso significa que o D2 requer ferramentas mais robustas., parâmetros de corte mais rigorosos, E mais tempo de trabalho árduo.
| Fator de trabalhabilidade | Comportamento D2 | Significado prático |
|---|---|---|
| Usinabilidade | Difícil | Maior desgaste da ferramenta e tempo de usinagem mais longo |
| Retificabilidade | Difícil | Os carbonetos duros aumentam a resistência à retificação. |
| Condição de recozimento | Melhor condição para usinagem | O D2 deve ser usinado antes do endurecimento. |
| Condição endurecida | Muito difícil de usinar | Geralmente finalizado por moagem, EDM, ou acabamento controlado |
| Variantes sulfurizadas de D2 | Usinabilidade aprimorada | Pode melhorar a quebra de cavacos e o acabamento superficial em alguns produtos de laminação. |
Propriedades mecânicas do aço ferramenta D2
As propriedades mecânicas do aço D2 dependem muito do tratamento térmico, da dureza final, da dimensão da seção transversal, da temperatura de revenido e do projeto da ferramenta. Para a maioria das decisões relativas às ferramentas, dureza, resistência ao desgaste, tenacidade, resistência à compressão e estabilidade dimensional são mais úteis do que um único valor de resistência à tração.
| Propriedade | Comportamento típico do D2 | Significado da seleção |
|---|---|---|
| Dureza | Geralmente, 58-60 HRC após têmpera e revenido. | Faixa de trabalho principal para ferramentas resistentes ao desgaste |
| Resistência ao desgaste | Alto a muito alto | Adequado para contato abrasivo e longas séries de produção. |
| Tenacidade | Moderado a baixo | Risco de lascamento devido ao impacto ou suporte inadequado. |
| resistência à compressão | Alto quando endurecido | Útil para punções, matrizes, ferramentas de cunhagem e ferramentas de extrusão. |
| Estabilidade dimensional | Bom após tratamento térmico controlado. | Adequado para matrizes e medidores de precisão. |
| Usinabilidade | Difícil | Custo de processamento superior ao de A2 ou O1 |
| Ductilidade | Baixo em condição endurecida | O projeto da ferramenta deve evitar concentrações acentuadas de tensão. |
Alguns dados de ensaio de tração Para o aço D2 forjado, relata-se uma resistência à tração máxima de cerca de 758 MPa, uma resistência ao escoamento de 350-411 MPa e um módulo de elasticidade de 203 GPa. Esses não são valores de projeto fixos, pois o aço D2 varia significativamente com o tratamento térmico e a dureza.
Qual é a resistência ao escoamento do aço ferramenta D2? O D2 forjado tem limite de escoamento de cerca de 350-411 MPa e resistência à tração de cerca de 758 MPa em ensaio de tração. Os valores finais dependem do tratamento térmico, da dureza e do tamanho da seção.
Dureza D2 e Tratamento Térmico
O aço D2 é fornecido recozido com dureza de aproximadamente 217-255 HB para usinagem. Após têmpera e revenido, a maioria das ferramentas para trabalho a frio atinge uma dureza de cerca de 58-60 HRC, com dureza após têmpera próxima a 64-65 HRC antes do revenido.
A dureza deve ser compatível com o modo de falha da ferramenta, não elevada ao máximo. Dureza mais alta melhora a resistência ao desgaste e a resistência à compressão, mas reduz a resistência ao lascamento. Para metas de dureza específicas da aplicação e comportamento ao revenimento, consulte o Guia de dureza do aço D2. Para a sequência completa de têmpera, incluindo pré-aquecimento, austenitização, têmpera e revenido duplo, consulte o Guia de tratamento térmico de aço para ferramentas D2.
A Aobo Steel fornece o D2 somente no estado recozido. Projete o processo de tratamento térmico em função do tamanho da ferramenta, da geometria, da dureza final e das condições de serviço.
resistência ao desgaste, tenacidade e estabilidade dimensional
O aço D2 é selecionado principalmente por três propriedades: resistência ao desgaste, estabilidade da dureza e controle dimensional. Sua principal desvantagem é a tenacidade.
| Propriedade | Desempenho D2 | Regra de Seleção Prática |
|---|---|---|
| Resistência ao desgaste | Alto a muito alto | Escolha D2 quando o desgaste abrasivo for o principal modo de falha. |
| Tenacidade | Moderado a baixo | Evite o modelo D2 quando o principal risco for impacto repentino ou lascamento da borda. |
| Estabilidade dimensional | Bom | Escolha D2 quando o controle de tamanho após o tratamento térmico for importante. |
| resistência à compressão | Alto | Adequado para ferramentas de trabalho a frio de alta pressão. |
| Usinabilidade | Difícil | Considere A2 ou O1 quando o custo de usinagem for mais importante que a vida útil da ferramenta. |
O aço D2 geralmente oferece maior resistência ao desgaste abrasivo do que o A2, embora o A2 seja mais resistente e fácil de usinar. Comparado ao O1, o D2 geralmente proporciona melhor estabilidade dimensional porque endurece por resfriamento ao ar, em vez de por outros processos. têmpera em óleo.
Aplicações do aço D2
O aço D2 é usado principalmente em ferramentas para trabalho a frio, onde o desgaste abrasivo, a retenção de aresta, a resistência à compressão e a estabilidade dimensional são mais importantes do que a resistência ao impacto.
| Aplicação | Por que o D2 é usado? |
|---|---|
| Matrizes de corte | Resiste ao desgaste abrasivo e mantém as arestas de corte afiadas. |
| Matrizes de estampagem | Adequado para trabalhos de chapa metálica em grande escala. |
| Punções | Alta dureza e resistência à compressão |
| Matrizes de conformação | Boa resistência ao desgaste por deslizamento |
| Matrizes de estampagem profunda | Útil quando a abrasão é mais severa que o impacto. |
| Facas de corte | Mantém o fio de corte em condições de corte a frio. |
| Lâminas de cisalhamento | Boa resistência ao desgaste em cisalhamento a frio leve a moderado. |
| cossinetes de roscagem por conformação | Resiste ao desgaste superficial sob contato repetido. |
| punções de extrusão a frio | Suporta alta pressão compressiva |
| Medidores e ferramentas de precisão | Boa estabilidade dimensional após tratamento térmico controlado. |
| Pastilhas de desgaste e placas de desgaste | Alta resistência à abrasão em contato repetido. |
O D2 pode ser usado em alguns trabalhos especializados de corte a quente ou moldagem abrasiva, mas não é um aço para trabalho a quente. Para fundição sob pressão, forjamento a quente ou fadiga térmica severa, os aços H13, H11 ou outros aços para trabalho a quente são mais adequados.
Para matrizes de corte, punções, facas de bobinadeira, lâminas de tesoura, cossinetes de laminar roscas e ferramental resistente ao desgaste, a Aobo Steel fornece D2 recozido para usinagem pelo cliente e tratamento térmico final. Veja mais graus focados em desgaste no Aço ferramenta resistente ao desgaste abrasivo página.
Quando escolher o aço ferramenta D2?
Escolha o D2 quando a ferramenta precisar de longa vida em serviço de trabalho a frio abrasivo e as condições não envolverem choque severo ou corrosão.
| Escolha D2 quando | Por que isso faz sentido |
|---|---|
| O desgaste abrasivo é o principal modo de falha. | D2 contém carbonetos duros ricos em cromo. |
| Os ciclos de produção são longos. | Uma vida útil mais longa da ferramenta pode compensar o aumento do custo de processamento. |
| A dureza final deve ser em torno de 58-60 HRC. | O D2 funciona bem nessa faixa de preço. |
| A estabilidade dimensional é importante. | O endurecimento ao ar reduz o risco de distorção. |
| A ferramenta está sujeita a alta pressão compressiva. | O aço D2 endurecido apresenta forte desempenho em compressão. |
| A aplicação é para ferramentas de trabalho a frio. | O D2 foi projetado para matrizes, punções, lâminas e insertos de desgaste. |
Quando você não deve escolher o aço ferramenta D2
A principal vantagem do aço D2 é a resistência ao desgaste. Seus riscos incluem fissuras, engripamento, corrosão ou falhas relacionadas ao calor. Evite-o quando a aplicação exigir maior tenacidade, resistência à corrosão, resistência ao trabalho a quente ou usinagem de baixo custo do que resistência ao desgaste.
| Evite D2 quando | Razão | Melhor direção |
|---|---|---|
| Choque forte ou impacto repentino é grave. | D2 tem resistência limitada | Aço S7 ou outros aços resistentes a choques |
| A abrasão do aço inoxidável é severa. | Pode ocorrer desgaste adesivo e acúmulo de material. | Ferramentas revestidas, M2, ou sistemas de ferramentas alternativos |
| A resistência à corrosão é fundamental. | D2 não é aço inoxidável. | 440C ou outros tipos de aço inoxidável |
| O serviço em alta temperatura ou fadiga térmica é contínuo. | D2 é um aço para trabalho a frio. | H13, H11, ou outros aços para trabalho a quente |
| Ferramentas para produção em pequena escala precisam de usinagem fácil. | O D2 é mais difícil e mais caro de processar. | A2, O1 ou alternativas de menor custo |
| A geometria da ferramenta apresenta uma acentuada concentração de tensão. | O D2 pode lascar ou rachar. | Melhore o design ou use um material mais resistente. |
| A peça requer usinagem muito complexa. | O alto teor de carbonetos aumenta o custo. | Classes de usinagem mais fáceis podem reduzir o custo total. |
Um erro comum é escolher o D2 apenas porque ele é duro. A dureza só ajuda quando a falha é por desgaste ou deformação por compressão. Ela não resolve trincas por choque, engripamento, corrosão, suporte inadequado ou projeto deficiente da ferramenta.
Graus equivalentes de aço D2
O D2 é utilizado globalmente sob várias designações equivalentes ou estreitamente comparáveis. Sempre verifique a norma final e o certificado do fornecedor antes da substituição. Para uma referência cruzada completa, consulte o graus equivalentes de aço ferramenta página.
| Padrão / País | Grau equivalente |
|---|---|
| AISI / SAE | D2 |
| ASTM | ASTM A681 D2 |
| UNS | T30402 |
| DIN / W.-Nr. | 1.2379 |
| Designação EN/DIN | X153CrMoV12 ou X155CrMoV12-1 |
| JIS | SKD11 |
| China GB | Cr12Mo1V1 |
| Padrão britânico | BD2 |
| ISO | 160CrMoV12 |
| Coreia KS | STD11 |
Nomes comerciais como K110, SLD, DC11, XW-41 e XW-42 são frequentemente associados à família D2 / 1.2379 / SKD11. Eles devem ser verificados em relação às especificações, pois limites químicos, limpeza, distribuição de carbonetos e rotas de produção variam conforme o fabricante.
DC53 É frequentemente comparado ao D2, mas não é um equivalente direto. Trata-se de um aço ferramenta para trabalho a frio modificado, desenvolvido para melhorar a tenacidade em algumas aplicações.
D2 vs A2, O1, S7, D3, 440C e H13
Compare o aço D2 com outros aços de acordo com o modo de falha, e não apenas pela dureza.
| Grau | Comparado com D2 | Diferença na seleção principal |
|---|---|---|
| A2 | Mais resistente e mais fácil de usinar. | Escolha A2 quando o risco de lascamento for maior. |
| O1 | Mais fácil de usinar e com custo menor. | Escolha O1 para ferramentas mais simples e menores exigências de distorção. |
| S7 | Muito mais difícil | Escolha S7 quando a resistência ao impacto for mais importante do que a resistência ao desgaste. |
| D3 | Maior resistência ao desgaste, mas menor tenacidade. | Escolha D3 somente quando a abrasão for extrema e o impacto for baixo. |
| 440C | Melhor resistência à corrosão | Escolha o aço inoxidável 440C quando o comportamento deste material for importante. |
| H13 | Melhor desempenho em trabalhos a quente | Escolha H13 para serviços de verificação térmica, fundição sob pressão e trabalho a quente. |
Se o desgaste abrasivo predomina, o D2 costuma ser mais resistente que o A2 e o O1. Se o impacto é prioritário, o A2 ou o S7 podem ser melhores. Se a corrosão predomina, o 440C é a melhor escolha. Se trincas térmicas ou serviço em alta temperatura predominam, considere H13 ou H11.