Aço ferramenta da série S

O aço ferramenta da série S é o grupo resistente a choques no sistema de classificação de aços ferramenta AISI. A designação "S" refere-se à resistência a choques, o que torna esses aços adequados para ferramentas expostas a impactos repetidos, cargas repentinas, lascamento, fissuras ou quebras.

Ao contrário dos aços-ferramenta para trabalho a frio com alto teor de carbono, os aços da série S não são projetados principalmente para máxima resistência ao desgaste abrasivo. Eles geralmente utilizam uma faixa de carbono mais baixa e uma matriz mais resistente, tratada termicamente, permitindo que a ferramenta absorva a energia do impacto em vez de falhar repentinamente.

A maioria dos aços da série S contém combinações de silício, manganês, cromo, molibdênio, tungstênio ou vanádio. Esses elementos de liga controlam a temperabilidade, a resposta ao revenido, a resistência, a tenacidade e a resistência ao calor. Como a composição da liga varia de acordo com a classe, os aços S1, S2, S5 e S7 podem apresentar comportamentos muito diferentes durante o tratamento térmico e em serviço.

Entre as classes comuns da série S, a S7 é amplamente utilizada por combinar alta resistência a impactos, comportamento de endurecimento ao ar e melhor estabilidade dimensional. A S5 é frequentemente usada em ferramentas de alto impacto. A S1 pode ser selecionada quando se necessita de resistência a impactos e dureza a quente moderada. A S2 é mais adequada para ferramentas específicas que exigem uma camada externa dura e um núcleo resistente.

As aplicações típicas incluem cinzéis, punções, lâminas de corte, ferramentas de rebitagem, rompedores de concreto, ferramentas de moldagem e algumas ferramentas para trabalhos a quente em temperaturas moderadas.

Por que o aço ferramenta da série S é usado para resistência a choques?

A resistência ao choque do aço ferramenta da série S provém de sua composição química e microestrutura tratada termicamente.

O teor de carbono geralmente varia entre 0,40% e 0,65%. Essa faixa permite que o aço desenvolva alta resistência após têmpera e revenido, limitando a formação de carbonetos grandes e frágeis. Carbonetos grandes melhoram a resistência à abrasão, mas também podem se tornar pontos de iniciação de trincas sob cargas de impacto.

Os elementos de liga ajustam as propriedades do aço. O silício melhora a resistência ao revenimento. Cromo, molibdênio, manganês, tungstênio e vanádio podem melhorar a temperabilidade, a resistência mecânica, a dureza a quente ou a resistência ao desgaste, dependendo da classe do aço.

Após tratamento térmico adequado, os aços da série S formam uma estrutura martensítica resistente com carbonetos finos. Essa estrutura é mais adequada para absorver impactos repetidos do que uma estrutura rica em carbonetos. Essa é a razão metalúrgica pela qual os aços da série S são usados em ferramentas sujeitas a impacto.

Principais propriedades do aço ferramenta da série S

Aço ferramenta da série S vs. Aço ferramenta Série D

A principal diferença na seleção reside no modo de falha.

Tratamento térmico do aço ferramenta da série S

O tratamento térmico do aço ferramenta da série S deve controlar quatro riscos: descarbonetação superficial, grafitização, fissuração por têmpera e fragilidade excessiva.

Muitos aços da série S contêm silício. Durante o aquecimento, uma atmosfera inadequada no forno pode causar a descarbonetação da superfície. Uma superfície descarbonetada perde carbono e torna-se mais frágil que o núcleo. Isso pode reduzir a resistência à fadiga, a resistência das bordas e a vida útil.

Aços com alto teor de silício também podem sofrer grafitização se superaquecidos ou mantidos em altas temperaturas por muito tempo. Isso danifica a estrutura do aço e reduz a confiabilidade em serviço. O aquecimento em atmosfera controlada, vácuo ou banho de sal neutro é preferível quando a qualidade da superfície é importante.

O procedimento usual de tratamento térmico é mostrado abaixo.

O método de têmpera é uma das maiores diferenças entre os aços da classe S.

O aço S7 é comumente tratado como um aço ferramenta resistente a choques e endurecível ao ar. É frequentemente preferido para ferramentas que necessitam de maior estabilidade dimensional ou que possuem formatos mais complexos. O aço S5 é geralmente temperado em óleo. O aço S2 geralmente apresenta maior risco de tratamento térmico devido à sua maior rapidez de têmpera.

O revenimento deve ser feito imediatamente após a têmpera. Os aços-ferramenta resistentes a choques não devem permanecer no estado em que foram temperados. Em toda a série S e em suas diversas aplicações, a dureza final de trabalho geralmente se situa em uma ampla faixa de aproximadamente 40 a 60 HRC.

Aplicações do aço ferramenta da série S

Como escolher o aço ferramenta da série S

Após decidir que um aço da série S é adequado, o próximo passo é escolher a classe correta. A escolha depende da estabilidade dimensional, do método de têmpera, da dimensão da seção transversal, da temperatura de trabalho e do desempenho superficial exigido.

Para a maioria das ferramentas de resistência a choques em geral, o aço S7 costuma ser a primeira opção a ser avaliada, pois combina tenacidade, temperabilidade e estabilidade dimensional. O aço S5 continua sendo útil para ferramentas de impacto de alta resistência, onde a têmpera em óleo é aceitável. O aço S1 é adequado para aplicações que exigem resistência a choques, com opções de dureza a quente moderada ou têmpera superficial. O aço S2 deve ser usado com mais cautela, pois seus requisitos de têmpera limitam a complexidade dos projetos de ferramentas.