Dados de ensaio de desgaste abrasivo de aço para ferramentas
A resistência ao desgaste é citada como um ranking em vez de um único número. Esta página reúne os dados medidos de desgaste abrasivo que quatro ensaios de desgaste padrão produziram para o aço para ferramentas D2 e as ligas ferrosas de referência com as quais são comparados, juntamente com as condições de ensaio por trás de cada valor.
Como os quatro ensaios diferem
O ensaio de pino sobre tambor (ASTM G 132) arrasta um pino sobre tecido abrasivo sob carga fixa e reporta um fator de desgaste relativo em relação a um pino de referência. Um fator menor significa menos material perdido, e a carga, a distância de deslizamento e o abrasivo devem ser declarados com o resultado.
O ensaio de roda de borracha com areia seca (ASTM G 65) pressiona um corpo de prova plano contra uma roda de borracha enquanto a areia flui entre eles. Reproduz o desgaste de três corpos de baixa tensão, o modo por trás do desgaste em ferramentas de cultivo, pinos de pivô e cabos de aço.
O ensaio de britador de mandíbulas (ASTM G 81) tritura minério entre duas placas e reporta o volume de material perdido para cada quilograma de minério triturado. É um ensaio de escavação de alta tensão, e o abrasivo pode ser compatibilizado com o minério que a ferramenta realmente encontra.
O ensaio de impulsor em tambor lança abrasivo contra corpos de prova tipo pá e combina abrasão com impacto. Dos quatro, é o que mais se aproxima do serviço de martelo de britador, barra de sopro e revestimento de moinho.
A dureza domina os ensaios de baixa tensão, então uma liga mais dura geralmente perde menos volume. Em ligas duras, o ranking pode mudar com o próprio abrasivo, porque o abrasivo e os carbonetos no aço passam a ter dureza comparável. É por isso que um aço para ferramentas é avaliado em mais de um desses ensaios.
Dados de desgaste abrasivo de pino sobre tambor
Carga 66,7 N (15 lbf), diâmetro do pino 6,35 mm (0,25 in.). O fator de desgaste relativo é normalizado em relação a um pino de referência ensaiado nas mesmas condições.
| Liga | Dureza, HB | Fator de desgaste relativo WF | Desgaste volumétrico, mm3/m |
|---|---|---|---|
| Aço inoxidável, tipo 304 | 207 | 0.73 | 0.86 |
| Aço de baixa liga, ASTM A 514 | 256 | 0.98 | 1.11 |
| Aço de baixa liga, AISI 4340 | 540 | 0.73 | 0.95 |
| Aço para ferramentas, tipo D2 | 698 | 0.42 | 0.49 |
| Ferro fundido branco de alto cromo | 661 | 0.27 | 0.31 |
| Aço carbono, AISI 1060 | 785 | 0.50 | 0.56 |
Fonte: ASM Handbook, Vol. 8, dados típicos de desgaste de pino sobre tambor para ligas ferrosas.
Dados de desgaste abrasivo de roda de borracha com areia seca
Perda de volume em milímetros cúbicos após ensaio sob procedimento A ou procedimento B. O procedimento B é a condição usada para a maioria dos materiais ferrosos.
| Liga | Dureza, HV | Perda de volume, mm3 procedimento A | Perda de volume, mm3 procedimento B |
|---|---|---|---|
| Aço inoxidável, tipo 304 | 207 | 408.0 | 170.8 |
| Aço de baixa liga, ASTM A 514 | 256 | … | 134.1 |
| Aço de baixa liga, AISI 4340 | 540 | … | 74.0 |
| Aço para ferramentas, tipo D2 | 689 | 45.3 | 14.6 |
| Ferro fundido branco de alto cromo | 661 | 31.5 | 12.7 |
| Aço carbono, AISI 1060 | 785 | … | 32.1 |
Fonte: ASM Handbook, Vol. 8, dados típicos de desgaste abrasivo de roda de borracha com areia seca. Um ensaio é válido quando o coeficiente de variação entre corridas permanece abaixo de 7 por cento.
Condições padrão para o ensaio de roda de borracha com areia seca
| Procedimento ASTM | Força N | Força lbf | Roda revoluções | Distância abrasada m |
|---|---|---|---|---|
| A | 130 | 29 | 6,000 | 4,309 |
| B | 130 | 29 | 2,000 | 1,436 |
| C | 130 | 29 | 100 | 71.8 |
| D | 45 | 10 | 6,000 | 4,309 |
| E | 130 | 29 | 1,000 | 718 |
Fonte: ASM Handbook, Vol. 8. Resultados de procedimentos diferentes não são diretamente comparáveis, então a letra do procedimento pertence ao número.
Dados de desgaste abrasivo de britador de mandíbulas
Perda de volume em milímetros cúbicos para cada quilograma de quartzito de alta sílica triturado. A dispersão segue cada valor e vem de vinte leituras de dureza nas duas faces de desgaste de um par de corpos de prova.
| Liga | Dureza, HV | Perda de volume, mm3 por kg de quartzito |
|---|---|---|
| Aço inoxidável, tipo 304 | 207 | 27.7 ± 4.9 |
| Aço austenítico, 13% Mn | 230 | 13.2 ± 2.1 |
| Aço de baixa liga, ASTM A 514 | 256 | 23.9 ± 3.3 |
| Aço de baixa liga, AISI 4340 | 540 | 13.8 ± 1.4 |
| Aço para ferramentas, tipo D2 | 698 | 15.9 ± 2.5 |
| Ferro fundido branco de alto cromo | 661 | 15.6 ± 2.2 |
Fonte: ASM Handbook, Vol. 8, dados típicos de desgaste de britador de mandíbulas para ligas ferrosas.
Dados de desgaste por abrasão com impacto, impulsor em tambor
Taxa de desgaste em milímetros cúbicos por hora para um ensaio de uma hora e para o regime permanente alcançado após cinco horas, contra quartzito de alta sílica.
| Liga | Dureza, HV | Ensaio de 1 h mm3/h | Ensaio de 5 h mm3/h | Diferença vs taxa de 1 h % |
|---|---|---|---|---|
| 304 stainless steel | 207 | 112.2 | 102.3 | -8.8 |
| Aço 12% Mn | 230 | 84.2 | 69.7 | -17.2 |
| Aço de baixa liga, ASTM A 514 | 256 | 101.3 | 96.7 | -4.5 |
| Aço de baixa liga, AISI 4340 | 540 | 96.2 | 76.6 | -20.4 |
| Aço de baixa liga, REM 500 | 505 | 93.7 | 81.0 | -13.6 |
| Aço ferramenta D2 | 698 | 70.2 | 57.0 | -18.8 |
| Ferro fundido branco de alto cromo | 661 | 69.1 | 58.0 | -16.1 |
Fonte: ASM Handbook, Vol. 8, dados típicos de desgaste de impulsor em tambor para ligas ferrosas. A primeira hora é um período de acomodação, então toda liga do conjunto desgasta mais rápido no ensaio de uma hora do que no regime permanente.
O que os valores de D2 mostram em cada ensaio
O aço para ferramentas D2 aparece em todos os quatro conjuntos de dados, o que o torna a referência comum entre os modos de desgaste. No ensaio de pino sobre tambor, retorna um fator de desgaste relativo de 0,42 contra 0,98 para o ASTM A 514 e 0,73 para o AISI 4340. No ensaio de roda de borracha com areia seca, a mesma liga perde 14,6 mm3 sob procedimento B contra 74,0 mm3 para o AISI 4340 e 32,1 mm3 para o AISI 1060.
O resultado do britador de mandíbulas não segue o ranking de baixa tensão. D2 perde 15,9 mm3 por quilograma de quartzito contra 13,8 mm3 para o mais macio AISI 4340, o que mostra que um contato de escavação sob alta tensão é um problema de seleção diferente da abrasão por deslizamento, e um grau escolhido apenas pelo ranking de areia seca pode ficar aquém em um britador.
No ensaio de impulsor em tambor, D2 retorna 70,2 mm3/h na primeira hora e 57,0 mm3/h no regime permanente, próximo ao ferro fundido branco de alto cromo com 69,1 e 58,0. Aqui os carbonetos que conferem resistência ao desgaste fazem o mesmo trabalho em ambos os materiais.
O ferro fundido branco de alto cromo é o de melhor desempenho em três dos quatro conjuntos, e não é um aço para ferramentas trabalhado. Está incluído porque é o material contra o qual os estudos de desgaste medem, e define o limite inferior da escala.
Antes de citar esses números
Os valores vêm de ensaios de laboratório em ligas específicas em uma condição específica de tratamento térmico. O tipo de abrasivo, o tamanho do abrasivo, a carga e a distância de deslizamento decidem o ranking, e uma mudança de abrasivo pode reordenar duas ligas duras. Onde uma taxa de desgaste decide um grau para um cliente, execute o ensaio com o abrasivo que corresponde à aplicação.
Um ensaio de desgaste classifica materiais. Um grau que perde metade do volume de outro no ensaio de roda de borracha com areia seca não dura o dobro em serviço, porque esse ensaio exagera a diferença entre graus. A dureza em campo e o tamanho de partícula do abrasivo afetam os valores absolutos muito mais do que afetam o ranking.
Páginas de referência relacionadas neste site: Aços para ferramentas resistentes ao desgaste abrasivo, Tipos e dureza de carbonetos em aços para ferramentas, Aço ferramenta D2, Desgaste por impacto e lascamento de ferramental, tabela de propriedades do aço ferramenta, Tool steel supply.
Fonte: ASM Handbook, Volume 8, Mechanical Testing and Evaluation (ASM International), artigo Abrasive Wear Testing de Jeffrey A. Hawk, U.S. Department of Energy, Albany Research Center. Os valores são reproduzidos apenas para comparação e referência. A Aobo Steel fornece aço para ferramentas na condição recozida.