Resistência à compressão e microestrutura do aço ferramenta D2

Como os dois conjuntos de valores foram medidos

Os valores de microestrutura vêm de um estudo sobre um aço de alto carbono e alto cromo com 1,60 por cento de carbono e 11,95 por cento de cromo, que é a composição do D2. Cada corpo de prova foi austenitizado por 30 minutos na temperatura indicada e temperado em óleo. Martensita, austenita e carboneto são listados em porcentagem de volume, e os três somam 100 por cento em cada coluna da tabela.

Os valores de compressão vêm de uma fonte diferente. Lá os dois aços foram temperados até sua dureza máxima e então revenidos na temperatura indicada. Diferentes corridas e diferentes métodos de ensaio estão por trás das duas tabelas, portanto leia-as como duas medições separadas e não como linhas de um único experimento.

Estrutura após austenitização e têmpera

Porcentagem de volume de martensita, austenita e carboneto no D2

Fonte, Tabela 12-3, Quantidades de microconstituintes no aço ferramenta D2 em função da temperatura de austenitização, página impressa 209 de Tool Steels (G. A. Roberts e G. Krauss), página 203 do PDF da cópia consultada. Os corpos de prova foram austenitizados por 30 minutos na temperatura e temperados em óleo. Composição da corrida, 1,60% C, 11,95% Cr, 0,33% Mn, 0,32% Si, 0,79% Mo, 0,25% V, 0,18% P e 0,010% S.

A martensita cai rapidamente e a austenita toma seu lugar. A 1040 °C a estrutura temperada é 79 por cento de martensita e 7 por cento de austenita. A 1120 °C é 5 por cento de martensita e 85 por cento de austenita, e acima disso o valor de austenita quase não se move. O volume de carboneto é o único valor que praticamente não muda, de 14 por cento até 10 por cento em toda a faixa coberta.

A leitura prática é que elevar a temperatura de austenitização não rende muito carboneto extra, e o carboneto é o que confere resistência ao desgaste no D2. O que ela rende é austenita retida na estrutura temperada, e a austenita retida mantém a dureza baixa até que a temperatura de revenimento seja alta o suficiente para transformá-la. É por isso que o D2 normalmente recebe dois revenimentos, e por que uma leitura de dureza feita logo após a têmpera pode ficar bem abaixo da dureza de trabalho. O mesmo comportamento em um grau para trabalho a quente é mostrado em Gráfico de Temperatura de Austenitização do H13, e a faixa de austenitização para este grau é apresentada em temperatura de austenitização D2.

Resistência à compressão após têmpera e revenimento

Resistência à compressão final do D2 e do D3

Fonte, Tabela 12-4, Resistências à compressão de aços de alto carbono e alto cromo após têmpera até a dureza máxima e revenimento nas temperaturas indicadas, página impressa 211 de Tool Steels (G. A. Roberts e G. Krauss), página 205 do PDF da cópia consultada.

A resistência à compressão acompanha a dureza nesses dois graus. O D2 atinge 61,5 HRC após revenimento a 175 °C e suporta 3841 MPa, que é 557 ksi, e cai para 59,5 HRC e 3641 MPa após revenimento a 230 °C. O D3 começa mais duro, a 63,5 HRC e 3634 MPa, e cai para 61,5 HRC e 3290 MPa nas mesmas duas temperaturas de revenimento. Elevar a temperatura de revenimento em 55 °C custa ao D2 cerca de 200 MPa de resistência à compressão e ao D3 cerca de 340 MPa.

Ambas as corridas foram temperadas até sua dureza máxima para esses ensaios, o que coloca o D2 no topo de sua faixa de dureza e não nos 58 a 60 HRC em que a maioria das ferramentas de trabalho a frio opera. Use os valores para comparar os dois graus e ver o tamanho da queda com o revenimento, depois confirme o valor de trabalho com o certificado de ensaio da corrida que você compra.

O que os valores significam na ferramentaria

Para ferramental que suporta pressão em vez de desgaste por deslizamento, como matrizes de cunhagem, punções de extrusão a frio, matrizes de laminagem de roscas e calibres de ajuste prensado, o valor de compressão é o que deve ser comparado com a pressão que o trabalho impõe à ferramenta. Uma temperatura de revenimento mais alta é frequentemente escolhida para proteger a tenacidade, e as tabelas mostram o que essa escolha custa em capacidade de suportar carga.

A tabela de microestrutura responde a uma pergunta diferente, que é até onde a temperatura de austenitização pode ser elevada. Nesses dados a vantagem de carboneto de uma temperatura de austenitização baixa é pequena, enquanto a penalidade de austenita retida de uma alta é grande, portanto o extremo superior da faixa recomendada é onde está o risco.

Dados de referência relacionados

Ambos os graus são vendidos no estado recozido, e suas formas de fornecimento estão listadas em Aço ferramenta D2 e Aço ferramenta D3. A dureza com que a ferramenta acabada trabalha, e o gráfico de revenimento por trás dela, estão em Dureza do aço D2 e Tratamento térmico do D2. O volume de carboneto por grau em todas as famílias de aços ferramenta está listado em Frações volumétricas de carbonetos em aços para ferramentas e facas, a comparação geral de propriedades está em propriedades do aço ferramenta, e a forma como a austenita retida é tratada em um grau de alta velocidade está em austenita retida no aço ferramenta M2.

Compilado de Tool Steels (G. A. Roberts e G. Krauss), Tabelas 12-3 e 12-4 nas páginas impressas 209 e 211, o capítulo sobre aços ferramenta de trabalho a frio de alto carbono e alto cromo. As tabelas são reproduzidas conforme publicadas e são um resumo de referência e não uma especificação da Aobo Steel, portanto trate-as como o comportamento que o setor mede e não como uma instrução de tratamento térmico para uma matriz específica.