Resistência à Tração de Aços Ferramenta para Trabalho a Quente em Temperatura Elevada
Os aços ferramenta para trabalho a quente são escolhidos pela resistência que mantêm enquanto estão quentes, e os valores que respondem a essa questão são a resistência à tração e o limite de escoamento medidos na temperatura de trabalho e não à temperatura ambiente. Três graus de cromo para trabalho a quente estão reunidos aqui. H11 e H13 são os dois aços com que se fabricam a maior parte das ferramentas de fundição de alumínio sob pressão e forjamento a quente, e H12 é o grau mais altamente ligado usado onde a ferramenta tem de suportar choque mais pesado. Cada valor pertence ao tratamento térmico exato e à temperatura de ensaio exata indicada ao lado, portanto leia a tabela como o comportamento medido dessa única condição. Este é um resumo de referência da prática publicada e não uma especificação nossa.
O que os valores medem
A resistência à tração é medida num corpo de prova tracionado na temperatura da primeira coluna, portanto o número descreve o aço enquanto está quente e não depois de arrefecido. Acima de cerca de 400 °C todo aço cromo para trabalho a quente perde resistência de forma constante, e a taxa a que a perde é o que distingue um grau de outro. O alongamento e a redução de área são medidos no mesmo corpo de prova e aumentam à medida que a resistência cai, razão pela qual a condição mais tenaz de um aço para trabalho a quente nunca é a sua mais resistente.
Os três graus foram ensaiados após tratamentos térmicos diferentes e cada tabela é precedida pelo tratamento a que pertence. Duas das condições de H12 foram ensaiadas após têmpera em óleo a partir de 1050 °C e uma terceira após arrefecimento ao ar a partir de 980 °C, portanto os valores de H12 não são um único conjunto. A fonte não reporta limite de escoamento para todas as condições, e não reporta a dureza após o ensaio para todas as condições; essas células estão marcadas como Não reportado em vez de transportadas de outra condição.
Propriedades de tração do aço ferramenta H11 em temperatura
Arrefecido ao ar a partir de 1010 °C e duplo revenido 2,5 h a 570 °C
| Temperatura de ensaio, °C (°F) | Resistência à tração, MPa | Resistência à tração, ksi | Limite de escoamento (offset 0,2%), MPa | Limite de escoamento (offset 0,2%), ksi | Alongamento em 50 mm (2 pol.), % | Redução de área, % | Dureza antes do ensaio, HRC | Dureza após o ensaio, HRC |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ambiente | 1806 | 262 | 1482 | 215 | 10.0 | 35.8 | 50 | 50 |
| 150 (300) | 1689 | 245 | 1358 | 197 | 10.1 | 36.1 | 50 | 50 |
| 260 (500) | 1600 | 232 | 1345 | 195 | 9.8 | 34.5 | 50 | 50 |
| 345 (650) | 1579 | 229 | 1317 | 191 | 10.0 | 35.2 | 50 | 50 |
| 425 (800) | 1510 | 219 | 1289 | 187 | 11.4 | 38.7 | 50 | 50 |
| 480 (900) | 1427 | 207 | 1145 | 166 | 12.2 | 38.9 | 50 | 50 |
| 540 (1000) | 1241 | 180 | 965 | 140 | 11.0 | 35.4 | 50 | 50 |
| 595 (1100) | 979 | 142 | 724 | 105 | 12.8 | 46.2 | 50 | 47 |
| 650 (1200) | 586 | 85 | 434 | 63 | 18.9 | 66.6 | 50 | 41 |
Fonte, Tabela 13-4, Propriedades de tração de aços-ferramenta para trabalho a quente de cromo-molibdênio em temperaturas elevadas, H11 de Tool Steels (G. A. Roberts e G. Krauss). Composição 0,40% C, 0,92% Si, 5,09% Cr, 1,34% Mo, 0,52% V; austenitizado a 1010 °C (1850 °F) e resfriado ao ar, depois duplo revenido de 2,5 h a 570 °C (1060 °F). A linha de temperatura ambiente é impressa como Room na fonte e não traz valor separado em graus.
O H11 mantém 1482 MPa de limite de escoamento à temperatura ambiente e ainda mantém 1289 MPa a 425 °C, portanto a ferramenta perdeu apenas cerca de um décimo do seu limite de escoamento até à temperatura em que a fundição de alumínio sob pressão opera. Acima de 480 °C a queda acentua-se, e acima de 540 °C é rápida, com o limite de escoamento a descer para 965 MPa a 540 °C e para 434 MPa a 650 °C. O alongamento e a redução de área sobem à medida que a resistência cai, de 10,0 por cento de alongamento à temperatura ambiente para 18,9 por cento a 650 °C, que é a ductilidade que permite a uma ferramenta quente fletir em vez de fissurar quando sobrecarregada. A dureza após o ensaio mostra quanto o corpo de prova amoleceu enquanto era tracionado, mantendo 50 HRC até 540 °C mas caindo para 47 HRC a 595 °C e 41 HRC a 650 °C.
Propriedades de tração do aço ferramenta H13 em temperatura
Temperado em óleo a partir de 1010 °C e revenido 2 h a 565 °C
| Temperatura de ensaio, °C (°F) | Resistência à tração, MPa | Resistência à tração, ksi | Limite de escoamento (offset 0,2%), MPa | Limite de escoamento (offset 0,2%), ksi | Alongamento em 50 mm (2 pol.), % | Redução de área, % | Dureza antes do ensaio, HRC | Dureza após o ensaio, HRC |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 480 (900) | 1531 | 222 | Não reportado | Não reportado | 9 | 37 | 52 | Não reportado |
| 540 (1000) | 1413 | 205 | Não reportado | Não reportado | 11 | 43 | 52 | Não reportado |
| 595 (1100) | 1193 | 173 | Não reportado | Não reportado | 15 | 49 | 52 | Não reportado |
| 650 (1200) | 814 | 118 | Não reportado | Não reportado | 22 | 59 | 52 | Não reportado |
Fonte, Tabela 13-4, H13 de Tool Steels (G. A. Roberts e G. Krauss). Composição 0,40% C, 1,00% Si, 5,25% Cr, 1,15% Mo, 1,00% V; austenitizado a 1010 °C (1850 °F) e temperado em óleo, depois revenido de 2 h a 565 °C (1050 °F). A fonte não reporta limite de escoamento nem dureza após o ensaio para esta condição.
A condição de H13 aqui reportada foi ensaiada apenas a partir de 480 °C, que é a faixa que importa dentro de um molde. A resistência à tração cai de 1531 MPa a 480 °C para 814 MPa a 650 °C, e o alongamento medido nos mesmos corpos de prova sobe de 9 para 22 por cento nesse intervalo. O H13 apresenta 52 HRC antes do ensaio em todas as temperaturas da tabela, portanto a perda de resistência com a temperatura ocorre sem uma perda correspondente na dureza tal como revenida. A fonte não reporta limite de escoamento nem dureza após o ensaio para esta condição.
Propriedades de tração do aço ferramenta H12 em temperatura
Temperado em óleo a partir de 1050 °C e revenido 2 h a 565 °C
| Temperatura de ensaio, °C (°F) | Resistência à tração, MPa | Resistência à tração, ksi | Limite de escoamento (offset 0,2%), MPa | Limite de escoamento (offset 0,2%), ksi | Alongamento em 50 mm (2 pol.), % | Redução de área, % | Dureza antes do ensaio, HRC | Dureza após o ensaio, HRC |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 400 (750) | 1703 | 247 | Não reportado | Não reportado | 12 | 36 | 53 | Não reportado |
| 540 (1000) | 1482 | 215 | Não reportado | Não reportado | 12 | 41 | 53 | Não reportado |
| 650 (1200) | 531 | 77 | Não reportado | Não reportado | 32 | 83 | 53 | Não reportado |
| 760 (1400) | 124 | 18 | Não reportado | Não reportado | 71 | 97 | 53 | Não reportado |
Fonte, Tabela 13-4, H12 temperado em óleo a partir de 1050 °C de Tool Steels (G. A. Roberts e G. Krauss). Composição 0,33% C, 0,85% Si, 5,00% Cr, 1,25% W, 1,45% Mo, 0,23% V; austenitizado a 1050 °C (1925 °F) e temperado em óleo, depois revenido de 2 h a 565 °C (1050 °F). A fonte não reporta limite de escoamento nem dureza após o ensaio para esta condição.
Arrefecido ao ar a partir de 980 °C e revenido 1,5 h a 565 °C
| Temperatura de ensaio, °C (°F) | Resistência à tração, MPa | Resistência à tração, ksi | Limite de escoamento (offset 0,2%), MPa | Limite de escoamento (offset 0,2%), ksi | Alongamento em 50 mm (2 pol.), % | Redução de área, % | Dureza antes do ensaio, HRC | Dureza após o ensaio, HRC |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 540 (1000) | 1358 | 197 | 1086.7 | 157.6 | 10 | 55 | 50 | Não reportado |
| 620 (1150) | 593.7 | 86.1 | 396.5 | 57.5 | 24 | 71 | 49.5 | Não reportado |
Fonte, Tabela 13-4, H12 resfriado ao ar a partir de 980 °C de Tool Steels (G. A. Roberts e G. Krauss). O aço foi austenitizado a 980 °C (1800 °F), resfriado ao ar, depois revenido de 1,5 h a 565 °C (1050 °F). A fonte não reporta dureza após o ensaio para esta condição.
O H12 é o membro com tungstênio do grupo cromo para trabalho a quente, e as duas condições acima mostram quanto o tratamento térmico inicial importa. Após têmpera em óleo a partir de 1050 °C o aço mantém 1703 MPa a 400 °C e 1482 MPa a 540 °C, depois cai para 531 MPa a 650 °C e 124 MPa a 760 °C, com o alongamento a subir de 12 para 71 por cento no mesmo intervalo de temperatura. A condição arrefecida ao ar é mais macia desde o início, com 1358 MPa a 540 °C, e é a única condição de H12 para a qual a fonte reporta limite de escoamento, 1086,7 MPa a 540 °C e 396,5 MPa a 620 °C.
Lendo os quatro conjuntos de valores em conjunto
Os quatro conjuntos demonstram o mesmo ponto em temperaturas diferentes. A resistência cai com a temperatura em todos os casos e a ductilidade sobe para a acompanhar, portanto uma ferramenta para trabalho a quente operada acima da sua temperatura de trabalho não se torna frágil, torna-se macia e deforma-se. O H12 temperado em óleo a partir de 1050 °C começa mais resistente que o H11 ou o H13 na mesma temperatura de ensaio, e o H12 mantém 53 HRC e o H13 mantém 52 HRC antes do ensaio onde o H11 apresenta 50 HRC. A seleção entre os três graus segue primeiro a temperatura de trabalho da ferramenta e em segundo o carregamento por choque a que está sujeita.
Duas advertências aplicam-se aos quatro conjuntos. A primeira é que os valores pertencem ao tratamento térmico exato indicado na legenda acima da tabela, portanto um molde austenitizado ou revenido de forma diferente situar-se-á noutro ponto destas escalas. A segunda é que os valores provêm de uma única fonte publicada sobre um único vazamento de cada condição, portanto confirme os valores de trabalho com o certificado de ensaio do vazamento que comprar.
Dados de referência relacionados
Os dois graus mais usados em ferramentas para trabalho a quente estão listados com as suas formas, faixas de seção e condições de entrega em Aço ferramenta H11 e Aço ferramenta H13. As suas faixas de dureza e desempenho à temperatura de trabalho estão apresentados em Propriedades do aço para ferramentas H11 e Propriedades do aço H13, e a dureza que cada grau mantém de 315 a 650 °C está representada em dureza a quente de aço ferramenta. Propriedades físicas como condutividade térmica e dilatação estão em Propriedades Físicas do Aço Ferramenta para Trabalho a Quente, o tratamento térmico do H12 está em Tratamento Térmico do Aço Ferramenta H12, e a escolha do grau para um molde específico é desenvolvida em seleção de aço ferramenta para matriz de extrusão a quente.
Resistência à tração de aço ferramenta para trabalho a quente em temperatura, PDF para impressão
A resistência à tração, o limite de escoamento, o alongamento, a redução de área e a dureza antes e após o ensaio publicados para os aços ferramenta para trabalho a quente H11, H13 e H12, da temperatura ambiente a 760 °C, num único PDF com os nossos dados de contato.
Fonte: Tool Steels (G. A. Roberts e G. Krauss).
