CPM 440V contra 440C, D2 e CPM 10V, Resistência ao Desgaste e Tenacidade

O que é o CPM 440V

A fonte descreve o CPM 440V como um aço ferramenta de alto vanádio e alto cromo para aplicações que precisam de alta resistência ao desgaste e boa resistência à corrosão ao mesmo tempo. Sua composição é essencialmente a do aço inoxidável martensítico T440C, que é o nome de oficina para o 440C, com aproximadamente 5,75 por cento de vanádio e carbono aumentado adicionado para elevar a resistência ao desgaste. O vanádio é o que faz o trabalho, porque o vanádio forma carboneto MC duro, e a rota do pó é o que torna possível tanto vanádio em um aço que também tem 17,5 por cento de cromo. Um aço fundido convencionalmente nesse nível de vanádio seria uma rede de carbonetos em vez de um aço ferramenta utilizável. A composição do grau está na tabela de composição do aço ferramenta P/M.

Resistência ao desgaste e tenacidade comparadas

A tabela abaixo coloca os quatro materiais lado a lado no ensaio de desgaste padrão de cilindros cruzados e na tenacidade ao impacto Charpy entalhe C. Leia primeiro a coluna de dureza, porque a comparação só é justa onde as durezas são próximas. O CPM 440V é listado a 59 HRC e novamente a 56 HRC, o D2 a 59 HRC, o 440C a 56,5 HRC e o CPM 10V a 60 HRC, então o grupo está dentro de cerca de três pontos entre si e os números de desgaste podem ser comparados diretamente.

Tabela 7. Propriedades comparativas do CPM 440V, CPM 10V, T440C convencional e aço ferramenta D2

Fonte, ASM Handbook Vol.1, artigo P/M Tool Steels, Tabela 7. Os valores de desgaste são o resultado do teste de cilindros cruzados nas unidades em que a fonte os apresenta, 10⁷ MPa com uma escala de 10¹⁰ psi ao lado. A segunda linha do CPM 440V é o mesmo grau em dureza mais baixa, e a fonte não lista valores de desgaste para ele. Um traço significa que a fonte não lista valor.

Lendo a coluna de desgaste

A 59 HRC, o CPM 440V registra 276 na unidade de desgaste da fonte. O 440C a 56,5 HRC e o D2 a 59 HRC registram ambos 28. Isso é muito próximo de um fator de dez em favor do grau inoxidável P/M sobre tanto o aço inoxidável convencional quanto o aço para matrizes de trabalho a frio com o qual é usualmente comparado. O CPM 10V, que não é um grau inoxidável, registra 517 a 60 HRC, aproximadamente dezoito vezes o valor do 440C e cerca de 1,9 vezes o valor do CPM 440V. A ordenação é o que uma oficina esperaria dos teores de vanádio, e os números dão uma dimensão a isso: o CPM 440V pega a resistência à corrosão do 440C e compra com ela cerca de uma ordem de magnitude de resistência ao desgaste, ao custo de cerca de metade do desempenho de desgaste do CPM 10V.

Tenacidade, a outra metade da tabela

A coluna de tenacidade aponta para o outro lado e vale a pena ser honesto sobre isso. O CPM 440V é o material menos tenaz desta tabela: 16,3 J a 59 HRC e 21,7 J a 56 HRC, contra 35,3 J para o 440C, 31,2 J para o D2 e 35,3 J para o CPM 10V. O grau inoxidável P/M é comprado por resistência ao desgaste e resistência à corrosão e paga por elas em energia de impacto, que é o trade normal para um aço que carrega um grande volume de carboneto duro. O valor útil na coluna é o par de linhas do CPM 440V, porque elas mostram o que vale o revenimento. Baixar o grau de 59 para 56 HRC eleva sua energia de impacto de 16,3 para 21,7 J, então onde a aresta provavelmente verá impacto em vez de abrasão constante, revenir para a dureza mais baixa é a solução mais barata do que mudar de grau.

Como ler a unidade de desgaste

O valor de desgaste não é uma dureza e não é uma taxa de desgaste em milímetros. É o resultado do ensaio de cilindros cruzados, no qual dois cilindros do material são pressionados um contra o outro sob carga e o volume de material perdido é medido, e a fonte o reporta em unidades de 10⁷ MPa com uma escala de 10¹⁰ escala psi impressa ao lado. O que importa para uma decisão de compra é a razão entre as linhas em vez do número absoluto, porque o ensaio é um ensaio de classificação. Um valor de 276 contra 28 diz que o grau inoxidável P/M durará aproximadamente dez vezes mais que o grau inoxidável convencional no mesmo serviço abrasivo, e essa razão é o que fundamenta uma estimativa de vida de matriz.

Duas ressalvas acompanham qualquer número de cilindros cruzados. A primeira é que o ensaio mede desgaste abrasivo a uma dureza fixa, então uma linha tem de ser comparada na dureza em que foi ensaiada, razão pela qual a coluna de dureza é impressa ao lado da coluna de desgaste. A segunda é que o ensaio não reproduz todos os mecanismos de desgaste. Uma ferramenta que falha por aderência, por fadiga térmica ou por lascamento não necessariamente seguirá a classificação desta tabela, e essa é a razão pela qual a coluna de tenacidade fica ao lado da coluna de desgaste em vez de em outra página.

Escolhendo entre os quatro

O CPM 440V é o grau para uma ferramenta que tem de resistir tanto ao desgaste quanto à corrosão, o que na prática significa ferramental para alimentos e farmacêutico, moldes plásticos que veem polímeros corrosivos ou lavagem, e ferramentas de corte ou estampagem para aço inoxidável e outros materiais resistentes à corrosão. Onde a corrosão não faz parte do problema, o D2 a 59 HRC entrega o mesmo valor de desgaste que o 440C com tenacidade comparável e custa menos que qualquer um dos graus P/M, e D2 permanece o aço de trabalho a frio de referência para esse trabalho. Onde o trabalho é desgaste abrasivo de longa duração sem exposição à corrosão e a matriz pode absorver a penalidade de tenacidade, o CPM 10V é a escolha de maior desempenho. Onde a ferramenta é uma aplicação inoxidável convencional sem demanda extrema de desgaste, o comum inoxidável 440C grau faz o trabalho e o tratamento térmico para ele está descrito na Tratamento térmico do aço inoxidável 440C página.

Os dados de composição são apenas para referência geral. Os valores reais variam de acordo com a norma, a usina e o número da corrida. Confirme os valores consultando o certificado de ensaio do material (MTC) ou entre em contato com a Aobo Steel.

O tamanho de carboneto, o desgaste de cilindros cruzados e os dados de retificabilidade para a família P/M estão reunidos na página de propriedades do aço ferramenta P/M, e o comportamento à corrosão dos graus inoxidáveis está na Tabela de resistência à corrosão de aços inoxidáveis.

Fonte: ASM Handbook, Vol 1, Properties and Selection: Irons, Steels and High-Performance Alloys.