Propriedades dos Aços Ferramenta das Séries L e S, Recozidos e Temperados

As séries L e S são os dois grupos de aços ferramenta comprados por resistência e resistência ao choque, e não por resistência ao desgaste ou dureza a quente. L é o grupo de baixa liga para fins especiais, e S é o grupo resistente ao choque, e ambos são usados para peças que recebem impacto em vez de atrito: cinzéis, punções, conjuntos de rebites, lâminas de cisalhamento, mandris, cames, castanhas e pinças. Esta página apresenta as propriedades mecânicas publicadas para os graus ainda em uso comercial, na condição recozida e em cada temperatura de revenimento, para que a resistência e a tenacidade na dureza que o trabalho exige possam ser lidas em conjunto.

Grupo L, os aços de baixa liga para fins especiais

Os aços do grupo L contêm pequenas quantidades de cromo, vanádio, níquel e molibdênio, e o grupo já teve sete graus. Apenas dois permanecem, L2 e L6. O L2 está disponível em vários teores de carbono de 0,50 a 1,10 por cento e seu cromo e vanádio o tornam um aço temperável a óleo de tamanho de grão fino. O L6 adiciona cerca de 1,50 por cento de níquel para tenacidade. Ambos são temperáveis a óleo em nome, e na prática uma seção grande de L2 é frequentemente temperada em água. A faixa de temperabilidade dentro do grupo é ampla e é um efeito do carbono tanto quanto da liga: um L2 com 0,50 por cento de carbono atinge cerca de 57 HRC quando temperado a óleo, mas não endurece totalmente em seções acima de cerca de 12,7 mm, enquanto o L6 com 0,70 por cento de carbono atinge cerca de 64 HRC quando temperado e mantém mais de 60 HRC até 76 mm.

Tabela 7. L2, propriedades mecânicas nominais à temperatura ambiente

Condição	Tração, MPa	Tração, ksi	Escoamento 0,2%, MPa	Escoamento 0,2%, ksi	Alongamento, %	Redução de área, %	Dureza	Impacto, J	Impacto, ft·lbf
Temperado a óleo de 855 °C (1575 °F) e revenido único a:
Recozido	710	103	510	74	25	50	96 HRB	—	—
205 °C (400 °F)	2000	290	1790	260	5	15	54	28	21
315 °C (600 °F)	1790	260	1655	240	10	30	52	19	14
425 °C (800 °F)	1550	225	1380	200	12	35	47	26	19
540 °C (1000 °F)	1275	185	1170	170	15	45	41	39	29
650 °C (1200 °F)	930	135	760	110	25	55	30	125	92

Tabela 7. L6, propriedades mecânicas nominais à temperatura ambiente

Condição	Tração, MPa	Tração, ksi	Escoamento 0,2%, MPa	Escoamento 0,2%, ksi	Alongamento, %	Redução de área, %	Dureza	Impacto, J	Impacto, ft·lbf
Temperado a óleo de 845 °C (1550 °F) e revenido único a:
Recozido	655	95	380	55	25	55	93 HRB	—	—
315 °C (600 °F)	2000	290	1790	260	4	9	54	12	9
425 °C (800 °F)	1585	230	1380	200	8	20	46	18	13
540 °C (1000 °F)	1345	195	1100	160	12	30	42	23	17
650 °C (1200 °F)	965	140	830	120	20	48	32	81	60

Fonte, ASM Handbook Vol.1, artigo Wrought Tool Steels, Tabela 7. As linhas recozidas correspondem à condição de fornecimento. Notas de rodapé da fonte, (a) alongamento medido em comprimento de referência de 50 mm (2 in.), (b) Charpy V-notch, (c) Charpy sem entalhe. Os graus L são cotados no ensaio com entalhe e os graus S no ensaio sem entalhe, portanto as colunas de impacto dos dois grupos não são comparáveis entre si. Um traço significa que a fonte não lista nenhum valor.

Grupo S, os aços resistentes ao choque

Os aços do grupo S são os especificados quando a ferramenta precisa absorver impacto. Eles variam de temperabilidade superficial, S2, a temperabilidade profunda, S7, e a temperabilidade aqui é controlada pela composição e não pelos efeitos do tamanho de grão e prática de fusão que dominam o grupo W. O grupo precisa de temperaturas de austenitização relativamente altas para atingir sua dureza ótima, e por isso o carboneto não dissolvido não é o controle de temperabilidade que é em outros grupos. O S2 é normalmente temperado em água, o S1, S5 e S6 são temperados a óleo, e o S7 é normalmente resfriado ao ar, exceto em seções grandes, que são temperadas a óleo.

As propriedades mecânicas dos três graus nesta tabela são a razão pela qual o grupo S às vezes é considerado para trabalho não relacionado a ferramentas. No revenimento a 205 °C (400 °F), o S5 atinge 2345 MPa (340 ksi) de tração com 206 J de energia de impacto sem entalhe, e o S7 atinge 358 J no revenimento a 650 °C (1200 °F) enquanto ainda mantém 1240 MPa (180 ksi). Resistência e tenacidade se movem juntas ao longo da faixa de revenimento de uma maneira incomum em um aço ferramenta, e as linhas a 650 °C são onde isso se mostra mais claramente: a dureza cai para o final da casa dos trinta e a energia de impacto aumenta em cerca de uma ordem de magnitude.

Tabela 7. S1, propriedades mecânicas nominais à temperatura ambiente

Condição	Tração, MPa	Tração, ksi	Escoamento 0,2%, MPa	Escoamento 0,2%, ksi	Alongamento, %	Redução de área, %	Dureza	Impacto, J	Impacto, ft·lbf
Temperado a óleo de 925 °C (1700 °F) e revenido único a:
Recozido	690	100	415	60	24	52	96 HRB	—	—
205 °C (400 °F)	2070	300	1895	275	—	—	57.5	249	184
315 °C (600 °F)	2025	294	1860	270	4	12	54	233	172
425 °C (800 °F)	1790	260	1690	245	5	17	50.5	203	150
540 °C (1000 °F)	1680	244	1525	221	9	23	47.5	230	170
650 °C (1200 °F)	1345	195	1240	180	12	37	42	—	—

Tabela 7. S5, propriedades mecânicas nominais à temperatura ambiente

Condição	Tração, MPa	Tração, ksi	Escoamento 0,2%, MPa	Escoamento 0,2%, ksi	Alongamento, %	Redução de área, %	Dureza	Impacto, J	Impacto, ft·lbf
Temperado a óleo de 870 °C (1600 °F) e revenido único a:
Recozido	725	105	440	64	25	50	96 HRB	—	—
205 °C (400 °F)	2345	340	1930	280	5	20	59	206	152
315 °C (600 °F)	2240	325	1860	270	7	24	58	232	171
425 °C (800 °F)	1895	275	1690	245	9	28	52	243	179
540 °C (1000 °F)	1515	220	1380	200	10	30	48	188	139
650 °C (1200 °F)	1035	150	1170	170	15	40	37	—	—

Tabela 7. S7, propriedades mecânicas nominais à temperatura ambiente

Condição	Tração, MPa	Tração, ksi	Escoamento 0,2%, MPa	Escoamento 0,2%, ksi	Alongamento, %	Redução de área, %	Dureza	Impacto, J	Impacto, ft·lbf
Resfriado com ventilador de 940 °C (1725 °F) e revenido único a:
Recozido	640	93	380	55	25	55	95 HRB	—	—
205 °C (400 °F)	2170	315	1450	210	7	20	58	244	180
315 °C (600 °F)	1965	285	1585	230	9	25	55	309	228
425 °C (800 °F)	1895	275	1410	205	10	29	53	243	179
540 °C (1000 °F)	1820	264	1380	200	10	33	51	324	239
650 °C (1200 °F)	1240	180	1035	150	14	45	39	358	264

Lendo as duas tabelas em conjunto

Três advertências acompanham esses números. A primeira é a já observada na nota de rodapé da fonte, que os graus L são citados em um teste Charpy V-notch e os graus S em um teste sem entalhe, portanto um valor de impacto de uma tabela não pode ser comparado com um valor da outra. A segunda é que todo valor é um valor nominal à temperatura ambiente de uma única fonte, e resistência e alongamento variam com o tamanho da seção, com a temperatura de austenitização real e com o número de revenimentos, nenhum dos quais as variáveis da tabela. A terceira é que os valores de dureza nas linhas recozidas estão na escala Rockwell B e as linhas temperadas na Rockwell C, portanto a dureza recozida é um indicador de usinabilidade e não uma dureza de trabalho.

A conversão entre as escalas, e a razão pela qual uma condição recozida de 96 HRB e uma condição de trabalho de 54 HRC não podem ser comparadas diretamente, está na Conversão de Vickers para Rockwell C página. As propriedades do grupo W e do grupo O estão na tabela de propriedades do aço ferramenta, a dureza que cada um desses graus mantém à temperatura está na tabela de dureza a quente do aço ferramenta, e a energia de impacto das famílias como um todo está na Tabela de tenacidade ao impacto do aço ferramenta. A Aobo Steel fornece L6 e S7 como barra forjada e laminada a quente, e a dureza recozida no certificado do laminador segue a mesma tabela.

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