Visão geral técnica do aço para ferramentas A2

O aço A2 é um aço para ferramentas de uso geral, endurecido ao ar. É conhecido por apresentar um bom equilíbrio entre resistência à abrasão, tenacidade e ductilidade. O aço A2 oferece maior resistência à abrasão do que os aços da série "S", resistentes a choques, e melhor tenacidade e ductilidade do que os aços da série "D", resistentes ao desgaste. Quimicamente, contém carbono, molibdênio, cromo e vanádio. Uma característica fundamental do aço A2 é sua estabilidade dimensional durante o tratamento térmico, com distorção relativamente baixa. Devido a essas propriedades, é amplamente utilizado em diversas aplicações de ferramentas.

1. Composição química do aço para ferramentas A2

2. Propriedades mecânicas do aço A2

3. Aplicações de Aço A2

O A2 é um aço para ferramentas muito versátil, com diversas aplicações, principalmente em ferramentas para trabalho a frio. É adequado para diversos fins devido às suas principais propriedades, incluindo um bom equilíbrio entre resistência ao desgaste e tenacidade, boa estabilidade dimensional durante o endurecimento ao ar e usinabilidade moderada.

Abaixo estão as aplicações específicas do aço A2 de acordo com suas propriedades:

• Matrizes de corte e perfuração: O aço A2 de alta resistência à abrasão é o material ideal para blanks, especialmente em grandes quantidades produzidas, especialmente onde será utilizado aço laminado a quente e não decapado. É o mais amplamente utilizado para essas aplicações, apresentando um bom equilíbrio entre desgaste e quebra.
• Matrizes de conformação: Uma boa combinação de resistência ao desgaste e tenacidade o torna útil para muitas operações de conformação. Isso inclui aplicações em que a matriz precisa suportar tanto desgaste abrasivo quanto tensões de conformação.

• Punções： O aço A2 é preferido para punções devido à sua tenacidade, que geralmente é mais importante em aplicações de punção do que a extrema resistência ao desgaste. Embora a resistência ao desgaste não deva ser subestimada, classes como D2 podem não apresentar tenacidade adequada para um bom punção.

• Lâminas de corte: O A2 pode ser usado para fazer lâminas de tesoura quando são necessárias resistência moderada ao desgaste e alta resistência para suportar forças de corte.

• Matrizes de laminação de roscas: O aço A2 é uma opção para matrizes de laminação de roscas. Ele oferece uma vida útil razoável, embora não seja igual à de classes mais resistentes ao desgaste, como D2 ou M2, em longas séries de produção.

• Medidores:A natureza dimensionalmente estável do aço A2, após o endurecimento ao ar, o torna ideal para uso como medidores de precisão, onde manter dimensões exatas é importante.

• Componentes da máquina: O aço A2 pode ser usado em componentes de máquinas, como cames, eixos e fusos. Esses componentes exigem um bom equilíbrio entre resistência, resistência moderada ao desgaste e boa estabilidade dimensional.

• Moldes de injeção de plástico: Às vezes, os aços inoxidáveis martensíticos são preferidos, mas o aço A2 pode ser usado para moldes de injeção de plástico, especialmente em áreas onde é necessária uma combinação de boa resistência ao desgaste e boa estabilidade dimensional.

• Matrizes de cabeçote de parafuso quente, matrizes de recalque, e Rebitadores:Algumas fontes os classificam como tipos resistentes a choques, mas a tenacidade e a dureza do A2 podem permitir aplicações que exigem uma combinação de resistência ao desgaste e à tensão.

• Matrizes de cunhagem: O aço A2 pode ser utilizado em projetos de cunhagem comuns que exigem replicação dimensional precisa. Ele oferece uma combinação equilibrada de resistência à compressão e estabilidade dimensional.

4. Aço A2 tratamento térmico

4.1 Pré-aqueça:

• Normalmente, o processo é iniciado com um período de aquecimento a aproximadamente 650 °C (1200 °F). Esta é uma etapa essencial para permitir que o calor se equalize na peça e aliviar as tensões antes que o metal fique muito mole.
• Geralmente é recomendado pré-aquecer por 10–15 minutos.

4.2 Austenitização (Endurecimento):

• Após o pré-aquecimento, o aço é levado à faixa de temperatura de endurecimento, geralmente em torno de 1775 °F (970 °C) para aço A2.
• Nessa temperatura, o aço se transforma em austenita, na qual o carbono e os elementos de liga são colocados em uma solução homogênea.
• É necessário um tempo de imersão nessa temperatura de austenitização para permitir que a seção transversal da peça se transforme completa e uniformemente em austenita. O tempo de imersão geral é de 1 hora por polegada (25 mm) de espessura. A imersão por muito tempo também pode causar problemas.

4.3 Têmpera:

• O aço A2 é um aço endurecível ao ar. Isso significa que ele geralmente é resfriado ao ar até a faixa da temperatura de austenitização para atingir a têmpera.
• A taxa de resfriamento é fundamental para a conversão de austenita em martensita.
• Para evitar incrustações, o aço não deve entrar em contato com a atmosfera até perder o calor vermelho visível.
• Em seções transversais maiores (acima de aproximadamente 5″ ou 127 mm), o ar não será suficiente para atingir a dureza total, e é nesse momento que métodos alternativos de têmpera, como têmpera em óleo, podem ser utilizados, embora esse não seja o caso de uso normal para aço para ferramentas A2.

4.4 Têmpera:

• A estrutura de martensita formada pela têmpera é dura, mas também quebradiça e apresenta tensões internas. O revenimento alivia essas tensões e aumenta a tenacidade.
• O revenimento envolve o reaquecimento do aço a uma temperatura média, mantendo-a por um certo período e depois resfriando-o, geralmente ao ar.
• A primeira temperatura de revenimento para o aço A2 é de cerca de 400°F (205°C).
• O ciclo de revenimento normalmente envolve manter a seção transversal mais fina na temperatura de revenimento por 2 horas/polegada (25 mm).
• Portanto, um segundo revenimento é geralmente sugerido para a maioria dos aços para ferramentas, como o A2; a estrutura dos grãos pode ser ainda mais refinada, a resistência ao desgaste alcançada e o alívio de tensões adicional proporcionado. Em nossa prática, se um segundo revenimento for aplicado ao A2, ele geralmente é feito a uma temperatura cerca de 14 °C (25 °F) mais baixa que o primeiro e pelo mesmo tempo (2 horas por polegada da seção transversal mais fina). Por exemplo, um segundo revenimento pode ser feito a 190 °C (375 °F).

4.5 Considerações importantes:

• Estabilidade Dimensional Durante o Tratamento Térmico: Como mencionado anteriormente, uma das vantagens do aço A2 é a boa estabilidade dimensional durante o tratamento térmico — pode-se esperar uma expansão de 0,001 pol./pol. (0,001 mm/mm) durante a têmpera ao ar. No entanto, ainda pode ocorrer distorção devido a variações na geometria da peça e aquecimento ou resfriamento irregular.

• Austenita retida: Pode haver alguma austenita retida (austenita que não foi transformada em martensita por este processo de têmpera). Dito isso, o revenimento na segunda etapa, em particular, transforma a austenita retida em formas mais estáveis, aumentando assim a estabilidade dimensional.

• Endireitamento: Se necessário, após o material esfriar, mas antes de atingir a condição totalmente endurecida, o componente de aço A2 pode ser endireitado quando a temperatura estiver acima de 205 °C (400 °F).

Calibração e Atmosfera do Forno — Um forno devidamente calibrado é crucial para alcançar os melhores resultados. Além disso, o tratamento térmico do aço A2 deve, idealmente, ser realizado em atmosfera neutra, vácuo ou ambiente de forno com sal neutro para evitar a descarbonetação. O envoltório com película de aço inoxidável também pode servir como proteção da superfície durante o aquecimento.

Seguindo essas etapas e respeitando as temperaturas e os tempos recomendados, você pode tratar termicamente o aço A2 de forma eficaz para atingir o equilíbrio desejado de dureza, tenacidade e resistência ao desgaste para as aplicações da sua fábrica.

5. Comparação de A2 e outros aços

A2 VS D2

O gráfico a seguir fornece uma comparação quantitativa do desempenho dos aços para ferramentas A2 e D2, incluindo têmpera e estabilidade dimensional, resistência ao desgaste, tenacidade, usinabilidade e aplicações.

A2VS O1

O gráfico a seguir fornece uma comparação quantitativa do desempenho de A2 e Aço para ferramentas O1, incluindo resistência ao desgaste, estabilidade dimensional, temperabilidade, usinabilidade, tenacidade, custo e disponibilidade.