Aço para ferramentas A2 é um aço para ferramentas de trabalho a frio de liga média, endurecível ao ar, reconhecido por suas propriedades balanceadas e significativa dureza alcançável. Este aço, parte da Instituto Americano de Ferro e Aço O sistema de classificação AISI (AISI) normalmente contém carbono, cromo, molibdênio e vanádio. Esses elementos de liga contribuem para sua excelente resistência ao desgaste e alta temperabilidade, permitindo a têmpera ao ar, o que garante boa estabilidade dimensional e distorção mínima durante o processo de têmpera. A dureza do aço para ferramentas A2 após a têmpera pode ser alta, e tratamentos de revenimento subsequentes, frequentemente realizados em temperaturas em torno de 204-232 °C (400-450 °F), aprimoram ainda mais sua microestrutura, convertendo a austenita retida e promovendo a têmpera secundária. Esse tratamento térmico cuidadoso otimiza a dureza do aço para ferramentas A2, geralmente variando de 58 a 64 HRC, tornando-o adequado para diversas aplicações, como ferramentas de uso geral, matrizes de corte, matrizes de conformação, medidores e ferramentas de medição de precisão, especialmente onde uma combinação de resistência à abrasão, boa tenacidade e baixa distorção é crítica.
Efeito da composição química na dureza do aço para ferramentas A2
A composição do aço para ferramentas A2 inclui aproximadamente 1,00% de carbono, 5,00-5,25% de cromo, 1,00-1,15% de molibdênio, 0,20-0,25% de vanádio e traços de manganês e silício.
O carbono é o elemento de liga mais crítico, permitindo que o aço A2 endureça durante a têmpera através da formação de martensita. O aumento do teor de carbono está diretamente relacionado a uma maior dureza alcançável e maior resistência ao desgaste. Com seu teor de carbono relativamente alto, o aço A2 pode atingir níveis elevados de dureza após tratamento térmico.
Cromo, molibdênio, vanádio e outros carbonetos fortes formam diversos carbonetos de cementita, como os carbonetos MC ricos em vanádio e os carbonetos M7C3 ricos em cromo, cuja dureza excede em muito a da própria matriz de aço. Essas partículas de carboneto não dissolvidas são as principais responsáveis pela excepcional resistência ao desgaste do aço A2.
Além disso, esses elementos de liga conferem alta temperabilidade ao aço A2, permitindo têmpera eficaz por meio de resfriamento a ar e, assim, reduzindo o risco de distorção e rachaduras.
Como a dureza é alcançada: o processo de tratamento térmico A2
O processo de tratamento térmico é crucial para o desenvolvimento das propriedades ideais do aço para ferramentas A2, com sua eficácia impactando significativamente a dureza final e o desempenho geral da ferramenta. O A2 é classificado como um aço para ferramentas de trabalho a frio de liga média, endurecível ao ar. Seu tratamento térmico normalmente envolve várias etapas: austenitização, têmpera e revenimento.
- A etapa de austenitização é crucial para dissolver carbonetos de liga e formar uma estrutura de austenita homogênea. Para aço A2, a temperatura de têmpera (austenitização) recomendada é em torno de 950-970 °C (1740-1775 °F). A austenitização nessa temperatura ideal garante a máxima dureza após a têmpera, tipicamente atingindo 64 HRC, devido à transformação quase completa em martensita após o resfriamento. Desvios dessa temperatura ideal podem impactar negativamente a dureza: uma temperatura muito baixa pode deixar carbonetos não dissolvidos, reduzindo a temperabilidade, enquanto uma temperatura muito alta pode levar à dissolução excessiva de carbono e elementos de liga, aumentando a austenita retida e, consequentemente, diminuindo a dureza. A temperatura de austenitização também afeta o tamanho do grão da austenita.
- Após a austenitização, o aço ferramenta A2 é temperado ao ar. O resfriamento ao ar é um método de têmpera mais lento que ajuda a minimizar o choque térmico, a tensão interna e a distorção em comparação com a têmpera em óleo ou água. No entanto, a têmpera ao ar tem limitações; para o aço A2, seções transversais superiores a 127 mm (5 polegadas) podem não atingir a dureza total quando resfriadas ao ar, devido à massa que desacelera a têmpera a um ponto que impede a transformação adequada. Quando temperado ao ar a partir da temperatura de têmpera adequada, espera-se que o aço A2 expanda aproximadamente 0,001 polegada por polegada (0,001 mm/mm).
- O revenimento é a etapa crítica final, realizada imediatamente após a têmpera para aliviar tensões internas, aumentar a tenacidade e transformar a austenita retida. Aços-ferramenta como o A2 raramente são usados na condição de endurecidos devido às altas tensões internas e à baixa tenacidade. O A2 normalmente passa por um ciclo duplo de revenimento. O primeiro revenimento é frequentemente a 205 °C (400 °F) por 2 horas por 25 mm (1 polegada) de seção transversal, produzindo aproximadamente 60 HRC. Um segundo revenimento, geralmente a uma temperatura ligeiramente inferior a 190 °C (375 °F) e com um período de repouso à temperatura ambiente entre eles, refina ainda mais a estrutura dos grãos, aumenta a resistência ao desgaste e reduz a austenita residual. Embora o revenimento geralmente reduza a dureza máxima, ele melhora significativamente o desempenho geral do aço, proporcionando um equilíbrio necessário entre dureza e tenacidade.
Tabela de têmpera de aço para ferramentas A2 (dureza típica após têmpera)
| Temperatura de têmpera | Dureza Rockwell C |
| Como extinto | 64 |
| 300 °F / 150 °C | 62 |
| 400 °F / 205 °C | 60 |
| 500 °F / 260 °C | 56 |
| 600 °F / 315 °C | 56 |
| 700 °F / 370 °C | 56 |
| 800 °F / 425 °C | 56 |
| 900 °F / 540 °C | 56 |
| 1000 °F / 540 °C | 56 |
| 1100 °F / 595 °C | 50 |
Dureza A2 na prática: HRC recomendado para aplicações-chave
A dureza ideal para uma ferramenta A2 é determinada pelas forças que ela enfrentará em serviço. Aplicações que envolvem forças controladas e previsíveis podem utilizar maior dureza para resistência ao desgaste, enquanto aquelas que enfrentam impactos imprevisíveis exigem maior tenacidade.
- Para fabricantes de ferramentas e matrizes (estampagem, conformação, punções)Em aplicações de ferramentas e matrizes, como corte, estampagem e conformação, o aço para ferramentas A2 deve suportar altas cargas de compressão e desgaste abrasivo durante ciclos de produção prolongados. Embora a tenacidade ajude a evitar o lascamento das arestas de corte, a resistência ao desgaste é o fator crítico que determina a vida útil da matriz. Nessas aplicações, uma dureza mais alta maximiza a vida útil da matriz. A faixa de dureza recomendada é de 60–62 HRC. Essa faixa de dureza proporciona excelente resistência ao desgaste e à deformação, ao mesmo tempo em que aproveita ao máximo a tenacidade superior inerente do aço para ferramentas A2.
- Para fabricantes de facas (de caça, utilitárias e táticas). Quando o aço para ferramentas A2 é usado em ferramentas de corte, é preciso encontrar um equilíbrio entre a retenção da aresta (resistência ao desgaste) e a tenacidade para evitar lascas ou fraturas durante aplicações pesadas, como alavancas ou rachaduras. A faixa de dureza recomendada é de 59–61 HRC. Esta faixa proporciona retenção de borda suficiente ao mesmo tempo em que garante que o corpo da ferramenta mantenha tenacidade adequada sob tensões imprevisíveis, garantindo assim a confiabilidade.
- Para marceneiros (cinzéis, plainas). Quando utilizado em ferramentas para marcenaria, o aço para ferramentas A2 deve ser capaz de ser retificado até atingir uma lâmina extremamente afiada e manter essa afiação ao longo do tempo durante o corte de fibras de madeira abrasivas. Como as forças aplicadas são controláveis e previsíveis, a retenção da lâmina torna-se a principal consideração. A faixa de dureza recomendada é de 60–62 HRC.
Conclusão
A dureza do aço para ferramentas A2 não é fixa, mas sim precisamente controlável. Por meio de processos de tratamento térmico, principalmente durante a fase de têmpera, os operadores podem regular a microestrutura do aço para atingir uma faixa de dureza de 57-62 HRC. Para quaisquer dúvidas sobre o aço para ferramentas A2, entre em contato conosco o mais breve possível.
