Aço ferramenta Cr12
AOBO STEEL – Fornecedor global confiável de aço para ferramentas
O aço para ferramentas Cr12 é uma classe que atende ao padrão nacional chinês. É um aço clássico para trabalho a frio com alto teor de carbono e alto teor de cromo, que combina alta resistência, resistência ao desgaste e temperabilidade. Classes equivalentes ao Cr12 incluem o aço AISI americano. D3, Alemão W – Nr. 1. 2080 e Japonês JIS SKD1.
1. Composição (GB / T 1299—2000)
| C | Cr | Si | Mn | P | S |
| 2.00 – 2.30 | 11.50 – 13.00 | ≤ 0,40 | ≤ 0,40 | ≤ 0.030 | ≤ 0.030 |
2. Propriedades Mecânicas
O aço Cr12 é classificado como um aço ledeburítico com alto teor de carbono e alto teor de cromo. Devido à sua alta fração mássica de carbono, apresenta menor tenacidade ao impacto e tendência à fratura frágil, além de suscetibilidade à formação de carbonetos eutéticos não uniformes.
A alta concentração de cromo no aço promove a formação de carbonetos complexos de (CrFe)₇C₃, o que, por sua vez, reduz a quantidade de cementita (Fe₃C). Durante o tratamento térmico de têmpera, um volume significativo desses carbonetos se dissolve na fase austenita. A têmpera subsequente transforma a austenita em martensita de alta dureza. Após o revenimento, ocorre uma precipitação fina e dispersa de carbonetos na matriz martensítica, resultando em excelente resistência ao desgaste.
Por meio de um processo de tratamento térmico adequado, é possível obter uma microestrutura com uma combinação de alta resistência e tenacidade.
3. Processo de forjamento
| Item | Temperatura de aquecimento/°C | Temperatura inicial de forjamento/°C | Temperatura final de forjamento/°C | Método de resfriamento |
| Lingote de aço | 1140 ~ 1160 | 1100 ~ 1120 | 900 ~ 920 | Resfriamento lento |
| Tarugo de aço | 1120 ~ 1140 | 1080 ~ 1100 | 880 ~ 920 | Resfriamento lento |
O objetivo principal do forjamento do aço Cr12 é quebrar e refinar os carbonetos grossos inerentes ao aço, garantindo que sejam distribuídos uniformemente por toda a matriz. Esse processo melhora significativamente a resistência e a tenacidade gerais do material. Além disso, o forjamento adequado estabelece um alinhamento racional das linhas de fluxo dentro da matriz, o que ajuda a promover mudanças dimensionais (distorção) consistentes e previsíveis em todas as direções durante o processo de têmpera subsequente.
Em relação ao procedimento de aquecimento para forjamento, é crucial pré-aquecer a peça antes de aumentá-la gradualmente até a temperatura final de forjamento. Deve-se atentar para o posicionamento correto da peça dentro do forno, e o material deve ser girado ou virado periodicamente para garantir um aquecimento uniforme.
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4. Tratamento térmico
4.1 Pré-aquecimento
| Parâmetros do processo | |
| Recozimento geral após forjamento | Temperatura de aquecimento: 850 ~ 870 °C. Após aquecimento uniforme, manter por 4 ~ 5 h. Resfriar o forno a uma taxa de <30 °C/h até abaixo de 500 °C e, em seguida, resfriar ao ar. Dureza após recozimento: ≤229HBW. Microestrutura após recozimento: perlita granular + carboneto. |
| Recozimento isotérmico após forjamento | Temperatura de aquecimento: 830 ~ 850 °C. Manter por 2 a 3 horas. Resfriar o forno a 720 ~ 740 °C e manter por 3 a 4 horas. Resfriar o forno a menos de 550 °C e, em seguida, resfriar ao ar. Dureza após recozimento: ≤269HBW. Microestrutura: perlita granular + carboneto. |
4.2 Têmpera
4.2.1 Especificação de têmpera
| Processo | Temperatura de têmpera/°C | Método de resfriamento | Dureza HRC |
| Especificação de têmpera recomendada | 950 ~ 980 | Resfriamento de óleo | ≥60 |
| Processo de têmpera isotérmica | Aquecer a 980 °C, manter por um determinado período, depois manter isotermicamente em um banho de sal a 250 ~ 280 °C por um período de tempo e, em seguida, resfriar ao ar para obter uma estrutura mista de bainita inferior + martensita + austenita retida + carboneto. Em seguida, revenir a uma temperatura adequada para obter uma estrutura de alta tenacidade. | ||
4.2.2 Comparação de desempenho de diferentes processos de tratamento térmico
| Processo de tratamento térmico | Dureza HRC | Resistência ao Impacto aᴋ / (J/cm²) | Austenita retida (fração de volume, %) | Vida útil da placa de batida / x10⁴ peças | Perda de desgaste/mg |
| Aquecimento de 980°C, têmpera em óleo | 66.5 | 14.1 | 13.2 | 4 | - |
| Aquecimento de 980°C, têmpera gradual de 180°C 50min | 65.8 | 15.8 | - | 5 | - |
| Aquecimento de 980°C, isotérmico de 270°C por 3h | 62.5 | 15.9 | - | 6 | 11.9 |
| Aquecimento de 980°C, isotérmico de 270°C por 4h | 60 | 17.7 | 15.02 | - | - |
| Aquecimento de 980°C, isotérmico de 270°C por 5h | 59 | 16.8 | - | - | - |
| Aquecimento a 980°C, pré-têmpera a 180°C 35min, isotérmico a 270°C 1h | 64.6 | 14.6 | - | 12 ~ 15 | 8.2 |
| Aquecimento a 980°C, pré-têmpera a 180°C 35min, isotérmico a 270°C 2h | 46.2 | 14.9 | 18.31 | 12 ~ 28 | - |
| Aquecimento a 980°C, pré-têmpera a 180°C 35min, isotérmico a 270°C 3h | 63.8 | 15.2 | - | - | - |
Nota: Todas as amostras foram temperadas duas vezes a 180°C, 1,5 h cada vez.
4.2.3 Relação entre temperatura de têmpera e dureza
| Temperatura de têmpera/°C | 875 | 900 | 925 | 950 | 975 | 1000 | 1050 | 1100 |
| Dureza HRC | 54.5 | 57 | 60 | 62.5 | 65 | 66 | 64 | 59.5 |
4.3 Têmpera
Especificação de têmpera
| Finalidade da têmpera | Temperatura de aquecimento/°C | Tempo de têmpera (h) | Número de temperamentos | Dureza HRC |
| Aliviar o estresse, estabilizar a estrutura | 180 ~ 200 | 2 | 1 | 60 ~ 62 |
| Alivia o estresse, reduz a dureza | 320 ~ 350 | 2 | 1 | 57 ~ 58 |
Observação: A temperatura de revenimento é geralmente de 180 a 200 °C, com dureza ≥60 HRC. Para evitar trincas por eletroerosão e retificação, e para melhorar a tenacidade do molde, o revenimento é frequentemente realizado abaixo de 400 °C. A dureza após o revenimento é de 54 a 58 HRC. A faixa de fragilidade do revenimento é de 275 a 375 °C, o que deve ser evitado ao máximo durante o revenimento.
Relação entre temperatura de revenimento e dureza
| Temperatura de têmpera/°C | Não temperado | 200 | 300 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 650 |
| Dureza HRC | 65 | 63 | 62 | 60 | 60 | 60 | 59.5 | 57.1 | 44 |
Observação: Têmpera em óleo a 955°C.
5. Aplicações
Ele é predominantemente selecionado para a fabricação de componentes que exigem alta resistência ao desgaste, mas estão sujeitos a cargas de impacto relativamente baixas.
Aplicações específicas incluem:
- Lâminas e cortadores de corte a frio
- Buchas de perfuração
- Medidores
- Punções
- Placas e matrizes de laminação de roscas
- Matrizes de estampagem e puncionamento
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