Aço D2: Aplicações na Fabricação de Ferramentas

Como fornecedor profissional de aço para ferramentas, forneceremos uma introdução detalhada às características específicas de Aço para ferramentas D2 e suas aplicações na fabricação de ferramentas. É o tipo mais comum de aço com alto teor de carbono e alto teor de cromo. aço para ferramentas de trabalho a frioDentre todos os aços para ferramentas que fornecemos, o D2 possui o maior volume de fornecimento, incluindo barras redondas e chatas D2 laminadas a quente e forjadas. É indicado principalmente para uso em temperatura ambiente. O "D" em D2 originalmente significava "designado para corte em alta velocidade", mas posteriormente descobriu-se que ele tinha um desempenho excepcional como aço para matriz trabalhado a frio. Hoje, esse aço é amplamente reconhecido por sua excelente resistência ao desgaste e estabilidade dimensional durante o processo de têmpera. Por ter uma ampla gama de aplicações, todos os aços para ferramentas para trabalho a frio utilizam esse aço como padrão de referência.

Composição Química

A composição determina em grande parte seu desempenho.

• Carbono (C): aproximadamente 1,55%. Este alto teor de carbono forma carbonetos duros, resultando em alta dureza.
• Cromo (Cr): aproximadamente 11,50% a 12,05%. O alto teor de cromo melhora significativamente sua resistência ao desgaste e proporciona um certo grau de resistência à corrosão, embora essa resistência à corrosão não seja tão boa quanto a do aço inoxidável. O alto teor de cromo também lhe confere alta temperabilidade.
• Molibdênio (Mo): Tipicamente 0,70% a 1,10%. O molibdênio melhora a temperabilidade, a resistência a altas temperaturas e a resistência ao amolecimento.
• Vanádio (V): Tipicamente 0,20% a 0,92%. O vanádio ajuda a formar carbonetos duros, melhorando significativamente a resistência ao desgaste e mantendo uma estrutura de grãos finos.
• Manganês (Mn): Aproximadamente 0,34% a 0,35%. O manganês melhora a temperabilidade e a desoxidação.
• Silício (Si): Cerca de 0,30% a 0,31%. O silício também aumenta a temperabilidade e pode melhorar a tenacidade.

Propriedades-chave relevantes para a fabricação de ferramentas

• Alto Dureza: Depois tratamento térmico, este material pode atingir uma dureza de 60 a 62 HRC. No estado temperado, a faixa de dureza é de 60-64 HRC e após têmpera, a dureza é de 60-61 HRC. Na produção real, aproveitamos essa característica de alta dureza.
• Alta resistência ao desgaste e à abrasão:Tem excelente vestir resistência. Isso ocorre porque contém uma grande quantidade de carbonetos de liga de alta dureza, especialmente carbonetos ricos em cromo.
• Resistência moderada:Embora este aço tenha excelente resistência ao desgaste, sua tenacidade é muito inferior à de outros aços para ferramentas, como os da série S ou da série A, como S7 e A2. Na produção real, quando utilizado em matrizes para trabalho a frio, embora a tenacidade seja igualmente importante, este material ainda pode ser uma escolha adequada. Além disso, com base em nossa experiência prática, o material D2 laminado a quente apresenta melhor tenacidade do que o aço D2 forjado de grande porte. Analisamos que isso se deve ao fato de os carbonetos presentes no material laminado a quente serem menores e mais uniformemente distribuídos.
• Estabilidade dimensional: Deformação mínima durante o tratamento térmico, tornando-o ideal para a fabricação de ferramentas e moldes de precisão. A têmpera ao ar também minimiza o risco de rachaduras e deformações. Quando temperado ao ar na temperatura de têmpera adequada, a expansão ou contração é de apenas 0,0005 polegadas por polegada.
• Usinabilidade: Possui excelente resistência ao desgaste, mas isso também o torna muito difícil de usinar. Se a classificação de usinabilidade para aço com teor de carbono de 1% for definida como 100, a classificação para aço D2 será 45.
• Polibilidade e capacidade de gravação: Possui boa polibilidade, tornando-o adequado para moldes plásticos e outras ferramentas que exigem alto acabamento superficial.
• Soldabilidade:Não é fácil soldar usando métodos convencionais.

Aplicações específicas de fabricação de ferramentas

Na tabela abaixo, listei os principais usos do aço D2 e as características utilizadas nesses usos. Esses usos não são encontrados apenas em alguns materiais de referência, mas também resumem os padrões que observamos em nossa prática de produção. Convidamos os leitores a compartilhar suas ideias conosco.

Aplicativo	Motivo / Detalhes
Matrizes e punções de corte	Excelente resistência ao desgaste, adequada para produção em massa, especialmente com aço laminado a quente e não decapado.
Matrizes de conformação a frio	Excelente resistência ao desgaste e à deformação. Utilizado em matrizes de trefilação (arames, barras, placas) e matrizes de estampagem profunda (punções, matrizes anelares).
Matrizes de laminação de roscas	A alta resistência ao desgaste o torna adequado para uso a longo prazo em matrizes de laminação de roscas circulares e planas.
Facas de corte e corte	Ideal para corte a frio de chapas finas a médias na produção em massa. Também pode ser usado para corte a quente, mas H11 é melhor para resistência.
Rolos e rolos de conformação	Excelente resistência ao desgaste. Utilizado em rolos laminados a frio, especialmente rolos roscados e laminadores multicilíndricos.
Medidores e ferramentas de precisão	A estabilidade dimensional inerente o torna adequado para ferramentas de alta precisão.
Punções e matrizes de perfuração	Excelente resistência ao desgaste.
Matrizes de cunhagem	Pode ser usado para cunhar matrizes e pequenas peças de alumínio. Para cavidades profundas propensas a rachaduras, O1, S5/S6, ou A2 são alternativas melhores.
Ferramentas de extrusão a frio	Recomendado para punções e matrizes de extrusão a frio. Pode ser usado com aço ferramenta M2 para extrusão de aço.
Moldes/Inserções de Plástico	A alta resistência ao desgaste permite seu uso em cavidades embutidas, mas não é uma aplicação primária. P20 ou H13 são mais comuns em cavidades maiores ou complexas.1

Essencialmente, a excelente resistência ao desgaste e a estabilidade dimensional fazem dele o material preferido para aplicações de alto volume e longo prazo. No entanto, sua excelente resistência ao desgaste também o torna difícil de processar e relativamente quebradiço. Vários fatores precisam ser considerados na seleção dos materiais.

1. Referências: Totten, George E., et al., editores. Manual de Projeto de Ligas Mecânicas. Marcel Dekker, 2003. ↩︎