Propriedades e aplicações do aço para ferramentas de trabalho a quente H10

O aço para ferramentas H10 é um material especializado, projetado para ambientes desafiadores de trabalho a quente. Com nossa vasta experiência em aço para ferramentas, fornecemos estas informações para ajudá-lo a determinar se o H10 é a escolha certa para as suas necessidades.

1. Composição química do aço para ferramentas H10

O desempenho do H10 é atribuído à sua composição química cuidadosamente controlada. As porcentagens de peso típicas são:

• Carbono (C): 0.35-0.45%
• Manganês (Mn): 0.20-0.70%
• Silício (Si): 0.80-1.25%
• Cromo (Cr): 3.00-3.75%
• Molibdênio (Mo): 2.00-3.00%
• Vanádio (V): 0.25-0.75%
• Fósforo (P): 0,030% máx.
• Enxofre (S): 0,030% máx.
• Níquel + Cobre (Ni+Cu): 0,75% máx.

2. Propriedades do aço para ferramentas H10

O aço H10 oferece uma combinação de propriedades essenciais para ferramentas de trabalho a quente:

• Resistência ao calor: Excelente resistência ao amolecimento em temperaturas elevadas, crucial para manter a integridade da ferramenta durante a operação.
• Dureza a quente: Mantém altos níveis de dureza mesmo em altas temperaturas de operação. A dureza de trabalho típica é de 45–50 HRC, com dureza temperada atingindo 56–59 HRC.
• Robustez: Boa tenacidade em dureza de trabalho normal, atribuída ao seu menor teor de carbono e liga em comparação a algumas outras classes.
• Resistência à fadiga térmica: Suporta ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento.
• Resistência ao desgaste: Boa resistência ao desgaste, especialmente ao desgaste erosivo em altas temperaturas, reforçada pelo teor de vanádio.
• Condutividade térmica: Possui condutividade térmica relativamente alta (aprox. 32 W/m·K) devido ao seu teor de cromo de ~3%, em comparação com ~26 W/m·K dos aços com cromo de 5%, como H11/H13. Isso auxilia na dissipação de calor.
• Endurecimento: A alta temperabilidade permite o resfriamento ao ar (têmpera ao ar) para obter endurecimento total, mesmo em grandes seções.

3. Tratamento térmico de aço para ferramentas H10

Apropriado tratamento térmico é Essencial para otimizar o desempenho do H10. O processo controla a microestrutura do aço para atingir as propriedades mecânicas desejadas.

3.1 Recozimento

O recozimento amolece o aço, alivia o estresse e prepara a microestrutura para o endurecimento.

1. Aquecimento: Aqueça o aço a 845–900°C (1550–1650°F).
2. Imersão: Garanta uma temperatura uniforme em todo o material.
3. Resfriamento: Resfriamento lento a uma taxa controlada de 22°C/h (40°F/h).
4. Resultado: Dureza recozida alvo de 192–229 HB.
5. Proteção: Devido ao seu teor de molibdênio, protege o H10 da descarbonetação durante o recozimento.

3.2 Endurecimento

O endurecimento envolve a transformação da estrutura do aço para atingir alta dureza.

1. Pré-aquecimento: Pré-aqueça uniformemente a 815°C (1500°F).
2. Austenitização: Aquecer rapidamente até a faixa de temperatura de endurecimento de 1010–1040°C (1850–1900°F).
3. Imersão: Mantenha a temperatura de austenitização por 15 a 40 minutos para permitir a transformação de fase e a dissolução do carboneto.
4. Têmpera: A têmpera ao ar (A) é o método recomendado. A têmpera ao ar permite a têmpera completa, mesmo em seções maiores. O resfriamento rápido ao ar transforma a austenita em aço duro e martensítico.
5. Resultado: A dureza típica após têmpera é de 56–59 HRC.

3.3 Têmpera

Têmpera é crucial após a têmpera para melhorar a tenacidade e a estabilidade.

1. Processo: Reaqueça o aço endurecido a uma temperatura específica abaixo da faixa de transformação, mantenha-o nessa temperatura e depois resfrie-o.
2. Propósito: Alivia tensões internas, melhora a tenacidade e a ductilidade e estabiliza a microestrutura para condições de serviço.
3. Temperatura: Aços para trabalho a quente, como o H10, requerem revenimento em alta temperatura para garantir estabilidade durante a operação em altas temperaturas. O H10 demonstra resistência superior ao amolecimento acima de 540 °C (1000 °F) em comparação ao H11, mantendo as propriedades de forma eficaz em temperaturas de serviço.

4. Aplicações do aço para ferramentas H10

O perfil de propriedades do H10 o torna adequado para diversas aplicações exigentes de trabalho a quente:

• Fundição sob pressão: Matrizes para fundição de metais leves e cobre, especialmente componentes sujeitos a alto estresse térmico.
• Forjamento: Matrizes de forjamento sob pressão onde o contato prolongado gera calor significativo.
• Extrusão: Mandris para processos de extrusão a quente.
• Trabalho a quente geral: Ferramentas que exigem boa resistência à abrasão e ao amolecimento em altas temperaturas.

Comparado a graus como H14/H19, o H10 oferece melhor ductilidade. Embora seu menor teor de cromo reduza ligeiramente a temperabilidade em comparação com H11 e Aço para ferramentas H13, o alto teor de molibdênio compensa amplamente. Sua maior condutividade térmica continua sendo uma vantagem fundamental em determinadas aplicações.