O aço para ferramentas H11 é um aço endurecido por resfriamento a ar aço para ferramentas de trabalho a quentePossui excelente tenacidade, resistência térmica, desempenho à fadiga e resistência ao desgaste em temperaturas médias. Além disso, mantém alguma tenacidade no estado temperado e demonstra forte resistência à fadiga térmica. Quando temperado ao ar em temperaturas de austenitização mais baixas, apresenta deformação mínima no tratamento térmico e baixa tendência à formação de película de óxido. O aço para ferramentas H11 resiste eficazmente à corrosão do alumínio fundido, tornando-se uma escolha popular para a fabricação de moldes de fundição sob pressão de alumínio, ferramentas de extrusão a quente, moldes de estampagem e forjamento e moldes plásticos.

A designação para este aço é H11 no sistema ASTM A681 dos EUA. Da mesma forma, outras normas nacionais usam designações comparáveis, como ISO X37CrMoV5-1, Japão/JIS SKD6, EUA/UNS T20811, Alemanha/DIN X38CrMoV5-1, Alemanha/W-Nr. 1.2343, República Tcheca (CSN) 19552 e China/GB. 4Cr5MoSiV.

1. Aplicações

• Matrizes de fundição sob pressão
• Matrizes de forjamento
• Ferramentas de extrusão
• Lâminas de corte a quente:
• Componentes aeroespaciais

2. Composição química¹

C	Mn	Si	Cr	Mo	V
0,33 – 0,43%	0,20 – 0,60%	0,80 – 1,25%	4,75 – 5,50%	1.10 – 1.60%	0,30 – 0,60%

Graus equivalentes de aço para ferramentas H11 e suas composições

Notas	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	V
DIN 1.2343	0.33 – 0.43%	0.80 – 1.25%	0.20 – 0.60%	≤ 0,030%	≤ 0,030%	4.75 – 5.50%	1.10 – 1.60%	0.30 – 0.60%
JIS SKD6	0.32 – 0.42%	0.80 – 1.20%	0.20 – 0.50%	≤ 0,030%	≤ 0,030%	4.50 – 5.50%	1.00 – 1.50%	0.30 – 0.60%
GB 4Cr5MoSiV	0.33 – 0.43%	0.80 – 1.20%	0.20 – 0.50%	≤ 0,030%	≤ 0,030%	4.75 – 5.50%	1.10 – 1.60%	0.30 – 0.60%

3. Propriedades²

O aço para ferramentas H11 possui uma combinação excepcional de dureza atingível, dureza vermelha (dureza a quente), tenacidade e resistência ao desgaste.

• ForçaPode ser tratado termicamente para atingir resistências de 0,2% bem acima de 1380 MPa (200 ksi) e resistências à tração máximas superiores 2070 MPa (300 ksi). 
• Dureza: Durezas de trabalho normais normalmente variam de 40 a 55 HRC. Para aplicações como fundição sob pressão de alumínio, uma dureza preferencial de 47 HRC é observada. Na fundição sob pressão, matrizes H11 podem ser temperadas para 42–52 HRC, insertos e núcleos para 46–52 HRC, êmbolos para 46–50 HRC, corrediças para 46–52 HRC, mangas de injeção para 44–48 HRC e bicos para 32–42 HRC. Para punções e matrizes de forjamento a quente, a dureza normalmente varia de 44–48 HRC. Cilindros de laminação a quente (para pequenas tiragens e baixas temperaturas) usam H11 a 40–48 HRC. Matrizes de estampagem a quente são normalmente de 48–52 HRC.
• Dureza a quente/Dureza a vermelho: Boa resistência ao revenimento, mantendo alta dureza e resistência a temperaturas elevadas. Resiste ao amolecimento durante exposição contínua a temperaturas de até 540 °C (1000 °F). Embora sua dureza a quente seja menor do que a de outros aços para trabalho a quente, como H19 ou H21, ainda mantém a dureza melhor do que outros aços de média liga em temperaturas mais altas. A Dureza a Quente/Dureza Vermelha é uma propriedade muito importante para aços para ferramentas de trabalho a quente.
• Tenacidade e Ductilidade: Boa ductilidade e resistência ao impacto. Apresenta melhor resistência à fratura frágil em comparação com aços com maior teor de liga, como H14, H19 e H21. Os processos de refusão por eletroescória (ESR) ou por arco a vácuo (VAR) podem melhorar significativamente a ductilidade e a tenacidade.
• Resistência à fadiga: Este material pode proporcionar altos níveis de resistência à fadiga e estabilidade térmica em uma faixa de temperatura de 75 a 540 °C (167 a 1000 °F). Comparado ao aço 4340, que passou pelo mesmo tratamento térmico de alta intensidade, o H11 apresenta melhor resistência à fadiga.
• Resistência ao desgaste:Sua resistência ao desgaste é menor que a do H13.
• Soldabilidade: É facilmente soldável, mesmo em seções pesadas. 
• Usinabilidade: Boa usinabilidade, classificada em torno de 70% de um aço carbono padrão 1%.
• Propriedades térmicas: Possui um coeficiente de expansão térmica relativamente baixo e uma condutividade térmica de 26 W/m·K.
• Resistência à corrosão: Resistência acima da média à oxidação e corrosão.
• Resistência à verificação de calor: Boa resistência à fadiga térmica ou à corrosão.

4. Tratamento térmico de aço para ferramentas H11

Preciso Tratamento térmico de aço para ferramentas H11 é crucial para atingir seu desempenho ideal como aço cromo 5% para trabalho a quente e aço de ultra-alta resistência, semelhante ao H11 Modificado e ao H13. Este processo ajusta a microestrutura para ferramentas de fábrica exigentes. 

4.1 Forjamento

Este aço é facilmente forjado, com uma faixa de temperatura adequada de 1120 a 1150 °C (2050 a 2100 °F). Recomendamos pré-aquecer o tarugo a 790 a 815 °C (1450 a 1500 °F) e, em seguida, aquecê-lo uniformemente até a temperatura de forjamento. A temperatura de forjamento NÃO deve ser inferior a 925 °C (1700 °F). Se a temperatura cair para perto desse nível, o tarugo deve ser reaquecido antes de continuar o processo de forjamento.

4.2 Austenitização (endurecimento)

A austenitização, etapa primária de endurecimento, envolve o aquecimento para transformar sua estrutura em austenita. Isso permite a conversão e dissolução uniformes dos elementos de liga e dos carbonetos.

• Pré-aquecimento: Recomenda-se pré-aquecer o H11 a 760-815 °C (1400-1500 °F) antes da austenitização para minimizar o choque térmico e as rachaduras, especialmente para este material de alta liga.
• Temperaturas de austenitização e tempos de imersão: A temperatura de austenitização é de 995 a 1025 °C (1825 a 1875 °F). O tempo de imersão é de 20 minutos + 5 minutos para cada 25 mm (1 polegada) de espessura.

Manter a temperatura de austenitização garante transformação e dissolução uniformes.

4.3 Têmpera

Após a austenitização, o aço H11 é rapidamente temperado para formar martensita dura. O H11 é um aço endurecível ao ar, proporcionando têmpera uniforme em grandes seções com tensão residual e alteração dimensional mínimas. O resfriamento a ar é o método padrão e preferencial para o aço para ferramentas H11. Embora o resfriamento a ar seja padrão, a têmpera em óleo a 995 °C (1825 °F) é uma alternativa possível. O H11 e outros aços para ferramentas para trabalho a quente devem nunca se apague com água, pois isso pode causar rachaduras.

4.4 Têmpera

Após a têmpera, o revenimento do aço para ferramentas H11, reaquecido a uma temperatura mais baixa, é crucial para melhorar a tenacidade, aliviar tensões e estabilizar as propriedades. O aço H11 é um aço de têmpera secundária. Ele atinge seu melhor desempenho quando revenido em temperaturas acima de 510 °C (950 °F). Recomendamos a realização de múltiplos tratamentos de revenimento para atingir a tenacidade ideal e prolongar a vida útil da ferramenta. Deixe as peças esfriarem à temperatura ambiente entre cada ciclo de revenimento para minimizar a austenita residual. 

Tabela de Dureza e Temperatura de Revenimento para Aço H11

Temperatura de têmpera	Rockwell C
Como extinto	56
700°F/370°C	54
800°F/425°C	55
900°F/480°C	57
1000°F/540°C	56
1100°F/595°C	46
1200°F/650°C	36

4.5 Recozimento 

A temperatura de recozimento varia de 845 a 900 °C (1550 a 1650 °F). A taxa de resfriamento é de 22 a 40 °C/h (40 a 75 °F/h). A dureza após o recozimento é de 192 a 229 HB.

4.6 Outras considerações importantes sobre o tratamento térmico H11

• Normalizando: Este processo é geralmente não recomendado para aços ferramenta H11 ou H13 devido ao alto risco de rachaduras, especialmente com descarbonetação da superfície.
• Alívio do estresse: Após o aço H11 passar por processos como retificação, soldagem ou eletroerosão (EDM), recomendamos enfaticamente que ele seja submetido a um tratamento de alívio de tensões a 650 °C. Este tratamento deve ser realizado a uma temperatura de 14 a 28 °C (25 a 50 °F) inferior à temperatura de revenimento anterior. Após o alívio de tensões, o resfriamento deve ser lento, a uma taxa máxima de 300 °C/h, para evitar a formação de novas tensões.
• Tratamento Criogênico: O tratamento a temperaturas abaixo de zero (por exemplo, -73°C / -100°F) pode reduzir a austenita retida; no entanto, as altas temperaturas de revenido do H11 geralmente tornam esse tratamento desnecessário para se obter a resposta máxima de endurecimento secundário.
• Proteção de superfície: Proteger suas superfícies contra oxidação e descarbonetação durante tratamentos de alta temperatura, como austenitização e recozimento, é vital. Isso geralmente é obtido por meio de atmosferas controladas, fornos a vácuo ou banhos de sal.

5. Fornecimento de formas e dimensões

O aço para ferramentas H11 que fornecemos está disponível em diversos formatos, incluindo barras redondas, chapas finas, placas, barras planas, barras quadradas e blocos. As dimensões da barra plana variam de: largura 20 a 600 mm × espessura 20 a 400 mm × comprimento 1.000 a 5.500 mm. As dimensões da barra redonda variam de um diâmetro de 20 a 400 mm × comprimento de 1.000 a 5.500 mm. As dimensões do bloco são obtidas cortando a barra plana.

Para tamanhos menores, como barras redondas com diâmetro inferior a 70 mm, utilizamos o processo de laminação a quente. Para tamanhos superiores a 70 mm, oferecemos produtos forjados.

Teste UT: setembro de 1921-84 D/d, E/e. 

Tratamento de superfície: acabamentos de superfície originais pretos, descascados, usinados/torneados, polidos, retificados ou fresados.

Status do Estoque: Não mantemos estoque de aço para ferramentas H11. Organizamos a produção com base nos pedidos dos clientes.

Prazo de entrega: Materiais para forno elétrico a arco (EAF) levam de 30 a 45 dias. Materiais para ESR levam aproximadamente 60 dias.

1. Bringas, JE (Ed.). (2004). Manual de Padrões Comparativos de Aço do Mundo (3ª ed., p. 434). ASTM Internacional. ↩︎
2. Murray, GT (Ed.). (1997). Manual de Seleção de Materiais para Aplicações de Engenharia. Imprensa CRC. ↩︎

Perguntas frequentes