Aço para ferramentas H13 vs A2: uma comparação abrangente

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Aço para ferramentas H13 vs. A2: Qual é a diferença entre H13 e A2 aço? Na fabricação moderna, o aço para ferramentas é um material essencial indispensável como aço especializado e de alta qualidade. O aço ferramenta mantém suas capacidades de corte e conformação em temperaturas extremas após a têmpera e o revenimento. Quando nossos clientes selecionam materiais para condições operacionais complexas, geralmente recomendamos avaliá-los em três dimensões principais, que constituem os três fatores críticos do desempenho do aço para ferramentas: resistência ao desgaste, tenacidade e dureza a quente.

No sistema padrão do AISI (American Iron and Steel Institute), o H13 e o A2 são dois tipos de aço fundamentais altamente representativos, mas seus cenários de aplicação são totalmente distintos. O H13 (1.2344), como um aço para ferramentas de trabalho a quente, O aço inoxidável, de alta qualidade, é usado principalmente em ambientes de alta temperatura. Ele apresenta excelente resistência à fadiga térmica e é amplamente empregado em moldes de fundição sob pressão. Por outro lado, o A2 é um endurecedor de ar aço para ferramentas de trabalho a frio, projetado para condições em temperatura ambiente.

Definição do ambiente operacional: Trabalho a quente vs. trabalho a frio

Na seleção de aços para ferramentas e matrizes, o H13 e o A2 são frequentemente usados como pontos de referência típicos. A diferença mais fundamental entre o H13 e o A2 está em suas temperaturas de operação. O H13 mantém sua resistência em altas temperaturas, suportando temperaturas instantâneas de até 700°C (1300°F). Obviamente, o H13 também tem um limite de temperatura. Depois de 650°C (1138°F), a resistência do material H13 começa a diminuir. Para prolongar a vida útil do material, recomenda-se o uso de material H13 ESR (Electroslag Remelting) de maior pureza. O A2, por outro lado, é adequado apenas para ambientes com temperatura ambiente, com temperaturas operacionais típicas abaixo de 200°C (400-500°F).

Composição e comparação de propriedades mecânicas

No mundo dos aços para ferramentas, nenhum material é perfeito. A seleção do material é fundamentalmente uma troca entre três propriedades principais: resistência ao desgaste, tenacidade e dureza a quente.

• Robustez. Em uma escala de classificação de resistência de 1 a 9 (da mais baixa à mais alta), o H13 tem classificação 9, enquanto o A2 tem classificação 5. Se o seu ferramental precisar suportar impactos severos ou operar sob tensões complexas, a tenacidade é a principal consideração. O H13 tem um teor de carbono mais baixo e normalmente atinge uma dureza de 40-50 HRC. O baixo teor de carbono minimiza a formação de carbonetos não resolvidos, aumentando assim a resistência ao impacto do H13. Por outro lado, o A2 apresenta dureza moderada. Para atender aos requisitos de dureza em aplicações de trabalho a frio, o A2 aumenta seu teor de carbono e carboneto, aumentando sua dureza, mas reduzindo parcialmente sua tenacidade.
• Resistência ao desgaste. Em uma escala de classificação de resistência ao desgaste de 1 a 9 (da mais baixa à mais alta), o H13 é classificado como 3, enquanto o A2 é classificado como 6. A resistência ao desgaste normalmente se correlaciona diretamente com o teor de carbono e a quantidade de partículas de carboneto duro no aço. O A2 contém mais carbono. Esse alto teor de carbono forma carbonetos duros abundantes, o que lhe confere uma resistência ao desgaste em temperatura ambiente significativamente superior à do H13. Devido ao seu menor teor de carbono, o H13 não possui partículas de carboneto primário suficientemente grandes para resistir ao desgaste abrasivo. Embora seu teor de vanádio ofereça alguma ajuda, ele não pode competir com o aço trabalhado a frio em uma comparação de resistência pura ao desgaste.
• Dureza vermelha. Na escala vermelha de dureza de 1 a 9 (da mais baixa à mais alta), o H13 é classificado como 6 e o A2 como 5. Enquanto o aço comum amolece e se deforma rapidamente acima de 500-550°C, o H13 mantém alta dureza e resistência mesmo em temperaturas elevadas. O A2 não possui os elementos de liga necessários para resistir ao amolecimento em altas temperaturas, o que limita sua aplicação em ambientes de trabalho a frio.

Tratamento térmico e características de fabricação

A seleção do material é apenas a primeira etapa; o desempenho final das ferramentas e matrizes geralmente é determinado pelo processo de tratamento térmico. Tanto o H13 quanto o A2 são aços de endurecimento a ar e de endurecimento profundo que endurecem por meio de resfriamento a ar. Em comparação com o resfriamento a óleo ou a água, o endurecimento a ar induz a um estresse térmico mínimo e apresenta o menor risco de deformação. De acordo com algumas fontes de dados, o H13 e o A2 apresentam uma expansão dimensional extremamente mínima após o tratamento térmico adequado, aproximadamente 0,001 mm/mm.

Durante a têmpera, os processos para os aços H13 e A2 diferem significativamente. O H13 é um aço de endurecimento secundário, e recomenda-se realizar pelo menos dois ciclos de têmpera, ou até mesmo uma tripla têmpera. Vários ciclos de revenimento não só aliviam as tensões residuais, mas também promovem a precipitação de carboneto, resultando em dureza vermelha excepcional e resistência à fadiga térmica. O aço A2 apresenta um pico de endurecimento secundário em torno de 510°C. No entanto, em aplicações de trabalho a frio, a resistência a altas temperaturas geralmente não é necessária; em vez disso, é preciso ter dureza e resistência ao desgaste suficientes. Na prática, para obter alta dureza no aço A2, costuma-se empregar uma temperatura de têmpera mais baixa, de 230°C. O revenimento em alta temperatura é considerado apenas quando é necessária uma tenacidade extremamente alta ou para eliminar a retenção de resíduos. austenita.

Em termos de usinabilidade, com o aço carbono para ferramentas 1% definido como referência de 100 pontos, H13 no recozido O estado tem uma pontuação de usinabilidade de aproximadamente 70 pontos. Da mesma forma, a pontuação A2 no estado recozido é de aproximadamente 60 pontos. A usinagem é responsável por uma parte significativa dos custos de fabricação de ferramentas e matrizes. Portanto, a usinabilidade é um fator crítico que não pode ser negligenciado.

Aplicativos

• Aplicações do Aço para Ferramentas H13: Amplamente utilizado em aplicações gerais de trabalho a quente, matrizes de fundição sob pressão (para alumínio, zinco e magnésio), ferramentas para moldes de injeção de plástico e ferramentas de forjamento. É adequado para matrizes de extrusão a quente para alumínio, magnésio, aço, cobre e latão. Também utilizado em punções, perfuradores e mandris para trabalho a quente. Pode ser usado como aço para moldes em cavidades usinadas e é recomendado para moldes plásticos altamente polidos após refino ESR, sendo, às vezes, empregado em peças estruturais altamente tensionadas na indústria aeroespacial devido à sua resistência ao amolecimento em temperaturas elevadas e tenacidade moderada.
• Aço para ferramentas A2: Um aço para ferramentas de endurecimento a ar de uso geral com uma ampla gama de aplicações de ferramentas. Comumente usado para matrizes de corte e perfuração na produção em massa. Também é usado para matrizes de conformação a frio, matrizes de cunhagem, matrizes de estiramento e laminação, matrizes de laminação de roscas, lâminas de cisalhamento e corte e rolos de conformação. É uma boa opção para ferramentas e matrizes de trabalho a frio de serviço intermediário. Pode ser usado para moldes e insertos pequenos e é preferido para matrizes grandes devido à baixa distorção durante o processo. tratamento térmico. Às vezes usado como alternativa aos aços para trabalho a quente para ferramentas de cisalhamento a quente e matrizes usadas na extrusão a quente de zinco.

Resumo da comparação

Em essência, o H13 foi projetado para ambientes severos de alta temperatura, priorizando a dureza a quente e a forte resistência ao impacto, enquanto o A2 é um aço versátil para trabalho a frio que se destaca pela resistência ao desgaste e pela estabilidade dimensional para operações em temperatura ambiente. Se tiver dificuldade para decidir entre esses dois materiais, entre em contato conosco para obter orientação profissional.

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