Propriedades Físicas do Aço Ferramenta para Trabalho a Quente

Para que servem estes valores

Um bloco de matriz é projetado, aquecido e resfriado por números. O calor específico e a densidade determinam quanta energia é necessária para levar o bloco à temperatura de austenitização e quanto o forno precisa fornecer. A condutividade térmica determina a rapidez com que o calor deixa a superfície durante o resfriamento e quão acentuada se torna a diferença de temperatura ao longo da seção. O módulo de elasticidade determina quanto o bloco se deforma sob as cargas de fixação e de fundição, e a resistividade elétrica é relevante onde uma matriz é eletroerodida ou precisa ser localizada eletricamente.

Todos os quatro graus deste conjunto são aços cromo para trabalho a quente. 1.2343 e 1.2344 são as composições conhecidas no sistema AISI como H11 e H13, e 1.2365 e 1.2367 são os membros da mesma família com mais cromo e molibdênio. Tudo abaixo foi medido apenas nestes quatro graus, portanto um grau fora do conjunto deve ser avaliado a partir de sua própria ficha técnica.

capacidade térmica específica

Os valores aumentam com a temperatura em toda a faixa para 1.2344 e 1.2365. Em 1.2343 e 1.2367 eles aumentam até cerca de 500 a 600 °C e depois caem um pouco, que é a forma que a fonte imprime e é reproduzida conforme impressa. A diferença entre os quatro graus é de cerca de 150 J por kg por K a 100 °C e diminui para cerca de 75 J por kg por K a 1000 °C, portanto um cálculo de forno feito à temperatura ambiente superestima a diferença entre estes graus.

Calor específico na condição recozida, J por kg por K

Fonte, calor específico na condição recozida, item 1 do conjunto de propriedades físicas, página impressa 4-26 do relatório (página 87 do PDF).

Os valores estão em J por kg por K e aplicam-se à condição recozida, conforme declarado pela fonte. Apenas uma tabela de referência, não é uma especificação da Aobo Steel.

Condutividade térmica

A condutividade é fornecida em duas condições porque acompanha a estrutura. Em todos os quatro graus a barra tratada termicamente conduz menos que a barra recozida, entre cerca de 1 e 3 W por metro por kelvin em toda a faixa medida aqui. Esta é a propriedade que decide a rapidez com que uma face de matriz pode passar calor para o meio de resfriamento e quanto da temperatura da face é transportada pelo aço atrás dela em vez de pelo meio à sua frente.

Condutividade térmica nos estados recozido e tratado termicamente, W por m por K

Fonte, condutividade térmica, item 4 do conjunto de propriedades físicas, página impressa 4-27 do relatório (página 88 do PDF).

Os valores estão em W por metro por kelvin. Tratado termicamente significa temperado e revenido para 43 a 44 HRC, que é o estado em que a fonte cita seus próprios valores. Apenas uma tabela de referência, não é uma especificação da Aobo Steel.

Densidade e resistividade elétrica

A densidade é fornecida em três condições. O têmpera e revenido a reduzem ligeiramente em relação ao valor recozido, entre 0,010 e 0,024 sobre uma base de cerca de 7,73 a 7,85, e uma mudança tão pequena está dentro da tolerância de um cálculo de peso feito a partir de uma densidade nominal.

Densidade em três condições, kg por metro cúbico dividido por 1000

Fonte, densidade, item 2 do conjunto de propriedades físicas, página impressa 4-26 do relatório (página 87 do PDF).

Os valores estão em kg por metro cúbico, divididos por 1000, portanto 7,751 lê-se como 7751 kg por metro cúbico. Apenas uma tabela de referência, não é uma especificação da Aobo Steel.

A resistividade é citada a 20 °C nas condições recozida e tratada termicamente, e aumenta com a têmpera em todos os quatro graus. O valor mais alto do conjunto fica cerca de 75 por cento acima do mais baixo, portanto este é um número que separa os graus em vez de agrupá-los. Os valores são dados em micro-ohm metro, que é um milionésimo de um ohm metro.

Resistividade elétrica específica a 20 °C, micro-ohm metro

Fonte, resistividade elétrica específica, item 5 do conjunto de propriedades físicas, página impressa 4-27 do relatório (página 88 do PDF).

Os valores estão em micro-ohm metro, um milionésimo de um ohm metro. A fonte imprime o mesmo conjunto como 4,71, 4,81, 5,20, 5,32, 3,03, 3,08, 3,66 e 3,97, cada um vezes dez elevado a menos sete ohm metro, e a ordem dos oito valores é inalterada aqui. Apenas uma tabela de referência, não é uma especificação da Aobo Steel.

Módulo de elasticidade

O módulo é fornecido à temperatura ambiente nas três condições. Resfriar um bloco rápido o suficiente para endurecê-lo deixa o módulo à temperatura ambiente abaixo do valor recozido, entre cerca de 9 e 21 kN por milímetro quadrado dependendo do grau.

Módulo de elasticidade a 20 °C, N por mm quadrado dividido por 1000

Fonte, módulo de elasticidade a 20 °C, item 6 do conjunto de propriedades físicas, página impressa 4-27 do relatório (página 88 do PDF).

Os valores estão em N por milímetro quadrado, divididos por 1000, portanto 217,3 lê-se como 217300 N por milímetro quadrado. Apenas uma tabela de referência, não é uma especificação da Aobo Steel.

Com a temperatura, o módulo cai de forma constante e os quatro graus permanecem próximos entre si. Nos dois graus com valor impresso a 700 °C, a queda de 20 para 700 °C fica entre 52 e 55 kN por milímetro quadrado, o que representa uma redução de cerca de um quarto. Essa é a razão pela qual um bloco de matriz a quente deflete mais do que um a frio sob a mesma carga, e é o número a inserir em um cálculo de deflexão para um bloco que opera a quente.

Módulo de elasticidade em função da temperatura de ensaio no estado tratado termicamente

Fonte, módulo de elasticidade em função da temperatura de ensaio no estado tratado termicamente, item 7 do conjunto de propriedades físicas, página impressa 4-27 do relatório (página 88 do PDF).

Os valores estão em N por milímetro quadrado, divididos por 1000. A fonte não imprime valor para duas células e elas estão marcadas como n/a aqui. Apenas uma tabela de referência, não é uma especificação da Aobo Steel.

Leitura das tabelas

A condição tratada termicamente nas tabelas de condutividade, resistividade e elasticidade significa temperado e revenido para uma dureza de 43 a 44 HRC, que é o que a fonte declara para seus próprios números. Uma matriz colocada em serviço com dureza mais alta não seguirá exatamente esses números, e uma matriz nitretada também não, porque a nitretação aplica uma camada dura sobre um núcleo mais macio e a camada tem suas próprias propriedades.

Duas células na tabela de elasticidade não têm valor, para 1.2343 e 1.2367 a 700 °C, e estão marcadas como n/a porque a fonte não imprime nada ali. A condutividade do 1.2367 no estado tratado termicamente também converge para seu próprio valor recozido a 600 e 700 °C, que é como a fonte imprime o par.

Dados de referência relacionados

O grau por trás de duas dessas colunas está descrito na página do aço ferramenta H13 e o página do aço ferramenta H11, e o ciclo que produz a condição tratada termicamente está na Guia de tratamento térmico H13. A diferença entre 1.2344 e 1.2367 para uma dada matriz é detalhada na página H13 versus 1.2367. A expansão térmica média e a densidade para uma lista mais longa de graus de aço ferramenta estão na tabela de densidade e expansão térmica, e a condutividade para sete outros graus está na tabela de condutividade térmica.

Dados de referência compilados de Improved Life of Die Casting Dies of H13 Steel by Attaining Improved Mechanical Properties and Distortion Control During Heat Treatment (J. F. Wallace e D. Schwam, relatório final do Departamento de Energia dos EUA DOE/ID/13320-3, outubro de 1998). O conjunto de propriedades físicas está impresso nas páginas 4-26 e 4-27 desse relatório, que são as páginas 87 e 88 do PDF. Todos os números desta página foram lidos das imagens das páginas, e não de uma camada de texto automática.