AÇO PARA FERRAMENTAS O1 | 1.2510 | SKS3

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O aço para ferramentas O1 é um aço para ferramentas de baixa liga trabalhado a frio. Possui um certo grau de temperabilidade e resistência ao desgaste, com deformação mínima por têmpera. A distribuição do carboneto é uniforme e as partículas são finas. Os fabricantes normalmente utilizam o aço para ferramentas O1 para a fabricação de matrizes de puncionamento a frio com pequenas seções transversais, formas complexas e diversos calibres e ferramentas de medição. Os graus equivalentes do O1 são DIN 1.2510 (Alemanha), JIS SKS3 (Japão) e GB 9CrWMn (China).

1. Aplicações

• Matrizes e Punções: Matrizes de cunhagem, Matrizes de estampagem, Matrizes de conformação, Estamparia geral (punções e matrizes para tiragens curtas/moderadas), Matrizes de laminação de roscas, Matrizes de corte a frio
• Ferramentas de corte e usinagem: Brocas para ferramentas gerais de oficina (escolha econômica), Lâminas de tesoura (especialmente as menores), Machos, Alargadores, Fresas, Serras de corte, Cortadores circulares, Brocas
• Moldes e Peças de Precisão: Componentes de moldes de plástico (cavidades inseridas, cubos mestres), medidores, ferramentas mestres
• Ferramentas gerais e peças de desgaste: Cames, buchas, guias, rolamentos deslizantes simples, seguidores de came, ferramentas de brunimento, ferramentas de serrilhamento, rolos de alimentação, ferramentas de conformação por rolos (execuções moderadas)

2. Composição do Aço O1¹

Composição dos graus equivalentes de aço para ferramentas O1

3. Propriedades

• Dureza: Dureza do aço O1 é 57-64 Rockwell C (HRC) por têmpera em óleo. À medida que a temperatura de revenimento aumenta, a dureza diminui. Por exemplo, após o revenimento a 482 °C (900 °F), a dureza pode ser reduzida para 47 HRC. 
• Resistência (Tração e Escoamento): O aço ferramenta O1 apresenta uma resistência à tração de 846 MPa e uma resistência ao escoamento de 0,2% de 829 MPa, com uma resistência ao escoamento geral de 758 MPa. Para uma composição O1 específica, a resistência à tração pode ser tão alta quanto 1725 MPa (250 ksi) quando revenida a 800°F (425°C), diminuindo com temperaturas de revenimento mais altas.
• Ductilidade e Tenacidade: O aço O1 apresenta estriamento perceptível antes da fratura, com uma redução substancial da área na fratura de aproximadamente 20%. Sua superfície de fratura tipicamente apresenta um modo copo-cone. Embora geralmente tenha tenacidade média, apresenta resistência ao impacto superior em comparação com outros aços do tipo O dentro da faixa de dureza de trabalho comum de 57 a 64 HRC. A ductilidade geralmente melhora com o aumento da temperatura de revenimento.
• Módulo de Elasticidade: 211 GPa.
• Estabilidade dimensional: Gbom Estabilidade dimensional durante o tratamento térmico. Quando o óleo é resfriado a partir da temperatura correta de endurecimento, ele normalmente se expande em cerca de 0,0015 polegadas por polegada (0,0015 mm/mm). No entanto, fatores como geometria da peça e distorção (curvatura, arqueamento ou torção) podem influenciar as alterações dimensionais finais.
• Usinabilidade: Muito bom Usinabilidade. Se a usinabilidade do aço com teor de carbono 1% for definida como 100, a usinabilidade do aço O1 será 90.

4. O1 Tratamento térmico

O tratamento térmico O aço O1 geralmente envolve quatro etapas principais: pré-aquecimento, austenitização (endurecimento), têmpera e revenimento.

4.1 Pré-aquecimento

O pré-aquecimento é uma etapa essencial para praticamente todos os aços para ferramentas, incluindo o O1. Metalurgicamente, não contribui diretamente para a reação de endurecimento, mas desempenha diversas funções cruciais:

1. Reduz o Choque Térmico: Colocar uma ferramenta fria em um forno quente pode causar choque térmico, levando a deformações excessivas ou rachaduras. O pré-aquecimento minimiza esse risco.
2. Alivia o estresse: ajuda a aliviar o estresse desenvolvido durante processos de usinagem ou conformação.
3. Aumenta a produtividade do equipamento: ao levar a ferramenta a uma temperatura uniforme antes do forno de alta temperatura, diminui o tempo necessário no forno de austenitização.
4. Reduz a degradação da superfície: se o forno de alta temperatura não for neutro, o pré-aquecimento reduz a carburação e a descarbonetação.

A temperatura de pré-aquecimento é 1200°F (650°C). O aço deve ser mantido nesta temperatura por 10 a 15 minutos, ou até que seja aquecido uniformemente em toda a sua seção transversal. Por favor NÃO Não deixe o aço da ferramenta de molho por muito tempo nessa temperatura, pois isso pode alterar a estrutura molecular. Com base em nossa experiência, se a peça for colocada em um forno pré-aquecido (até 650°C/1200°F), coloque-a primeiro na parte superior do forno para remova qualquer frio, o que ajuda a reduzir o choque térmico e diminuir o risco de rachaduras.

4.2 Austenitização (endurecimento)

Após o pré-aquecimento, ajuste a temperatura do forno para a temperatura de austenitização, que é de 815 °C (1500 °F). Devemos aquecer o material até atingir completamente essa temperatura, o que pode ser confirmado pela observação da sua cor combinando com a do forno. Assim que a temperatura estiver estável, comece a calcular o tempo de imersão. Imersão por mais 5 minutos para cada polegada da menor seção transversal. Embora o aço O1 possa ser danificado por imersão excessiva, sua tolerância é geralmente maior em comparação com aços de alta liga.

4.3 Resfriamento²

O aço O1 é classificado como aço tipo O por ser um aço que utiliza óleo como meio de têmpera. O óleo como meio de têmpera é mais lento que a água, porém mais seguro, reduzindo a tensão interna e a tendência a trincas e deformações. Após a têmpera, ele deve ser resfriado a uma temperatura de 52 a 65 °C (125 a 150 °F). Uma vez atingida essa faixa de temperatura, o revenimento deve ser realizado imediatamente.

4.4 Têmpera

Após a têmpera, o aço fica em um estado altamente tensionado e suscetível a trincas. A têmpera serve para:

1. Alivia tensões internas: reduz as tensões internas geradas durante o endurecimento, que podem causar fragilidade.
2. Aumentar a tenacidade: o revenimento aumenta significativamente a tenacidade do aço.
3. Transformar a austenita retida: transforma a austenita retida da etapa de têmpera em martensita nova.

Este aço normalmente requer apenas um processo de têmpera, mas em alguns casos, dois processos de têmpera podem ser necessários. Dois processos de têmpera podem refinar a estrutura dos grãos para aumentar a tenacidade, tornando-o adequado para peças com detalhes complexos ou que exigem alta resistência.

A temperatura de revenimento única é de 350 °F (175 °C), com um tempo de imersão de 2 horas por polegada (25 mm) de seção transversal.

Se for realizado um segundo revenimento, a temperatura deverá ser um pouco mais baixa, normalmente 160 °C (325 °F), e a peça deverá esfriar até a temperatura ambiente entre os dois processos de revenimento.

A dureza do aço para ferramentas O1 após têmpera é de 64-65 HRC. Após revenimento a 177 °C (350 °F), a dureza é de 62-63 HRC, e a 204 °C (400 °F), é de 62 HRC.

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5. Compare o aço O1 com outros aços

5.1 Aço para ferramentas A2 vs. O1

Fornecemos uma comparação direta das principais propriedades e características dos aços para ferramentas de trabalho a frio O1 e A2. Para mais informações sobre este tópico, consulte Aço para ferramentas A2 vs. O1

5.2 Aço O1 vs. O2

Para obter informações detalhadas sobre este tópico, consulte Aço O1 vs. O2

5.3 Aço ferramenta O1 vs. D2

Para obter informações detalhadas sobre este tópico, consulte Aço ferramenta O1 vs. D2

O O1 é um aço mais usinável e mais resistente, com propriedades de tração geralmente mais altas, mas o D2 oferece resistência ao desgaste e estabilidade dimensional significativamente melhores após tratamento térmico devido à sua natureza de endurecimento ao ar e maior teor de liga, especialmente carbonetos de cromo.

Aço ferramenta 5.4 O1 vs. 1095

Embora tanto o aço para ferramentas O1 quanto o aço 1095 sejam aços de alto carbono capazes de atingir alta dureza, o O1 é um aço para ferramentas mais ligado, projetado para têmpera em óleo, oferecendo têmpera mais profunda, melhor estabilidade dimensional e resistência ao desgaste ligeiramente melhor. O 1095, sendo um aço carbono simples, depende da têmpera em água para máxima dureza, o que leva a uma têmpera superficial e a um maior risco de distorção e rachaduras; no entanto, oferece excelente usinabilidade.

6. Limitação do aço ferramenta O1

• Baixa resistência ao amolecimento em temperaturas elevadasO aço para ferramentas O1 é classificado como aço para trabalho a frio, o que significa que suas aplicações são limitadas a baixas temperaturas, normalmente à temperatura ambiente. Possui baixa resistência ao amolecimento quando exposto a temperaturas elevadas. Se utilizado em aplicações de trabalho a quente, é propenso a recozimento ou trincas devido à carga de choque térmico.
• Teor limitado de carboneto para resistência ao desgasteO O1 é um aço para ferramentas de baixa liga, com baixo teor de liga e quase nenhum carboneto em sua microestrutura. Ao contrário dos aços de alto carbono e alto cromo (graus D), que dependem de carbonetos grossos para maior resistência ao desgaste, a resistência ao desgaste do O1 depende principalmente de sua dureza, que é derivada de sua matriz martensítica de alto carbono. Isso o torna menos adequado para aplicações que exigem resistência ao desgaste abrasivo extremamente alta em comparação com aços como D2 ou D3.
• Suscetibilidade a fissuras durante a têmperaO aço O1 é suscetível a trincas por choque térmico durante a têmpera em óleo, especialmente em peças com cantos vivos ou desenhos complexos, como aquelas com furos próximos à borda. Embora a têmpera em óleo seja considerada mais segura e resulte em menos distorção do que a têmpera em água, o aquecimento rápido até as temperaturas de forjamento também torna os aços O1 um tanto sensíveis a trincas.
• DescarbonetaçãoO aço para ferramentas O1 é propenso à descarbonetação durante o tratamento térmico. Para evitar isso, ele deve ser recozido e/ou temperado em atmosfera neutra controlada, a vácuo ou em forno de sal neutro. Embora seja geralmente considerado altamente resistente à descarbonetação em comparação com outros tipos de aço, precauções ainda são necessárias.
• Limitações de temperabilidade e tamanho da seção. Embora o O1 tenha temperabilidade suficiente para que seções pequenas a moderadas atinjam dureza total quando temperado em óleo, sua temperabilidade pode não ser suficiente para ferramentas e matrizes muito grandes.
• Alterações dimensionais durante o tratamento térmico. Quando o aço O1 é temperado em óleo na temperatura de têmpera correta, suas dimensões podem expandir em aproximadamente 0,0015 polegadas/polegada (0,0015 mm/mm).
• Problemas de Austenita Retida. O superaquecimento durante a austenitização pode levar a um aumento na quantidade de austenita retida em peças O1 temperadas, o que pode comprometer a estabilidade dimensional e contribuir para rachaduras.

7. Tratamento de superfície

• Boriding (Boronização)Após a têmpera, o aço O1 passa por um tratamento de borificação a uma temperatura de 850-950 °C. Esse processo forma uma camada extremamente dura e resistente ao desgaste de boretos de ferro (FeB e Fe2B), com dureza entre 1450 e 5000 HV. O aço O1 borificado apresenta três vezes a resistência ao desgaste do aço não tratado.
• Revestimentos de deposição física de vapor (PVD)O processo PVD para aço O1 é realizado em temperaturas relativamente baixas (200–500 °C) para minimizar os efeitos de têmpera no núcleo. Películas finas de materiais duros, como nitreto de titânio (TiN) ou carboneto de titânio (TiC), são depositadas na superfície do aço para ferramentas O1. Os revestimentos PVD apresentam dureza extremamente alta (2000 HV para TiN e 3500 HV para TiC) e inércia química, reduzindo o desgaste por pites e impedindo a adesão de cavacos à ferramenta.
• Cromagem duraEste é um processo de galvanoplastia comumente utilizado para aço para ferramentas. O aço O1 pode ser galvanizado com uma camada de cromo de até 25 µm de espessura.
• Nitretação. Um processo de difusão termoquímica que introduz nitrogênio na superfície da ferramenta, criando uma camada dura (0,013 a 0,05 mm de espessura). Normalmente é aplicado após o acabamento do desbaste em temperaturas entre 400 °C e 550 °C.

8. Fornecimento de formas e dimensões

O aço para ferramentas O1 que fornecemos está disponível em diversos formatos, incluindo barras redondas, chapas, 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 O1. 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. Davis, JR (Ed.). (1998). Manual de metais, edição de mesa (2ª ed., p. 815). ASM International. ↩︎
2. Bryson, WE (2007). Tratamento térmico, seleção e aplicação de aços para ferramentas (p. 91). Publicações Hanser. ↩︎

Perguntas frequentes