Aço ferramenta para têmpera em óleo: classes, propriedades, tratamento térmico e aplicações

Esses aços geralmente contêm de 0,85% a 1,55% de carbono, com adições moderadas de manganês, cromo, tungstênio, molibdênio ou silício. Essa composição da liga confere a eles maior temperabilidade do que os aços-ferramenta comuns para têmpera em água. Como resultado, eles podem atingir maior dureza com têmpera em óleo do que com têmpera em água.

Os aços para ferramentas de têmpera em óleo situam-se entre os aços de têmpera em água e os aços de têmpera ao ar. São mais seguros para têmpera do que os aços de têmpera em água, pois a têmpera em óleo reduz o risco de fissuras e distorções. Comparados aos aços de têmpera ao ar, são geralmente mais fáceis de usinar e mais econômicos, mas tipicamente oferecem menor estabilidade dimensional e resistência ao desgaste sob condições severas de usinagem.

Sua melhor aplicação é em ferramentas para trabalho a frio que exigem equilíbrio entre dureza, resistência ao desgaste, usinabilidade, segurança no tratamento térmico e custo-benefício. Sua principal limitação é a baixa resistência ao amolecimento em altas temperaturas. Para matrizes de trabalho a quente, ferramentas de fundição sob pressão ou ferramentas de corte de alta velocidade, os aços para trabalho a quente ou aços rápidos são mais adequados.

Aço ferramenta temperável em óleo versus aço temperável em água e aço temperável ao ar

O aço ferramenta de têmpera em óleo é melhor compreendido ao compará-lo com os dois grupos vizinhos de aço ferramenta para trabalho a frio: os aços de têmpera em água e os aços de têmpera ao ar.

Os aços de têmpera em água são simples e de baixo custo, mas seu processo de têmpera severo os torna arriscados para ferramentas complexas. Os aços de têmpera em óleo reduzem esse risco, mantendo boa usinabilidade e custo razoável.

Os aços de endurecimento ao ar proporcionam melhor estabilidade dimensional porque esfriam mais lentamente e contêm mais elementos de liga. São mais adequados para matrizes complexas, seções grandes e longos períodos de produção, mas geralmente são mais caros e mais difíceis de usinar.

Principais classes de aço ferramenta para têmpera em óleo

A série O não é uma família extensa. As classes mais importantes são O1, O2, O6 e O7. Cada classe tem uma função diferente nas ferramentas de trabalho a frio.

Principais propriedades do aço ferramenta endurecível em óleo

Os aços ferramenta de têmpera em óleo são valorizados por seu desempenho equilibrado em aplicações de trabalho a frio. Embora não ofereçam a maior resistência ao desgaste ou a melhor estabilidade dimensional entre todos os aços ferramenta, proporcionam uma combinação prática de propriedades a um custo razoável.

Os aços de têmpera em óleo podem atingir uma dureza maior do que os aços de têmpera em água. Isso é vantajoso para ferramentas que necessitam de afiação ou retificação frequentes, pois a dureza não se limita apenas a uma camada superficial.

A resistência ao desgaste desses aços provém principalmente do alto teor de carbono e da estrutura martensítica endurecida. O aço O7 aprimora ainda mais a resistência ao desgaste por meio de um teor mais elevado de carbono e tungstênio. No entanto, os aços da série O não contêm o grande volume de carbonetos encontrado nos aços para trabalho a frio da série D ou nos aços rápidos.

O6 é a liga especial deste grupo. Durante o recozimento, parte do seu carbono forma grafite nodular livre. Essa grafite melhora a usinabilidade e reduz o desgaste por atrito durante o contato deslizante, tornando o O6 útil para matrizes de trefilação, cilindros de conformação e componentes de máquinas sujeitos a atrito.

Aplicações comuns do aço ferramenta endurecível em óleo

Os aços ferramenta de têmpera em óleo são usados principalmente em ferramentas que operam à temperatura ambiente ou a temperaturas relativamente baixas. São adequados para ferramentas de produção em lotes curtos a médios, ferramentas de precisão e ferramentas gerais para trabalho a frio.

Os aços da série O não são aços de corte de alta velocidade. Eles podem funcionar em ferramentas de corte de baixa a média velocidade, mas os aços rápidos são mais adequados quando o calor gerado durante o corte se torna um fator crítico.

Noções básicas de tratamento térmico de aço ferramenta temperado em óleo

Os aços para ferramentas de têmpera em óleo são geralmente fornecidos em condição recozida para usinagem. Após a usinagem, a ferramenta é endurecida por aquecimento, têmpera em óleo e revenido.

O aço O1 geralmente utiliza uma faixa de austenitização mais alta do que o aço O2. O aço O2 pode endurecer a uma temperatura relativamente baixa, o que ajuda a reduzir a movimentação durante o tratamento térmico. O aço O7 requer um controle de têmpera mais rigoroso, pois seu maior teor de carbono e tungstênio melhora a resistência ao desgaste, mas reduz a temperabilidade em seções mais espessas. Em ferramentas de aço O7 mais espessas, a temperatura do óleo, a agitação e o tempo de transferência tornam-se mais críticos.

A agitação do óleo é importante durante o processo de têmpera. Sem a movimentação suficiente do óleo, pode ocorrer a formação de vapor ao redor da ferramenta quente, o que torna o resfriamento lento e irregular. Isso pode causar pontos de fragilidade ou dureza desigual.

O revenimento deve ser feito imediatamente após a têmpera. O aço temperado é duro, porém quebradiço, e o revenimento confere à ferramenta uma tenacidade adequada para uso. Para muitas ferramentas de trabalho a frio da série O, a dureza final geralmente fica em torno de 58 a 62 HRC, mas a dureza necessária deve ser determinada pelo projeto da ferramenta e pelas condições de serviço.

Como escolher o aço ferramenta adequado para têmpera em óleo.

A seleção da classe de ferramenta deve começar pelo principal problema de funcionamento da mesma.

Para a maioria das ferramentas de uso geral, O1 é o ponto de partida. Para ferramentas de precisão ou com baixa distorção, O2 é mais adequado. Para aplicações de estampagem, conformação ou desgaste por deslizamento com risco de engripamento, O6 apresenta uma clara vantagem. Para arestas de corte e ferramentas sujeitas a desgaste crítico, O7 é a opção de têmpera em óleo mais resistente.

Se a ferramenta for exposta a altas temperaturas, utilize aço para trabalho a quente ou aço rápido. Se a ferramenta sofrer impactos fortes, considere o aço resistente a choques. Se a ferramenta precisar de altíssima resistência à abrasão, D2 Ou outro aço com alto teor de carbono e cromo pode ser mais adequado. Se a ferramenta precisar de máxima estabilidade dimensional em uma forma grande ou complexa, o aço de têmpera ao ar geralmente é a melhor escolha.