Aço para ferramentas S1 | 1.2550

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O aço para ferramentas S1 é um material resistente a choques. Sua principal característica é a tenacidade excepcional, o que o torna altamente resistente a cargas de impacto. Entender suas propriedades ajuda a determinar se ele atende corretamente às suas necessidades de fabricação.

1. Chemical Composition¹

A composição química típica (peso %) do aço S1 está dentro destas faixas:

2. Propriedades do aço para ferramentas S1

Entender essas propriedades do aço S1 ajudará você a determinar sua adequação para suas aplicações específicas de fábrica:

2.1 Dureza

O aço ferramenta S1 pode atingir uma dureza entre 40 e 63 HRC após tratamento térmico. No entanto, para a maioria das aplicações práticas que exigem sua resistência ao choque característica, o S1 é normalmente usado em uma faixa de dureza de trabalho de 50-56 HRC, geralmente em torno de 55 HRC. É importante lembrar que, embora uma dureza maior melhore vestir resistência, geralmente reduz a tenacidade.

2.2 Resposta ao tratamento térmico

O S1 é um aço endurecível em óleo, capaz de atingir a dureza necessária através da oxidação do óleo. têmperaPara seções transversais mais simples ou maiores, a têmpera em água ou salmoura também pode ser uma opção viável. Apresenta uma profundidade média de endurecimento.

Pós-endurecimento e têmpera são etapas críticas. Enquanto uma temperatura de revenimento baixa (em torno de 300 °C / 570 °F) proporciona dureza máxima, o aço S1 oferece uma ampla faixa de revenimento utilizável, de aproximadamente 175 °C a 540 °C (350 °F a 1000 °F). Comparado a aços com maior teor de liga, o aço ferramenta S1 apresentará uma redução mais pronunciada na dureza à medida que as temperaturas de revenimento aumentam. Esteja ciente de que revenimentos abaixo de 315 °C (600 °F) podem tornar o aço mais suscetível à sensibilidade ao entalhe.

2.3 Tenacidade e Resistência ao Choque

É aqui que O aço para ferramentas S1 realmente se destacaPossui tenacidade muito alta, frequentemente a mais alta, entre os aços para ferramentas, especialmente quando comparado a muitas classes trabalhadas a frio. Essa tenacidade excepcional, uma propriedade essencial do aço S1, o torna ideal para aplicações que envolvem impactos repetidos, choques mecânicos ou cargas repentinas. O teor médio de carbono, combinado com adições de silício e tungstênio, é fundamental para essa característica.

2.4 Resistência ao desgaste

Ofertas de aço para ferramentas S1 resistência ao desgaste média a baixa. Isso é geralmente menor do que os aços para ferramentas de trabalho a frio, como D2 ou A2O teor de tungstênio contribui com alguma resistência inerente ao desgaste. Para aplicações que exigem maior resistência ao desgaste superficial, a nitretação pode ser considerada. No entanto, esse processo requer um gerenciamento cuidadoso, pois as temperaturas envolvidas podem reduzir a dureza e a resistência do núcleo, levando potencialmente à deformação plástica em áreas de alta tensão se não for controlado adequadamente.

2.5 Dureza a quente e resistência ao calor

O aço ferramenta S1 possui dureza baixa a média. Não mantém sua dureza em temperaturas elevadas tão eficazmente quanto os aços rápidos. No entanto, graças em parte ao seu teor de tungstênio, oferece um grau de resistência ao calor, permitindo seu uso em serviços em temperaturas moderadamente elevadas ou em algumas aplicações de trabalho a quente, geralmente até temperaturas em torno de 540 °C (1000 °F).

2.6 Usinabilidade

Quando devidamente recozido, o aço para ferramentas S1 é considerado como tendo boa usinabilidadeSua classificação é frequentemente citada como 90-95, em comparação com o padrão de aço carbono 1% de 100. Mesmo na condição endurecida, a usinabilidade é considerada bastante boa. A usinabilidade do aço S1 pode ser ainda melhorada com o aumento do teor de enxofre.

2.7 Estabilidade Dimensional

A têmpera em óleo, o método típico para S1, geralmente resulta em pequenas e previsíveis mudanças dimensionaisEmbora aços endurecíveis ao ar, como o S7, ofereçam estabilidade dimensional superior, o desempenho de estabilidade dimensional do aço para ferramentas S1 é considerado bom em graus endurecíveis em óleo ou água. A têmpera em água causa choque térmico severo ao aço para ferramentas S1, aumentando o risco de trincas e deformações, portanto, deve ser usada com cautela.

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3. Tratamento térmico de aço para ferramentas S1

O aço para ferramentas S1 é um aço resistente a choques. O tratamento térmico adequado é fundamental para seu desempenho. Este guia descreve as etapas padrão do tratamento térmico para o aço para ferramentas S1.

3.1 Pré-aquecimento

O pré-aquecimento é necessário para o aço ferramenta S1 antes da austenitização. Ele reduz o choque térmico, ajuda a aliviar as tensões de usinagem e pode melhorar a produtividade do forno.

Procedimento: Aquecer a 650-677 °C (1200-1250 °F). Manter por 10 a 15 minutos ou até que o aquecimento seja uniforme. É preferível o aquecimento rápido, do pré-aquecimento à temperatura de austenitização.

3.2 Austenitização (endurecimento)

Esta etapa transforma a estrutura do aço em austenita, dissolvendo elementos de liga para endurecimento.

Procedimento: Aquecer a 940-954 °C (1725-1750 °F). Uma faixa de 845-925 °C (1550-1700 °F) também é indicada.

Tempo de imersão: Deixe de molho por 1 hora para cada polegada da menor seção transversal (por exemplo, 30 minutos para 1/8 de polegada). Respeite rigorosamente os tempos de molho, pois o tempo excessivo pode ser prejudicial.

3.3 Têmpera

O resfriamento rápido transforma a austenita em martensita. O S1 é principalmente um aço endurecível em óleo.

Procedimento: Revenimento em óleo a 52-65 °C (125-150 °F). Revenimento imediato. O endurecimento ao ar pode ser possível para S1, mas pode ser limitado pelo tamanho da seção.

3.4 Têmpera

O revenimento é realizado imediatamente após a têmpera para aliviar tensões, aumentar a tenacidade e ajustar a dureza. Também transforma a austenita retida e precipita carbonetos finos.

Procedimento:

• Temperamentos múltiplos: Múltiplos ciclos de revenimento são altamente recomendados para aço ferramenta S1.
• Tempo de imersão: Deixe de molho por 2 horas por polegada de espessura de seção transversal para cada têmpera.
• Faixa de temperatura: A faixa geral de têmpera para S1 é 350-1000°F (175-540°C).

1. Temperaturas mais baixas (por exemplo, 300-600°F / 149-316°C) produzem maior dureza.
2. Temperaturas mais altas reduzem a dureza, mas podem maximizar a tenacidade.
3. A dureza normalmente varia de cerca de 58 HRC (revenido) até cerca de 41 HRC (revenido a 1000°F/540°C).

• Resfriamento: Deixe esfriar lentamente ao ar livre.

4. Aplicações do Aço Ferramenta S1

A combinação única de tenacidade e resistência a choques torna o aço para ferramentas S1 um material confiável para uma ampla gama de aplicações industriais desafiadoras. Se seus processos de fabricação envolvem ferramentas ou componentes que são regularmente submetidos a impactos intensos ou cenários de alta tensão, o S1 oferece uma solução de material robusta e confiável.

A tabela a seguir descreve as aplicações comuns do aço para ferramentas S1 e destaca por que ele foi selecionado para essas tarefas:

5. Considerações importantes para a seleção do aço para ferramentas S1

Embora o aço para ferramentas S1 ofereça excelentes características de desempenho para as aplicações pretendidas, os usuários em potencial devem estar atentos aos seguintes pontos:

• Disponibilidade: No mercado atual, o uso generalizado do aço S1 sofreu um certo declínio, com graus como o aço para ferramentas S5 ou S7 se tornando mais comumente estocados pelos fornecedores. Isso pode influenciar a disponibilidade imediata do S1. No entanto, para aplicações críticas específicas, onde a máxima tenacidade é fundamental para evitar trincas sob condições severas de impacto, o aço para ferramentas S1 continua sendo uma escolha de material excepcionalmente valiosa e eficaz.
• Precisão do tratamento térmico: Alcançar o equilíbrio ideal entre dureza e tenacidade em qualquer componente de aço para ferramentas S1 depende fundamentalmente da execução do protocolo correto de tratamento térmico. O ciclo de revenimento, em particular, é vital para o ajuste fino dessas propriedades, a fim de garantir a máxima vida útil e desempenho da ferramenta ou peça. 

6. Grau equivalente

• DIN: 1.2550
• China GB: 6CrW2Si or 5CrW2Si

1. Roberts, G., Krauss, G., & Kennedy, R. (1998). Tool steels (5th ed.). ASM International. ↩︎

Perguntas frequentes