Seleção de aço ferramenta para matrizes de corte
As matrizes de corte são ferramentas de operação secundária usadas para remover o excesso de material — como rebarbas, canais de injeção, excessos e respiros — de peças forjadas ou fundidas sob pressão. Dependendo do processo, o corte pode ser realizado a frio (normalmente abaixo de 150 °C / 300 °F) ou a quente (até 980 °C / 1800 °F para certas ligas).
Durante a operação, a aresta de corte é submetida a altas tensões de cisalhamento, cargas de impacto e atrito contínuo. Em aplicações de forjamento, a camada de óxido acelera ainda mais o desgaste abrasivo. Como resultado, a falha da matriz de corte é geralmente causada por lascamento da aresta, fratura ou degradação rápida da mesma, em vez de desgaste uniforme.
Fatores de seleção
A seleção do aço ferramenta para matrizes de corte é regida pelo equilíbrio entre resistência ao desgaste e tenacidade, bem como pela estabilidade térmica durante operações a quente.
Resistência ao desgaste versus tenacidade
A aresta de corte deve resistir ao desgaste abrasivo causado pela oxidação e pelo material da peça para manter o fio de corte e a precisão dimensional.
No entanto, maior dureza e teor de carbonetos reduzem a tenacidade. Em operações de corte — especialmente com seções espessas, carga desigual ou desalinhamento — cargas de impacto são inevitáveis. Se a tenacidade for insuficiente, a falha ocorre como lascamento da borda ou fratura frágil, em vez de desgaste gradual.
O requisito não é a dureza máxima, mas sim um equilíbrio que mantenha a estabilidade da lâmina tanto sob abrasão quanto sob impacto.
Dureza a quente e resistência a fissuras térmicas
No corte a quente, os efeitos térmicos tornam-se críticos.
O aço ferramenta deve manter sua resistência em altas temperaturas para evitar deformações nas bordas. Ao mesmo tempo, ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento geram fadiga térmica, levando ao surgimento de fissuras superficiais (trincas térmicas).
Uma vez iniciadas, as fissuras propagam-se sob tensão mecânica, acelerando a falha da aresta de corte. Portanto, a resistência ao amolecimento térmico e à fadiga térmica determina diretamente a vida útil da ferramenta em condições de corte a quente.
Aços para ferramentas recomendados
Aço ferramenta AISI D2 |1.2379 | SKD11
O aço AISI D2 é amplamente utilizado onde o desgaste abrasivo é o fator dominante, particularmente em operações de corte a frio com longas séries de produção.
Seu alto teor de carbono e cromo produz um grande volume de carbonetos duros, proporcionando forte resistência à abrasão e excelente retenção de fio. Normalmente utilizado com dureza de 58–60 HRC, o aço D2 mantém o desempenho de corte por ciclos prolongados.
Devido à sua limitada resistência mecânica, o aço D2 não é adequado para condições de impacto severo. Ele pode ser usado em aplicações restritas de corte a quente (como em aços inoxidáveis), onde a resistência ao desgaste é mais crítica do que a resistência à fadiga térmica, mas não é uma solução geral para trabalhos a quente.
Aço ferramenta AISI A2 | 1.2363 | SKD12
O aço AISI A2 oferece uma combinação mais equilibrada de resistência ao desgaste e tenacidade.
Com menor teor de carbonetos que o D2, o A2 oferece maior resistência ao lascamento das arestas, mantendo um desempenho adequado em termos de desgaste. É indicado para operações de corte a frio em condições de carga menos estáveis ou quando o impacto é inevitável.
Com dureza de 56–58 HRC, o aço A2 é geralmente escolhido quando o aço D2 apresenta falha prematura nas bordas, mas ainda é necessária uma resistência ao desgaste superior à dos aços de choque.
Aço ferramenta AISI S7 | 1.2355
O aço AISI S7 foi projetado para aplicações com predominância de cargas de impacto e choque.
Sua alta resistência permite que ele resista a rachaduras e falhas nas bordas sob forte tensão mecânica, tornando-o adequado para cortes de espessura grossa e cortes interrompidos.
Com dureza de 56–58 HRC, o aço S7 apresenta desempenho confiável em condições instáveis. A desvantagem é a menor resistência ao desgaste, o que o torna inadequado para aplicações de longa duração onde a abrasão é o principal mecanismo de falha.
Aço para ferramentas H13 | 1.2344 | SKD61
O aço AISI H13 é o material padrão para operações de corte a quente.
Proporciona uma combinação estável de tenacidade, resistência a altas temperaturas e resistência à fadiga térmica. Ao contrário dos aços para trabalho a frio, o H13 mantém suas propriedades mecânicas sob ciclos térmicos repetidos.
Normalmente utilizado com dureza de 44–52 HRC, o H13 resiste ao craqueamento térmico e retarda a propagação de trincas, tornando-o adequado para a maioria das aplicações de acabamento em fundição sob pressão e forjamento a quente.
AISI H21 (Aço ferramenta para trabalho a quente com tungstênio)
O aço AISI H21 foi selecionado para condições de temperatura extremamente elevadas.
Seu alto teor de tungstênio proporciona dureza superior a altas temperaturas e resistência ao amolecimento, permitindo que ele mantenha sua resistência em temperaturas de até aproximadamente 620 °C (1150 °F).
Com dureza de 50–52 HRC, o H21 é adequado para aparar rebarbas excessivas em forjamento por recalque e outras aplicações de alta temperatura e alta carga, onde o H13 pode amolecer muito rapidamente.
Tabela Resumo
| Aço ferramenta de alta qualidade | Propriedades principais / Dureza | Principal vantagem das matrizes de corte |
| AISI D2 | 58–60 HRC; ~1,5% C, 12% Cr | Alta resistência à abrasão para corte a frio de longa duração. |
| AISI A2 | 56–58 HRC; 1,00% C, 5,00% Cr | Resistência ao desgaste e tenacidade equilibradas |
| AISI S7 | 56–58 HRC; Resistente a choques | Máxima resistência a impactos e lascas nas bordas. |
| AISI H13 | 44–52 HRC; trabalho a quente com cromo | Resistência ao trincamento por calor e à fadiga térmica |
| AISI H21 | 50–52 HRC; trabalho a quente de tungstênio | Alta dureza a quente para corte em temperaturas extremas. |