AÇO PARA FERRAMENTAS D3 | 1.2080 | skd1

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O aço para ferramentas D3 apresenta alta resistência, boa temperabilidade e excelente resistência ao desgaste. Sofre distorção mínima durante a têmpera. No entanto, apresenta baixa tenacidade ao impacto e é propenso a fraturas frágeis. Forma carbonetos eutéticos irregulares rapidamente, apresenta baixa condutividade térmica e plasticidade em altas temperaturas.

A excelente resistência ao desgaste do aço D3 o torna uma escolha popular para a fabricação de matrizes e punções para estampagem a frio, ferramentas de corte a frio, buchas para brocas, calibradores, matrizes de trefilação, matrizes de estampagem, placas de laminação de roscas, matrizes de estampagem profunda e matrizes de laminação de roscas. Essas aplicações exigem alta resistência ao desgaste e normalmente envolvem cargas de impacto mais baixas.

O aço para ferramentas D3 é um aço para ferramentas trabalhado a frio, com alto teor de carbono e alto teor de cromo, amplamente utilizado. D3 é a designação da norma ASTM A681. Classes semelhantes em outras normas comuns incluem Alemanha/W-Nr. 1.2080, EUA/ASTM T30403, Japão/JIS SKD1 e República Tcheca/CSN 19436. 

1. Aplicações

  • Ferramentas de corte e puncionamento altamente tensionadas para chapas finas
  • Matrizes de estampagem e conformação
  • Formando rolos
  • Ferramentas de desenho e estampagem profunda
  • Facas/cortadores de corte e lâminas de tesoura para corte
  • Ferramentas de processamento de pedra
  • Facas para papel e plástico
  • Almofadas de pressão
  • Moldagem de plástico termoendurecível
  • Fusos, fresas, ferramentas mestras, calibradores de rosca, ferramentas de fiação, matrizes de extrusão, punções complexos e êmbolos.

2. Composição do Aço D3

ElementoCarbono (C)Cromo (Cr)Molibdênio (Mo)Vanádio (V)Manganês (Mn)Silício (Si)Fósforo (P)Enxofre (S)
Porcentagem (%)2.00 – 2.3511.00 – 13.50≤ 0,40≤ 0,35≤ 0,60≤ 0,60≤ 0.03≤ 0.03

[Referência: Bringas, JE (Ed.). (2004). Manual de Padrões Comparativos de Aço do Mundo (3ª ed., p. 433). ASTM Internacional.]

3. Propriedades do aço ferramenta D3

3.1 Propriedades Mecânicas

Resistência ao ImpactoDureza (Recomendado)Dureza (Após Têmpera)Índice de PoissonMódulo de elasticidadeResistência à Tração (UTS)Resistência ao escoamento
28 J/cm²57–58 HRC64,5 HRC0,27–0,30190–210 GPa (30 x 10^6 psi)770–2050 MPa480–1550 MPa

3.2 Propriedades Físicas

DensidadePonto de fusãoCondutividade térmicaCoeficiente de Expansão TérmicaResistividade elétrica
7,7−7,87×1000 kg/m³ (0,278−0,284 lb/pol³)1421−1430℃ (2590°F)16,6 W/(m*K) a 20℃10,7−13,3×10−6 m/(m*K) (20−700∘°C)54,8 uOhm-cm a 21℃

3.3 O equilíbrio entre resistência ao desgaste e tenacidade no aço D3

Ao avaliar as propriedades do aço para ferramentas D3 para suas aplicações, uma consideração central é sua excepcional resistência ao desgaste, que, no entanto, traz consigo uma compensação em termos de tenacidade.

Resistência excepcional ao desgaste: Após o tratamento térmico adequado, o alto teor de carbono e cromo do aço D3 forma uma grande quantidade de carbonetos de liga muito duros (principalmente do tipo M7C3) na microestrutura do aço. Esses carbonetos são a razão de sua excelente resistência ao desgaste.

Considerações essenciais para tenacidade: O D3 apresenta excelente resistência ao desgaste, mas sua tenacidade é reduzida. Comparado a outros aços para ferramentas de trabalho a frio, como A2 ou S7O aço D3 normalmente apresenta menor tenacidade e resistência ao impacto. A grande quantidade de carbonetos no aço D3 atua como pontos de concentração de tensões, tornando-o mais propenso à fratura frágil. Ferramentas feitas de D3 também são propensas à fratura frágil ou ao lascamento da aresta de corte durante o impacto.

3.4 Estabilidade dimensional durante o tratamento térmico

O aço para ferramentas D3 apresenta boa estabilidade dimensional e é frequentemente considerado uma referência em alta estabilidade dimensional no endurecimento entre os aços para ferramentas para trabalho a frio, apresentando menor variação dimensional do que muitos outros aços endurecíveis em óleo. Essa propriedade é parcialmente atribuída à sua composição, especificamente à ausência geral de molibdênio (Mo) e ao menor teor de vanádio (V) em comparação com Aço para ferramentas D2, o que também contribui para suas menores temperaturas de endurecimento necessárias.

3.5 Resistência ao Amolecimento em Temperaturas Elevadas

Após o tratamento adequado de têmpera e revenimento, o aço para ferramentas D3 tem boa resistência ao amolecimento em condições de trabalho em alta temperatura dentro de uma certa faixa, e pode manter uma certa dureza e gume de corte nas aplicações.

AÇO FERRAMENTA D3

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4. Tratamento térmico

O abrangente aço para ferramentas D3 tratamento térmico O protocolo envolve quatro etapas principais: pré-aquecimento, austenitização (endurecimento), têmpera e revenimento. Cada etapa desempenha um papel vital na obtenção da estrutura metalúrgica e das propriedades mecânicas desejadas.

4.1 Pré-aquecimento

O pré-aquecimento do aço D3 é feito para reduzir o risco de deformação ou rachaduras e para aliviar tensões residuais causadas por operações de usinagem anteriores.

A temperatura de pré-aquecimento é 650–705 °C (1200–1300 °F)A temperatura que normalmente usamos é 650°C (1200°F), na qual o aço é mantido por 10 a 15 minutos.

O aço D3 tem condutividade térmica relativamente baixa, então o aquecimento deve ser feito lentamente para evitar aquecimento desigual entre o interior e o exterior, o que pode causar rachaduras.

4.2 Austenitização (endurecimento)

A austenitização é realizada para transformar a microestrutura D3 em austenita.

A temperatura é de 960 °C (1760 °F), ligeiramente inferior à temperatura D2. O tempo de imersão deve ser suficientemente longo para garantir que o núcleo atinja a temperatura desejada. Observe que temperaturas excessivas podem levar à formação de grãos grosseiros, ao engrossamento do carboneto e ao aumento da austenita residual, o que pode impactar negativamente a tenacidade e a estabilidade dimensional. Para evitar a descarbonetação, podem ser utilizadas atmosferas neutras, envoltórios de película protetora ou banhos de sal.

4.3 Resfriamento

Esta etapa envolve a transformação da austenita em martensita dura. Ao contrário de muitos outros aços tipo D, o aço para ferramentas D3 é tipicamente temperado em óleo. A têmpera em óleo proporciona uma taxa de resfriamento mais moderada do que a têmpera em água ou água salgada, o que ajuda a minimizar o risco de deformação e trincas. A temperatura de resfriamento pode ser ajustada para a temperatura ambiente, ou recomendamos 66-93°C (150-200°F).

O D3 resfriado deve ser revenido imediatamente; atrasar o revenimento pode tornar o aço extremamente quebradiço e suscetível a rachaduras e instabilidade. Recomendamos revenir em até 2 horas após o resfriamento.

4.4 Têmpera

O aço D3 temperado é muito duro, mas também muito quebradiço e sofre altas tensões internas. O objetivo do revenimento é eliminar essas tensões internas, melhorar significativamente a tenacidade e ajustar a dureza final do D3.

Recomendamos dobrar ou até triplicar o revenimento do aço D3. Isso ajuda a refinar a estrutura dos grãos, melhora ainda mais a resistência ao desgaste e promove a transformação da austenita retida.

O D3 é normalmente temperado a uma temperatura mais baixa de 200°C ou 390°F, resultando numa dureza de 60 HRC Após o revenimento. O tempo de retenção é de 2 horas por polegada (25 mm) de espessura do material D3. Certifique-se de que o material esfrie à temperatura ambiente entre os ciclos de revenimento.

4.5 Considerações para o tratamento térmico do aço ferramenta D3

  • O aço D3 possui alto teor de carbono e pode reter austenita após a têmpera. Se a aplicação do aço D3 exigir alta estabilidade dimensional e austenita residual mínima, pode-se utilizar um tratamento abaixo de zero ou em baixa temperatura após a têmpera (geralmente antes do revenimento final). Esse tipo de tratamento deve ser seguido imediatamente por um processo de revenimento.
  • O aço para ferramentas D3 apresenta boa estabilidade dimensional, com crescimento esperado tipicamente em torno de ±0,0005 pol./pol. (ou ±0,05%). Pré-aquecimento adequado, taxas de aquecimento e resfriamento controladas e revenimento múltiplo completo são essenciais para minimizar as alterações dimensionais.
  • Para maior dureza superficial e resistência ao desgaste, os componentes de aço para ferramentas D3 podem ser submetidos a tratamentos de superfície, como nitretação ou processamento de difusão térmica (TD), após o tratamento térmico primário.

5. Notas equivalentes

  • DIN (Alemanha): 1.2080 / X210Cr12
  • JIS (Japão): SKD1
  • BS (Grã-Bretanha): BD3
  • ONU: T30403

6. Fornecimento de formas e dimensões

Este aço é o nosso produto mais barato e maduro, sendo a maior parte vendida para a Índia.

O aço para ferramentas D3 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 D3. 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.

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AÇO FERRAMENTA D3
Aço para ferramentas 1.2080
AÇO PARA FERRAMENTAS DE TRABALHO A FRIO D3

Perguntas frequentes

1. O que é aço para ferramentas D3?

O aço para ferramentas D3, também conhecido como DIN 1.2080 e JIS SKD1, é um aço de liga de cromo 12% com alto teor de carbono e alto teor de cromo. É um aço para ferramentas e matrizes endurecível em óleo.

2. Quais são as principais características do aço para ferramentas D3?

O aço ferramenta D3 é caracterizado por sua altíssima resistência ao desgaste contra desgaste abrasivo e adesivo, Devido ao seu alto volume de carbonetos duros, possui tenacidade média, excelente estabilidade dimensional (mantendo o tamanho quase tão bem quanto aços endurecíveis ao ar, como o D2) e alta resistência à compressão. Não é endurecível secundariamente.

3. Quais são as classificações e designações internacionais equivalentes para o aço D3? 

    • DIN 1.2080 (Alemanha)
    • JIS SKD1 (Japão)
    • X210Cr12 (Alemanha/Reino Unido/França, ISO)
    • UNS T30403 (EUA)
    • ASTM A681 (padrão dos EUA) Outras designações incluem AFNOR Z 200 C 12, UNI X 21O Cr 13 KU, BS BD 3, SAE J437 e SAE J438.

4. O D3 é considerado um aço para ferramentas de trabalho a frio?

SimAISI D3 é um aço para ferramentas trabalhado a frio.

5. Como o aço para ferramentas D3 se compara a outros aços do grupo D, como o D2?

O aço para ferramentas D3 é temperado em óleo, enquanto a maioria dos outros aços do grupo D (como o D2) são temperados ao ar e normalmente contêm molibdênio 1%. O D3 é conhecido por ter melhor resistência ao desgaste que o D2 e é ligeiramente mais difícil de retificar. O D3 tende a ser mais quebradiço durante o endurecimento em comparação com o D2. O D3 também apresenta excelente estabilidade dimensional no tratamento térmico, mantendo o tamanho quase tão bem quanto o D2 endurecido ao ar.

6. Qual é a resistência ao desgaste do aço para ferramentas D3?

O aço D3 tem resistência ao desgaste muito alta contra desgaste abrasivo e adesivo devido ao alto volume de carbonetos duros em sua matriz de aço. É ideal para aplicações que exigem alta resistência ao desgaste, como lâminas de tesoura.

7. Qual é a faixa de dureza típica do aço ferramenta D3 após tratamento térmico?

Após o tratamento térmico, o aço ferramenta D3 pode atingir uma dureza na faixa de 58-64 HRCPara máxima resistência ao desgaste, o revenimento entre 149 °C e 177 °C (300 °F e 350 °F) pode produzir uma dureza de 62-63 HRC. Para um equilíbrio ideal entre resistência ao desgaste e tenacidade, o revenimento entre 232 °C e 260 °C (450 °F e 500 °F) produzirá uma dureza de 58-60 HRC.

8. Qual é a usinabilidade do aço ferramenta D3?

O aço para ferramentas D3 é geralmente classificado como tendo uma usinabilidade de 45-50% de um aço carbono 1%, ou cerca de 25-30% de aço Tipo B1112. Não é fácil de processar.

9. O aço para ferramentas D3 requer tratamento térmico para atingir suas propriedades máximas?

SimO aço ferramenta D3 requer têmpera e revenimento para atingir suas propriedades máximas.

10. Qual é o processo recomendado para recozimento de aço ferramenta D3?

Para o recozimento, o aço D3 deve ser aquecido uniformemente para 850-871°C (1550-1600°F). Deve ser completamente embebido e, em seguida, resfriado lentamente no forno a uma taxa não superior a 6 °C (20 °F) por hora ou 25 °C (50 °F) por hora, até atingir 538-650 °C (1000-1200 °F). Em seguida, pode ser resfriado ao ar. O recozimento deve resultar em uma dureza máxima de 248-255 HBW.

11. Como o aço para ferramentas D3 é temperado, incluindo pré-aquecimento e têmpera?

O aço D3 deve ser pré-aquecido lentamente para 800-850°C (1472-1562°F). Em seguida, a temperatura deve ser elevada rapidamente para 950-970°C (1742-1778°F), ou 954°C (1750°F) a 982°C (1800°F), e deixado de molho por 20 a 25 minutos, mais 5 minutos por polegada de espessura. Após a imersão, deve ser temperado em óleo até ficar preto (cerca de 482 °C ou 900 °F), sendo então resfriado ao ar parado até a temperatura ambiente. Pequenas seções podem ser temperadas a gás usando vácuo após a austenitização.

12. Quão sensível é o aço ferramenta D3 ao superaquecimento durante o endurecimento?

O aço para ferramentas D3 é extremamente sensível ao superaquecimento durante o endurecimento. Se superaquecido, não atingirá a dureza máxima e poderá contrair-se fortemente. A temperatura de endurecimento deve estar estritamente dentro da faixa recomendada.

13. Qual é o procedimento de revenimento adequado para o aço ferramenta D3?

O revenimento deve ser realizado imediatamente após o aço esfriar à temperatura ambiente após a têmpera. As peças devem ser colocadas no forno de revenimento e lentamente elevadas até a temperatura de revenimento desejada. Revenimento para 1 hora por polegada de espessura é necessário, com um mínimo de 2 horas. O revenimento duplo é frequentemente recomendado para aços-ferramenta de alta liga, como o D2 (e implicitamente benéfico para o D3), para reduzir a austenita retida.

14. Como a temperatura de revenimento afeta a dureza do aço ferramenta D3?

A temperatura de revenimento influencia diretamente a dureza e a tenacidade finais. Por exemplo:

    • 150°C (302°F): 63-64 HRC
    • 200°C (392°F): 61-63 HRC
    • 250°C (482°F): 60-62 HRC
    • 300-350°F (149-177°C): 62-63 HRC (para máxima resistência ao desgaste)
    • 450-500°F (232-260°C): 58-60 HRC (para equilíbrio ideal entre resistência ao desgaste e tenacidade)
    • 400°C (752°F): 58-59 HRC
    • 538°C (1000°F): 51-53 HRC. O aço expande quando temperado até 315 °C (600 °F), mas encolhe quando temperado entre 315 °C e 454 °C (600 °F e 850 °F).

15. Como é realizado o alívio de tensões no aço ferramenta D3? Para aliviar as tensões de usinagem, especialmente para maior precisão no endurecimento ou após operações de desbaste, as peças de aço para ferramentas D3 devem ser aquecidas a 648-700°C (1200-1292°F). As peças devem ficar de molho por uma hora (ou no mínimo uma hora) na temperatura e depois ser resfriadas lentamente.

16. Qual é a estabilidade dimensional do aço ferramenta D3 durante o tratamento térmico?

O aço para ferramentas D3 é conhecido por ser dimensionalmente estável e exposições excelente estabilidade no tratamento térmico, mantendo o tamanho quase tão bem quanto os aços endurecíveis ao ar. Quando devidamente temperado, apresenta alterações típicas no comprimento, com expansão quando revenido até aproximadamente 315 °C (600 °F) e retração quando revenido entre 315 °C e 454 °C (600 °F e 850 °F). O superaquecimento durante o endurecimento pode levar a uma retração significativa após o revenimento.

 

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