AÇO PARA FERRAMENTAS O1 | 1.2510 | SKS3

AOBO STEEL – Fornecedor global confiável de aço para ferramentas

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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 (Japan), and 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: Plastic mold components (inserted cavities, master hubs), Gauges, Master tools
• Ferramentas gerais e peças de desgaste: Cams, Bushings, Guides, Plain sliding bearings, Cam followers, Burnishing tools, Knurling tools, Feed rolls, Roll forming tooling (moderate runs)

2. Composição do Aço O1¹

The O1 tool steel equivalent grades’ composition

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 O1 steel generally involves four primary steps: preheating, austenitizing (hardening), quenching, and tempering.

4.1 Pré-aquecimento

Preheating is an essential step for virtually all tool steels, including O1. Metallurgically, it doesn’t directly contribute to the hardening reaction but serves several crucial functions:

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. Reduces Surface Degradation: If the high-heat furnace isn’t neutral, preheating reduces carburization and decarburization.

A temperatura de pré-aquecimento é 1200°F (650°C). O aço deve ser mantido nesta temperatura por 10 a 15 minutos, or until it is uniformly heated throughout its cross-section. Please 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. Increase Toughness: Tempering significantly increases the steel’s toughness.
3. Transform Retained Austenite: It transforms retained austenite from the quenching step into fresh martensite.

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 A2 Vs. O1 Tool Steel

We provide a direct comparison of the key properties and characteristics of O1 and A2 cold-work tool steels. For more information about this topic, please refer to A2 Vs. O1 tool steel

5.2 O1 Vs. O2 steel

For detailed information about this topic, please refer to Aço O1 vs. O2

5.3 O1 tool steel Vs. D2

For detailed information about this topic, please refer to 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. Limitation of O1 tool steel

• Low Resistance to Softening at Elevated Temperatures. O1 tool steel is categorized as a cold-work steel, meaning its applications are limited to low temperatures, typically room temperature. It possesses a low resistance to softening when exposed to elevated temperatures. If used in hot-work applications, it is prone to annealing or cracking due to thermal shock loading.
• Limited Carbide Content for Wear Resistance. O1 is a low-alloy tool steel with a low alloy content and almost no carbides in its microstructure. Unlike high-carbon, high-chromium steels (D-grades) that rely on coarse carbides for superior wear resistance, O1’s wear resistance primarily depends on its hardness, which is derived from its high-carbon martensitic matrix. This makes it less suitable for applications requiring extremely high abrasive wear resistance compared to steels like D2 or D3.
• Susceptibility to Cracking During Quenching. O1 is susceptible to cracking from thermal shock during oil quenching, especially in parts with sharp corners or intricate designs, such as those with holes close to the edge. While oil quenching is considered safer and results in less distortion than water quenching, rapid heating to forging temperatures also makes O1 steels somewhat sensitive to cracking.
• Descarbonetação. O1 tool steel is prone to decarburization during heat treatment. To prevent this, it should be annealed and/or hardened in a controlled neutral atmosphere, vacuum, or neutral-salt furnace. While it is generally considered highly resistant to decarburization compared to some other steel types, precautions are still necessary.
• Hardenability and Section Size Limitations. While O1 has sufficient hardenability for small to moderate sections to achieve full hardness when oil quenched, its hardenability may not be enough for very large tools and dies.
• Dimensional Changes During Heat Treatment. When O1 steel is oil quenched at the correct quenching temperature, its dimensions may expand by approximately 0.0015 inches/inch (0.0015 mm/mm).
• Retained Austenite Issues. Overheating during austenitizing can lead to an increased amount of retained austenite in quenched O1 parts, which can compromise dimensional stability and contribute to cracking.

7. Surface Treatment

• Boriding (Boronizing). After quenching, O1 steel undergoes boronizing treatment at a temperature of 850-950°C. This process forms an extremely hard, wear-resistant layer of iron borides (FeB and Fe2B) with a hardness value between 1450 and 5000 HV. Boronized O1 steel has three times the wear resistance of untreated steel.
• Physical Vapor Deposition (PVD) Coatings. The PVD process for O1 steel is carried out at relatively low temperatures (200–500°C) to minimize tempering effects on the core. Thin films of hard materials such as titanium nitride (TiN) or titanium carbide (TiC) are deposited onto the surface of O1 tool steel. PVD coatings exhibit extremely high hardness (2000 HV for TiN and 3500 HV for TiC) and chemical inertness, reducing pitting wear and preventing chip adhesion to the tool.
• Hard Chromium Plating. This is a commonly used electroplating process for tool steel. O1 steel can be electroplated with a chromium layer up to 25 µm thick.
• Nitretação. A thermochemical diffusion process that introduces nitrogen into the tool surface, creating a hard layer (0.013 to 0.05 mm thick). It’s typically applied after finishing grinding at temperatures between 400°C and 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, J. R. (Ed.). (1998). Metals handbook desk edition (2nd ed., p. 815). ASM International. ↩︎
2. Bryson, WE (2007). Tratamento térmico, seleção e aplicação de aços para ferramentas (p. 91). Hanser Publications. ↩︎

Perguntas frequentes