Composição, equivalentes e tratamento térmico do aço ferramenta SKD61
O SKD61 é um aço para matrizes de trabalho a quente de cromo-molibdênio-vanádio, definido pela norma japonesa JIS G4404. É um dos aços para trabalho a quente mais especificados globalmente, e compradores que utilizam cadeias de suprimentos japonesas, americanas, europeias e chinesas frequentemente precisam confirmar a equivalência do SKD61 com as normas ASTM, DIN, ISO e GB antes de fazer um pedido, visto que a discrepância nas equivalências é uma fonte comum de disputas de especificações em compras em grande volume.
Composição química (JIS G4404-2006, peso %)
| Elemento | Faixa | Função |
|---|---|---|
| Carbono (C) | 0.32 – 0.42% | Dureza e resistência da base |
| Silício (Si) | ≤ 1,00% | A desoxidação melhora a resistência à oxidação. |
| Manganês (Mn) | ≤ 0,50% | Temperabilidade |
| Cromo (Cr) | 4.50 – 5.50% | Temperabilidade e resistência ao desgaste |
| Molibdênio (Mo) | 1.20 – 1.60% | Resistência a altas temperaturas, resistência ao amolecimento |
| Vanádio (V) | 0,80 – 1,20% | Estrutura de grãos finos, maior resistência e durabilidade. |
Os valores exatos podem variar ligeiramente de fábrica para fábrica e de acordo com a revisão da norma que o fornecedor utiliza para certificação. Por isso, compradores que trabalham com diversas fábricas devem sempre solicitar o certificado de teste da fábrica, em vez de confiar apenas na composição nominal.
Graus equivalentes SKD61
| Padrão | Designação | Notas |
|---|---|---|
| Japão (JIS G4404) | SKD61 | Grau de referência |
| EUA (ASTM/AISI) | H13 | Correspondência mais próxima, pequenas diferenças de tolerância Mn/V |
| Alemanha (DIN/EN) | 1,2344 / X40CrMoV5-1 | Equivalente europeu amplamente utilizado |
| ISO | 35CrMoV5 | Designação de referência internacional |
| China (GB/T 1299) | 4Cr5MoSiV1 | Equivalente doméstico comum, verifique o teor de Si ao realizar a certificação cruzada. |
Essas classes são semelhantes, mas nem sempre idênticas metalurgicamente. O teor de vanádio e manganês, em particular, pode alterar ligeiramente a tenacidade e a resistência ao desgaste entre um lote H13 e um lote SKD61. Portanto, quando uma especificação de projeto indica um padrão e o material disponível é certificado para outro, é importante confirmar o certificado de fábrica em vez de presumir uma substituição direta. As designações que essa família de classes possui em diferentes padrões, e o grau de correspondência entre elas, são comparadas no [referência omitida]. Notas equivalentes a H13 referência.
SKD61 is a hot-work grade, and the cold-work grade it is most often measured against is SKD11. The two are compared in SKD11 vs SKD61.
Características principais
O aço SKD61 é escolhido para ferramentas de trabalho a quente por suportar ciclos térmicos repetidos, em vez de falhar devido a uma única sobrecarga. Sua boa temperabilidade garante dureza consistente em toda a seção transversal, mesmo em blocos de matrizes maiores, o que é crucial para a vida útil da ferramenta em matrizes de forjamento e extrusão de grande espessura. A alta resistência ao desgaste provém dos carbonetos finos e uniformemente distribuídos, formados pelo vanádio e cromo, conferindo ao aço boa resistência ao desgaste abrasivo durante a conformação. Como as ferramentas de trabalho a quente são aquecidas e resfriadas milhares de vezes por ciclo de produção, a resistência à fadiga térmica e à fissuração a quente é, muitas vezes, a propriedade que realmente determina a vida útil, mais do que a dureza bruta. O molibdênio confere ao SKD61 boa resistência ao amolecimento em altas temperaturas, de modo que as matrizes mantêm sua dureza de trabalho durante longos ciclos de produção, em vez de sofrerem revenimento durante o uso. A mesma estrutura de carbonetos finos que proporciona resistência ao desgaste também garante boa tenacidade, o que impede lascamento e fissuração sob choque mecânico repetido.
O aço SKD61 exige controle rigoroso durante o tratamento térmico. A descarbonetação superficial ou o superaquecimento durante a austenitização são as duas causas mais comuns de falha prematura da matriz em campo, e ambas podem ser evitadas com o controle correto da atmosfera do forno e o monitoramento da temperatura.
Parâmetros de tratamento térmico
| Estágio | Parâmetro |
|---|---|
| Trabalho a quente/forjamento | 1100°C até 900°C |
| Pré-aquecimento | Aproximadamente 790°C |
| Austenitização | 1000 °C (banho de sal) ou 1010 °C (atmosfera controlada), manter por 5 a 15 minutos. |
| Resfriamento | Refrigeração a ar, suficiente dada a temperabilidade do SKD61. |
| Têmpera | Aproximadamente 550°C, visando uma dureza de ≥60 HRC antes do revenido de serviço para retornar à dureza de trabalho. |
Como o SKD61 é endurecido ao ar, o risco de distorção durante a têmpera é menor do que o dos aços endurecidos em óleo, o que é um dos motivos pelos quais ele é preferido para blocos de matrizes maiores, onde a estabilidade dimensional após o tratamento térmico é importante. A estrita observância desses parâmetros e o controle da atmosfera do forno, necessário para evitar a descarbonetação, é o que diferencia uma matriz que atinge sua vida útil esperada de uma que falha prematuramente devido a um defeito evitável no tratamento térmico.
Aplicativos
A combinação de resistência à fadiga térmica, retenção de dureza a quente e tenacidade do SKD61 o torna a escolha padrão para ferramentas submetidas a ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento sob carga. As aplicações típicas incluem matrizes para extrusão a quente de alumínio e outros metais não ferrosos, matrizes de fundição sob pressão para ligas de alumínio onde a resistência à fadiga térmica e à erosão por metal fundido é crítica, matrizes de forjamento, matrizes de cabeçamento de parafusos, lâminas de corte a quente, mandris e punções. Em cada uma dessas aplicações, o modo de falha que o SKD61 foi escolhido para resistir é o trincamento e o amolecimento por calor devido à carga térmica cíclica, e não apenas o desgaste estático.