Gráfico de Tenacidade à Fratura do Aço Ferramenta (K1c)

Como os valores foram obtidos

Todos os números desta página vêm de um único programa de laboratório que executou três ensaios de tenacidade lado a lado nos mesmos oito graus, de modo que os valores podem ser comparados entre si. Os aços foram fornecidos como lingotes de 432 mm de seção redonda refundidos por escória eletrocondutora. Amostras de cada grau foram cortadas de barra redonda de 146 a 173 mm e parte de cada uma foi forjada até 89 mm quadrado e 38 mm quadrado, o que dá as três reduções totais de forjamento listadas como 88, 95 e 99 por cento.

A tenacidade à fratura foi medida em barras de dobramento padrão de 114 mm por 25 mm por 13 mm, usinadas ligeiramente sobredimensionadas na dimensão de 25 mm, entalhadas, tratadas termicamente e então usinadas de acabamento antes do ensaio à temperatura ambiente. Corpos de prova duplicados e alguns triplicados foram temperados em cada uma de três temperaturas de revenimento por grau, razão pela qual a maioria das linhas apresenta dois valores de ensaio e as linhas do H13 apresentam três. A dureza foi medida em cada corpo de prova após o ensaio, de modo que a coluna HRC é a dureza na qual aquele corpo de prova foi efetivamente ensaiado, e não um valor nominal.

Os valores de tenacidade são dados em MPa raiz de metro, escritos K1c, a tenacidade à fratura em deformação plana. A prática de austenitização e o resfriamento diferem por grau e estão indicados nas notas da tabela sob cada tabela.

Tenacidade à fratura dos graus temperados a óleo (L6 e O2)

K1c por redução de forjamento, tamanho de seção, temperatura de revenimento e dureza

Fonte, Tabela II, Resultados de Testes de Tenacidade à Fratura de AISI L6 e O2 de Materiais de Ferramenta para Moldes e Matrizes (G. Krauss e H. Nordberg, eds.).

A redução de forjamento é a redução total a partir do lingote de 432 mm. O L6 foi austenitizado em sal a 830 °C por 5 minutos e temperado a óleo, o O2 em sal a 802 °C por 5 minutos e temperado a óleo. Ambos os valores em cada linha são resultados de ensaios individuais em corpos de prova separados e a coluna de média é a média aritmética deles.

Tenacidade à fratura do D3 e A6

K1c onde um corpo de prova pôde ser pré-trincado e ensaiado

Fonte, Tabela III, Resultados de Testes de Tenacidade à Fratura de AISI D3 e A6 de Materiais de Ferramenta para Moldes e Matrizes.

O D3 trincou durante o pré-trincamento em sete das nove condições ensaiadas, de modo que apenas as duas condições na tabela produziram um valor válido e a fonte não fornece número para as outras. O D3 foi austenitizado em sal a 968 °C por 25 minutos e temperado a óleo, o A6 em sal a 843 °C por 25 minutos e resfriado ao ar.

Tenacidade à fratura dos graus de trabalho a frio temperados ao ar (A2 e D2)

K1c por redução de forjamento, tamanho de seção, temperatura de revenimento e dureza

Fonte, Tabela IV, Resultados de Testes de Tenacidade à Fratura de AISI A2 e D2 de Materiais de Ferramenta para Moldes e Matrizes.

O A2 foi austenitizado em sal a 954 °C por 25 minutos e resfriado ao ar, o D2 em sal a 1010 °C por 25 minutos e resfriado ao ar. A linha de 88 por cento temperada a 204 °C marcada como transversal é um único corpo de prova cortado transversalmente à barra redonda de 167 mm e não ao longo dela, e está listada separadamente porque é a única leitura transversal na tabela.

Tenacidade à fratura dos graus de trabalho a quente e resistentes ao choque (H13 e S7)

K1c por redução de forjamento, tamanho de seção, temperatura de revenimento e dureza

Fonte, Tabela V, Resultados de Testes de Tenacidade à Fratura de AISI H13 e S7 de Materiais de Ferramenta para Moldes e Matrizes.

O H13 foi austenitizado em sal a 1024 °C por 25 minutos e resfriado ao ar, o S7 em sal a 941 °C por 25 minutos e resfriado ao ar. As linhas do H13 foram revenidas duas vezes em cada temperatura, duas horas cada vez, que é a prática indicada em suas fichas técnicas por causa do seu pico de endurecimento secundário.

O que as oito classes mostram lado a lado

Na dureza normal de trabalho as classes se separam nos três grupos com que o setor de ferramentas já trabalha, e a tabela coloca números nessa separação. O L6 temperado a óleo é o mais tenaz dos oito, indo de 19,7 MPa raiz metro a 60 HRC até 29,7 a 53,5 HRC. O O2 fica abaixo dele, de 17,9 a 20,3 na mesma faixa de dureza. As classes cromo resistentes ao desgaste vêm em seguida, o D3 medindo 32,8 a 33,7 e o D2 de 25,2 a 45,2 dependendo da seção e do revenimento, contra o A2 mantendo uma faixa estreita de 20,9 a 22,3 em toda a faixa. As classes de trabalho a quente e resistentes ao choque lideram o conjunto, o S7 alcançando 34,5 a 57 HRC e o H13 indo de 27,4 a 88,0 conforme é revenido de 53,5 a 40,0 HRC.

Duas leituras nas tabelas merecem destaque porque contrariam a regra prática usual. O D2 mediu tenacidade à fratura maior do que o setor costuma lhe atribuir, na mesma região do H13, e sua linha de 88 por cento a 204 °C alcançou 42,1 MPa raiz metro. A outra é a diferença entre as direções longitudinal e transversal na mesma barra de D2, 42,1 contra 25,0. Uma leitura transversal informa mais sobre a matriz acabada do que uma longitudinal, porque uma ferramenta geralmente falha transversalmente à direção em que a barra foi trabalhada, então uma especificação baseada apenas na tenacidade longitudinal pode favorecer uma classe.

Ler a coluna de dureza em relação à tenacidade também mostra por que revenir abaixo da dureza normal de trabalho não é uma forma de comprar segurança. Nas linhas de L6, O2, A2 e A6 a tenacidade média aumenta conforme a temperatura de revenimento sobe e a dureza cai, e o aumento é constante e não abrupto. Forçar uma classe a uma dureza menor para ganhar tenacidade também custa resistência ao desgaste, e a tenacidade adicionada é menor do que o salto que uma mudança de classe proporcionaria.

Os valores são experimentais publicados e constituem apenas um resumo de referência. A tenacidade à fratura é sensível à orientação do corpo de prova, ao tamanho da seção e ao tratamento térmico, então trate as tabelas como uma comparação entre classes e não como um valor de projeto para uma peça específica. Confirme com o certificado de ensaio do material ou entre em contato com a Aobo Steel.

Dados de referência relacionados

O lado do impacto do mesmo assunto, medido em corpos de prova Izod sem entalhe e Charpy com entalhe em V do mesmo programa, está em nossa Tabela de tenacidade ao impacto do aço ferramenta. Para a seleção de matrizes que transforma esses valores de tenacidade em uma escolha de classe, veja as páginas de Aço ferramenta D2, Aço ferramenta H13, Aço para ferramentas A2 e Aço ferramenta S7, e os guias sobre aços-ferramenta para resistência ao lascamento e Aços para ferramentas para resistência ao trincamento.

Fonte: Tool Materials for Molds and Dies, Application and Performance (G. Krauss e H. Nordberg, eds.).