Tudo o que precisa de saber sobre o aço ferramenta H13

O sistema de classificação AISI categoriza os aços ferramenta para trabalho a quente ao cromo como aços do grupo H. Esta sequência de aços varia entre H1 e H19.

Estes aços são concebidos para suportar as condições de alta pressão, calor e abrasão que ocorrem em diversas unidades de produção. Tais operações são realizadas em intervalos de temperatura extremos e incluem corte, puncionamento ou conformação de metais.

Os teores de liga equilibrados e a característica de endurecimento ao ar destes aços podem induzir uma distorção mínima durante o endurecimento. A maioria dos aços é composta por baixo carbono e ligas, de modo que as ferramentas fabricadas com estes aços podem arrefecer facilmente.

O que é o aço ferramenta H13?

O aço ao cromo para trabalho a quente H13 é habitualmente utilizado em aplicações de ferramentas para trabalho a quente e a frio. O aço ferramenta H13 é mais utilizado do que qualquer outro aço ferramenta em aplicações de ferramentas devido à sua excelente combinação de elevada tenacidade e resistência à fadiga.

É amplamente utilizado em moldes plásticos e em fundição sob pressão, e a sua capacidade de suportar arrefecimento rápido a partir de temperaturas de funcionamento elevadas torna-o também uma opção de topo para moldes termoplásticos.

1. Refundido por escória eletrocondutora (ESR)
2. Refundido por arco em vácuo (VAR)

As siderúrgicas seguem habitualmente processos de fusão para aço ferramenta de alta qualidade, como o processamento em forno, a limpeza a vácuo, a fusão a vácuo, a pulverização de pó e a refusão por escória eletrocondutora, para reduzir o teor de elementos nocivos como o oxigénio e o hidrogénio e de inclusões no aço.

Composição química

Em termos de composição química, o aço ferramenta H13 inclui carbono no intervalo de 0,35-0,45, crómio de 4,75-5,50, molibdénio de 1,10-1,75, manganês de 0,20-0,50, vanádio de 0,80-1,20, silício de 0,80-1,20, fósforo de 0,030 e enxofre de 0,030 no máximo. As temperaturas para as diversas operações realizadas, como o recozimento, variam entre 1550 e 1650 °F, 1825-1900 °F para o endurecimento, 1000-1200 °F para o revenido e 38-53 °F para a escala Rockwell C.

Propriedades físicas

As propriedades físicas do aço ferramenta H13 incluem a sua densidade e o ponto de fusão. A densidade é registada como 7,80 g/cm3 a 20 °C, enquanto o ponto de fusão é registado como 1427 °C.

Propriedades mecânicas

O aço ferramenta H13, em termos das suas propriedades mecânicas, tende a apresentar um comportamento que varia com o tratamento térmico. O aço ferramenta H13 regista uma redução de área de 50% e um módulo de elasticidade de 215 GPa a 20 °C. Os intervalos de resistência à tração, em termos de resistência máxima e de cedência, variam entre 1000-1380 MPa e 1200-1590 MPa, respetivamente. O valor do coeficiente de Poisson é registado no intervalo de 0,27-0,30.

Propriedades térmicas

Em termos de propriedades térmicas, a expansão é registada como 10,4 x 10-6/°C no intervalo de temperatura de 20-100 °C. O aço ferramenta H13 tem uma condutividade térmica de 28,6 W/mK a 215 °C.

Vantagens do aço ferramenta H13

O aço ferramenta H13 supera ligas de aço como 4140 em termos de melhor temperabilidade e das propriedades mecânicas associadas. Algumas vantagens comuns incluem:

• Elevada resistência ao calor.
• Excelente resistência ao choque térmico.
• Forte estabilidade contra a formação de carepa.
• Elevada tenacidade.

Exemplos de aplicações comuns

O aço ferramenta H13 encontra aplicações na extrusão e na moldagem de plásticos. A peça inclui matrizes, bases de apoio, porta-matrizes, camisas e hastes, uma vez que se trata de ligas de cobre com elevado teor de alumínio e magnésio. Como ferramenta de moldagem de plásticos, é utilizado na compressão de moldes de injeção e moldes de transferência com um HRC de 50-52. O H13 é um excelente aço para matrizes de fundição sob pressão e é também utilizado com sucesso em corrediças e machos em conjuntos de ferramentas.

• Pinos ejetores para moldes de injeção
• Insertos e pinos de macho para moldes de injeção
• Cavidades para matrizes de fundição
• Matrizes de forjamento e extrusão
• Cavidades de moldes plásticos
• Desgaste
• Anéis encolhidos (matrizes de metal duro)
• Peças resistentes ao desgaste
• Camisas de injeção para fundição sob pressão
• Matrizes de corte de rebarbas

Materiais com propriedades semelhantes ao aço H13

Outras designações equivalentes aos aços ferramenta H13 incluem:

• AFNOR Z 40 COV 5
• DIN 1.2344
• UNI KU
• JIS SKD61
• SS 2242
• S. BH 13
• ASTM A681
• FED QQ-T-570
• SAE J437
• SAE J438
• SAE J467
• UNS T20813
• AMS 6408

Resumo

É bastante importante aplicar processos de tratamento superficial ao aço ferramenta H13 para melhorar as propriedades mecânicas, especialmente a temperaturas mais elevadas. Em conclusão, uma boa dureza, bem como uma combinação de resistência ao choque e à abrasão, torna o aço ferramenta H13 uma excelente escolha para aplicações de ferramentas.

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