Aço H13


Os aços ferramenta da série H (Hot Working) são utilizados por suas propriedades de resistência ao calor, ou seja, são utilizados para trabalhos em altas temperaturas. Suas propriedades implicam, durante o trabalho a quente, em:

– Resistência à deformação na temperatura de uso;

– Resistência ao impacto;

– Resistência à “lavagem” (erosão);

– Resistência à deformação no tratamento térmico e boa Usinabilidade;

– Resistência a trincas térmicas

As características do AISI H13 (VH13) conferem ao aço propriedades onde ele é geralmente utilizado em aplicações que exijam dureza entre 44-50 HRC, conseguindo trabalhar em temperaturas em torno de 500°C. O AISI H13 (VH13) possui excelentes propriedades de tenacidade, de resistência ao choque térmico, de usinabilidade e reduzido surgimento de trincas. Apresenta boa tenacidade e ductibilidade em todas as direções.

A Serrametal é um dos principais distribuidores de AISI H13 (VH13), com excelente preço por Kg. onde é possível comprar o AISI H13 (VH13) nas dimensões desejadas.

Cores do AISI H13

Preto-Branco

Principais aplicações do aço AISI H13

– Matrizes para forjamento e estampagem a quente;

– Moldes para fundição sob pressão de não ferrosos (Al, Zn, Mg);

– Moldes para fundição por gravidade de ligas leves (por exemplo Al);

– Matriz para extrusão de alumínio, mandris, buchas e suporte;

– Facas para corte a quente;

– Facas para sucatas;

– Anéis de contenção (ex. metal duro);

– Punçoes para estampagem severa;

– Moldes para plásticos;

– Matrizes refrigeradas com água.


Composição química % do AISI H13

C Cr Mo V Si Mn Ni S Cu P
0,40 5,25 1,40 0,90 1,00 0,35 0,3 0,03 0,25 0,03

 

Normas similares para o aço AISI H13

ASTM Villares AISI JIS W Nr. DIN
A 681 Tipo H13 VH13 H13 G4404-72 Tipo SKD 61 1.2344 X 40 CrMoV 5 1

 

Estado de fornecimento do aço AISI H13

Recozido, com dureza máxima de 207 HB.

Recozimento do AISI H13

Proteger o aço contra descarbonatação. Aquecer totalmente até 850 °C. Então resfriar no forno a 10 °C/hora até 650 °C, depois ao ar livre.

Alívio de tensões do aço AISI H13

Após a usinagem com desbaste, a ferramenta de AISI H13 (VH13) deve ser totalmente aquecida até 650 °C, mantendo por 2 horas. Resfrie lentamente a 500 °C, e então deixe resfriar ao ar livre.

Têmpera do aço AISI H13

O aço AISI H13 (VH13) pode ser temperado ao ar para peças de pequenas dimensões. Para matrizes e peças grandes, recomenda-se temperar a óleo ou forno a vácuo para um considerável aumento da vida útil da peça.

Deve-se realizar o pré-aquecimento da peça a temperatura de 600 °C-850 °C. A temperatura da têmpera do AISI H13 (VH13) é de 980 °C-1040 °C, onde o tempo de encharque recomendado é de 30 a 45 minutos, com resfriamento a óleo de 50 °C-70 °C, e de 500°-550°C para banho de sal fundido. Uma observação relevante: Para propriedades adequadas, considerando propriedades de tenacidade e resistência a abrasão, o valor exato de têmpera para cada peça deve ser estudado.

Temperatura (°C) Tempo de encharque (min) Dureza antes do revenimento (HRC)
1000 45 51 ± 3
1020 30 53 ± 3

 

Deve-se proteger a ferramenta contra oxidação e descarbonetação durante a têmpera.

Meios de Resfriamento:

– Ar circulante/atmosfera;

– Gás com pressão positiva em forno a vácuo;

– Martêmpera em banho de sais de leito fluidizado a ≅ 200 °C ou a 400 °C-500 °C por 1 a 100 minutos (dependendo da massa de material) depois ao ar circulante.

– Óleo quente.

Obs. Revenir imediatamente após atingir 50-70°C

Revenimento do aço AISI H13

Para garantir boas propriedades do aço AISI H13 (VH13), não revenir na faixa entre 425-550°C.  O revenimento deve ser realizado com a temperatura adequada para a dureza desejada, com os gráficos de revenimento como referência. A menor temperatura de revenimento deve ser 180°C. O tempo mínimo de revenimento é de 2 horas.

Figura 1 Curva de revenimento do aço AISI H13 (VH13). Fonte: [3]

Nitretação do aço AISI H13

O processo de nitretação dos aços visa aumentar a resistência mecânica, bem como evitar o aparecimento de trincas e o aumentar significativamente a resistência ao desgaste, a fim de melhorar a vida útil da ferramenta e aprimorar o processo de produção. A Nitretação confere ao material uma camada resistente, porém a camada nitretada pode se tornar frágil e lascar se sujeita a choques mecânicos e térmicos. Esse risco aumenta dependendo do tamanho da camada nitretada.

As principais características da nitretação são:

– Obter alta dureza superficial e resistência ao desgaste;

– Melhorar a resistência à fadiga e à corrosão;

– Obter superfície resistente ao amolecimento por aquecimento até temperaturas próximas à nitretação.

Antes da nitretação, deve-se temperar e revenir o aço na dureza desejada, onde a temperatura de nitretação deve ser 50 °C menor que a temperatura de revenimento.

Existem diferentes métodos de nitretação, entre eles: a plasma, a gás, líquida. A escolha do método depende da aplicação da peça, sua forma geométrica, etc. A temperatura de nitretação varia entre 480 °C e 565 °C. Para aços em geral, inclusive para o aço AISI H13 (VH13), a nitretação depende de variáveis como: Temperatura; Tempo; % de nitrogênio na mistura; Tipo de mistura; Liga da peça; Formato da peça; etc. Esses fatores nos ajudam a entender e verificar defeitos na peça que possam eventualmente aparecer.

É preferível nitretar com gás amônia a 510°C ou plasma com 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio com temperatura de 480°C, ambos resultando em uma dureza de aproximadamente 1100 HV0,2.

Em geral, se utiliza a nitretação iônica, devido ao melhor controle do potencial de nitrogênio. Durante a nitretação, forma-se a camada branca no material, que não precisa ser removida para trabalho a quente. A nitretação a gás pode formar uma camada aceitável.

Processo Tempo (h) Camada (mm)
Gás (510 °C) 10 0,12
30 0,20
Plasma (480 °C) 10 0,12
30 0,18
Carbonitretação a gás (580 °C) 2,5 0,11
Banho de sais (510 °C) 1 0,06

 

Figura 2 – Perfis de endurecimento da camada nitretada em função do tempo de nitretação para o aço-ferramenta H13 nitretado a plasma. Fontes: [5, 6].

 

Eletroerosão (EDM) do aço AISI H13

O processo de EDM do aço AISI H13 (VH13) pode ser realizado na condição temperado e revenido, a camada recristalizada branca (camada Branca) deve ser removida mecanicamente. A ferramenta deve então receber um revenimento adicional (ou alivio de tensão) de aprox. 30-50°C abaixo da temperatura de revenido anterior.

 

Propriedades físicas e mecânicas do aço AISI H13

Temperatura (°C) 20 400 600
Densidade (Kg/m3) 7800 7700 7600
Módulo de elasticidade (MPa) 210 000 180 000 140 000
Coeficiente de expansão térmica por °C 12,6 x 10-6 13,2 x 10-6
Condutividade térmica (W/m°C) 25 29 30
Coeficiente de Poisson 0,27 – 0,30
Limite de Escoamento (MPa) 1420 – 1820

 

Edição: Thiago L. A. Cortiz

Revisão: Nataly Messina Pecelin

Para mais informações, contate a área técnica: engenharia@serrametal.com.br