1.2767 vs 1.2083 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações
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Introdução
Escolher entre EN 1.2767 e EN 1.2083 é uma decisão comum de engenharia ao projetar ferramentas, matrizes ou peças de alta precisão. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de manufatura devem equilibrar prioridades concorrentes, como resistência ao choque mecânico e fadiga em comparação com acabamento superficial e polibilidade. Em termos práticos, o principal contraste é que uma classe é formulada para oferecer maior tenacidade em massa e resistência ao choque térmico/mecânico, enquanto a outra é otimizada para alta qualidade de superfície, distribuição fina de carbonetos e polibilidade superior em ferramentas acabadas.
Esses dois números de Werkstoff EN são frequentemente comparados porque ocupam papéis adjacentes no espectro do aço para ferramentas: um como uma família de aço para ferramentas mais resistente e dúctil, usada onde a resistência à fratura é crítica; o outro como uma classe de alto cromo, mais dura, usada onde a resistência ao desgaste e o acabamento superficial dominam a especificação.
1. Normas e Designações
- EN: 1.2767, 1.2083 (números de Werkstoff sob o sistema EN).
- Classificação geral: ambos são aços para ferramentas sob as famílias de aços para ferramentas EN (categorias de trabalho a frio ou a quente / resistentes a choques, dependendo da sub-classe e condição de tratamento térmico).
- ASTM/ASME/JIS/GB: Não há sempre uma única referência cruzada direta para os nomes AISI/ASTM para cada número EN. Os usuários devem verificar tabelas de referência cruzada em certificados de usinas ou órgãos de normas para equivalências exatas.
- Categoria:
- 1.2767 — tipicamente associado a um aço liga/aço para ferramentas projetado para alta tenacidade e resistência ao choque (usado em ferramentas sujeitas a impacto, trabalho de prensa ou ciclagem térmica).
- 1.2083 — tipicamente associado a uma variante de aço para ferramentas de trabalho a frio de alto cromo otimizada para resistência ao desgaste e polibilidade.
2. Composição Química e Estratégia de Liga
| Elemento | 1.2767 (qualitativa) | 1.2083 (qualitativa) |
|---|---|---|
| C (Carbono) | Médio — suporta a temperabilidade, mas equilibrado para preservar a tenacidade | Médio-Alto — contribui para carbonetos duros e alta resistência ao desgaste |
| Mn (Manganês) | Baixo-Médio — desoxidação e controle de resistência leve | Baixo-Médio — papel semelhante, limitado para evitar temperabilidade excessiva |
| Si (Silício) | Baixo — desoxidante e estabilidade de resistência | Baixo — desoxidante; baixo teor ajuda na polibilidade |
| P (Fósforo) | Traço/controlado | Traço/controlado |
| S (Enxofre) | Traço/controlado | Muito baixo — baixo S melhora o acabamento superficial |
| Cr (Cromo) | Médio — contribui para a temperabilidade e resistência ao revenido | Alto — forma carbonetos de cromo finos para resistência ao desgaste e polibilidade |
| Ni (Níquel) | Baixo-Médio — pode estar presente para melhorar a tenacidade | Baixo — geralmente não é um elemento de liga chave em graus altamente políveis |
| Mo (Molibdênio) | Médio — melhora a temperabilidade e resistência ao revenido | Baixo-Médio — refina carbonetos e melhora a estabilidade do revenido |
| V (Vanádio) | Baixo-Médio — promove a dispersão fina de carbonetos e tenacidade | Baixo — pode estar presente em quantidades controladas para refinar carbonetos |
| Nb/Ti/B | Traço/usado para micro-ligação se presente | Traço/usado para controlar o tamanho do grão e melhorar a distribuição de carbonetos |
| N (Nitrogênio) | Traço | Traço |
Notas: - A tabela expressa a estratégia típica de liga qualitativamente em vez de porcentagens exatas, pois a química específica varia de acordo com o produtor e a condição da sub-classe. A principal diferença na estratégia de liga é que 1.2767 enfatiza o teor de liga e a resposta ao tratamento térmico que preserva a tenacidade e reduz a sensibilidade à iniciação de trincas, enquanto 1.2083 enfatiza elementos formadores de cromo e carbonetos que produzem uma população de carbonetos fina e uniformemente distribuída, propensa à resistência ao desgaste e polimento espelhado. - O controle de impurezas (P, S) é mais rigoroso em graus destinados a aplicações de acabamento de alta superfície (melhor polibilidade exige menor S e inclusões não metálicas).
3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico
- 1.2767:
- Microestrutura típica após tratamento térmico apropriado: martensita temperada ou matriz martensítica/bainítica temperada com distribuição controlada de carbonetos. Receitas de liga e tratamento térmico são otimizadas para reter a tenacidade; martensita temperada com carbonetos de liga em escala nanométrica é um objetivo comum.
- Resposta ao tratamento térmico: responde bem a ciclos de pré-aquecimento, resfriamento e revenido projetados para equilibrar dureza e tenacidade. Normalização ou recozimento subcrítico podem ser usados antes da usinagem. Resfriamento e revenido proporcionam uma estrutura dúctil e resistente a impactos.
- 1.2083:
- Microestrutura típica: matriz martensítica com uma fração de volume maior de carbonetos ricos em cromo (geralmente relativamente pequenos e uniformemente distribuídos se processados corretamente). A microestrutura favorece a resistência ao desgaste e superfícies de baixo atrito.
- Resposta ao tratamento térmico: adquire uma condição de alta dureza ao resfriar e revenido; nitretação ou tratamento criogênico podem ser usados para estabilizar carbonetos finos e melhorar a dureza da superfície. Superaquecimento ou crescimento de carbonetos grosseiros reduz a polibilidade, portanto, o controle rigoroso dos ciclos térmicos é crítico.
Rotas de fabricação: - A normalização refina o tamanho do grão e é benéfica para ambas as classes como pré-tratamento. - Resfriamento e revenido: proporcionam dureza e resistência finais. Em 1.2767, o revenido é usado para maximizar a tenacidade sem sacrificar a resistência necessária; em 1.2083, o revenido é controlado para produzir alta dureza para resistência ao desgaste, mantendo ductilidade suficiente para o serviço.
4. Propriedades Mecânicas
| Propriedade | 1.2767 (desempenho típico) | 1.2083 (desempenho típico) |
|---|---|---|
| Resistência à Tração | Moderada-Alta na condição resfriada e revenida; projetada para resistir à fratura sob carga | Alta quando totalmente endurecida — focada na resistência ao desgaste |
| Resistência ao Esforço | Moderada — projetada para permitir alguma plasticidade antes da falha | Alta — menor deformação plástica antes da fluência na condição endurecida |
| Alongamento | Relativamente maior — melhor ductilidade | Menor — maior dureza reduz o alongamento |
| Tenacidade ao Impacto | Alta — projetada para resistência a choques e resistência à propagação de trincas | Menor — microestrutura rica em carbonetos reduz a absorção de energia de impacto |
| Dureza | Moderada a alta dependendo do revenido (equilibrada para tenacidade) | Mais alta — otimizada para alcançar e reter alta dureza superficial |
Explicação: - 1.2767 será escolhido quando a tenacidade ao impacto e a resistência a cargas súbitas, lascas ou ciclagem térmica forem mais importantes do que a dureza máxima alcançável. Sua mistura de liga e abordagem de tratamento térmico priorizam uma matriz mais resistente. - 1.2083 mostrará maior dureza e resistência ao desgaste em serviço, oferecendo melhor preservação da geometria da superfície e melhor retenção de acabamento espelhado, mas à custa da tenacidade em massa.
5. Soldabilidade
A soldabilidade dos aços para ferramentas depende fortemente do equivalente de carbono, temperabilidade e micro-ligação. Duas fórmulas preditivas comumente usadas são:
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
e
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretação qualitativa: - Teores mais altos de cromo, molibdênio e vanádio aumentam $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$, indicando maior risco de trincas relacionadas à temperabilidade nas zonas afetadas pelo calor da solda. - 1.2767, projetado para tenacidade, frequentemente possui escolhas de liga que moderam a temperabilidade; pré-aquecimento e tratamento térmico pós-solda controlado (PWHT) são comumente exigidos. - 1.2083, com maior teor de cromo e formadores de carbonetos, tende a ser menos soldável sem pré-aquecimento, controle de temperatura entre passes e revenido pós-solda. Em muitos casos, a soldagem é evitada; usinagem ou processos especializados de soldagem a brasagem/fusão são usados se a união for necessária. - Para ambas as classes, se a soldagem for necessária, siga procedimentos rigorosos: pré-aquecimento controlado, escolhas de enchimento de baixa entrada de calor, controle de temperatura entre passes e PWHT para reduzir tensões residuais e evitar trincas na HAZ.
6. Corrosão e Proteção Superficial
- Nenhuma das classes é uma liga austenítica inoxidável; ambos são aços para ferramentas e corroerão em ambientes ambientes e agressivos sem proteção.
- Proteções comuns: pintura, lubrificação, fosfatização ou galvanização para proteção geral contra corrosão; para ferramentas, revestimentos inibidores de corrosão (PVD, nitreto ou cromagem dura) e óleos de manutenção são amplamente utilizados.
- A fórmula PREN não é tipicamente aplicável porque nenhuma das classes é uma liga inoxidável onde a resistência à corrosão por picotamento é uma métrica de design primária:
$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- Use PREN apenas para graus inoxidáveis; para aços para ferramentas, avalie a exposição ambiental e escolha revestimentos ou aços para ferramentas resistentes à corrosão, se necessário.
7. Fabricação, Usinabilidade e Formabilidade
- Usinabilidade:
- 1.2767: geralmente mais tolerante na usinagem e retificação porque o revenido para níveis de dureza moderados é comum; melhor tenacidade reduz lascas durante o corte.
- 1.2083: mais duro e abrasivo (rico em carbonetos); usinagem na condição totalmente endurecida é difícil — usinagem grosseira na condição recozida seguida de endurecimento final e retificação/polimento é típica.
- Formabilidade e dobra:
- Ambas as classes não são aços para conformação em chapa; elas são moldadas por usinagem, EDM e retificação. Se a dobra estiver envolvida, condições recozidas e etapas de alívio de tensão são usadas.
- Acabamento superficial:
- 1.2083 é mais fácil de alcançar e reter uma superfície espelhada ou de alto brilho devido à distribuição fina de carbonetos e baixo teor de inclusões quando processado corretamente.
- 1.2767 requer mais atenção à prática de retificação e polimento para evitar micro-lascar, pois o objetivo é preservar a tenacidade em massa.
8. Aplicações Típicas
| 1.2767 — Usos Típicos | 1.2083 — Usos Típicos |
|---|---|
| Matrizes de alta resistência sujeitas a impacto e ciclagem térmica (ferramentas de prensa, estampagem a quente) | Matrizes e moldes de precisão que requerem alto polimento, como moldes ópticos, ferramentas de acabamento espelhado e matrizes de corte fino |
| Punções e lâminas de corte onde a resistência ao choque é crítica | Bordas de corte de alto desgaste e ferramentas de conformação onde o acabamento superficial e a retenção dimensional são essenciais |
| Componentes onde a resistência à fratura e a vida útil à fadiga são priorizadas | Inserções de matriz progressiva e peças que precisam de longa vida útil e acabamento superficial superior |
| Ferramentas estruturais expostas a gradientes térmicos | Ferramentas para componentes decorativos ou visíveis que requerem superfícies sem manchas |
Racional de seleção: - Escolha 1.2767 quando a ferramenta provavelmente verá cargas súbitas, impacto de prensa ou ciclagem térmica alta, onde a tenacidade e a resistência à propagação de trincas superam a necessidade de um polimento superficial superlativo. - Escolha 1.2083 quando a qualidade da superfície acabada, a estabilidade dimensional sob contato abrasivo e a resistência ao desgaste abrasivo forem os principais impulsionadores.
9. Custo e Disponibilidade
- Fatores de custo: elementos de liga (Cr, Mo, V), processamento (controle rigoroso de impurezas, fusão a vácuo, metalurgia do pó) e pós-processamento (endurecimento, tratamento criogênico, nitretação).
- Disponibilidade:
- Ambas as classes estão geralmente disponíveis em usinas e distribuidores especializados em aços para ferramentas, mas formas de produto específicas (barras, placas pré-endurecidas, variantes de metalurgia do pó) variam de acordo com o fornecedor.
- Variantes de 1.2083 otimizadas para acabamento espelhado podem ser um produto premium devido ao controle mais rigoroso de inclusões e acabamento; variantes de 1.2767 otimizadas para tenacidade podem ser mais amplamente estocadas em seções transversais maiores para aplicações de ferramentas de prensa.
- Do ponto de vista de compras, considere o custo total de propriedade: custo do material + tratamento térmico + processamento de acabamento + vida útil esperada em condições operacionais.
10. Resumo e Recomendação
| Critério | 1.2767 | 1.2083 |
|---|---|---|
| Soldabilidade | Melhor (relativamente), mas ainda requer cuidado | Mais desafiador — maior risco de trincas na HAZ |
| Equilíbrio Força–Tenacidade | Otimizado para tenacidade e resistência ao impacto | Otimizado para alta dureza e resistência ao desgaste |
| Custo (típico) | Moderado — processamento para preservar a tenacidade | Moderado-Alto — pode exigir processamento mais fino para polibilidade |
Conclusão e orientação de seleção: - Escolha 1.2767 se: a ferramenta ou componente deve resistir a choques mecânicos, lascas ou ciclagem térmica; se maior tenacidade ao impacto e resistência à iniciação de trincas forem preocupações primárias; ou quando a aplicação tolera um acabamento superficial bom, mas não de grau espelhado. - Escolha 1.2083 se: acabamento superficial, polibilidade e resistência ao desgaste forem os requisitos dominantes; quando manter uma geometria de superfície apertada sob contato abrasivo for crítico; ou quando a peça final exigir um acabamento espelhado ou de qualidade óptica e as condições de serviço não a submeterem a cargas de impacto frequentes.
Nota final: o desempenho exato depende fortemente da química precisa da sub-classe, rota de fusão e ciclo de tratamento térmico. Para seleções críticas, solicite certificados de usina, verificação de dureza e microestrutura dos fornecedores e realize testes em nível de aplicação (fadiga, impacto, ensaios de polimento) antes de finalizar a compra.