ASP23 vs M2 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

Engenheiros e profissionais de compras frequentemente devem escolher entre aços rápidos forjados ou fundidos convencionais e variantes de metalurgia de pó (PM) ao especificar ferramentas e componentes de desgaste. A decisão depende de compensações como custo da matéria-prima versus vida útil em serviço, facilidade de fabricação versus desempenho requerido, e resistência à fratura versus retenção de dureza à temperatura. Contextos típicos incluem seleção de ferramentas de corte, matrizes de conformação a frio e insertos resistentes ao desgaste — onde a vida útil, reparabilidade e custo de fabricação são todos importantes.

Em um nível alto, a principal distinção é que um grau é um aço rápido processado por PM projetado para uma distribuição de carbonetos mais limpa e uniforme e melhor tenacidade, enquanto o outro é o aço rápido forjado/fundido convencional amplamente utilizado como base. Como ambos visam alta dureza e dureza a quente, eles são frequentemente comparados para aplicações de ferramentas e desgaste onde pequenas diferenças microestruturais produzem grandes impactos no ciclo de vida.

1. Normas e Designações

• M2
• Normas: AISI/SAE M2; designação EN comumente HSS M2 (EN ISO 4957), JIS SKH51 (aproximadamente equivalente), equivalentes da série GB T 12902.

• Classificação: Aço para ferramentas de alta velocidade (HSS forjado/fundido tradicional).

• ASP23

• Normas: ASP é uma designação comercial usada por fabricantes de aço em pó (por exemplo, Hitachi, Sumitomo, etc.). ASP23 é uma família de aço rápido de metalurgia de pó; pode ser listada em folhas de dados de fornecedores em vez de normas internacionais pelo nome químico.
• Classificação: Aço rápido de metalurgia de pó (PM-HSS), ou seja, uma variante PM dentro da família de aço rápido/aço para ferramentas.

Nota: Ambos são aços para ferramentas / aços rápidos; nenhum é inoxidável ou HSLA. ASP23 é uma forma PM de uma química de aço rápido comparável ao M2, mas produzida com controle de limpeza e microestrutural mais rigoroso.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Tabela: (para ASP23 a química é nominalmente semelhante ao M2; os fabricantes controlam impurezas e podem adicionar micro-ligas — veja notas)

Elemento	M2 (faixas padrão típicas)	ASP23 (PM HSS — descrição nominal)
C	0.85–1.05%	Conteúdo de carbono nominal semelhante (≈0.8–1.0%); controle PM de C e carbono dissolvido
Mn	0.15–0.40%	Semelhante; mantido baixo para controlar segregação
Si	0.15–0.45%	Semelhante; controlado para desoxidação e resistência
P	≤0.03%	Limites mais rigorosos (menor P) para reduzir fragilização
S	≤0.03%	Significativamente menor S na classe PM para melhorar tenacidade
Cr	3.75–4.5%	Nível de Cr semelhante para resistência/dureza da matriz
Ni	≤0.25%	Tipicamente negligenciável; impurezas controladas
Mo	4.5–5.5%	Mo semelhante para endurecimento secundário
V	1.75–2.2%	V semelhante; processamento PM refina carbonetos ricos em V
Nb	— / traço	Pode incluir adições de Nb/Ti em traços (ppm a pequenas %) para estabilizar carbonetos no processamento PM
Ti	— / traço	Como acima; pequenas adições possíveis
B	— / traço	Não é tipicamente um elemento de liga primário; às vezes presente em quantidades de traço
N	Traço	Controlado e minimizado no produto PM para evitar fragilização induzida por nitreto

Nota: O tungstênio (W) é um elemento de liga importante tanto no M2 quanto em seus equivalentes PM (tipicamente vários por cento). A tabela omite W de acordo com a lista de colunas solicitada, mas W é criticamente importante: o M2 padrão contém aproximadamente 5–7% de W como um elemento de endurecimento primário. O ASP23 retém tungstênio como na química original. As composições exatas para o ASP23 são proprietárias do fornecedor, mas a estratégia é igualar a principal liga do M2 para dureza a quente enquanto melhora a limpeza e a distribuição do tamanho dos carbonetos.

Como a liga afeta as propriedades - Carbono + W/Mo/Cr/V formam uma mistura de carbonetos MC, M6C e complexos que proporcionam dureza e resistência ao desgaste. - O cromo contribui para a endurecibilidade e resistência ao revenido; o molibdênio e o tungstênio aumentam a dureza a quente. - O vanádio forma carbonetos duros de vanádio (MC) que resistem à abrasão; sua distribuição e tamanho influenciam fortemente a tenacidade e a usinabilidade. - Impurezas mais baixas (S, P) e micro-ligas controladas (Nb, Ti) em aços PM limitam filmes frágeis e proporcionam uma microestrutura mais uniforme, melhorando a tenacidade sem sacrificar a dureza.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestrutura sob processamento padrão: - M2 (forjado/fundido) - Microestrutura típica após processamento convencional: matriz de martensita temperada com uma população de carbonetos bimodal — carbonetos de liga maiores (M6C, M2C) e carbonetos MC ricos em vanádio menores. Os carbonetos são mais grossos e podem estar segregados dependendo da solidificação e forjamento. - ASP23 (PM) - O processamento PM produz uma rede de carbonetos homogênea, fina e uniformemente distribuída com segregação reduzida e menos inclusões não metálicas. Os carbonetos são mais finos, levando a melhor tenacidade e resistência a lascas.

Comportamento do tratamento térmico: - Normalização: Usado para refinar estruturas fundidas/forjadas; mais eficaz no M2 convencional para quebrar a segregação, mas não pode igualar totalmente a homogeneidade PM. - Uma sequência típica de endurecimento para ambos: austenitização a temperatura elevada (austenitização de baixo ciclo apropriada para o grau), resfriamento em óleo ou ar (às vezes gás de alta pressão para graus PM), seguido por múltiplos ciclos de revenido para alcançar o equilíbrio desejado entre dureza e tenacidade. - Resposta ao resfriamento e revenido: - M2: Boa endurecibilidade; controle cuidadoso da temperatura de austenitização e revenido é necessário para equilibrar a austenita retida, dureza e tenacidade. - ASP23: Devido à segregação reduzida e carbonetos mais finos, o ASP23 geralmente proporciona melhor tenacidade a dureza equivalente e pode mostrar resposta mais uniforme durante o revenido com menor risco de pontos moles. - O processamento termo-mecânico é menos relevante para produtos PM (sinterização/forjamento são usados antes do acabamento), enquanto o M2 forjado se beneficia de cronogramas de forjamento e tratamento térmico controlados para reduzir aglomerados de carbonetos grossos.

4. Propriedades Mecânicas

Os valores para aços para ferramentas variam amplamente com o tratamento térmico; a tabela abaixo fornece uma visão comparativa, orientada para a aplicação, em vez de uma única especificação garantida.

Propriedade	M2 (HSS convencional)	ASP23 (PM HSS)
Resistência à Tração	Alta (faixa típica de aço rápido)	Comparável a ligeiramente superior devido à microestrutura uniforme
Resistência ao Esforço	Alta	Comparável ou ligeiramente melhorada
Alongamento	Baixo a moderado (aços para ferramentas: pequena %)	Semelhante ou modestamente melhorado (melhor tenacidade permite uso em geometrias mais exigentes)
Tenacidade ao Impacto	Moderada a baixa (sensível à grossura dos carbonetos e inclusões)	Maior que o M2 a dureza equivalente devido a carbonetos mais finos e menos inclusões
Dureza (HRC)	Tipicamente até ~62–66 HRC após endurecimento/revenido dependendo dos ciclos de revenido	Dureza máxima semelhante alcançável; retém dureza de forma mais uniforme e frequentemente mostra melhor tenacidade a uma dada HRC

Interpretação - A capacidade de resistência e dureza são comparáveis porque ambos compartilham a mesma base de liga; no entanto, a microestrutura PM do ASP23 geralmente resulta em maior tenacidade à fratura e melhor resistência a lascas catastróficas. - O alongamento em aços para ferramentas é inerentemente limitado; as melhorias na classe PM são incrementais, mas significativas para ferramentas que sofrem cargas de choque ou tensões cíclicas.

5. Soldabilidade

A soldabilidade de aços rápidos é geralmente limitada devido à alta endurecibilidade e ao conteúdo de liga formadora de carbonetos. Considerações importantes: - O conteúdo de carbono e a liga aumentam a endurecibilidade e predispoem a zona afetada pelo calor (HAZ) a martensita dura e frágil. - Micro-ligação e baixas impurezas em aços PM reduzem a segregação, mas não eliminam o risco de trincas induzidas pela soldagem.

Índices úteis (interpretação qualitativa): - Equivalente de carbono (IIW): $$ CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15} $$ Maior $CE_{IIW}$ implica maior propensão à dureza e trincas na HAZ — sublinha a necessidade de controle de pré-aquecimento/interpassagem. - Pcm: $$ P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000} $$ Maior $P_{cm}$ indica aumento do risco de trincas e necessidade de procedimentos de soldagem especiais.

Orientação qualitativa: - Tanto o M2 quanto o ASP23 requerem pré-aquecimento, temperaturas de interpassagem controladas e tratamento térmico pós-soldagem se a soldagem for inevitável. - O menor conteúdo de impurezas do ASP23 ajuda a reduzir marginalmente as tendências de trincas na solda, mas seu alto conteúdo de liga significa que a soldagem ainda é desafiadora e geralmente evitada para ferramentas críticas — brasagem, soldagem ou união mecânica é frequentemente preferida. - Para soldagem de reparo, escolha metais de adição projetados para aços rápidos e planeje o revenido de alívio de tensões.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Nenhum dos dois, M2 ou ASP23, é inoxidável; a resistência à corrosão é modesta e governada principalmente pelo conteúdo de cromo (~4% de nível), que é insuficiente para ambientes verdadeiramente corrosivos.
• Métodos típicos de proteção:
• Revestimentos de superfície (PVD/CVD, TiN, AlTiN) para ferramentas de corte para reduzir desgaste e corrosão em serviço.
• Revestimentos de barreira (níquel, cromagem), pintura ou galvanização para componentes não relacionados a ferramentas, quando viável.
• Carburização/nitruração local geralmente não é típica porque o alto conteúdo de liga e carbonetos limitam a eficácia da difusão.
• PREN não é aplicável a essas ligas não inoxidáveis. Para graus inoxidáveis, você usaria: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$ — mas este índice não se aplica ao M2/ASP23.

7. Fabricação, Usinabilidade e Conformabilidade

• Corte e moagem:
• ASP23 (PM) geralmente mostra melhor usinabilidade e desgaste de ferramenta mais uniforme porque os tamanhos dos carbonetos são menores e mais uniformemente distribuídos.
• M2 pode ter carbonetos mais grossos que podem produzir maior desgaste abrasivo em rodas de moagem e vida útil da ferramenta menos previsível.
• Usinabilidade (pré-endurecimento)
• Ambos os graus são mais fáceis de usinar em condição recozida ou "macia"; aços PM podem ser ligeiramente mais difíceis de usinar devido à distribuição homogênea de partículas duras se não estiverem totalmente recozidos.
• Conformabilidade e dobra
• Ambos têm baixa ductilidade em comparação com aços estruturais; a conformação é limitada e deve ser feita em condição recozida com folgas adequadas para retorno.
• Acabamento
• A estrutura de carbonetos mais fina do ASP23 frequentemente leva a um acabamento de superfície superior após moagem/polimento para ferramentas de corte.

8. Aplicações Típicas

ASP23 (PM HSS)	M2 (HSS Convencional)
Insertos de corte e ferramentas de corte de alto desempenho onde desgaste uniforme e tenacidade são críticos	Ferramentas de corte de alta velocidade de uso geral (brocas, machos, fresas) com cadeias de suprimento estabelecidas
Matrizes e punções para desgaste médio a alto, onde resistência à fadiga é necessária	Ferramentas padrão em aplicações de menor custo ou onde as vantagens do PM são desnecessárias
Reamers de longa vida, micro-ferramentas e ferramentas de precisão que requerem estabilidade de borda consistente	Uma ampla gama de ferramentas onde a sensibilidade ao custo supera a vida útil máxima
Componentes de desgaste especializados onde a tenacidade à fratura melhorada estende a vida útil	Ferramentas reparáveis e aplicações legadas com cronogramas de tratamento térmico bem compreendidos

Racional de seleção: - Escolha o ASP23 quando precisar de melhor tenacidade à fratura, desempenho consistente entre lotes de ferramentas, maior vida útil da ferramenta e superior resistência a lascas — especialmente para operações de alto volume ou alto risco. - Escolha o M2 quando custo, disponibilidade e caminhos de processamento convencionais forem as principais restrições e quando o comportamento conhecido do HSS forjado/fundido for aceitável.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: Aços PM (ASP23) são geralmente mais caros por quilograma do que o M2 convencional porque a produção de pó, atomização, sinterização e consolidação aumentam o custo do processo. No entanto, o custo do ciclo de vida pode favorecer o PM devido à redução do tempo de inatividade e maior vida útil da ferramenta.
• Disponibilidade: O M2 está amplamente disponível globalmente em barras, chapas e blanks de ferramentas acabadas. O ASP23 está disponível de grandes fornecedores e distribuidores de aço PM, mas pode exigir prazos de entrega mais longos ou quantidades mínimas de pedido para formas de produtos especiais; está comumente disponível em blanks de ferramentas, barras pré-endurecidas e bilhetes sinterizados.

10. Resumo e Recomendação

Tabela de resumo (qualitativa)

Atributo	ASP23 (PM HSS)	M2 (HSS Convencional)
Soldabilidade	Fraca — marginalmente melhor que o M2 devido à limpeza	Fraca — alto risco de trincas
Equilíbrio Resistência–Tenacidade	Excelente a dureza equivalente (melhor tenacidade)	Boa resistência, menor tenacidade à mesma dureza
Custo (matéria-prima)	Maior	Menor

Conclusões e recomendações - Escolha o ASP23 se: - Você requer maior vida útil da ferramenta, melhor tenacidade à fratura e desempenho previsível entre lotes de produção. - A aplicação é de corte ou conformação com altas cargas de choque ou onde a redução do tempo de inatividade justifica o maior custo do material. - Você precisa de melhor usinabilidade e distribuição de carbonetos mais uniforme para ferramentas de precisão.

• Escolha o M2 se:
• O orçamento e a disponibilidade imediata forem os principais fatores e a aplicação for bem atendida pelo HSS convencional.
• A geometria da ferramenta e as condições de carga não forem propensas a lascas ou fraturas catastróficas e protocolos de tratamento térmico estabelecidos forem seguidos.
• Você requer um aço de base amplamente disponível e bem compreendido para processos legados.

Nota final: Ambos os graus dependem de tratamento térmico cuidadoso e controle de processo para realizar o desempenho. Para ferramentas críticas para a missão, confirme as folhas de dados do fornecedor para a química exata do ASP23 e solicite recomendações de tratamento térmico e dados de desempenho empíricos (testes de vida útil da ferramenta) em comparação com o M2 na operação específica antes da seleção final.