Aço P20 2311 Características e Dureza

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As características de um aço da categoria aço P20 podem variar para mais ou para menos, dependendo da variação dos seus elementos de liga. Muitas usinas produzem variações, onde mudam a adição dos elementos da liga básica, da categoria aço p20 2311 que é normatizada pela norma americana AISI, onde este material nasceu na primeira para a segunda metade do século passado.

Note-se que os aços que CONTINUEM possuindo TODOS os elementos da liga básica, com adição de elementos suplementares, ou ainda, que complementem metalurgicamente possíveis reduções (são os casos de alguns microligantes modernos) são chamados: aços da categoria P20 “modificados”. Pois eles mantêm as características básicas da categoria de aços p20.

Entretanto, os aços que SUPRIMEM algum elemento da liga básica do aço AISI P20 não podem ser chamados de aços p20 modificado, pois na grande maioria das vezes são apenas aços ao carbono ligados de forma leviana, sem fundamento metalúrgico ou embasamento científico, só objetivando o custo final, sem levar em conta que as CARACTERÍSTICAS do material têm que se manter em um mínimo, que é exatamente limitado pelo limite inferior da participação daquele elemento químico na composição do material. Só para exemplificar, o caso mais comum é a ausência do Molibdênio. A Função do Molibdênio é formar, na presença de carbono, carbonetos complexos (como o Cromo por exemplo) mas de outra natureza onde elevam a temperabilidade aumentando consequentemente o nível de dureza. Ainda aumenta a resistência à perda de dureza quando se trabalha a quente e muda a temperatura de revenimento. Suas adições são normalmente pequenas, aumentando à medida que aumenta a temperatura de trabalho.

Já a principal função no Níquel nas características do aço P20 é modificar o ponto do eutetóide e “distribuir” melhor, este nível de dureza, pela seção da barra ou bloco. Ao se suprimir um destes elementos, substituindo pelo aumento do outro, não se está transmitindo ao novo produto ou “aço” as mesmas características do aço P20 Original ou P20 Standard. (segundo Norma = aço AISIP20).

Note-se que a liga original P20 não possui Níquel e ele, quando adicionado (caso dos aços DIN WNr1.2738) tem a função de aumentar a distribuição de dureza e uniformizar a estrutura (Isotropia). Neste caso, o aço passa a ter a denominação de P20 Mod ou aida P20 + Ni. (Note que o Niquel e o Molibdenio, nos últimos 10 anos têm sido elementos caros, portanto sua redução sugere economia. Nem sempre recomendável). Entretanto ao se retirar, por exemplo o Mo e substituir por Ni, o que acontece é que o novo aço seria um aço FORA da categoria de aços p20, pois as suas características serão muito diferentes nos quesitos: Polimento (velocidade e aptidão) distribuição de dureza, nível de dureza (que é outra coisa) carbono equivalente (soldabilidade e aptidão a trincas) e condutividade térmica. Tudo isto acontece ao aproximar o resultado ao de um aço ao carbono com residuais altos de liga. Porém, ao se projetar um molde com um aço P20 não se imagina que se vai substitui-lo por um “aço carbono ligado”. O projetista prevê um resultado muito superior, em trabalho do molde, do que o propiciado por um aço ao carbono (basta se olhar as características do aço P20 e as de um aço ao carbono). Portanto, não seria conveniente substituir-se um aço da categoria de aço P20, nestas circunstâncias, pois o resultado seria muito menor do que o esperado.

Principais características de uma aço da categoria AISI P20 (esta liga original é mais parecida com o DIN WNr 1.2311- Aço alemão, desta categoria, que não possui Ni).

  • Aço fornecido já beneficiado na dureza de utilização
  • Dureza razoavelmente uniforme.( melhorando nos casos dos aços P20 + Ni da categoria DIN WNr 1.2738)
  • Boa usinabilidade apesar de já beneficiado. (melhorando nos aços tratados especialmente em aciaria durante a fusão e com técnicas mais modernas de fundição)
  • Muito boa polibilidade.
  • Indicado para textura simples ou cromagem.(Ambas só atingem seu nível máximo nos aços P20 +Ni da categoria DIN WNr 1.2738).
  • Ótima resposta à Nitretação. (sem perda da dureza original)
  • Razoável facilidade de reparo ou solda.
  • Razoável aceitação de tratamentos superficiais( coberturas) sem perda da dureza original.

Siderurgia/ aço p20 2311 – Características:

Os moldes utilizados na conformação de plásticos são essenciais nessa área industrial, sendo normalmente de razoável complexidade, para proporcionar características adequadas ao produto e elevada velocidade de produção. Os aços geralmente utilizados em moldes para plásticos (principalmente os da categoria de aço P20) apesar de muitas vezes pouco ligados, possuem propriedades ou características de limpeza microestrutural e de processamento que os diferenciam dos outros aços convencionais e ao carbono.

Dentre todos os materiais utilizados em moldes, os aços que mais se destacam, por suas características (aço P20 2311) são aqueles com dureza de entre 30 e 32 HRC. Compreendem os moldes mais comuns, destinados a peças não óticas e a processos que não afetam a vida do molde. Tipicamente, nestas aplicações, são utilizados aços do tipo P20 , com dureza de 30 a 32 HRC.

Os pontos principais das características do aço da categoria de aço p20 2311 correspondem ao binômio usinabilidade e polibilidade junto à resposta à texturização.

A composição do primeiro aço P20 desenvolvido na historia era um aço da categoria SAE4135, também parecido na época ao WNr. 1.2330 (alemão) com dureza média de 285 HB onde sua faixa de dureza ficava entre 269 e 297HB. Nesta época, ainda não existiam as ferramentas de material cerâmico e com cobertura que vieram facilitar muito a usinagem. Mais tarde, logo adiante, dada a velocidade do desenvolvimento metalúrgico, mecânico e cerâmico, começou-se a procurar por aços com mais resistência e aumentou-se a faixa para 269 a 311HB. Hoje em dia é normal falar-se em 280/320 HB.

As ligas mais conhecidas relacionadas ao aço P20 são:

Tabela de Composição do aço AISI P20 e suas variações mais comuns

Composição química original da norma AISI/ASTM
Composição química original da norma AISI/ASTM.

Composição primitiva do inicio do século passado Muito chamada de P20 usada até 200 mm de espessura, mas principalmente até 150 mm.
Composição primitiva do inicio do século passado Muito chamada de P20 usada até 200 mm de espessura, mas principalmente até 150 mm.

WNr 1.2330 Tambem chamada de P20 para aplicações em espessuras abaixo de 100 mm
WNr 1.2330 Tambem chamada de P20 para aplicações em espessuras abaixo de 100 mm

WNr 1.2311- É o P20 atual só que não atende a todas as características. Usual até blocos com 500 mm de espessura. Algumas Usinas aconselham até 600 mm de espessura.
WNr 1.2311- É o P20 atual só que não atende a todas as características. Usual até blocos com 500 mm de espessura. Algumas Usinas aconselham até 600 mm de espessura.

WNr 1.2312
+ Enxofre( S= 0,05 /0,10%) WNr 1.2312- Variação com característica de usinagem melhorada com perda de outras, como o polimento por exemplo. Característica: Material ressulfurado. Só recomendado para peças de resistência à compressão sem polimento.

WNr 1.2738
WNr 1.2738- Principal categoria de aço P20 que se enquadra em todas as aplicações da classe de açoP20. Porém seu nome correto é: P20+Ni

Como se pode ver o aço p20 2311 é uma liga muito próxima da liga básica inventada do aço AISI P20. Lembramos aqui que entretanto ele não atende a todo tipo de moldes e por isto sua liga foi sendo aperfeiçoada.

Aços P20 com liga baixa: Características

O efeito mais comum nos casos de aços que “tentam” ser parecidos com a categoria de aço P20 é a perda da usinabilidade. Por possuírem uma estrutura:

  • Não refinada,
  • Não homogênea (com muita variação de microestruturas e fases presentes),
  • Baixa resistência mecânica média.

Estes aços além de apresentarem uma baixa resistência média ao amassamento apresentam, normalmente, uma baixa usinabilidade, onde é fácil o usuário reclamar, por exemplo, de problemas graves em furos de refrigeração (que normalmente são intermináveis, nestes casos) pois eles apresentam uma variação de comportamento durante a realização do furo, onde o usuário costuma dizer que “parece ter areia” no meio do furo mas, na realidade, o que ele está encontrando é uma ENORME falta de homogeneidade, que se traduz em péssima usinabilidade.

Fácil de se entender:

- se você regula os parâmetros da maquina para um material duro, e ele encontra pontos moles: no ponto duro ele vai usinar, mas no ponto mole a tendência será empastar a ferramenta, tendendo a agarra-la. Portanto, como a ferramenta não “pensa” ela não tem como se adaptar à mudança constante de comportamento do aço.

Costuma se pensar que: somente durezas altas são difíceis de usinar. Elas realmente tender a ser, quanto mais altas, mais difíceis, porém o fator que mais comumente traz dificuldade à usinagem é a falta de homogeneidade estrutural do material.

Portanto, usar um material deste tipo é comumente chamado de “economia burra”, pois não atinge o proposito a que se destina e apenas tem o preço inicial baixo, ou ainda, como se diz: O barato sai caro!

O processo de usinagem normalmente é a parte mais cara do molde. Não faz sentido economizar no aço para gastar nesta fase. Mesmo quando o proprietário do molde diz: “mas não sou eu quem vai usinar” ele deve lembrar:

  • É ele que vai injetar peças e seu molde seguramente vai amassar mais cedo com um aço deste tipo!
  • É ele que vai ter um brilho inferior nas peças plásticas, piorando a venda ou diminuindo o “valor” delas!
  • Ou, se ele não precisa de brilho, teria aços mais baratos para se usar, sem que fossem difíceis de usinar e com propriedades melhores para o molde, por exemplo: a condutividade térmica que aumentaria a economia de energia elétrica, por exemplo. (A AÇOESPECIAL possui 9 tipos de aço P20, um vai servir como uma “luva” para você).
  • É ele que vai acabar pagando a conta pois o ferramenteiro não vai aguentar e vai “economizar” de outro lado ou repassar este custo para ele.

Perguntamos: porque se diz que no Brasil as coisas são mais caras? Improdutividade é uma das respostas. E esta depende mais de nós... Lembre:

  • No próximo molde ele, seguramente, vai querer recuperar o que perdeu no ultimo. Aí vira um circulo vicioso, com usuário bem no meio.

Não entre nessa, ao necessitar de um aço da categoria de aço P20 ou ainda aço P20 +Ni, procure a AÇOESPECIAL e fale com nossos engenheiros. Eles terão imenso prazer em auxilia-lo na escolha do melhor aço para a sua aplicação, pois possuímos 9 variações dos aços da categoria de aço p20 e aço P20 (HH). Todos com garantias de propriedades mínimas, pois a liga original é respeitada como referência.

Nossa assistência técnica é reconhecida internacionalmente. Não perca tempo, não caminhe sozinho, você não precisa mais, se precisa do aço p20, venha conosco.

Diferença aço P20 2311 e aço P20 2738: (Quanto à composição química)

Dois tipos de aço comumente chamados de aço P20, porém um devia chamar P20 +Ni, como já dissemos, são muito apresentados ao mercado como sendo iguais, porém, tanto em preço, como em propriedades, eles são bem diferentes.

As Aplicações do aço DIN Wnr 1.2311 e do aço DIN. Wnr 1.2738 são bem distintas embora se possam confundir em vários momentos. Vamos às diferenças:

A Primeira diferença do aço p20 2311 para aço P202738, está na adição de Níquel presente no 2738. Isso propicia ao material maior homogeneidade até o centro do bloco, através de uma estrutura mais uniforme e com pouquíssima variação de dureza em todo bloco (maior isotropia). Para moldes com acabamento elevado (Ex.: polimento espelhado e textura) faz uma grande diferença, já que uma estrutura mais uniforme e com pouca variação microestrutural e de dureza no aço 2738, resultam num melhor acabamento superficial. A adição de Níquel (2738) também deixa o material menos frágil, aumentando sua resistência mecânica. Além de tudo isto: como o aço mais ligado também possui uma estrutura mais fina e com tendência a maior homogeneidade (pois depende de como é tratado na têmpera pela usina fornecedora) ele costuma ser bem melhor de usinar.

Variações de Composição e dureza do aço P20 2311

Características e curiosidades do aço P20 2311

O mais antigo aço P20 desenvolvido na história era um aço da categoria SAE4135, também conhecido, na época, como variação de um aço alemão WNr. 1.2330, com dureza média de 285 HB onde sua faixa de dureza ficava entre 269 e 297HB. Naquela época, ainda não existiam as ferramentas de usinagem feitas de material cerâmico e com cobertura que vieram facilitar muito a usinagem. Mais tarde, começou-se a procurar por aços com mais resistência e aumentou-se a faixa para 269 a 311HB. Hoje em dia, é normal falar-se em 280/320 HB. Algumas usinas (principalmente alemãs) usam 280 a 340 HB. Mas esta ultima faixa já entra na região de dureza dos aços chamados P20 HH (High Hardness / Alta Dureza).

Aço P20 2311 dureza

Quando a Açoespecial recebe um bloco adquirido de uma usina ou ainda fabricado sob especificações exclusivas de nossas marcas registradas (aço P20 Ecoplast®(P20), aço p20 2738 HPM32®, aço P20 2738 HPM35®, aço p20(HH) HPM40®) ou ainda as patenteadas (aço p20 SP300®,aço P20(HH) SP400®) realizamos uma série de ensaios que têm por objetivo comprovar as especificações técnicas, de cada material, de acordo com normas internacionais. Principalmente a Açoespecial age conferindo, a principal característica do aço P20 2311, que é a sua dureza de fornecimento. Alguém poderia argumentar que seja o “polimento” a principal característica do aço p20 2311, mas lembramos que até ele, no aço P20 2311, é função da dureza, pois polimento depende de isotropia.

A sua homogeneidade (da dureza do aço p20 2311) demonstra isotropia e, por si só, já confere ao material um certo status. Normalmente blocos grandes, na sua maioria medindo metros de comprimento, costumam apresentar uma tolerância nem sempre apertada o suficiente, em termos de variações de dureza do aço p20 2311 e de integridade interna, para não impedir sua viabilidade comercial. Muitas vezes a norma, escolhida para liberação, não atende somente ao interesse de aplicação do produto, mas sim, sua viabilidade comercial, em face do equipamento e insumos utilizados na fabricação. Além disto, os ensaios são realizados com enfoque em um bloco, não somente em uma peça que será recortada e que dará forma a uma cavidade. Como é normal, hoje em dia, se procurar pro preços baixos, isto também afetou à categoria de aço P20 2311, pois normas foram flexibilizadas, muitas vezes, onde não deveriam. O risco é todo do usuário final, pois o material é dito: “dentro da norma”. Se você já viu este filme, venha correndo para a AÇOESPECIAL pois nosso cuidado com o aço p20 2311 é outro.

Logo, ao fazermos tais ensaios como de ultrassom e de dureza do aço P20 (ou seja = na peça já pronta, recortada e ou usinada esquadrejada) estreitamos todos os parâmetros de aprovação, pois temos como foco: um molde e não um bloco com alguns metros de comprimento. Fazemos, assim, nas peças em aço p20 2311, dos nossos clientes, os ensaios de Ultrassom e de dureza Brinell com equipamentos e equipes próprias. Isto nos torna completamente diferentes do comportamento do mercado, até aqui. Pois o foco sempre tem sido a liberação do bloco, com a apresentação de um “certificado” de origem “do bloco”. Ou pior: a simples transcrição dos dizeres sem nenhuma confirmação! E por pessoal não especializado! Na AÇOESPECIAL você tem , além desta liberação da usina, a liberação da sua peça.

Na AÇOESPECIAL, cuja equipe tem mais de 42 anos de contato com estes produtos (até 2015) as características ou propriedades do aço p20, dentre elas a “Dureza” do aço P20 tem sido estudadas exaustivamente nestes 42 anos (de experiência da sua equipe) através do acompanhamento de milhares de matrizes em trabalho. (Vide nossa tabela de número de injeções)

Ensaio de ultrasom do aço P20
Fotos Ilustrativas do Ensaio de Ultrassom do aço P20 2311

Ensaio de dureza Brinell do aço P20
Fotos Ilustrativas do Ensaio de Dureza Brinell (HB) do aço P20

Características do ensaio e tipo de dureza dos aços da classe P20 2311

Realizamos o Ensaio de Dureza Brinell no aço P20, com durômetro próprio para a leitura nesta dureza (Tipo King) pois em todos materiais da classe P20 ou AISI P20, ou ainda aço P20 + Ni como os nossos aços da linha de aço2738 HPM® e ainda, os materiais da família Superplast (SP300 e SP400) uma de suas principais características é que sua microestrutura é composta por mix de combinações, como martensita revenida, traços de bainita, etc.

Portanto, durômetros portáteis, mesmo com uma refinada preparação da superfície que será analisada, podem causar diferenças de leitura (principalmente no aço P20 2311) por causa de sua sensibilidade; geralmente durômetros portáteis são equipamentos que nos darão "uma ideia" da faixa de dureza existente no material, porém normalmente há algum desvio, nesta faixa de dureza intermediária, principalmente porque normalmente os equipamentos são calibrados e estão com as pontas para ensaios em HRc (Rockwel “C”=recomendado para durezas mais altas) e não com a ponta para ensaio em HB (Brinell). O ensaio HRc é recomendado para durezas superiores a 40 HRc, eventualmente acima de 36/40 HRc, de maneira a serem mais precisos. A mesma lógica serve para o ensaio Brinell que é recomendado para durezas abaixo desta faixa (abaixo de aproximadamente 40HRc ou 415HB) até 140 HB. Dentro desta faixa ele tem seu maior nível de precisão.

Já nossos durômetros King, como o da foto, são construídos com numa esfera de tungstênio, calibrada, que mediante uma pressão hidráulica de 3ton marcará o formato de uma esfera no material. Esta marca, gerada ao se “amassar” a resistência das microestruturas existentes no material, demonstra que terão uma resistência mecânica tal, que permitirá um determinado “amassamento”, maior ou menor, no material, deixando uma impressão, que através de uma lupa escalonada pode ser medida em seu diâmetro e obter em uma tabela (construída por Brinell) qual, de fato, é a dureza do bloco analisado em questão (depois se pode fazer a conversão para outras durezas que se queira comparar). Note, que este procedimento já simula até o amassamento, no aço P20, que poderia ocorrer em trabalho em uma região do molde (normalmente regiões de fechamento da cavidade, que quando amassadas, possibilitarão o aparecimento de rebarbas na peça plástica e é isto, principalmente, que se quer evitar ao se usar um aço pré beneficiado como é o caso do aço p20).

A experiência mostra que, devido a:

Tamanho de peças, apoio, superfície (acabamento) ressonância devido à massa da peça (e ainda outras variáveis de menor importância) a utilização de durômetros portáteis eletrônicos em aços da categoria de aço P20 pode levar a desvios de dureza que geram discussões intermináveis, sem que se descubra a origem do problema, quando ele está na forma de medição. Quando se usa este tipo de equipamento em usinas, normalmente os processos já foram ajustados à medição levando em conta fatores como “ressonância” (pois a maioria dos portáteis é tipo esclerógrafo e age por impacto na peça)em face da massa e também do apoio da peça e acabamento do local testado (não esqueçamos que estrutura bainítica age como mola e sua presença, nestes aços da categoria P20 2311, sempre comum, pode ajudar a desviar o teste desde que ele ocorra em uma região de predominância desta estrutura em relação à martensita presente, onde o desvio seria menor). Tudo isto, levado em conta, ainda vão haver desvios que serão corrigidos pelo acompanhamento de um durômetro de bancada com amostras retiradas de blocos estratégicos. Assim, o processo fica automático e previsível em seus desvios, más contém um desvio embutido, gerenciado pelo controle de laboratório e corrigido para cada tamanho de peça, onde se quer medir a dureza do aço P20, apoio e consequente ressonância, que não podemos aceitar na liberação de peças pequenas ou menores, pois os fatores como ressonância, apoio e acabamento, aqui nestas peças, muda em relação ao teste do bloco e provocarão desvios maiores e inaceitáveis, pois não terão a segurança de um processo repetitivo uma vez que as dimensões, massa, apoio e acabamento mudam a todo instante.

Ao medir a dureza do aço P20 2311, o durômetro utilizado pela AÇOESPECIAL é extremamente eficiente, e indicado, como já dissemos, na faixa de dureza até 40 HRc. acima desta faixa de dureza o durômetro portátil ou o de bancada são mais eficientes em suas leituras. Nestes casos não dizemos: o durômetro certo ou errado, mas a escala necessária que dará a resposta mais precisa para a faixa de dureza que será analisada. No caso, a dureza do aço P20 2311.

Se você necessitar de mais informações sobre a dureza do aço P20 2311 não hesite em entrar em contato com nosso departamento técnico.

Consulte nossa pagina sobre: Aço P20 Dureza

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