Aço P20 Dureza

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Introdução: Aço P20 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, que é a sua dureza de fornecimento. Alguém poderia argumentar que seja o “polimento” a principal característica do aço p20, mas lembramos que até ele, no aço P20, é função da dureza, pois polimento depende de isotropia.

A sua homogeneidade (da dureza do aço p20) 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 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, 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 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, 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 expecializado! Na AÇOESPECIAL você tem , além desta liberação da usina, a liberação da sua peça.

Na AÇOESPECIAL, cuja equipe tem 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

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

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) 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, 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, 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.

Variações de Composição e dureza do aço P20

Características e curiosidades do aço P20

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).

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
Composição primitiva do inicio do século passado Muito chamada de P20 usada até 200 mm de espessura

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

WNr 1.2311
WNr 1.2311- É o P20 básico atual só que não atende a todas as características

WNr 1.2312
WNr 1.2312- Variação com característica de usinagem melhorada com perda de outras, como o polimento por exemplo. Característica: Material ressulfurado. Contém 0,05 a 0,10% de “S” (Enxofre)

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

Considerações sobre COMPOSIÇÃO DO AÇO P20

“Qualquer aço para ser considerado desta categoria, tem que possuir, no mínimo, todos os elementos da liga básica (AISI P20), ou será material de outra natureza, devendo levar outra designação= não P20 ou 2738. Ao possuir a liga básica da norma, porém com variações de elementos ou adições suplementares de microligantes ou aditivos de ligas, aí poderá ser considerado uma variação tanto de P20 como de 2738. Porém ao eliminar um elemento da liga básica, o material perde a característica básica e não faz jus ao nome de similar à norma.”

Considerações sobre a diferença entre a composição dos aços: 1.2311 e 1.2738.

Ou 2311 e 2738: Quanto à composição química

Embora ambos sejam considerados aços da categoria de aço p20, a diferença do 2311 para 2738, está na adição de Níquel presente no 2738 (como já dissemos o aço 2738 se chama, na realidade: P20 +Ni). Isso impacta no material maior homogeneidade até o centro do bloco, uma estrutura mais uniforme e com pouquíssima variação de dureza em todo bloco (maior isotropia). Para moldes com acabamento elevado (polimento, textura) e feitos com aço p20, faz uma grande diferença, já que uma estrutura mais uniforme e com pouca variação microestrutural e de dureza, resultam num melhor acabamento superficial. A adição de Níquel (2738) também deixa o material menos frágil, aumentando sua resistência mecânica. Como diremos adiante esta isotropia, no aço p20,t ende a melhorar sensivelmente a sua usinabilidade.

Todas estas composições químicas mostradas são as normatizadas. Entretanto, cada fornecedor utiliza variações em torno da norma com o objetivo de melhorar as propriedades ou características do aço P20 em alguma direção. (para aplicação e utilização correta, consulte sempre nossa engenharia). Só a AÇOESPECIAL possui 9 tipos de aço P20 e P20 HH ! Com certeza existe uma modalidade , dentre estes nove tipos de aço P20, que se encaixa melhor na relação de custo/beneficio para o seu produto.

Olhando esta tabela de cima para baixo nota-se um incremento dos elementos de liga até se chegar ao aço DIN WNr1.2738 que é o mais ligado dos aços que compõe a linha de aço P20. Neste contexto, vale notar que esta é a explicação para a variação de preço, dureza e consequentemente: usinabilidade.

Note-se que o aço 1.2711 só é chamado de P20 “Informalmente” pois tem uma composição muito diferente da básica embora hajam semelhanças. O fato dele ter, principalmente, a usinabilidade e soldabilidade muito diminuídas, bem como a troca térmica, o fazem se descolar muito da categoria P20. Isto se deve também ao teor de carbono muito fora da faixa do aço AISI P20 e a adição suplementar e elevada de Niquel, que ao mesmo tempo que criam benefícios no polimento e textura, pioram muito a usinabilidade, soldabilidade e troca térmica sendo esta ultima semelhante à de um aço mais ligado como o H13 ou 1.2344. Como costumamos dizer, existem “paradoxos” metalúrgicos difíceis de se resolver, tais como, melhorar uma propriedade sem correr o risco de “piorar” outra. Por exemplo: dureza sempre costuma ser inversamente proporcional à tenacidade ou resiliência, a Usinabilidade (quando é função de adição de elementos) costuma diminuir o polimento( como é o caso do enxofre) o carbono aumenta a temperabilidade e diminui a soldabilidade, a usinabilidade e assim vai...

Sendo assim, se o usuário não quiser perder tempos longos em usinagens ou sobremaneira, em furações (intermináveis) de refrigeração, por exemplo, gastando muito tempo, ferramentas de usinagem e principalmente nos dias de hoje: Energia elétrica, ele deve tomar muito cuidado com fornecedores que atuam com os aços da família de aço P20 de menor liga. A correta utilização de microligantes, um tratamento correto de aciaria visando usinabilidade, um tratamento térmico especial com Know how próprio como a AÇOESPECIAL tem, e finalmente, o controle de estrutura através da isotropia mostrada pela dureza, em cada peça de aço P20: este conjunto é a única garantia, nestes aços, de uma usinagem segura e tranquila, pois mesmo que o processo falhe, a variação será detectada antecipadamente e corrigida, não em um bloco mas como falamos, em uma peça. Na Açoespecial esta isotropia no aço P20 é assegurada mesmo nestas ligas de menor composição química. Por isto que não colocamos os mesmos limitadores de espessura para cada liga utilizados pelo mercado. Diga-nos sua dimensão de peça e aplicação exata (tipo de plástico, numero de ciclos previsto anual, por exemplo) e nós daremos a nossa garantia, para a liga que nossa engenharia autorizar. Cada caso é um caso, dentro de cada composição de aço p20 escolhida, bem como, de dureza de aço p20. Consulte nossa tabela de numero de injeções.

A Açoespecial, para oferecer produtos da série de aço P20 de qualidade, em cada faixa de dureza de aço p20, trabalha com uma equipe técnica de Engenheiros especializados e treinados, que garantem o melhor pós venda do mercado siderúrgico de aços para moldes. Nosso corpo técnico é reconhecido internacionalmente.

A Açoespecial conta com profissionais graduados em engenharia Mecânica, eng. Metalurgia e Engenharia de Materiais com cursos de pós-graduação e Mestrado. Isto tudo, traz até você o Aço Ecoplast®(P20), aço SP300, aço SP400, e os aços da categoria AÇO P20, bem como aplicação correta para cada faixa de dureza de aço p20, com a melhor usinabilidade combinada à resistência mecânica, do mercado.

Faixas mais usuais de dureza para o aço p20 e sua categoria:

270/310 HB ou 280/320 HB.

HB HRc
Faixa de dureza P20 270/310 28/33
Faixa de dureza P20 280/320 29/34

Sempre que for adquirir, confira a faixa de dureza do aço p20 disponível, pois só a AÇOESPECIAL, no mercado Brasileiro, possui variações que vão de 25 HRc até 42, sempre em faixas de 30 Brinell (ou cerca de 3 pontos HRc) para sua escolha. (Confira em aços para moldes plásticos). Sempre um aço p20 com características ou propriedades testadas e garantidas e com um preço dentro de seu target. Consulte nossa engenharia. Você vai adquirir o aço P20 com a característica exata que desejar.


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