Inventado na primeira, para a segunda, metade do século passado, nos EUA o aço AISI P20 (conhecido como aço P20) possui hoje inúmeras modalidades ou variações de ligas que levam em conta as propriedades ou características básicas do primeiro material desenvolvido, sempre criadas, por cada fabricante, com o objetivo de melhorar determinadas características, uma vez que, melhorar significativamente e ao mesmo tempo todas as propriedades, envolve entraves metalúrgicos muito difíceis de serem superados.

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 Composições mais conhecidas relacionadas ao aço P20 são:

Aço P20 Composição e suas variações

Considerações sobre composição do aço P20

“Qualquer aço para ser considerado desta categoria, tem que possuir, no mínimo, todos os elementos da liga básica, ou será material de outra natureza, devendo levar outra designação= não P20 ou 2738, por exemplo. Ao possuir a liga básica da norma, porém com variações de elementos e ou adições suplementares de microligantes ou aditivos de ligas, aí poderá ser considerado uma variação tanto de AISI P20 como de DIN Wnr1.2738 (ambos conhecidos como P20 embora para o segundo, o nome correto seria P20 + Ni). Porém ao eliminar um elemento da liga básica, o material perde a característica básica e não faz jus ao nome de similar à norma.”

Concluindo, não se deve vender ou adquirir, como aço P20, um aço que não contenha, pelo menos, um certo teor de todos os elementos da liga original.

Ressalte-se que os aços que CONTINUEM possuindo TODOS os elementos da liga básica de aço AISI P20, com adição de elementos suplementares, ou ainda, que complementem metalurgicamente possíveis reduções de um elemento (são os casos de alguns microligantes modernos) são chamados: aços da categoria aço 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 “aço P20 modificado", pois na grande maioria das vezes, são apenas aços ao carbono ligados de forma amadora, 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 ou pela sua relação com outro elemento em função de uma certa propriedade resultante que teria de ser compensada.

Só para exemplificar, o caso mais comum é a ausência do Molibdênio. A Função do Molibdênio no aço P20 (ou em aços ferramenta) é formar, na presença de carbono, carbonetos complexos (como o Cromo faz, por exemplo) mas de outra natureza (ou com outro resultado que vai gerar outras propriedades) em relação aos demais formadores de carbonetos. Estes carbonetos formados pelo Molibdênio no aço P20 elevam a temperabilidade aumentando, consequentemente, o nível de dureza. Ainda aumenta a resistência à perda de dureza quando se trabalha à quente e muda a temperatura de revenimento com uma tendência à formação do que se chama de uma “dureza secundária” (facilmente identificável no diagrama de revenimento) tanto mais presente na curva de revenimento quanto ao se aumentar o seu teor na liga. Suas adições são normalmente pequenas, aumentando à medida que aumenta a temperatura de trabalho nos aços ferramenta em que aparece.

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 fazer isto ele também contribui para o refino da estrutura (granulação menor). Característica muito importante para a categoria de aço p20. Ao se suprimir um destes elementos, substituindo um: ou pelo outro, ou ainda, pelo aumento do outro, não se está transmitindo ao novo produto ou “aço” as mesmas características do aço P20 Original ou aço P20 Standard. (segundo a Norma = aço AISI P20).

Note-se que a liga original P20 não possui Níquel e ele, quando adicionado (caso dos aços DIN WNr1.2738) como já dissemos, tem a função de aumentar a distribuição de dureza, afinar a granulação e uniformizar a estrutura (Isotropia). Neste caso, o aço passa a ter a denominação de P20 Mod., ou ainda, P20 + Ni. Lembrando que ele precisará da presença do Cromo e do Molibdênio para realizar este intento. (Note que o Níquel e o Molibdênio, 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)perda de dureza à quente (por exemplo na Nitretação) carbono equivalente (soldabilidade e aptidão a trincas) e condutividade térmica . Tudo isto acontece ao se aproximar o resultado para o de um aço ao carbono, apenas com “residuais” altos de liga. Mesmo porque, lembramos que até um simples aço para construção mecânica (aço para cementação) como o SAE 8620 possui até 0,25 % de Molibdênio. Porém, ao se projetar um molde com um aço P20 não se imagina que se vai substitui-lo por um “aço ao carbono ligado”. Não seria conveniente.

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 no aço do tipo P20.

Fácil de se entender:

- se você regula os parâmetros da maquina para um material duro, e ele contra 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 (aço P20 com economia de elementos de liga) 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 p20, 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 o ferramenteiro, 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 2311 e 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 2311 para 2738, 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(P20+Ni), 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.

Diferença de condutividade térmica devido à composição química dos aços P20.

A condutividade térmica, do aço P20, está de certa forma diretamente ligada à presença de elementos de liga. Determinados elementos químicos, como o Cromo por exemplo, diminuem significativamente a condutividade do material. Esta relação é inversamente proporcional, sendo que : “normalmente” quanto mais elementos químicos presentes pior será a condutividade. Nesta categoria de aços, os elementos que mais deslocam (diminuindo) a condutividade térmica principalmente são: o Cromo e o silício, já o Molibdênio, grande formador de carbonetos além de melhorar a resistência mecânica na presença de Cromo e Níquel, melhorando consequentemente a rigidez do material (característica importante para moldes) ele melhora muito a soldabilidade na mesma direção da redução do Carbono. O Níquel participa mais da mudança da velocidade de resfriamento e consequentemente a temperabilidade mas não é formador carbonetos, participa definitivamente na “distribuição “ da dureza. Em via de regra, os aços da categoria de aço P20 com melhor condutividade térmica, normalmente, são os que apresentam menores teores de liga. Porém uma composição química balanceada (e este desenvolvimento é muito empírico) pode trazer tanto uma boa condutividade térmica, como boas qualidades e características para um aço p20 para moldes de qualidade.

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