Aço Ferramenta AISI D2 (1.2379 / X153CrMoV12)

Visão Geral e Características Metalúrgicas

O aço AISI D2 (norma DIN 1.2379 / X153CrMoV12) é a liga de referência mundial para ferramentas de corte a frio, matrizes de estampagem e punções de alta produtividade. Classificado como um aço ledeburítico de alto carbono e alto cromo, sua microestrutura é saturada por carbonetos primários e secundários de cromo e vanádio (M7C3 e MC), conferindo resistência excepcional ao desgaste abrasivo e estabilidade dimensional rigorosa durante o ciclo térmico.

Quando submetido a têmpera e revenimento, atinge patamares operacionais entre 55 e 60 HRC, enquadrando-se com precisão na classe ISO H de usinabilidade. No estado recozido (210–250 HB), comporta-se na transição ISO P/H, mas a presença densa de carbonetos mantém a abrasividade basal e a pressão específica de corte em níveis substancialmente superiores aos aços ferramenta convencionais.

Desafios de Usinagem & Desgaste de Ferramentas

A usinagem do aço D2 no estado temperado impõe esforços mecânicos severos na aresta de corte, com pressão específica unitária $k_{c1.1} = 2800 \text{ N/mm²}$ e expoente de Kienzle $m_c = 0.28$. O principal mecanismo de falha das ferramentas é o desgaste de flanco acelerado por microabrasão (provocado pelos carbonetos de cromo dispersos) somado ao risco iminente de lascamento da aresta decorrente da elevada dureza da matriz martensítica.

A deformação plástica da pastilha e o choque térmico são pontos críticos em operações interrompidas:

• Flanco e cratera: O atrito abrasivo exige metal duro de grão ultrafino (submícron) com revestimentos PVD multicamada à base de AlTiN ou AlCrN, capazes de manter estabilidade mecânica sob temperaturas superficiais superiores a 900 °C.
• Microtrincas térmicas: Em desbaste temperado, a aplicação incorreta de fluido de corte solúvel causa choques térmicos contínuos e fratura catastrófica do substrato. O corte a seco assistido por ar comprimido ou MQL mínimo é a diretriz canônica.

Recomendações de Corte e Refrigeração

Para fresamento e torneamento do AISI D2 em estado temperado (55–60 HRC):

1. Velocidade de corte ($V_c$): Operar na faixa conservadora de 40 a 60 m/min ($V_c \text{ ref} = 50 \text{ m/min}$) com ferramentas de metal duro revestido, ou elevar para 100–140 m/min caso utilize pastilhas de CBN (Nitreto Cúbico de Boro) para acabamento de moldes.
2. Geometria de corte: Utilizar raio de quina robusto ($r_\epsilon \ge 0.8 \text{ mm}$) com quebra-cavacos negativos ou neutros e preparação de aresta arredondada (honing de 15 a 25 $\mu\text{m}$ ou chanfro T-land) para distribuir a carga compressiva.
3. Estratégia cinemática: Priorizar concordante (climb milling) com baixa penetração radial ($a_e \le 10\text{–}15% \times D$) em técnicas de alta velocidade (HSM), mantendo espessura média de cavaco controlada para evitar atrito sem corte.
4. Refrigeração: Corte estritamente a seco com jato de ar comprimido dirigido para a zona de corte, garantindo a rápida evacuação de cavacos microscópicos e evitando choques cíclicos de temperatura.

Dados Normativos de Composição & Tratamento Térmico

• Composição química nominal: Carbono (C) 1.55%, Cromo (Cr) 12.0%, Molibdênio (Mo) 0.80%, Vanádio (V) 0.90%, Silício (Si) 0.30%, Manganês (Mn) 0.35%.
• Recozimento pleno: 840–870 °C com resfriamento lento em forno (taxa máxima de 10 °C/h até 600 °C), resultando em dureza residual de 210–250 HB.
• Austenitização: 1020–1040 °C com resfriamento em ar forçado, banho de sal ou vácuo com sobrepressão de N2.
• Revenimento: Duplo ou triplo entre 500–540 °C para conversão da austenita retida em martensita revenida secundária, alcançando 58–60 HRC.