Genericamente pode-se dizer que existe um elenco de propriedades desejáveis para os aços ferramenta.
Entre estas propriedades destacam-se:
- Dureza à Temperatura Ambiente
- Resistência ao Desgaste
- Tenacidade
- Resistência Mecânica
- Temperabilidade
- Dureza a Quente
- Usinabilidade
- Tamanho de Grão
- Resistência ao Revenido
Dureza à Temperatura Ambiente
A dureza da ferramenta deve ser superior à dureza da peça sobre a qual exercerá sua ação de corte, usinagem ou conformação. A dureza depende essencialmente do teor de carbono, exceto nos aços com elevados teores de elementos de liga. Para a maioria das ferramentas , como as de corte e estampagem profunda, usa-se a máxima dureza possível . Em outros casos, entretanto, como nas matrizes para deformação a quente, ou nas ferramentas de percussão, a dureza não é o requisito essencial , portanto nessas aplicações as durezas ficam abaixo das máximas que podem ser obtidas.
Resistência ao Desgaste
O desgaste pode ocasionar falhas durante a operação da ferramenta, provocando ruptura ou perda de qualidade do produto final manufaturado. Há, aparentemente, um grande número de fatores que afetam o desgaste: a composição do aço (que determina o tipo e a composição dos carbonetos), a suscetibilidade do aço em endurecer por tratamento superficial, e resistência mecânica do aço. O carbono é o elemento de maior influência no desgaste. Contudo, nos aços altamente ligados, os elementos de liga podem influir, devido à dureza e à distribuição dos carbonetos que se formam. Entre os fatores externos ao material que afetam o desgaste, pode-se ainda citar: o tipo de lubrificante em serviço, o tipo de operação, o calor gerado durante a operação, etc.
A resistência ao Desgaste por Abrasão ocorre quando se tem um grande atrito entre a ferramenta e o material trabalhado, ou melhor, uma superfície rugosa e dura, ou uma superfície mole contendo partículas duras, desliza sobre uma superfície mais mole, e ocasiona uma série de ranhuras nesta superfície.
Tenacidade
A tenacidade é a capacidade de absorver energia sem ruptura, em geral uma característica desejável para ferramentas e matrizes. Uma confusão comum ao termo tenacidade é achar que um material tenaz é também um material duro.
Entre os fatores que afetam a tenacidade do aço estão : tensões internas (geradas por têmpera drástica, por reaquecimento muito rápido dos aços temperados, por retificação inadequada, etc.); encruamento; granulação grosseira; dureza excessivamente alta; segregação anormal; teor de elementos de liga, exigindo maiores temperaturas de revenido e, em conseqüência, contribuindo para maior tenacidade, pela diminuição das tensões internas.
Resistência Mecânica
Uma elevada resistência mecânica é indispensável, visto que os aços para ferramentas e matrizes devem ter capacidade de suportar esforços sem o aparecimento de falhas ou deformações permanentes. Exigem-se altos valores tanto para o limite de resistência como para o limite de escoamento.
Temperabilidade
Uma maior penetração de dureza durante a têmpera garante maior uniformidade de características mecânicas em secções elevadas. Como se sabe, nos aços-carbono comuns, é difícil alcançar alta profundidade de endurecimento sobretudo em seções superiores a 25 mm; todavia, pequenas adições de elementos de liga resultarão, nessas dimensões, em durezas elevadas no núcleo. De forma geral, o aumento do teor de elementos de liga favorece a redução da diferença de dureza entre a superfície e o centro.
Dureza a Quente
É uma característica fundamental para ferramentas e matrizes utilizadas em altas temperaturas, ou que pelas condições de trabalho gerem muito calor. A dureza a quente é a propriedade de manter alta dureza em temperaturas elevadas (da ordem de 600 °C para os aços rápidos). Também é desejável que esses aços tenham alta resistência ao desgaste nestas temperaturas, mantendo simultaneamente as formas e as dimensões das ferramentas e matrizes. A composição química do aço, ou seja, os elementos de liga são diretamente responsáveis por essas propriedades (W, Mo, Co, Cr, V).
Usinabilidade
A usinabilidade é o grau de facilidade de corte do material. A usinabilidade depende do estado metalúrgico da peça, da dureza, das propriedades mecânicas do material, de sua composição química, das operações anteriores efetuadas sobre o material, e do eventual encruamento. Depende ainda das condições de usinagem, das características da ferramenta, das condições de refrigeração, da rigidez do sistema máquina-ferramenta-peça-dispositivos de fixação-ferramenta de corte e dos tipos de trabalhos executados pela ferramenta
(operação empregada, corte contínuo ou intermitente, condições de entrada e saída da ferramenta). Em paralelo com todos os fatores mencionados, destaca-se que o aumento do teor de elementos de liga reduz a usinabilidade.
Tamanho de Grão
Geralmente é preferível um tamanho de grão pequeno, ou granulação fina, pois esta microestrutura é associada com características mecânicas superiores.
Resistência ao Revenido
É a resistência que os aços martensíticos têm a perda de dureza quando são aquecidos. Esta resistência deve manter-se no caso de repetições de aquecimento.