Aços para Ferramentas: Tipos, Classificação e Como Escolher o Grau Certo

Matrizes que se desgastam rápido demais, brocas que perdem o fio na primeira peça, moldes que se deformam com o calor do processo, quase sempre, o problema começa na escolha errada do aço para ferramentas. São materiais completamente distintos do aço estrutural comum, desenvolvidos especificamente para trabalhar sob condições extremas de pressão, temperatura, abrasão e impacto.

Neste guia técnico você vai entender o que são os aços para ferramentas, como funciona a classificação AISI, quais são os graus mais usados no Brasil (D2, H13, M2, O1, A2 e outros), suas propriedades, tratamentos térmicos adequados e, principalmente, como escolher o grau correto para cada aplicação. Ao final, uma tabela de seleção resume tudo em uma referência rápida.

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O que São Aços para Ferramentas?

Aços para ferramentas (em inglês, tool steels) são ligas de aço de alta qualidade produzidas com controle rigoroso de composição química, microestrutura e tratamento térmico, desenvolvidas para fabricar ferramentas, matrizes e moldes que operam sob condições severas.

O que os distingue dos aços estruturais e dos aços de construção mecânica é a combinação de três propriedades que raramente coexistem em outros materiais:

Dureza elevada após tratamento térmico (tipicamente 50–65 HRC, contra 25–35 HRC de aços de construção tratados)
Resistência ao desgaste, capacidade de manter as dimensões e o acabamento superficial sob atrito intenso e repetido
Tenacidade suficiente para não fraturar sob as cargas de trabalho, mesmo com a alta dureza

Além dessas três propriedades fundamentais, alguns grupos de aços ferramenta adicionam resistência ao amolecimento a quente, capacidade de manter dureza e resistência mecânica em temperaturas acima de 500°C, essencial para ferramentas de corte e matrizes de trabalho a quente.

Por que não usar aço carbono comum?

Aços carbono comuns como o ASTM A36 ou o SAE 1020 podem ser endurecidos superficialmente, mas atingem dureza máxima de 35–45 HRC e perdem essa dureza rapidamente sob atrito ou temperatura. A composição com elementos de liga dos aços ferramenta, principalmente cromo, molibdênio, vanádio, tungstênio e cobalto, forma carbonetos duros na microestrutura que sustentam a dureza e a resistência ao desgaste mesmo após milhares de ciclos de trabalho.

Classificação AISI dos Aços para Ferramentas

A norma americana AISI (American Iron and Steel Institute) divide os aços para ferramentas em grupos identificados por letras, cada um com uma característica dominante. É o sistema de classificação mais usado no Brasil, mesmo para materiais de origem europeia ou japonesa:

Grupo AISI	Código	Nome / tipo	Aplicação típica	Característica principal
W	W1, W2	Aços-água (water-hardening)	Ferramentas manuais, punções leves, matrizes simples	Temperados em água; baixo custo; menor profundidade de têmpera
O	O1, O2	Aços-óleo (oil-hardening)	Matrizes de corte a frio, calibradores, ferramentas de precisão	Boa estabilidade dimensional na têmpera; bom acabamento
A	A2, A6	Aços de têmpera ao ar (air-hardening)	Matrizes de estampagem, punções, ferramentas de dobramento	Mínima distorção na têmpera; boa tenacidade
D	D2, D3, D6	Aços de alto cromo (high-carbon, high-Cr)	Matrizes de corte, ferramentas de conformação, réguas	Excelente resistência ao desgaste; longa vida útil
S	S1, S5, S7	Aços resistentes a choque (shock-resisting)	Cinzéis, martelos, punções de impacto, ferramentas pneumáticas	Alta tenacidade; suportam impactos severos
H	H11, H12, H13	Aços para trabalho a quente (hot-work)	Matrizes de forjamento, moldes de injeção, ferramentas de extrusão	Resistência mecânica e dureza mantidas em alta temperatura
T	T1, T15	Aços rápidos ao tungstênio (high-speed W)	Fresas, brocas, machos, ferramentas de corte	Alta dureza a quente; resistência ao amolecimento
M	M2, M35, M42	Aços rápidos ao molibdênio (high-speed Mo)	Mesmas aplicações de T, com melhor tenacidade e custo menor	Substituto moderno do T; equivalente superior de resistência
P	P20, P21	Aços para moldes plásticos (mold steels)	Moldes de injeção de plástico, moldes de borracha	Boa polibilidade e usinabilidade no estado recozido
L	L2, L6	Aços de baixa liga (low-alloy special purpose)	Ferramentas de máquinas, munhões, roletes	Boa tenacidade combinada com dureza superficial

Fonte: AISI/SAE — Tool Steels Classification System. Equivalências européias: DIN/EN e ISO 4957.

Atenção: a denominação ‘aço ferramenta’ engloba todos esses grupos. Quando alguém pede ‘um aço ferramenta’ sem especificar o grau, é necessário perguntar qual o grupo de aplicação, frio, quente ou corte, antes de indicar o material.

Os 10 Graus Mais Usados no Brasil – Ficha Comparativa

A tabela abaixo compara os graus mais comercializados no mercado nacional em cinco propriedades-chave. A escala de estrelas (☆ a ★★★★★) é relativa dentro da categoria de aços ferramenta, não em relação a aços estruturais:

Grau	Grupo	HRC máx.	Res. desgaste	Tenacidade	Res. calor	Principal uso
D2	D (alto Cr)	60–62	★★★★★	★★☆	★★☆	Matrizes de corte e estampagem de alta produção
H13	H (quente)	50–54	★★★☆	★★★★	★★★★★	Moldes de injeção, matrizes de forjamento a quente
M2	M (HSS)	63–65	★★★★	★★★☆	★★★★	Brocas, fresas, machos — ferramentas de corte
O1	O (óleo)	60–62	★★★☆	★★★★	★☆☆	Ferramentas de medição, matrizes de precisão a frio
A2	A (ar)	57–62	★★★★	★★★★	★★☆	Punções, matrizes de estampagem, ferramentas de dobrar
S7	S (choque)	55–60	★★☆	★★★★★	★★☆	Cinzéis, punções de impacto, ferramentas pneumáticas
P20	P (moldes)	28–36	★★☆	★★★★	★★☆	Moldes de injeção de plástico (pré-temperado)
W1	W (água)	60–65	★★★☆	★★☆	★☆☆	Ferramentas manuais, ferramentas para madeira, baixo custo
M35	M (HSS Co)	64–66	★★★★★	★★★☆	★★★★★	Usinagem de aços inox e ligas especiais difíceis
H11	H (quente)	53–55	★★★☆	★★★★★	★★★★	Matrizes de extrusão, punções a quente, alto impacto

Referência: ASM Handbook Vol. 16 — Machining; Uddeholm Tool Steel Selection Guide.

Composição Química dos Principais Graus

A composição química determina as propriedades e o comportamento de cada grau. Os elementos de liga mais importantes nos aços ferramenta e seus efeitos são:

Carbono (C): base da dureza. Teores entre 0,4% e 2,3%. Alto C = mais dureza e resistência ao desgaste, menos tenacidade
Cromo (Cr): aumenta temperabilidade, forma carbonetos duros (Cr7C3, Cr23C6). No D2 (11–13% Cr), confere resistência ao desgaste excepcional
Molibdênio (Mo): aumenta dureza a quente, melhora temperabilidade, suprime fragilidade de revenido, presente nos grupos H, M e A
Vanádio (V): forma carbonetos muito duros (VC) que aumentam drasticamente a resistência ao desgaste e refinam o grão. Presente no M2, D2 e H13
Tungstênio (W): mantém dureza em altas temperaturas. Elemento principal dos aços rápidos do grupo T e presente em doses menores no grupo H
Cobalto (Co): aumenta a dureza a quente e a resistência ao amolecimento. Diferencial do M35 e M42 em relação ao M2

Grau	C (%)	Cr (%)	Mo (%)	W (%)	V (%)	Co (%)	Outros
D2	1,40–1,60	11–13	0,70–1,20	—	0,80–1,20	—	—
H13	0,32–0,45	4,75–5,50	1,10–1,75	—	0,80–1,20	—	Si 0,80–1,20
M2	0,78–0,88	3,75–4,50	4,50–5,50	5,50–6,75	1,75–2,20	—	—
O1	0,85–1,00	0,40–0,60	—	0,40–0,60	—	—	Mn 1,00–1,40
A2	0,95–1,05	4,75–5,50	0,90–1,40	—	0,15–0,50	—	—
S7	0,45–0,55	3,00–3,50	1,30–1,80	—	—	—	Si 0,20–0,90
P20	0,28–0,40	1,40–2,00	0,30–0,55	—	—	—	—
W1	0,70–1,40	0,15 máx.	—	—	—	—	aço carbono simples
M35	0,82–0,92	3,75–4,50	4,50–5,50	5,50–6,75	1,75–2,20	4,50–5,50	—
H11	0,33–0,43	4,75–5,50	1,10–1,60	—	0,30–0,60	—	Si 0,80–1,20

Fonte: ASTM A600 (HSS), ASTM A681 (Cold-Work Tool Steels), ASTM A686 (Water-Hardening), Uddeholm Datasheet.

Os Grupos de Aços Para Ferramentas em Detalhe

Grupo D – Aços de Alto Cromo para Trabalho a Frio

O D2 é o rei das matrizes de corte e estampagem de alta produção. Com 11–13% de cromo e 1,4–1,6% de carbono, forma uma quantidade enorme de carbonetos de cromo na microestrutura, daí a resistência ao desgaste excepcional. Uma matriz D2 bem tratada pode cortar centenas de milhares de peças antes de precisar de manutenção.

A desvantagem é a menor tenacidade: peças finas ou com cantos agudos podem fraturar em aplicações de alto impacto. Para esses casos, o A2 é a alternativa mais indicada, sacrifica um pouco da resistência ao desgaste em troca de tenacidade significativamente maior.

Grau equivalente europeu mais comum: D2 ≈ DIN 1.2379 (X153CrMoV12). Amplamente utilizado na Europa e de fácil referência cruzada em datasheets de fornecedores suecos (Uddeholm) e austríacos (Böhler).

Grupo H – Aços para Trabalho a Quente

O H13 é provavelmente o aço ferramenta mais versátil do mercado. Projetado para trabalhar em temperaturas acima de 300°C sem perder resistência, ele é a escolha padrão para moldes de injeção de alumínio e plástico de alta temperatura, matrizes de forjamento e ferramentas de extrusão.

A combinação de 4,75–5,5% de cromo com molibdênio e vanádio confere ao H13 alta resistência ao amolecimento por revenido, propriedade crítica para ferramentas que aquecem e resfriam ciclicamente, pois o estresse térmico repetido é a principal causa de falha em matrizes de forjamento. O H11 é variante com maior tenacidade, indicado quando impactos severos coexistem com o calor.

O H13 é fornecido normalmente em barras retificadas no estado recozido ou pré-endurecido. Moldes usinados no estado recozido (HB ~180) passam por têmpera e revenimento após a usinagem de acabamento.

Grupo M – Aços Rápidos ao Molibdênio (HSS)

Os aços rápidos (High-Speed Steels — HSS) são desenvolvidos especificamente para ferramentas de corte por usinagem. O nome vem da capacidade de cortar em altas velocidades sem perder o fio, propriedade que os aços carbono comuns não têm.

O M2 é o aço rápido mais usado mundialmente e o padrão de referência para brocas, fresas, machos e ferramentas de torno de uso geral. Para materiais mais difíceis, aços inoxidáveis, superligas de níquel, titânio, o M35 e o M42 (com cobalto adicional) são indicados. O cobalto aumenta a dureza a quente e permite que a ferramenta mantenha o gume em condições mais severas.

HSS não deve ser confundido com AISI, são sistemas de classificação complementares. O M2 é um aço AISI do grupo M, que é HSS. O D2 é AISI do grupo D, que não é HSS, não mantém dureza em temperatura elevada de usinagem.

Grupo P — Aços para Moldes Plásticos

O P20 é o material padrão para moldes de injeção de plástico de médio porte. Sua principal vantagem é ser normalmente fornecido pré-temperado (28–36 HRC), dureza suficiente para a maioria das aplicações de moldes, sem a necessidade de têmpera após a usinagem. Isso simplifica o processo e elimina o risco de distorção em peças complexas.

Para moldes de alto brilho ou espelho, a superfície do P20 pode ser polida a Ra < 0,05 µm com as técnicas corretas. Moldes de alta produção ou com plásticos muito abrasivos (com fibra de vidro) podem exigir H13 ou P20 com tratamento superficial adicional (nitretação ou revestimento PVD).

Tratamentos Térmicos dos Aços para Ferramentas

Nenhum aço ferramenta entrega suas propriedades máximas sem o tratamento térmico correto. O processo de têmpera e revenimento define a dureza final, a tenacidade e a estabilidade dimensional da ferramenta:

Grau	Têmpera (°C)	Meio resfr.	Revenimento (°C)	Observações importantes
D2	1.010–1.040	Ar	150–540	Dois ciclos de revenimento obrigatórios. Evitar abaixo de 205°C, fragilidade secundária
H13	1.000–1.040	Ar	540–650	Revenimento a ≥ 540°C. Múltiplos ciclos recomendados. Muito sensível a variações de temperatura
M2	1.190–1.230	Ar/óleo	540–595	Três ciclos de revenimento obrigatórios acima de 540°C. Cuidado com superaquecimento
O1	790–820	Óleo	175–260	Têmpera em óleo a 40–60°C. Boa estabilidade dimensional. Revenimento imediato após têmpera
A2	940–980	Ar	150–540	Mínima distorção. Ideal para ferramentas de precisão. Dois revenimentos recomendados
S7	940–955	Ar	175–320	Revenimento baixo para manter dureza. Uso em peças de impacto não requer alta dureza
P20	850–870	Óleo	165–650	Geralmente fornecido pré-temperado (28–36 HRC). Boa para usinagem direta de moldes
W1	760–815	Água	175–260	Têmpera em água — alta distorção. Profundidade de têmpera baixa. Baixo custo

Cuidados críticos no tratamento térmico de aços ferramenta

Pré-aquecimento obrigatório: a maioria dos graus exige um ou dois estágios de pré-aquecimento (geralmente 450–550°C e 850°C) antes da temperatura de austenitização, o choque térmico em ferramental de alta liga pode causar trincas internas
Atmosfera controlada: a austenitização deve ocorrer em forno com atmosfera protetora (vácuo, nitrogênio ou argônio) para evitar descarbonetação superficial, que destrói a dureza justamente onde ela é mais necessária
Revenimento múltiplo: graus de alta liga (D2, M2, H13) exigem 2 a 3 ciclos de revenimento. O primeiro revene a martensita formada; os seguintes tratam a austenita retida transformada no resfriamento entre ciclos
Criogênico (opcional): após a têmpera, o tratamento criogênico (−73°C a −196°C) transforma a austenita retida remanescente em martensita, aumentando a dureza e a estabilidade dimensional, recomendado para ferramentas de alta precisão

A terceirização do tratamento térmico para fornos especializados com controle de atmosfera e temperatura (±3°C) é altamente recomendada. Tratamentos em fornos convencionais sem controle de atmosfera raramente produzem resultados adequados para aços ferramenta de alta liga.

Guia de Seleção: Qual Grau Usar em Cada Aplicação?

A tabela abaixo resume a recomendação de grau para as aplicações industriais mais comuns. Use como ponto de partida, a seleção final deve considerar fatores específicos do seu projeto (geometria da ferramenta, volume de produção, disponibilidade de tratamento térmico adequado):

Aplicação	Grau recomendado	Justificativa técnica
Matrizes de corte e puncionamento (alta produção)	D2 ou A2	D2: máxima resistência ao desgaste. A2: melhor tenacidade quando há risco de quebra. Ambos com boa estabilidade dimensional.
Moldes de injeção de plástico	P20 (pré-temp.) ou H13	P20 para moldes de produção média. H13 para moldes de alta produção, alta temperatura de processamento ou plásticos abrasivos.
Ferramentas de corte (brocas, fresas, machos)	M2 ou M35	M2: uso geral. M35 (com cobalto): materiais difíceis como inox, superligas e aços endurecidos.
Matrizes de forjamento a quente	H13 ou H11	H13: equilíbrio resistência-tenacidade. H11: aplicações de maior impacto. Ambos com excelente resistência ao amolecimento a quente.
Ferramentas de impacto (cinzéis, punções pneumáticos)	S7 ou S1	Máxima tenacidade. A dureza é secundária. S7 com boa resistência ao impacto em ampla faixa de temperatura.
Ferramentas de precisão, calibradores, gabaritos	O1 ou A2	O1: excelente estabilidade dimensional, bom acabamento. A2: menor distorção na têmpera, para peças complexas.
Ferramentas de extrusão e prensagem a quente	H13 ou H21	H13: aplicação mais comum. H21 (alto W): para temperaturas de trabalho acima de 600°C.
Ferramentas para madeira e uso manual (baixo custo)	W1 ou O1	W1: mais barato, menor vida útil. O1: melhor alternativa quando se exige maior durabilidade sem custo de liga elevada.

Os 5 fatores para a seleção correta

1. Temperatura de trabalho: frio (abaixo de 200°C) → grupos O, A, D; quente (acima de 300°C) → grupo H; ferramentas de corte → grupos M ou T
2. Mecanismo de falha esperado: desgaste abrasivo → mais carbono e cromo (D2); fratura por impacto → mais tenacidade (S7, A2); fadiga térmica → H13
3. Dimensão e geometria da ferramenta: peças grandes e complexas → aço de têmpera ao ar (A2) para menor distorção; ferramentas simples e pequenas → O1 ou W1
4. Volume de produção: alta produção → D2, H13, M2; baixa produção ou ferramentas de reparo → O1, W1 (menor custo)
5. Disponibilidade de tratamento térmico: se não há acesso a forno especializado, prefira P20 pré-temperado ou O1 (têmpera em óleo convencional)

Perguntas Frequentes sobre Aços para Ferramentas

Qual a diferença entre aço ferramenta e aço carbono comum?

Aços ferramenta têm composição cuidadosamente controlada com elementos de liga (Cr, Mo, V, W, Co) que conferem dureza elevada após tratamento térmico, resistência ao desgaste e/ou à temperatura. Aços carbono comuns (como o A36) têm baixa liga e não atingem as propriedades necessárias para ferramentas.

Aço ferramenta pode ser soldado?

Em geral não é recomendado, especialmente após endurecimento. Quando necessário (reparo de matrizes), exige pré-aquecimento severo (350–500°C para D2 e H13), eletrodo específico e tratamento pós-solda. O resultado raramente é tão bom quanto a peça original.

O que é HSS (High-Speed Steel)?

HSS é o nome em inglês para aços rápidos — os grupos M e T da classificação AISI. São aços ferramenta otimizados para ferramentas de corte que precisam manter a dureza em altas temperaturas geradas pelo atrito de usinagem (acima de 500°C).

Qual a diferença entre D2 e H13?

D2 é aço para trabalho a frio — excelente resistência ao desgaste, mas não suporta altas temperaturas. H13 é para trabalho a quente — mantém resistência acima de 500°C, mas tem menor resistência ao desgaste abrasivo a frio. São aços para aplicações completamente diferentes.

Como saber se o aço ferramenta está endurecido?

Use um durômetro Rockwell C (HRC). Aços ferramenta temperados e revenidos ficam tipicamente entre 55–65 HRC. Uma lima de aço endurecido desliza sem cortar o material se ele estiver duro o suficiente — teste rápido, mas impreciso.

Onde comprar aço ferramenta no Brasil?

Distribuidores especializados em aços especiais como a Açovisa comercializam os graus mais comuns (D2, H13, M2, O1, P20) em barras retificadas, com certificado de qualidade e rastreabilidade. Para graus mais especiais (M35, H21, T15), pode ser necessário importação ou consulta com distribuidores de nicho.

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A Açovisa distribui barras de aço ferramenta nos graus mais utilizados pela indústria nacional. Trabalhamos com barras retificadas e descascadas, acabamento essencial para ferramental que exige precisão dimensional desde o estado de entrada.