Guia de Tratamento Térmico do Aço Inoxidável 420

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O aço inoxidável 420 é um aço inoxidável martensítico temperável. Após tratamento térmico adequado, normalmente atinge 46–52 HRC em aplicações de trabalho, mantendo boa resistência ao desgaste, capacidade de polimento e resistência moderada à corrosão. O desempenho final depende da dimensão da seção transversal, do método de têmpera, da temperatura de revenido, da atmosfera do forno e da aplicação requerida.

Este guia explica o processo prático de tratamento térmico para o aço inoxidável 420, incluindo pré-aquecimento, austenitização, têmpera, tabela de revenimento, dureza esperada, erros comuns e instruções de tratamento térmico baseadas na aplicação.

Visão geral do processo de tratamento térmico do aço inoxidável 420

Os resultados finais do tratamento térmico do aço inoxidável 420 dependem da temperatura de aquecimento, do tempo de permanência na temperatura, do método de têmpera, da temperatura de revenido, da proteção da superfície e da geometria da peça.

O recozimento não faz parte do ciclo principal de endurecimento. Ele é utilizado quando o material precisa ser amolecido antes da usinagem, conformação ou reendurecimento. Para o aço inoxidável 420, o recozimento subcrítico pode ser realizado em torno de 675–760 °C / 1245–1400 °F, enquanto o recozimento completo pode ser realizado em torno de 830–885 °C / 1525–1625 °F, seguido de resfriamento controlado.

Tratamento térmico passo a passo do aço inoxidável 420

O principal ciclo de endurecimento do aço inoxidável 420 consiste em três etapas: pré-aquecimento, austenitização e têmpera, e revenido. A limpeza e o controle da atmosfera devem ser realizados antes do aquecimento, mas os resultados do tratamento térmico são determinados principalmente por essas três etapas.

Passo 1: Pré-aqueça o aço inoxidável 420.

O pré-aquecimento reduz o choque térmico antes que o aço atinja a temperatura de austenitização. Isso é importante porque os aços inoxidáveis conduzem o calor mais lentamente do que muitos aços carbono e de baixa liga. O aquecimento rápido pode criar diferenças de temperatura entre a superfície e o núcleo, aumentando o risco de distorção ou fissuração.

Uma temperatura comum de pré-aquecimento para o aço inoxidável 420 é de cerca de 650°C (1200°F).

Antes do pré-aquecimento, a superfície deve estar limpa. Óleo, graxa e resíduos ricos em carbono devem ser removidos. Para peças que exigem boa capacidade de polimento ou resistência à corrosão, o aquecimento deve ser realizado em vácuo, atmosfera neutra ou banho de sal neutro.

Etapa 2: Austenitização e têmpera do aço inoxidável 420

Após o pré-aquecimento, aqueça o aço 420 até a temperatura de têmpera comum de 954–1010°C / 1750–1850°F.

A temperatura exata deve ser selecionada com base nas dimensões da seção transversal, nas condições do forno, nos dados da siderúrgica e na dureza final desejada. O limite superior da faixa de temperatura pode ser utilizado quando se exige máxima dureza e resistência à corrosão, mas o superaquecimento deve ser evitado, pois pode aumentar o crescimento de grãos, a distorção e o risco de fissuras.

Uma diretriz típica de imersão é de cerca de 30 minutos por polegada da maior espessura da seção transversal. O objetivo é um aquecimento uniforme em toda a seção. Imersão excessiva não melhora o resultado e pode tornar a peça menos estável durante o resfriamento brusco.

Após a imersão, a peça deve ser resfriada rapidamente.

A têmpera ao ar costuma ser mais segura para peças com formatos complexos. A têmpera em óleo pode ser utilizada quando se exige maior dureza e a geometria da peça permite uma têmpera mais severa.

O resfriamento deve ser rápido o suficiente na faixa crítica para evitar a precipitação prejudicial de carbonetos nos contornos de grão. O resfriamento lento pode reduzir a resistência à corrosão. Após a têmpera, a peça deve ser revenida o mais rápido possível.

Etapa 3: Temperar o aço inoxidável 420

Para obter alta dureza, resistência ao desgaste, capacidade de polimento e resistência à corrosão, temperaturas de revenimento mais baixas são geralmente preferidas.

A têmpera dupla é frequentemente utilizada em peças críticas de aço inoxidável 420. A peça deve esfriar até a temperatura ambiente entre os ciclos de têmpera. Isso ajuda a aliviar a tensão interna e a melhorar a estabilidade dimensional.

A faixa de temperatura entre 427–566 °C / 800–1050 °F deve ser geralmente evitada. O revenimento nessa faixa pode reduzir a resistência ao impacto e à corrosão. Se for necessária uma condição mais macia e resistente, a temperatura de revenimento geralmente é elevada para cerca de 593 °C / 1100 °F ou mais, com a clara aceitação de uma menor dureza.

Tabela de têmpera do aço inoxidável 420

A dureza por deformação do aço inoxidável 420 tratado termicamente situa-se tipicamente entre 46 e 52 HRC. A dureza final depende da temperatura de austenitização, da velocidade de têmpera, da temperatura de revenido, da dimensão da seção transversal e da condição do aço.

A tabela abaixo deve ser usada como uma referência prática, não como um valor de dureza final garantido.

Para aplicações que exigem dureza acima de 50 HRC e boa resistência à corrosão, o revenimento a baixa temperatura geralmente é a opção mais segura. Isso é comum em moldes de plástico, ferramentas de corte, peças de desgaste, componentes polidos e peças expostas à corrosão.

Erros comuns no tratamento térmico do aço inoxidável 420

A maioria dos problemas de tratamento térmico com aço inoxidável 420 decorre do controle inadequado do processo. As falhas mais comuns são distorção, fissuras, dureza insuficiente, baixa qualidade superficial, redução da resistência à corrosão e perda de tenacidade.

Um erro grave é usar têmpera em óleo para todas as peças. A têmpera em óleo pode melhorar a resposta ao endurecimento, mas também aumenta o risco de distorção e fissuras. Para peças complexas ou irregulares, a têmpera ao ar costuma ser a opção mais segura.

Outro erro comum é usar uma temperatura de revenimento alta para melhorar a tenacidade sem considerar a resistência à corrosão. Para o aço inoxidável 420, o revenimento em alta temperatura pode reduzir a dureza e o desempenho em relação à corrosão. Quando se exige alta dureza e resistência à corrosão, o revenimento em baixa temperatura geralmente é preferível.

A faixa de risco mais importante situa-se entre 427 e 566 °C (800 e 1050 °F). Essa faixa não deve ser usada indiscriminadamente. Se a peça necessitar de maior tenacidade, o processo deve ser projetado para temperaturas de 593 °C (1100 °F) ou superiores, tendo em mente que a dureza diminuirá.

Diretrizes de tratamento térmico do aço inoxidável 420 por aplicação.

O processo básico de endurecimento do aço inoxidável 420 é semelhante em muitas aplicações, mas a temperatura de revenimento deve ser ajustada com base no desempenho necessário.

Para moldes de plástico, o aço inoxidável 420 é frequentemente escolhido por sua combinação de dureza, facilidade de polimento e resistência à corrosão. Nesse caso, o revenimento a baixa temperatura é geralmente preferido. O revenimento a alta temperatura ainda pode produzir propriedades mecânicas aceitáveis, mas pode reduzir a resistência à corrosão.

Para lâminas e peças de desgaste, a dureza e a retenção do fio são geralmente os principais objetivos. Temperaturas de revenimento mais baixas são comumente utilizadas. Se a peça lascar ou rachar em serviço, a solução não é simplesmente aumentar a dureza. O método de têmpera, a temperatura de revenimento, o projeto da peça e a carga de serviço devem ser revisados.

Para eixos, engrenagens, rolos e peças mecânicas submetidas a cargas, a dureza máxima pode não ser o objetivo ideal. Essas peças podem necessitar de um equilíbrio mais preciso entre dureza e tenacidade. O tratamento térmico deve ser adequado às condições reais de carga, e não apenas ao valor HRC mais alto possível.