Aço-liga 4340 | 34CrNiMo6 | 1,6582

4. Tratamento térmico

O tratamento térmico do aço 4340 envolve vários processos-chave, cada um influenciando sua microestrutura final e propriedades mecânicas:

4.1 Forjamento

A temperatura de forjamento é 1065 a 1230°C (1950 a 2250°F)Após o processo de forjamento, as peças podem ser resfriadas ao ar em ambiente seco ou, preferencialmente, resfriadas em forno. A tensão de escoamento do aço 4340 pode aumentar em aproximadamente 15% com uma queda de 55 °C (100 °F) na temperatura de forjamento a quente. 

4.2 Normalizando

A normalização pode melhorar a microestrutura do aço 4340 após resfriamento irregular em altas temperaturas. Este processo também é aplicável a peças forjadas, produtos laminados e fundidos de aço-liga.

Aquecer o aço 4340 a uma temperatura 55 a 85°C (100 a 150°F) acima de sua temperatura de transformação de fase (845 a 900°C ou 1550 a 1650°F), na qual a microestrutura original é completamente dissolvida em austenita. O material é então resfriado à temperatura ambiente ao ar.

4.3 Recozimento

O recozimento a temperatura para o aço 4340 é de 790-845 °C (1450-1550 °F), com uma dureza máxima do aço 4340 de 223 HB após o recozimento.

4.4 Têmpera (têmpera)

Aquecer o aço 4340 até sua temperatura de transformação austenítica de 800 a 845°C (1475 a 1550°F). Normalmente selecionamos uma temperatura de austenitização de 845°C (1550°F). Deixe de molho por aproximadamente 15 minutos por 25 mm (1 polegada) de tamanho de seção, com um tempo mínimo de espera de 150 minutos, seguido de recozimento. Para aço 4340 de seção fina, o recozimento é realizado por recozimento de ar. Para seções circulares com diâmetro não superior a 75 mm (3 polegadas), pode ser usada têmpera em óleo.

 Diagrama de transformação isotérmica para um aço 4340 contendo 0,42% C, 0,78% Mn, 1,79% Ni, 0,80% Cr e 0,33% Mo. [Fonte: De The Making, Shaping and Treating of Steels, 9ª ed., ibid.]

4.5 Têmpera

A têmpera reduz efetivamente a fragilidade da martensita não revenida. As temperaturas de têmpera variam de 200 a 650°C (400 a 1200°F) para atingir os níveis de resistência necessários, podendo atingir até 705°C (1300°F).

Para aço AISI 4340 temperado em óleo a 845 °C (1550 °F), recomendamos fortemente uma temperatura de revenimento de 425 °C (800 °F), enquanto para aço 4340 temperado em água, recomendamos fortemente uma temperatura de revenimento de 650 °C (1200 °F).

Variação da dureza com a temperatura de revenimento do aço 4340. Todos os espécimes foram temperados em óleo a 845 °C (1550 °F) e revenidos por 2 h. AQ, temperado como acabado. [Fonte: ASM International. (1991). Manual ASM, Volume 4: Tratamento Térmico (p. 506). ASM Internacional.]

4.6 Alívio do estresse

Esta etapa visa reduzir a tensão residual gerada por processos como endireitamento, conformação ou usinagem. O alívio de tensões para o aço 4340 é realizado antes do endurecimento a uma temperatura de 650 a 675 °C (1200 a 1250 °F). Para o material 4340 endurecido, a temperatura de alívio de tensões não deve exceder a temperatura de revenimento anterior. 

4.7 Esferoidização

O objetivo do tratamento de esferoidização é formar uma microestrutura de carboneto esferoidal na matriz ferrítica, que amolece o aço. A temperatura máxima para o tratamento de esferoidização do aço 4340 é de 760-775 °C (1400-1425 °F). Uma estrutura semiesferoidizada é obtida pela normalização seguida de revenimento a 650 °C (1200 °F).