Guia de tratamento térmico do aço ferramenta H13

A Aobo Steel fornece aço ferramenta H13 recozido para moldes de fundição, moldes de forjamento, ferramentas de extrusão e outras aplicações de trabalho a quente. Envie-nos as dimensões, a quantidade e o estado da superfície desejados para suporte no fornecimento em grande escala.

Enviar consulta Veja os detalhes do aço ferramenta H13.

Visão geral do tratamento térmico do aço ferramenta H13

O aço H13 é geralmente fornecido na condição recozida para usinagem, sendo posteriormente endurecido e revenido até atingir a dureza final de trabalho.

Passo a passo: Como realizar o tratamento térmico do aço ferramenta H13

1. Recozimento do aço ferramenta H13 antes da usinagem

O aço H13 é normalmente fornecido na condição recozida, pois este é o estado mais prático para usinagem e desbaste. Um recozimento adequado produz uma estrutura de carbonetos esferoidizados, amolece o aço e reduz a tensão interna resultante de processos anteriores.

Uma faixa típica de recozimento é de 845 a 900 °C (1550 a 1650 °F). Algumas práticas também citam 871 °C (1600 °F), com o tempo de permanência baseado na espessura da seção. Após a permanência nessa temperatura, o aço H13 deve ser resfriado muito lentamente no forno, tipicamente a uma taxa de 14 a 15 °C por hora, até atingir cerca de 480 a 500 °C, e então resfriado ao ar até a temperatura ambiente.

Para manter a consistência, a dureza do H13 após recozimento é melhor relatada como sendo aproximadamente 192–229 HB.

2. Pré-aquecimento do aço ferramenta H13

O pré-aquecimento é utilizado antes da têmpera para reduzir o choque térmico e melhorar a uniformidade da temperatura em toda a seção. Isso se torna ainda mais importante à medida que a ferramenta aumenta de tamanho ou se torna mais complexa.

Uma faixa típica de pré-aquecimento é de 790 a 815 °C (1450 a 1500 °F). Para peças delicadas ou seções mais complexas, pode-se utilizar um pré-aquecimento inicial em torno de 704 a 760 °C (1300 a 1400 °F). A peça deve permanecer em pré-aquecimento até que a temperatura se equalize em toda a seção.

3. Austenitização e têmpera do aço ferramenta H13

Após o pré-aquecimento, a liga H13 é aquecida até a faixa de endurecimento de 995 a 1025 °C (1825 a 1875 °F). Em muitos ciclos industriais padrão, 1010 °C (1850 °F) é utilizada como temperatura de endurecimento de referência para propriedades equilibradas.

O objetivo da austenitização é dissolver carbonetos de liga em quantidade suficiente na solução para atingir o endurecimento desejado sem induzir crescimento de grão desnecessário. O tempo de permanência no processo deve ser controlado. Uma regra comum é de 20 a 30 minutos, mais um tempo adicional baseado na espessura da seção, ou cerca de 30 minutos por polegada para seções com mais de 1 polegada de espessura.

Se a temperatura de endurecimento for muito baixa ou o tempo de permanência na superfície for muito curto, o aço H13 pode não atingir a dureza máxima. Se a temperatura for muito alta, a tenacidade pode diminuir.

4. Têmpera do aço ferramenta H13

O aço H13 é um aço de endurecimento profundo, portanto, a têmpera em ar parado ou com gás de alta pressão é padrão em muitos processos industriais de tratamento térmico. A têmpera a gás em forno a vácuo é amplamente utilizada por proporcionar superfícies mais limpas e maior controle. Para seções muito grandes, pode-se utilizar uma têmpera em óleo interrompida, embora apresente maior risco de distorção. O aço H13 não deve ser temperado em água.

O aço H13 não deve ser temperado e deixado esfriar completamente à temperatura ambiente antes do revenido. A têmpera geralmente é interrompida quando o aço atinge cerca de 50 a 66 °C (125 a 150 °F), e a peça é então transferida imediatamente para o revenido. Este é um dos controles mais importantes para reduzir a fissuração tardia por têmpera.

5. Têmpera do aço ferramenta H13

O revenimento transforma o aço H13, quebradiço após a têmpera, em um aço ferramenta utilizável para trabalho a quente. O revenimento duplo é prática padrão, e um terceiro revenimento pode ser utilizado em alguns casos. Uma diretriz prática é de 2 horas por polegada da seção transversal mais fina, com um mínimo de 2 horas por ciclo. A peça deve resfriar até a temperatura ambiente entre os revenimentos.

A faixa ideal de revenido é entre 510 e 620 °C (950 e 1150 °F). A temperatura de revenido selecionada deve ser baseada na aplicação, na dureza necessária e na temperatura de serviço da ferramenta. Para o aço H13, a dureza máxima possível raramente representa a melhor condição final.

Qual a dureza que o H13 pode atingir após o tratamento térmico?

A dureza do H13 varia claramente ao longo do ciclo de tratamento térmico, portanto, a maneira mais precisa de apresentá-lo é por meio de análise de condição.

Tratamento térmico e dureza recomendados para H13 por aplicação

O tratamento térmico final do H13 deve ser selecionado com base na aplicação, visto que moldes de fundição, moldes de forjamento, ferramentas de extrusão e moldes plásticos falham de maneiras diferentes. Algumas aplicações são limitadas principalmente pelo desgaste, enquanto outras são limitadas por choque de impacto ou fadiga térmica.

Para ferramentas padrão de fundição sob pressão, uma dureza de 44 a 48 HRC é uma faixa de trabalho geral robusta. Para aplicações de alto impacto, especialmente forjamento por martelo ou ferramentas sujeitas a impactos severos, uma faixa inferior, como 40 a 44 HRC, costuma ser mais segura, pois o risco de trincas se torna predominante. Matrizes de forjamento a quente em geral são comumente utilizadas com dureza de 38 a 45 HRC, dependendo da dimensão da seção transversal, da severidade da aplicação e das condições de serviço.

Se for necessário aumentar ainda mais a resistência ao desgaste sem sacrificar a tenacidade do núcleo, o aço H13 pode ser nitretado após o revenimento adequado. Nesse caso, o ponto crucial não é simplesmente o alto índice de dureza superficial. O ponto crucial é que o aço consegue manter um núcleo resistente e estável, ao mesmo tempo que adquire uma camada superficial muito mais dura.

Problemas e causas comuns do tratamento térmico H13

Esta seção é mais útil quando organizada por modo de falha do que por longas explicações teóricas.

Trincamento por têmpera

A fissuração por têmpera é uma das falhas mais graves no tratamento térmico H13. As causas práticas mais comuns são o revenido tardio, a temperatura de têmpera excessiva, a têmpera muito severa e a geometria inadequada da peça, com cantos vivos ou mudanças abruptas de seção. A regra prática mais rigorosa continua sendo simples: após uma têmpera interrompida, o aço H13 deve ser revenido imediatamente.

Distorção e instabilidade dimensional

A distorção geralmente resulta de aquecimento ou resfriamento desigual, ou de tensões residuais de usinagem. Peças grandes ou com suporte inadequado são especialmente vulneráveis. Por isso, o alívio de tensões antes da têmpera e um bom suporte durante o aquecimento fazem parte do controle do processo, e não são detalhes opcionais.

Descarbonetação superficial

Se o aço H13 for aquecido em uma atmosfera oxidante, a superfície pode perder carbono e não atingir a dureza máxima. O resultado é uma superfície macia com menor resistência ao desgaste e pior desempenho em fadiga. É por isso que o vácuo, a atmosfera controlada ou proteção superficial equivalente devem fazer parte das boas práticas de tratamento térmico do H13.

Baixa dureza e pontos moles

Se o H13 não atingir a dureza esperada, as causas usuais são subaquecimento, tempo de permanência insuficiente ou têmpera inadequada em seções muito grandes. Em seções espessas, o núcleo pode resfriar muito lentamente, transformando-se parcialmente em bainita em vez de martensita, reduzindo assim a resposta de dureza.

Baixa tenacidade e fragilização

O aço H13 é valorizado por combinar resistência ao calor com boa tenacidade, mas esse equilíbrio ainda depende de um revenimento adequado e de uma resposta correta ao resfriamento. A principal conclusão aqui não precisa ser complicada: o processo de revenimento final deve ser selecionado para favorecer tanto a dureza quanto a tenacidade, especialmente em serviços de trabalho a quente, onde a estabilidade é tão importante quanto a resistência.

Trincas de retificação após tratamento térmico

Algumas falhas atribuídas ao tratamento térmico são, na verdade, introduzidas durante o acabamento de retificação. Cortes profundos, o uso de um rebolo inadequado ou práticas incorretas de refrigeração podem superaquecer a superfície localmente, criando uma camada quebradiça que se rompe em serviço.

Considerações sobre o tratamento térmico para blocos e matrizes H13 de grandes dimensões.

Perfis H13 de grandes dimensões não devem ser tratados como peças pequenas ampliadas. Quando o perfil se torna muito pesado, a transferência de calor através do núcleo passa a ser o fator limitante. Perfis acima de aproximadamente 305 mm (12 polegadas) podem não responder adequadamente ao resfriamento a ar padrão, e esse ponto deve ser mantido, pois reflete uma limitação industrial real.

Para blocos grandes de H13, os principais problemas são o resfriamento mais lento do núcleo, a menor dureza do núcleo, o maior risco de distorção e a maior sensibilidade à estratégia de têmpera. O resfriamento lento no núcleo pode produzir bainita em vez de martensita e também pode promover a precipitação de carbonetos nos contornos de grão, o que reduz a tenacidade. É por isso que blocos de H13 de grande seção podem exigir têmpera interrompida em óleo, métodos com sal quente ou têmpera com gás de alta pressão, em vez de um simples tratamento com ar parado.

Blocos grandes de H13 exigem um controle mais rigoroso da sequência de aquecimento, têmpera e usinagem. Em muitos casos, o desbaste prévio à têmpera é mais realista do que o acabamento de todos os detalhes primeiro, esperando uma distorção mínima posteriormente.

Tabela de tratamento térmico do aço ferramenta H13