Guia de Tratamento Térmico de Aço para Ferramentas S7

O aço para ferramentas S7 é tipicamente tratado termicamente por pré-aquecimento a 1200–1250°F (649–677°C), austenitização a cerca de 1725°F (940°C), têmpera ao ar para seções de até cerca de 2,5 pol. (63,5 mm) e aplicação de revenimento duplo imediato. Para a maioria das ferramentas de trabalho a frio, o S7 é comumente revenido a 400–500°F (204–260°C), produzindo uma dureza de trabalho típica de cerca de 56–58 HRC.

Barras de aço ferramenta S7 fornecidas pela Aobo Steel.

A Aobo Steel fornece aço para ferramentas S7 na condição recozida, pronto para sua usinagem e tratamento térmico interno. Verifique os tamanhos e o estoque disponíveis, ou envie sua necessidade para um orçamento. Faixa de tamanhos, tolerâncias, pedido mínimo e prazos de entrega estão descritos em nosso página sobre capacidade de fornecimento de aço ferramenta.

Guia rápido de tratamento térmico do aço ferramenta S7

Fase do ProcessoTemperaturaTempo de imersãoMétodo de resfriamento
Recozimento815–870 °C1–1,5 h/pol.O forno esfria até 482 °C e, em seguida, resfria ao ar.
Alívio do estresse649–677 °C1–2 horas/emForno frio preferencial
Pré-aquecimento649–704 °CAté uniforme—
Austenitização940–982 °CControlado pelo tamanho da seçãoAr ou óleo, dependendo do tamanho da seção.
Têmpera——Ar ≤63,5 mm; óleo ou óleo de flash >63,5 mm
Revenimento204–538 °C2 horas/in, duas vezesResfriamento por ar entre os ciclos
Ficha de trabalho do tratamento térmico do aço para ferramentas S7, PDF para impressão Duas páginas A4 com as fases do processo, tempos de imersão, gráfico de revenimento, opções de têmpera e solução de problemas, além dos nossos dados de contato.
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A dimensão da seção transversal influencia significativamente o método de têmpera e a dureza final. Seções finas e médias normalmente atingem a dureza máxima por resfriamento ao ar, enquanto seções mais espessas podem exigir um resfriamento mais rápido para evitar baixa dureza no núcleo.

Processo de tratamento térmico passo a passo para aço ferramenta S7

1. Pré-aquecimento

Proteja o aço ferramenta S7 da descarbonetação durante o aquecimento. Utilize um forno de atmosfera controlada, um forno a vácuo, um banho de sal neutro ou uma folha de aço inoxidável selada.

Aqueça uniformemente a 649–677 °C (1200–1250 °F) e mantenha nessa temperatura até que toda a seção transversal atinja a temperatura. Para seções pequenas, uma permanência de 10 a 15 minutos após a equalização da temperatura geralmente é suficiente.

O pré-aquecimento reduz o choque térmico, melhora a uniformidade da temperatura e diminui o risco de fissuras durante a subida final até a temperatura de austenitização.

2. Austenitização

Eleve a temperatura para cerca de 940 °C (1725 °F). A cronometragem deve começar somente depois que a peça atingir sua temperatura ideal.

O tempo de imersão deve ser controlado cuidadosamente. Temperaturas ou tempos de imersão excessivos podem causar o crescimento de grãos, retenção de austenita, redução da tenacidade e instabilidade dimensional.

espessura da seçãoTempo de imersão recomendado
1/8 pol. / 3,2 mm30 minutos
1/4 pol. / 6,4 mm40 minutos
1/2 pol. / 12,7 mm45–50 min
3/4 pol. / 19 mm50–55 min
≥1 pol. / 25 mmAproximadamente 1 hora/in

3. Têmpera

Para seções de até 2,5 polegadas (aproximadamente 63,5 mm), utilize resfriamento com ar parado. Resfrie a peça a aproximadamente 150 °F (65 °C) antes do revenimento.

Para seções acima de 2,5 pol., use um método de resfriamento mais rápido. Uma têmpera rápida em óleo é comumente usada: imerja e agite até que o calor vermelho visível desapareça, depois remova a peça e resfrie ao ar até cerca de 150 °F.

O resfriamento a ar proporciona melhor controle dimensional, enquanto o resfriamento à base de óleo ajuda seções maiores a atingirem dureza suficiente em toda a sua seção transversal.

4. Têmpera

Comece o processo de têmpera imediatamente quando a peça esfriar até cerca de 65 °C (150 °F).

O aço S7 requer têmpera dupla. Cada ciclo de têmpera deve durar 2 horas por polegada de espessura da seção, seguido de resfriamento completo ao ar até a temperatura ambiente antes do segundo ciclo.

Para a maioria ferramentas de trabalho a frio, revener a 400–500 °F (204–260 °C). Isso normalmente produz uma dureza de trabalho em torno de 56–58 HRC.

Para trabalhos a quente ou aplicações em temperaturas elevadas, recomenda-se o tratamento térmico a 482–538 °C (900–1000 °F) para melhorar a estabilidade térmica.

O revenimento a baixas temperaturas, abaixo de 400 °F (204 °C), pode aumentar a dureza, mas também aumenta o risco de fragilidade e não é recomendado para aplicações industriais padrão, a menos que a dureza máxima seja a principal prioridade e qualquer perda de tenacidade seja aceitável.

Recozimento e alívio de tensões do aço ferramenta S7

1. Recozimento

Fornecemos aço para ferramentas S7 na condição recozida. O recozimento é geralmente necessário apenas ao restaurar a usinabilidade após a têmpera ou ao retrabalhar ferramentas.

O recozimento deve ser realizado em atmosfera controlada, forno a vácuo ou ambiente de sal neutro para evitar a descarbonetação.

Prática recomendada de recozimento:

ItemRecomendação
Temperatura815–870 °C, tipicamente em torno de 843 °C
Hora de relaxarAproximadamente 1,5 h/in
ResfriamentoResfriamento em forno a ≤14 °C/h até 482 °C, seguido de resfriamento ao ar.
Dureza finalNormalmente não ultrapassa cerca de 230 HB

O recozimento adequado melhora a usinabilidade e prepara o aço para o endurecimento subsequente.

2. Alívio do Estresse

Recomenda-se o alívio de tensões após usinagem de desbaste pesado, eletroerosão, soldagem ou ao trabalhar com geometrias complexas e seções irregulares.

Não é obrigatório para todas as peças, mas torna-se importante quando a tensão residual pode causar distorção ou fissuras durante o endurecimento.

Prática recomendada para aliviar o estresse:

ItemRecomendação
Temperatura649–677 °C
Hora de relaxar1–2 horas/em
ResfriamentoResfriamento por forno preferencial

O resfriamento uniforme é importante. O resfriamento desigual pode introduzir novas tensões térmicas e reduzir o benefício do alívio de tensões.

Dureza do aço ferramenta S7 após tratamento térmico

A dureza final do aço para ferramentas S7 depende principalmente da temperatura de austenitização, do método de têmpera, do tamanho da seção e da temperatura de revenimento. Como o S7 é selecionado pela resistência ao choque, o tratamento térmico não deve focar apenas na dureza máxima. O objetivo prático é um equilíbrio estável entre Dureza Rockwell, tenacidade e resistência ao trincamento.

Após o endurecimento adequado, o aço S7 pode atingir cerca de 58–64 HRC no estado bruto de têmpera. No entanto, o S7 temperado é muito quebradiço para uso normal em ferramentas e deve ser revenido imediatamente após a têmpera. Para a maioria das ferramentas de trabalho a frio, a dureza de trabalho típica após o revenido é de cerca de 56–58 HRC.

Temperatura de revenimentoDureza aproximadaSignificado prático
Após a têmpera, antes do revenimento.58–64 HRCDureza máxima, mas muito quebradiço para uso em serviço. Revenido imediatamente após a têmpera.
400–500 °F / 204–260 °C56–58 HRCFaixa de trabalho a frio comum para punções, matrizes, lâminas de corte e ferramentas sujeitas a impactos.
Aproximadamente 450 °F / 230 °CAproximadamente 58 HRCGama prática de uso geral, ideal para situações que exigem resistência ao desgaste e robustez ao impacto.
500–900 °F / 260–482 °CAproximadamente 54–56 HRCFaixa de dureza estável com melhor tenacidade do que temperaturas de revenido mais baixas.
900–1000 °F / 482–538 °CAproximadamente 48–52 HRCUtilizado em aplicações de trabalho a quente ou em temperaturas elevadas, onde a estabilidade térmica é mais importante do que a dureza máxima.
1050–1150 °F / 565–620 °CAproximadamente 45 HRCAmpla faixa de têmpera com amolecimento significativo. Utilizada somente quando uma dureza menor for aceitável.
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Para aplicações de trabalho a frio, o aço S7 é geralmente temperado a 400–500 °F (204–260 °C) para atingir uma dureza de aproximadamente 56–58 HRC. Essa faixa de dureza é adequada quando a ferramenta precisa resistir simultaneamente a impactos, lascamento e desgaste moderado.

Para trabalhos a quente ou serviços em temperaturas elevadas, o aço S7 geralmente é temperado a 900–1000 °F (482–538 °C). A dureza é menor, mas o aço é mais adequado para aplicações onde a estabilidade térmica e a resistência ao amolecimento são mais importantes do que a dureza Rockwell máxima.

O revenimento abaixo de 400 °F (204 °C) geralmente não é recomendado para ferramentas industriais padrão. Embora possa manter uma dureza maior, também aumenta o risco de fragilidade e fissuras. As ferramentas S7 devem ser submetidas a um revenimento duplo, com resfriamento completo à temperatura ambiente entre os ciclos de revenimento, para reduzir as tensões internas e melhorar a confiabilidade da dureza final.

A dureza correta deve sempre ser selecionada de acordo com o modo de falha da ferramenta. Se o desgaste for o principal problema, uma faixa de têmpera mais baixa pode ser adequada. Se o principal problema for trincas, lascas ou falhas por impacto, uma dureza ligeiramente menor com melhor tenacidade geralmente é mais segura do que buscar a dureza máxima.

Tratamento térmico do aço ferramenta S7 por aplicação

O tratamento térmico do S7 deve ser ajustado de acordo com a condição de trabalho da ferramenta. A principal variável é geralmente a Temperatura de revenimento.

Aplicativofaixa de revenimentoDureza típicaPrioridade principal
Ferramentas para trabalho a frio, matrizes, punções, lâminas de corte400–500 °F / 204–260 °C56–58 HRCequilíbrio entre desgaste e resistência
Ferramentas para trabalho a frio com foco em máxima dureza345–400 °F / 175–204 °CMaior durezaMáxima resistência ao desgaste, menor tenacidade
Ferramentas para trabalho a quente ou moldagem de plástico900–1000 °F / 482–538 °C48–52 HRCestabilidade térmica
Ferramentas com predominância de choque700–750 °F / 370–400 °Cdureza moderadaResistência à fratura
Equilíbrio entre força e resistênciaAproximadamente 575 °F / 300 °Cdureza controladaEquilíbrio entre resistência ao escoamento e impacto

Para aplicações padrão de trabalho a frio, 450 °F (cerca de 230 °C) é comumente usado para obter dureza estável e boa resistência ao impacto.

Para aplicações em altas temperaturas, a temperatura de têmpera deve ser, normalmente, pelo menos 25 a 50 °F acima da temperatura de serviço esperada. Isso ajuda a evitar o amolecimento durante o uso.

Para ferramentas sujeitas a impactos, temperaturas de revenimento mais elevadas são geralmente mais adequadas, pois a tenacidade e a resistência à fratura são mais importantes do que a dureza máxima.

Seleção do método de têmpera do aço ferramenta S7

O método de têmpera correto depende principalmente do tamanho da seção transversal, da geometria e da sensibilidade à distorção.

CondiçãoMétodoProcesso chaveNota crítica
Secções ≤63,5 mmResfriamento ao arResfrie em local com pouca ventilação após a austenitização.Melhor estabilidade dimensional
Secções >63,5 mmRefrigeração à base de óleoUse um resfriamento mais rápido para melhorar a dureza do núcleo.O resfriamento a ar pode ser insuficiente.
Seções pesadas que exigem controle de tensãotêmpera instantânea em óleoResfrie em óleo até que o calor incandescente desapareça e, em seguida, deixe esfriar ao ar.Não utilize folha de aço inoxidável.
Peças complexas ou sensíveis à distorçãoMartemperagemBanho de sal a 595–650 °C, equalizar a temperatura e, em seguida, resfriar ao ar.Reduz os gradientes térmicos

Para muitas ferramentas S7, o resfriamento ao ar é preferível por reduzir o risco de distorção. No entanto, para seções grandes, o resfriamento ao ar por si só pode não fornecer taxa de resfriamento suficiente para atingir a dureza total.

Tabela de tratamento térmico do aço ferramenta S7 do Guia do Tratador Térmico
Fonte: Guia do Tratador Térmico: Práticas e Procedimentos para Ferros e Aços, ASM International, 1995, p. 532.

Problemas comuns no tratamento térmico do aço ferramenta S7

A maioria das falhas de tratamento térmico do S7 está ligada ao controle de atmosfera, tamanho da seção, tensão residual, temperatura excessiva ou revenimento atrasado.

ProblemaCausa raizAção Corretiva
DescarbonetaçãoPerda de carbono superficial em uma atmosfera oxidanteUtilize vácuo, atmosfera controlada, sal neutro ou papel alumínio selado.
Distorção ou fissuração térmicaGradientes térmicos, geometria acentuada ou tensão de usinagemPré-aqueça adequadamente, alivie as tensões antes do endurecimento e evite cantos vivos.
Baixa dureza em grandes seçõesA taxa de resfriamento está muito lenta nessa seção.Utilize refrigeração à base de óleo ou têmpera instantânea em óleo para seções mais espessas.
Superaquecimento ou austenita retidaTemperatura de austenitização ou tempo de permanência excessivosControle rigorosamente a temperatura e o tempo de imersão.
Rachaduras após têmperaTemperamento tardio ou estresse interno excessivoTempere imediatamente e aplique têmpera dupla.

A descarbonetação cria uma camada superficial macia que não consegue endurecer completamente, reduzindo assim a resistência ao desgaste. O superaquecimento aumenta o risco de austenita retida, crescimento de grãos, instabilidade dimensional e menor tenacidade. O revenido retardado é especialmente perigoso porque a estrutura após a têmpera apresenta alta tensão interna.

Nota: Não oferecemos serviços de tratamento térmico para o aço S7. A Aobo Steel fornece aço ferramenta S7 no estado recozido, e este guia é fornecido como referência técnica para auxiliar nossos clientes em suas decisões de processamento e aplicação.

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