Austenita retida no aço ferramenta M2 e como reduzi-la

Por que a austenita retida causa problemas em uma ferramenta

Hardening does not finish the job. The quench turns most of the austenite into martensite and the rest stays as austenite, because the cooling stopped the transformation before it was complete. How much is left depends on the austenitising temperature, the alloy content and the cooling rate, and M2 is heavily alloyed, so it starts high. The figure in the table below is 24 percent after the quench.

A austenita remanescente é mais mole que a martensita ao seu redor. Uma superfície que ainda a contém deforma-se plasticamente sob a pressão de polimento, o que aparece primeiro como casca de laranja e depois como cavidades, e se desprende mais facilmente que uma superfície totalmente martensítica. O segundo problema é o momento. A austenita deixada na peça pode se transformar depois, sob o calor da retificação ou em serviço, e como essa transformação expande o aço, uma matriz acabada na medida pode se mover depois de sair da retificadora.

Como cada revenimento altera o valor

Austenita retida após cada etapa de revenimento

Fonte, Tabela 4-7, efeito do revenimento do aço rápido M2 na retenção de austenita, página impressa 64 de Tool and Die Making Troubleshooter (Richard M. Leed), página 81 do PDF da cópia consultada. O livro credita à Teledyne Vasco, 1968.

Cada revenimento na tabela foi realizado a 965 °F (518 °C) por duas horas, e a austenita foi medida após cada etapa. Os valores vêm de um teste de uma usina sobre o M2, então mostram o que o revenimento repetido faz e não o que um determinado lote fará; o valor inicial após a têmpera depende da temperatura de austenitização e do patamar usado pela oficina.

O que os números significam para um tratamento térmico

O primeiro revenimento a 965 °F (518 °C) remove um terço do que a têmpera deixou. Um segundo revenimento de duas horas leva o valor abaixo de cinco por cento, razão pela qual o revenimento duplo é prática padrão nos graus de têmpera ao ar e de aço rápido, e não uma questão de preferência. O terceiro e o quarto revenimentos continuam atuando, mas cada um retorna menos que o anterior, e no quarto o valor fica abaixo de dois por cento.

Duas coisas decorrem disso. Um revenimento simples é insuficiente no M2 mesmo quando a dureza medida já parece correta, porque a dureza vem da martensita e nada diz sobre a austenita ainda presente na peça. A temperatura de revenimento também importa tanto quanto o número de ciclos. Esta tabela mantém a temperatura a 965 °F (518 °C), que fica na faixa de endurecimento secundário do M2, e realizar o mesmo número de revenimentos a temperaturas mais baixas deixa mais austenita para trás.

A outra rota, o tratamento subzero

O resfriamento abaixo da temperatura ambiente continua a transformação que a têmpera interrompeu, então uma etapa subzero feita após a têmpera e antes do revenimento reduz o valor sobre o qual os revenimentos atuam. É usado onde a seção é espessa, onde as dimensões precisam se manter através da retificação, ou onde o grau é tão fortemente ligado que um revenimento duplo sozinho não reduz a austenita. É comum nos graus de alto carbono alto cromo e de aço rápido, e é seguido de revenimento em todos os casos. O tratamento em si e as temperaturas usadas estão em nossa página sobre Tratamento Criogênico de Aço Ferramenta.

Quais graus isso afeta

A tabela é para Aço rápido M2, o grau de aço rápido ao molibdênio de uso geral. O mesmo comportamento orienta a prática de revenimento nos graus de trabalho a frio de alta liga, Aço ferramenta D2 e nos outros graus de têmpera ao ar, e nos graus de trabalho a quente como Aço ferramenta H13, onde o revenimento duplo é padrão. Onde a temperatura de austenitização, o patamar e a faixa de revenimento se situam para um determinado grau, o guia de tratamento térmico de aço ferramenta traz os ciclos, e o gráfico do M2 está em nossa página de tratamento térmico do M2.

Compilado de Tool and Die Making Troubleshooter (Richard M. Leed), Tabela 4-7 na página impressa 64 e a discussão sobre transformação, tensão e austenita retida nas páginas impressas 63 a 66. As medições são reproduzidas da tabela publicada e são um resumo de referência e não uma especificação da Aobo Steel, então trate-as como uma indicação do que múltiplos revenimentos alcançam no M2 e não como uma instrução de tratamento térmico para uma peça específica.