Gráfico de Temperatura de Austenitização do H13
A temperatura de austenitização define três coisas ao mesmo tempo no H13. Ela determina quanto do carboneto retorna à solução, quanto o grão austenítico cresce e quão duro o aço está ao sair do resfriamento. As três tabelas abaixo são valores medidos de um estudo publicado sobre aço para matrizes H13, em temperaturas de austenitização de 1024, 1066 e 1107 °C mantidas por 25, 50 e 80 minutos. Este é um resumo de referência da prática publicada e não uma especificação nossa.
Como as três medições foram feitas
Todas as nove linhas descrevem as mesmas nove condições de austenitização, portanto uma linha em uma tabela pode ser lida em relação à mesma linha nas outras. Os corpos de prova de 25 minutos foram austenitizados em banho de sal neutro e resfriados ao ar. Os corpos de prova de 50 minutos e 80 minutos foram resfriados a taxas que simulam o núcleo de uma barra redonda de 152 mm e de 305 mm, porque um bloco de matriz pesado não resfria na taxa de uma amostra pequena. Os valores de dureza são a média de cinco ensaios arredondada para o 0,5 HRC mais próximo.
O estudo utilizou três temperaturas de austenitização em vez de apenas a faixa de trabalho. A prática normal para o H13 situa-se em 1010 a 1024 °C e 1107 °C está acima dela, portanto as nove linhas traçam a direção que cada propriedade toma à medida que a temperatura é elevada e mostram onde a estrutura começa a se tornar irregular.
Tamanho de grão após austenitização
Tamanho de grão ASTM em função da temperatura e do tempo de permanência
| Temperatura (°C) | Tempo de permanência (min) | Tamanho de grão ASTM médio | Desvio padrão | Intervalo de confiança de 95% |
|---|---|---|---|---|
| 1024 | 25 | 10.1 | 0.31 | 9,9 a 10,3 |
| 1024 | 50 | 9.7 | 0.21 | 9,5 a 9,9 |
| 1024 | 80 | 9.8 | 0.47 | 9,5 a 10,1 |
| 1066 | 25 | 8.8 | 0.37 | 8,5 a 9,1 |
| 1066 | 50 | 8.8 | 0.27 | 8,6 a 9,0 |
| 1066 | 80 | 8.2 | 0.64 | 7,7 a 8,7 |
| 1107 | 25 | 7.1 | 1.24 | 6,2 a 7,9 |
| 1107 | 50 | 6.8 | 1.31 | 6,1 a 7,5 |
| 1107 | 80 | 5.9 | 2.15 | 4,4 a 7,4 |
Fonte, Tabela V, Results of the Grain Size Ratings, página impressa 129 de Tool Materials for Molds and Dies, Application and Performance, editado por G. Krauss e H. Nordberg, página 136 do PDF da cópia consultada. Os valores foram lidos da imagem da página e não da camada de texto digitalizado.
Os corpos de prova foram austenitizados em sal neutro, temperados em etapas a 760 °C em sal por 10 minutos e resfriados ao ar. Os números de tamanho de grão foram convertidos a partir do tamanho de grão de interceptação Snyder-Graft e o intervalo é calculado com a estatística t de Student. Um número ASTM mais alto significa um grão mais fino.
Carboneto levado à solução
Percentual em volume de carboneto primário após austenitização
| Temperatura (°C) | Tempo de permanência (min) | Resfriamento | % em volume médio | Desvio padrão | Intervalo de confiança de 95% |
|---|---|---|---|---|---|
| 1024 | 25 | Resfriado ao ar | 2.24 | 0.65 | 2,06 a 2,42 |
| 1024 | 50 | 152 mm redondo, simulado | 1.97 | 0.63 | 1,80 a 2,14 |
| 1024 | 80 | 305 mm redondo, simulado | 2.00 | 0.65 | 1,83 a 2,17 |
| 1066 | 25 | Resfriado ao ar | 1.60 | 0.29 | 1,47 a 1,73 |
| 1066 | 50 | 152 mm redondo, simulado | 1.42 | 0.34 | 1,27 a 1,57 |
| 1066 | 80 | 305 mm redondo, simulado | 1.35 | 0.44 | 1,14 a 1,55 |
| 1107 | 25 | Resfriado ao ar | 1.30 | 0.26 | 1,18 a 1,42 |
| 1107 | 50 | 152 mm redondo, simulado | 0.88 | 0.28 | 0,74 a 1,02 |
| 1107 | 80 | 305 mm redondo, simulado | 0.92 | 0.35 | 0,80 a 1,00 |
Fonte, Tabela VI, Results of the Volume % Primary Carbide Determination, página impressa 130 do mesmo livro, página 137 do PDF da cópia consultada. Lido da imagem da página e não da camada de texto digitalizado.
Os corpos de prova de 25 minutos foram tratados em sal neutro e os de 50 minutos e 80 minutos em forno mufla de resistência elétrica sob argônio. O intervalo usa a distribuição de probabilidade normal. O valor é a fração volumétrica de carboneto primário, ou seja, o carboneto ainda não dissolvido na estrutura como temperada.
Dureza após têmpera
Dureza Rockwell C após têmpera
| Temperatura (°C) | Tempo de permanência (min) | Resfriamento | Dureza (HRC) |
|---|---|---|---|
| 1024 | 25 | Resfriado ao ar | 52.5 |
| 1024 | 50 | 152 mm redondo, simulado | 48.5 |
| 1024 | 80 | 305 mm redondo, simulado | 47.5 |
| 1066 | 25 | Resfriado ao ar | 53.5 |
| 1066 | 50 | 152 mm redondo, simulado | 49.0 |
| 1066 | 80 | 305 mm redondo, simulado | 48.0 |
| 1107 | 25 | Resfriado ao ar | 55.0 |
| 1107 | 50 | 152 mm redondo, simulado | 50.0 |
| 1107 | 80 | 305 mm redondo, simulado | 48.0 |
Fonte, Tabela VIII, Dureza Rockwell C após têmpera, página impressa 133 do mesmo livro, página 140 do PDF da cópia consultada. Lido a partir da imagem da página e não da camada de texto digitalizado.
As condições de tratamento são as da Tabela VI. Cada valor é a média de cinco ensaios arredondada para o 0,5 HRC mais próximo e é a dureza logo após a têmpera, antes de qualquer revenimento.
Leitura conjunta das três tabelas
O tamanho de grão cai próximo de uma linha reta à medida que a temperatura sobe, com coeficiente de correlação de menos 0,8624 na faixa de 1024 a 1107 °C. Contra a prática normal de 1010 a 1024 °C, a austenitização a 1066 °C reduz o número médio de tamanho de grão ASTM em cerca de 13 por cento, o que a fonte não trata como perda séria de estrutura. O tempo de encharque não tem efeito estatisticamente significativo sobre o tamanho de grão. A exceção é 1107 °C, onde o desvio padrão aumenta para 1,24, 1,31 e 2,15 contra 0,21 a 0,47 nas duas temperaturas mais baixas, de modo que a estrutura de grão deixa de ser uniforme de peça para peça.
A dissolução de carbonetos também é quase linear, com coeficiente de correlação de menos 0,9450. Um aumento de 50 °C na temperatura de austenitização reduziu a fração volumétrica de carboneto primário em cerca de 33 por cento neste material, e essa é a maior parte da mudança na resistência ao desgaste que o tratamento pode produzir. O tempo de encharque e a taxa de resfriamento após a austenitização não fizeram diferença estatisticamente significativa no volume de carbonetos, portanto a temperatura é a alavanca e não o tempo na temperatura.
A dureza logo após a têmpera aumenta com a temperatura de austenitização, com coeficiente de correlação de 0,9926 para os corpos de prova resfriados ao ar com 25 minutos de permanência, com 0,9806 e 0,8695 para as duas seções de barra redonda simuladas. A mesma tabela mostra claramente o efeito da seção. Os corpos de prova resfriados ao ar resultam entre 52,5 e 55,0 HRC, enquanto a simulação de 305 mm fica entre 47,5 e 48,0 HRC na mesma temperatura de austenitização, portanto um bloco pesado tempera mais devagar e não se obtém maior dureza.
As três tabelas juntas descrevem o compromisso no centro do tratamento térmico do H13. Uma temperatura de austenitização mais alta dissolve mais carbono e liga, o que eleva a dureza após a têmpera e a resposta de endurecimento secundário após o revenimento, enquanto o carboneto não dissolvido que confere resistência ao desgaste é reduzido e o grão engrossa. Uma temperatura mais baixa deixa mais carboneto para desgaste e um grão mais fino para tenacidade, com menor dureza após a têmpera. Nesses dados, a temperatura dentro da faixa de trabalho faz a maior parte do trabalho e o tempo de encharque faz muito pouco.
Uma ressalva sobre a faixa coberta. As nove linhas vêm de um único estudo sobre um único vazamento de H13 e as linhas de 1107 °C ficam acima da prática normal. Leia-as pela direção em que cada propriedade se move e pelo tamanho da mudança, depois confirme os valores para um molde específico contra o certificado de ensaio do material e a especificação de tratamento térmico.
Dados de referência relacionados
O grau a que pertencem esses valores está em Aço ferramenta H13. A prática de tratamento térmico está descrita em Guia de tratamento térmico H13, e a dureza com que o molde acabado trabalha está em Dureza do aço H13. Para o próprio número de tamanho de grão, incluindo o diâmetro médio de grão que cada número ASTM representa, consulte o Tabela de Tamanho de Grão ASTM para Aço Ferramenta. O volume de carbonetos por grau nas famílias de aços-ferramenta está listado em Frações volumétricas de carbonetos em aços para ferramentas e facas, e a mesma comparação de austenitização para o lado de trabalho a frio está em temperatura de austenitização D2.
Compilado de Tool Materials for Molds and Dies, Application and Performance (G. Krauss e H. Nordberg, eds.), o capítulo sobre tratamento térmico e propriedades do aço para moldes H13, Tabelas V, VI e VIII nas páginas impressas 129, 130 e 133. As tabelas são reproduzidas conforme publicadas e são um resumo de referência e não uma especificação da Aobo Steel, portanto trate-as como o comportamento que o setor mede e não como uma instrução de tratamento térmico para um molde específico.