Tratamento térmico e propriedades do aço ferramenta 9Mn2V

Onde o 9Mn2V se situa na família de trabalho a frio

O 9Mn2V é o grau chinês que corresponde ao AISI O2 e ao alemão 90MnV8. Não contém cromo nem níquel, razão pela qual é a extremidade de baixo custo da família temperável a óleo, e contém cerca de 0,9 por cento de carbono com manganês para temperabilidade e vanádio para manter o grão fino. O trade-off é tamanho e temperatura. O diâmetro crítico de têmpera a óleo é de apenas cerca de 30 mm, portanto o grau endurece em pequenas seções e não em um bloco grande, e sua resistência ao amolecimento no revenimento é baixa: acima de 250 °C a dureza cai rapidamente, que é a mesma mensagem que a curva de revenimento nesta página transmite. Onde uma matriz precisa manter dureza a uma temperatura de trabalho, ou precisa endurecer através de uma seção espessa, os graus com cromo são a família correta: D2 para resistência ao desgaste com alguma dureza a quente, e 5CrNiMo quando a seção é grande e a ferramenta é uma matriz de forjamento em vez de uma matriz de trabalho a frio.

Composição

A química abaixo é a especificação GB/T 1299-2000 impressa para o grau, com o equivalente AISI na segunda linha para comparação. Um certificado que fique fora dessas faixas não é este grau, qualquer que seja o nome dado pela usina.

Fonte, 实用模具材料与热处理速查手册 (王邦杰), Tabela 4-83, página impressa 102, conforme GB/T 1299-2000, fração de massa em porcentagem. Um valor é impresso de forma inconsistente na fonte: o limite de silício do 9Mn2V é impresso como 0,040 máx., enquanto a mesma página imprime 0,40 máx. para o 9CrWMn e 0,20-0,40 para o AISI O2. O valor é publicado aqui exatamente como impresso, e um limite de silício de 0,40 máx. é o que normalmente se compra para o grau. Resumo de referência da prática publicada, não uma especificação da Aobo Steel.

Pontos críticos

Essas temperaturas definem cada ciclo na página. Ac1 e Accm limitam a faixa de austenitização, e a baixa temperatura de início de martensita de 125 °C é o número que decide a têmpera: é por isso que o grau pode ser interrompido no óleo ou escalonado em banho de sal, e por que uma oficina que tempera até a temperatura ambiente de uma só vez distorce pequenos calibres. A janela de revenimento de 150-200 °C fica apenas um pouco acima de Ms, então a peça é revenida enquanto ainda está terminando sua transformação, que é a rota normal para um calibre que precisa manter seu tamanho.

Fonte, 实用模具材料与热处理速查手册 (王邦杰), Tabela 4-84, página impressa 102.

Forjamento

As faixas de forjamento abaixo são para lingote e para tarugo. O acabamento é mantido acima da temperatura Ar1 e a peça vai direto para um resfriamento lento, porque o 9Mn2V endurece ao ar e uma ferramenta forjada deixada no chão rachará na mudança de seção.

Fonte, 实用模具材料与热处理速查手册 (王邦杰), Tabela 4-85, página impressa 103.

Tratamento térmico

O ciclo para o grau é curto. Forjar, recozer para 229 HBW usinável, usinar em desbaste, temperar a partir da janela de 780-820 °C em óleo, depois revenir na janela de 150-200 °C para manter 60-62 HRC. As peças que precisam manter o tamanho em poucos mícrons seguem a rota escalonada em vez da têmpera simples.

Recozimento, antes da usinagem

Fonte, 实用模具材料与热处理速查手册 (王邦杰), Tabela 4-86, página impressa 103.

Endurecimento

Fonte, 实用模具材料与热处理速查手册 (王邦杰), Tabela 4-87, página impressa 103. A célula de dureza é impressa como ≥62.

Têmpera

Fonte, 实用模具材料与热处理速查手册 (王邦杰), Tabela 4-88, página impressa 103.

Temperatura de revenimento versus dureza

Fonte, 实用模具材料与热处理速查手册 (王邦杰), Tabela 4-89, página impressa 103. A nota da fonte diz: temperado a óleo a partir de 790 °C, revenido por 2 h. A fonte imprime 250 °C duas vezes (dez células de temperatura para dez valores de dureza); a duplicata é reproduzida aqui como impressa em vez de silenciosamente substituída.

Propriedades mecânicas e limites de serviço

O 9Mn2V tem melhor temperabilidade do que um aço ferramenta de carbono simples e endurece com pouca distorção, que é o motivo pelo qual o grau é comprado. O teor de vanádio refina o grão e reduz a sensibilidade ao superaquecimento, e os carbonetos são finos e uniformemente distribuídos, de modo que a combinação de resistência e tenacidade é boa para um aço de baixa liga. Duas limitações decorrem disso. A primeira é a resistência ao revenimento: o grau não deve ser usado onde a ferramenta trabalha quente, e 200-250 °C é uma janela a evitar em vez de uma faixa de revenimento a usar, porque é aí que reside a fragilização por revenimento a baixa temperatura. A segunda é o tamanho da seção, que o diâmetro crítico de têmpera a óleo de 30 mm torna evidente. Onde uma matriz é maior que isso, ou sofre um longo ciclo térmico em serviço, os graus de trabalho a frio com maior liga são a escolha correta.

Aplicações típicas

O grau é usado para calibres de precisão e amostras, para as pequenas matrizes de puncionamento e corte, matrizes de prensagem a frio, matrizes de gravação e ferramentas de corte que um aço ferramenta de carbono simples não consegue manter, e para peças de moldes plásticos. Um exemplo de oficina que vale a pena copiar é uma matriz de corte fino feita em 9Mn2V: pré-aquecer a 600 °C, austenitizar a 790 °C, temperar em sal de nitrato mantido a 180-190 °C, depois revenir a 200 °C por 2 h. A matriz sai com 59-61 HRC com o tamanho mantido, e a vida útil relatada nesse trabalho foi de 950.000 peças. Esse ciclo é a razão pela qual o grau é especificado onde um calibre ou uma ferramenta de corte fino precisa permanecer reto, em vez de onde precisa sobreviver à abrasão.

Dados de referência relacionados

A dureza que o grau mantém à medida que a ferramenta aquece é comparada com os outros aços ferramenta no tabela de dureza a quente do aço ferramenta, e a dureza após cada temperatura de revenimento é comparada entre os graus no Tabela de revenimento de aço para ferramentas. Os graus de carbono temperáveis a óleo que ficam de cada lado deste são reunidos com O2, que é o equivalente AISI mais próximo, e D2, que assume o lugar onde mais resistência ao desgaste é necessária.

Compilado de 实用模具材料与热处理速查手册 (王邦杰), Tabelas 4-83 a 4-89, páginas impressas 102 a 103. Cada valor foi lido da camada de texto pesquisável do livro e verificado tabela por tabela contra os valores impressos, e dois defeitos de impressão na fonte são divulgados acima em vez de corrigidos silenciosamente. As tabelas são um resumo de referência da prática publicada, e não uma especificação da Aobo Steel, portanto confirme o grau e o ciclo de tratamento térmico antes que os dados sejam inseridos em uma folha de processo.