Aços Ferramenta Borejados para Resistência ao Desgaste
O borejamento difunde boro na superfície de uma ferramenta acabada e forma uma camada de boreto de ferro que resiste ao desgaste metal contra metal. A camada é dura, não depende de um revestimento aderir ao aço, e os resultados publicados são medidos nos mesmos graus que uma ferramentaria já utiliza. O custo do processo é a temperatura. Um tratamento usual com boro ocorre entre 800 e 900 °C (1470 a 1650 °F), o que é quente o suficiente para austenitizar a peça, portanto o borejamento deve ser incorporado à rota de tratamento térmico em vez de adicionado após ele.
O que o processo faz
Átomos de boro de uma atmosfera sólida, líquida, gasosa ou de plasma ao redor da peça acabada difundem-se na superfície e formam uma camada dura e resistente à água de boreto de ferro. Nada é depositado sobre o aço, portanto não há revestimento para descascar como uma camada eletrodepositada pode fazer. Os ganhos publicados são em aços ferramenta e não em aço carbono comum. Ensaios de desgaste metal contra metal mostraram uma melhoria de três vezes na resistência ao desgaste para os aços ferramenta O1 e O2 borejados e um aumento de mais de duas vezes para o aço ferramenta A2 borejado.
Ganhos medidos em ferramentas e matrizes
Dois resultados de matrizes na fonte mostram o que o número de desgaste significa em produção. Uma matriz de aço ferramenta A2 borejada apresentou o dobro da vida de uma matriz de aço ferramenta O2 não revestida em uma operação de estampagem profunda que produzia copos de aço de baixo carbono, portanto a comparação é entre um grau tratado e um grau não tratado, não entre duas ferramentas idênticas. Um rolo H13 construído para flangear latas de leite foi borejado e produziu três vezes mais latas antes de se desgastar. O padrão entre os três resultados é que quanto menor o ganho no banco de desgaste, menor o ganho em produção, e que a tenacidade do grau base ainda decide se a ferramenta sobrevive às cargas que enfrenta.
Janela de processo
O borejamento pode ser executado a temperaturas tão baixas quanto 600 °C (1100 °F), mas a prática usual é um período de 1 a 6 h a 800 a 900 °C (1470 a 1650 °F). A camada que se forma tem entre 13 e 130 µm (0,0005 e 0,005 pol.) de espessura. Uma superfície borejada é fosca em vez de brilhante, porque a camada é microrrugosa na escala das agulhas de boreto que crescem para dentro do aço.
A temperatura do processo é a restrição que governa onde o borejamento pode ser usado. Como o tratamento ocorre na faixa de austenitização, ou o próprio tratamento com boro atua como a etapa de austenitização com a peça temperada a partir do banho, ou a peça precisa ser reaustenitizada e endurecida após o borejamento. Qualquer das rotas altera as dimensões da peça, o que limita o processo a aplicações onde uma tolerância de cerca de 25 µm (0,001 pol.) pode ser aceita. Uma matriz que precisa manter uma dimensão acabada mais justa que isso é candidata a um processo de temperatura mais baixa.
O que esses números pressupõem
As comparações de desgaste e vida vêm de estudos publicados separados em máquinas diferentes e peças diferentes, portanto são evidências de que o tratamento compensa no desgaste adesivo e abrasivo e não um conjunto de multiplicadores intercambiáveis. A espessura da camada de boreto, a temperatura e o tempo do ciclo, o grau base e o acabamento superficial antes do tratamento todos alteram o resultado, e a camada é frágil em flexão embora seja dura em deslizamento. Confirme o grau, o ciclo e a pilha de tolerâncias em uma primeira peça antes que o borejamento entre em uma ficha de rota.
Fonte: ASM Handbook, Volume 5, Surface Engineering, ASM International, 1994.