Tempo de aquecimento até a temperatura de revenimento para aço ferramenta

O cronômetro começa após a ferramenta atingir a temperatura

A prática publicada deixa explícito que tempo suficiente deve ser permitido durante o revenimento para que a temperatura se distribua uniformemente por toda a ferramenta antes de contar o tempo na temperatura. Esse requisito é mais forte em temperaturas de revenimento baixas e em ferramentas com seções grandes, que são as duas condições em que o centro da seção fica atrás da superfície pela maior margem.

Se não for permitido tempo suficiente, o resultado é revenimento não uniforme e possível dano à ferramenta. A superfície pode estar na temperatura indicada e totalmente revenida enquanto o núcleo ainda está abaixo dela, então uma leitura de dureza feita na superfície não revelará o problema. A orientação publicada também descarta dois atalhos usados na prática. A cor do filme de óxido não deve ser usada como guia, porque as cores de revenimento indicam a temperatura superficial da ferramenta e não sua temperatura interna, e trincas de retificação em ferramentas endurecidas podem ser causadas por revenimento inadequado.

Estufa de ar quente sem circulação

A primeira tabela cobre uma estufa de ar quente sem circulação, que é a configuração mais lenta da fonte. Ambas as tabelas fornecem minutos por milímetro, com o equivalente em minutos por polegada entre parênteses.

Tempo de aquecimento aproximado para uma ferramenta atingir a temperatura do forno, para ferramentas com superfícies escuras ou com carepa. Fonte, Tabela 7 de Introduction to Heat Treating of Tool Steels, em ASM Handbook, Volume 4, Heat Treating.

Estufa de ar com circulação ou banho de óleo

A segunda tabela cobre uma estufa de ar com circulação e um banho de óleo, que a fonte fornece como um conjunto de valores.

Tempo de aquecimento aproximado para uma ferramenta atingir a temperatura do forno, para ferramentas com superfícies escuras ou com carepa. Fonte, Tabela 7 de Introduction to Heat Treating of Tool Steels, em ASM Handbook, Volume 4, Heat Treating.

Como os números são usados

Os valores se aplicam ao diâmetro ou à espessura da peça, com o forno mantido na temperatura da primeira coluna. Multiplique o valor pela dimensão controladora da peça. Para uma barra redonda ou um cilindro é o diâmetro, e para um plano é a espessura.

Um exemplo prático mostra a variação. Um bloco quadrado de 50 mm levado a 205 °C precisa de cerca de 90 minutos para atingir a temperatura em uma estufa de ar quente estática, a 1,8 minutos por milímetro, e cerca de 40 minutos em uma estufa com circulação ou banho de óleo, a 0,8 minutos por milímetro. A 480 °C o mesmo bloco precisa de cerca de 60 minutos na estufa estática e cerca de 40 minutos no banho.

O que a forma e o forno alteram

Três formas são tabeladas. Um cubo ou uma esfera aquece mais rápido, um quadrado ou um cilindro fica no meio, e um plano médio é o mais lento das três, porque a distância da superfície ao centro é o que governa o aquecimento e um plano carrega a maior distância desse tipo para sua massa. A 120 °C em uma estufa estática os três valores são 1,2, 2,2 e 3,2 minutos por milímetro.

O forno importa mais em temperatura baixa do que em temperatura alta. Em uma estufa de ar quente estática os valores caem conforme a temperatura de revenimento sobe, de 3,2 para 1,6 minutos por milímetro para um plano, enquanto uma estufa com circulação e um banho de óleo mantêm os mesmos valores em todas as temperaturas da tabela. Um plano, portanto, precisa de cerca de 2,7 vezes mais tempo na estufa estática a 120 °C e cerca de 1,3 vezes mais tempo a 480 °C.

Superfícies brilhantes e cargas completas

Os tempos em ambas as tabelas são para ferramentas com superfícies escuras ou com carepa. Se a superfície foi retificada de acabamento ou está de outra forma brilhante, o dobro do tempo deve ser permitido em uma estufa de ar quente estática, e nenhuma tolerância extra é necessária em uma estufa com circulação ou em um banho de óleo.

Para uma carga de formas irregulares ou de muitas peças, a orientação publicada é estimar o tamanho total da carga e aplicar a mesma tolerância à distância da parte externa ao centro da carga em vez de a qualquer peça individual.

Banhos de óleo geralmente não são usados acima de 205 °C (400 °F).

Dois revenimentos para aço rápido

Aços rápidos são revenidos mais de uma vez, e a prática existe por causa da austenita retida. Um mínimo de dois revenimentos é especificado para garantir uma estrutura martensítica revenida consistente e superar a incerteza criada por variações na quantidade de austenita retida deixada na condição como temperada. Essas variações vêm de diferenças na composição química, histórico térmico prévio, temperatura de têmpera e condições de resfriamento.

Três pontos adicionais são publicados com a prática. Um aumento no teor de carbono da matriz livre aumenta a quantidade de austenita retida na condição como temperada. A austenita retida tem um efeito significativo na taxa de transformação, particularmente em ciclos de revenimento curtos, então o revenimento múltiplo importa mais quando o tempo de revenimento é curto. O cobalto age ao contrário, e em graus como Aço ferramenta M42 ele reduz a quantidade de austenita retida na condição como temperada e acelera sua transformação durante o revenimento.

A leitura prática é que um revenimento curto é um risco que a ferramenta carrega após sair do forno, e o risco é maior nos graus que não contêm cobalto. As janelas de revenimento por grau estão reunidas na Tabela de revenimento de aço para ferramentas, e o gráfico de tempo de permanência do aço ferramenta abrange a manutenção na temperatura em vez do aquecimento.

O que isso significa para um pedido

O revenimento é feito pelo tratador térmico e não na usina siderúrgica, então uma especificação de compra de aço ferramenta normalmente para na condição de entrega e na faixa recomendada de têmpera e revenimento para o grau. O tempo no forno é decisão do tratador térmico, e a coisa útil para um comprador levar para essa conversa é quanta seção há para aquecer.

Em uma ferramenta com seção pesada, ou em um trabalho carregado como carga completa, o aquecimento é a parte do ciclo mais provável de ser encurtada. Os graus onde isso aparece primeiro são os graus de trabalho a frio usados em blocos grandes, como Aço ferramenta D2, e os graus de trabalho a quente usados em blocos de matriz, como Aço ferramenta H13, e a mesma cautela se aplica a qualquer ferramenta revenida no extremo inferior de sua faixa.

Fonte: ASM Handbook, Volume 4, Heat Treating, ASM International, 1991.