Dados de teste do aço rápido CPM, resistência ao revenido, dureza a quente e vida útil da ferramenta

O que os quatro testes medem

Resistência ao revenido e dureza a quente respondem a perguntas diferentes e as tabelas são fáceis de confundir. A resistência ao revenido é medida à temperatura ambiente após o aço ter sido mantido a alta temperatura e resfriado, portanto indica como a ferramenta estará quando voltar à máquina. A dureza a quente é medida enquanto o corpo de prova ainda está quente, portanto indica o que acontece na aresta de corte durante o corte. A energia de impacto e a resistência à fratura por flexão indicam se a aresta vai lascar, e o teste de torno indica o que tudo isso soma em minutos de vida útil da ferramenta. Um aço rápido precisa sobreviver aos quatro para valer o seu preço.

A condição de referência em todas as tabelas é a mesma. As ligas foram austenitizadas a 1190 °C (2175 °F) e revenidas a 550 °C (1025 °F) três vezes por duas horas, que é o tratamento ao qual os valores de dureza recomendados são referenciados. As colunas de revenido subsequente então mantêm o aço a 595 ou 650 °C e medem a dureza novamente.

Resistência ao revenido, dureza após exposição a alta temperatura

A coluna de 550 °C é a referência e as três ligas começam em 67,5 HRC. O M42 convencional e o CPM Rex M42 são a mesma liga, portanto a comparação entre eles é o ponto da tabela. A 595 °C, uma ou duas vezes por duas horas, o aço P/M mantém 65,5 e 65 HRC contra 65 e 65 do produto convencional, uma diferença pequena o suficiente para ser considerada igual. A 650 °C os dois se separam. O CPM Rex M42 termina em 55,5 HRC contra 55 do M42 convencional, e o CPM Rex 20, que é um grau diferente e mais altamente ligado, mantém 57 HRC. A leitura prática é que a rota do pó não compra resistência ao revenido por si só, porque isso é função da liga, e um grau com mais tungstênio e cobalto mantém-se mais duro em temperatura independentemente de como foi fabricado.

Tabela 3. Resistência ao revenido das ligas CPM, dureza em HRC após a exposição indicada

Source, ASM Handbook Vol.1, article P/M Tool Steels, Table 3. The first column is the baseline condition, austenitized at 1190 °C (2175 °F) and tempered at 550 °C (1025 °F) three times for 2 h. The remaining columns are additional tempers applied to that condition.

Dureza a quente, medida em temperatura

Dois graus são reportados aqui em vez de três, e os números são mais baixos do que na tabela acima porque são medidos enquanto o corpo de prova está quente. Ambas as ligas perdem cerca de 10 HRC entre a temperatura ambiente e 540 °C, e ambas estão próximas de 56 HRC a 595 °C. A última coluna é a verificação que vale a pena notar. Após a exposição a 650 °C o corpo de prova é medido novamente à temperatura ambiente e retorna a 64 HRC para o CPM Rex 20 e 63 HRC para o CPM Rex M42, portanto a dureza perdida em temperatura é amplamente recuperada no resfriamento e a ferramenta não é permanentemente amolecida por um corte a quente.

Tabela 4. Dureza a quente das ligas CPM, HRC

Fonte, ASM Handbook Vol.1, artigo P/M Tool Steels, Tabela 4. Mesmo tratamento térmico de referência da Tabela 3.

Energia de impacto e resistência à fratura por flexão

Esta tabela mantém a dureza constante em 67,5 HRC para que a comparação seja entre os materiais e não entre dois revenidos diferentes, e é o resultado único mais claro do artigo. O CPM Rex 20 e o CPM Rex M42 ambos absorvem 16 J de energia de impacto Charpy entalhe C e ambos atingem 4006 MPa (581 ksi) no teste de fratura por flexão. O M42 convencional na mesma dureza absorve 7 J e 2565 MPa (372 ksi). A energia de impacto é mais que o dobro e a resistência à flexão é aproximadamente 1,6 vezes maior na mesma dureza na mesma liga, e a única diferença entre o CPM Rex M42 e o M42 convencional é como o aço foi produzido. Essa é a declaração mais clara do que a rota do pó muda em uma ferramenta de corte.

Tabela 5. Impacto Charpy entalhe C e resistências à fratura por flexão de duas ligas CPM e uma liga convencional

Source, ASM Handbook Vol.1, article P/M Tool Steels, Table 5. (a) 4 min soak in a salt bath and oil quenched, then tempered at 550 °C (1025 °F) three times for 2 h.

Vida útil da ferramenta de torno em H13 e em uma superliga de níquel

A última tabela converte tudo o acima em minutos. Dois graus CPM foram usados como ferramentas de torneamento de ponta única até que 0,38 mm (0,015 in.) de desgaste de flanco se desenvolvesse, contra aço para matrizes H13 a 33 HRC e contra P/M René 95, uma superliga de base níquel. O CPM Rex M42 durou 8 minutos no corte interrompido em H13 e 16 minutos no corte contínuo, e o CPM Rex 20 durou 8,5 e 14 minutos. Contra a superliga o corte contínuo operou a 0,06 m/s (12 sfm) em vez de 0,20 m/s (40 sfm) e a vida útil da ferramenta aumentou acentuadamente, para 31 minutos para o CPM Rex 20 e 27 minutos para o CPM Rex M42. Leia as três colunas junto com as condições de teste abaixo delas, porque as velocidades não são as mesmas e os números só se comparam dentro de uma coluna.

Tabela 6. Resultados do teste de ferramenta de torno em ligas CPM, vida útil da ferramenta em minutos até 0,38 mm (0,015 in.) de desgaste de flanco

Fonte, ASM Handbook Vol.1, artigo P/M Tool Steels, Tabela 6.

Condições de teste para a Tabela 6

Fonte, ASM Handbook Vol.1, artigo P/M Tool Steels, bloco de condições de ensaio da Tabela 6.

O que as quatro tabelas dizem em conjunto

O padrão ao longo da página é consistente e vale a pena afirmá-lo claramente para uma decisão de compra. A rota do pó compra tenacidade e segurança de gume a uma dada dureza, que é o que a Tabela 5 mostra e o que a Tabela 6 mede em minutos, e não compra por si só dureza a quente ou resistência ao revenido, que são definidas pela análise. Uma oficina que está quebrando gumes ou lascando dentes em um M42 ou T15 convencional obterá uma melhoria real com o grau P/M de mesmo nome. Uma oficina cujo problema é que a ferramenta está amolecendo na temperatura de corte precisa de um grau mais altamente ligado em vez de uma versão P/M do grau que já possui, e o cobalto é o elemento que move esse número.

Para onde ir em seguida

As composições dos graus CPM, ASP e HAP estão na tabela de composição do aço ferramenta P/M, e os dados de tamanho de carboneto, resistência ao desgaste e retificabilidade para a mesma família estão na página de propriedades do aço ferramenta P/M. A dureza a quente das famílias de aços-ferramenta convencionais está reunida na tabela de dureza a quente do aço ferramenta, e a energia de impacto desses graus em seu revenido ótimo está na Tabela de tenacidade ao impacto do aço ferramenta. A Aobo Steel fornece os graus convencionais de alta velocidade como barra forjada e laminada a quente e pode cotar a rota P/M conforme um desenho.

Fonte: ASM Handbook, Vol 1, Properties and Selection: Irons, Steels and High-Performance Alloys.