Guia de tratamento térmico de aço para ferramentas D3

Aço ferramenta D3 o tratamento térmico é fundamental para atingir suas propriedades ideais, envolvendo uma série de etapas: pré-aquecimento, austenitização, têmpera, e têmpera. Este processo visa transformar a microestrutura do aço em uma estrutura martensítica temperada e revenida com carbonetos que fornecem as propriedades desejadas da ferramenta de corte.

O que é aço para ferramentas D3? O aço para ferramentas D3 é um aço para ferramentas de trabalho a frio com alto teor de carbono e alto teor de cromo, caracterizado por alta resistência ao desgaste, alta resistência à compressão e propriedades de têmpera profunda. A composição do aço para ferramentas D3¹ é C2,00 – 2,35%, Cr11,00 – 13,50%, Mo≤ 0,40%, V≤ 0,35%, Mn≤ 0,60%, Si≤ 0,60%, P≤ 0,03%, S≤ 0,03%.

Os equivalentes para aço ferramenta AISI D3:

1. Alemanha (DIN/Werkstoff No.): 1.2080, X210Cr12, X200Cr12
2. Japão (JIS): SKD1
3. China (GB): Cr12

A seguir estão as etapas do tratamento térmico do aço ferramenta D3.

Pré-aquecimento

O pré-aquecimento é uma operação essencial para praticamente todos os aços para ferramentas, incluindo o D3. Embora não desempenhe nenhum papel na reação de endurecimento do ponto de vista metalúrgico, ele desempenha três funções importantes: reduzir o choque térmico, aumentar a produtividade do equipamento e reduzir a carburação e a descarbonetação. A temperatura de pré-aquecimento é de 650 °C/1200 °F.².

Austenitização (endurecimento)

A austenitização é a segunda etapa da operação de tratamento térmico. Aços-ferramenta dependem da dissolução de vários carbonetos de liga complexos durante o processo de austenitização. Para o D3, a temperatura ideal de têmpera é tipicamente em torno de 960 °C (1760 °F), ou na faixa de 980 a 1025 °C (1796 a 1877 °F).

Resfriamento

Após a austenitização, o aço é temperado para transformar austenita em martensita. A martensita é a estrutura dura e quebradiça desejada, que forma a base para as propriedades de corte do aço. O D3 não contém molibdênio, por isso é temperado em óleo. Comparado à têmpera ao ar, a têmpera em óleo apresenta um risco maior de deformação e trincas. Portanto, a taxa de resfriamento deve ser controlada para evitar a formação de fases indesejáveis, como perlita ou bainita.

Após a têmpera, o aço fica em um estado altamente tensionado e suscetível a trincas. É crucial resfriar a peça a aproximadamente 65 °C (150 °F) antes de prosseguir com o revenimento.

Têmpera

O revenimento é a etapa final crítica do tratamento térmico realizada após a têmpera. Seus principais objetivos são aumentar a tenacidade do aço, aliviar tensões internas e fornecer dureza secundária. Para aços D3 e outros aços com alto teor de carbono e cromo, o revenimento duplo ou triplo é altamente recomendado. O aço D3 é comumente revenido a uma temperatura baixa de aproximadamente 200 °C (390 °F). Nessa temperatura de revenimento, o aço D3 apresenta uma dureza de 60 HRC. Quanto maior a temperatura de revenimento, menor a dureza final. A temperatura específica depende da dureza desejada.

Em conclusão, o tratamento térmico adequado do aço ferramenta D3 envolve controle preciso da temperatura e do tempo durante o pré-aquecimento, austenitização, têmpera e, especialmente, múltiplos ciclos de revenimento. Compreender e gerenciar cuidadosamente essas etapas é crucial para desenvolver a microestrutura desejada, dura, resistente ao desgaste e dimensionalmente estável, minimizando os riscos de trincas e distorções.

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1. Bringas, JE (Ed.). (2004). Manual de Padrões Comparativos de Aço do Mundo (3ª ed., p. 433). ASTM Internacional. ↩︎
2. Bryson, WE (2007). Tratamento térmico, seleção e aplicação de aços para ferramentas (pág. 184). Publicações Hanser. ↩︎