Aço para ferramentas H10 | 1.2365 | SKD7

3. Tratamento térmico de aço para ferramentas H10

O aço para ferramentas H10, um aço robusto para trabalho a quente à base de cromo da série H, foi projetado para aplicações exigentes, como forjamento a quente, extrusão e fundição sob pressão. Seu desempenho em temperaturas operacionais extremas, tipicamente de 315 °C a 650 °C (600 °F a 1200 °F), depende fortemente de um tratamento térmico preciso. 

3.1 As etapas críticas no tratamento térmico de H10

Alcançar o desempenho máximo do aço para ferramentas H10 envolve várias etapas distintas e vitais. Cada etapa deve ser cuidadosamente controlada para desenvolver a microestrutura e as propriedades mecânicas desejadas.

3.2 Recozimento

O recozimento é normalmente a primeira etapa do aço para ferramentas H10. É crucial para amolecer o aço, facilitando a usinagem e criando uma microestrutura uniforme para os tratamentos térmicos subsequentes.

• Propósito: Para amaciar o aço para usinabilidade e criar uniformidade microestrutural.
• Temperatura recomendada: 845°C a 900°C (1550°F a 1650°F).
• Procedimento de resfriamento: Recomenda-se um resfriamento lento a uma taxa de aproximadamente 22°C por hora (40°F por hora).
• Dureza do alvo: O objetivo é atingir uma dureza recozida entre 192 e 229 HB.
• Microestrutura resultante: Um H10 devidamente recozido exibirá carbonetos esferoidizados dispersos em uma matriz de ferrite, ideal para um tratamento eficaz austenita formação e refinamento de grãos durante o endurecimento.

3.3 Pré-aquecimento

O pré-aquecimento é uma etapa vital antes do endurecimento. Ele reduz significativamente o choque térmico, minimizando distorções ou rachaduras quando a ferramenta entra no forno de alta temperatura.

• Propósito: Para reduzir o choque térmico, diminuir os riscos de distorção/rachaduras, aliviar as tensões de usinagem e diminuir o tempo no forno de austenitização de alta temperatura.
• Temperatura típica: Em torno de 815 °C (1500 °F) é comum. O pré-aquecimento em etapas também pode ser benéfico.
• Duração: Certifique-se de que toda a seção transversal da ferramenta esteja aquecida uniformemente.

3.4 Austenitização (endurecimento)

A austenitização (ou têmpera) envolve o aquecimento do aço para ferramentas H10 a uma temperatura precisamente alta. Isso transforma sua microestrutura em austenita e dissolve carbonetos de liga essenciais, cruciais para a dureza e as características de têmpera secundária durante o revenimento.

• Propósito: Para transformar a estrutura do aço em austenita e dissolver elementos de liga necessários (como cromo, molibdênio e vanádio) em solução sólida.
• Temperatura recomendada: Geralmente entre 1010°C e 1040°C (1850°F e 1900°F).
• Tempo de espera: Mantenha a temperatura apenas o tempo suficiente para aquecer completamente (normalmente 15 a 40 minutos após atingir a temperatura). Evite imersão prolongada em H10. A temperatura de austenitização afeta os carbonetos dissolvidos, a temperatura do MS e a austenita retida.

3.5 Resfriamento

Após a austenitização, a têmpera resfria rapidamente o aço, transformando a austenita em martensita – a microestrutura dura e desejável.

• Propósito: Resfriar rapidamente o aço, transformando a austenita em uma estrutura martensítica dura.
• Meio de têmpera recomendado: O resfriamento ao ar é preferível para H10 (um grau de endurecimento ao ar), minimizando tensões residuais e alterações dimensionais.
• Alternativas para grandes seções: Para seções muito grandes, pode ser necessário um jato de ar ou resfriamento em óleo.
• Nota crítica: O aço para ferramentas H10 nunca deve ser temperado com água.
• Método opcional: Um resfriamento em banho de sal (em torno de 540-595°C ou 1000-1100°F), seguido de resfriamento a ar, também é viável.
• Microestrutura resultante: Principalmente martensita com alguma austenita retida.

3..6 Têmpera

A têmpera é a etapa final e indispensável após a têmpera. O H10 endurecido é submetido a tensões e pode ser quebradiço; a têmpera alivia essas tensões e melhora significativamente a tenacidade.

• Propósito: Para aliviar tensões internas, transforme a austenita retida, precipite carbonetos de liga fina para endurecimento secundário (aumentando a resistência a quente) e melhore a tenacidade.
• Tempo: Revena o mais rápido possível após o resfriamento (de preferência antes de atingir a temperatura ambiente) para evitar rachaduras.
• Faixa de temperatura típica: 550°C a 650°C (1020°F a 1200°F). O H10 apresenta um pico de endurecimento secundário em torno de 540°C (1000°F).
• Têmperas múltiplas: no mínimo dois (geralmente até quatro) ciclos de têmpera são essenciais para que o H10 maximize a transformação da austenita retida e otimize a tenacidade.
• Tempo de imersão: Cada têmpera deve envolver um tempo de imersão de 2 a 4 horas.
• Dureza de trabalho alvo: Normalmente 38 a 54 HRC, dependendo da aplicação.

3.7 Resumo dos parâmetros de tratamento térmico do aço para ferramentas H10

Para referência rápida, os principais parâmetros para o tratamento térmico do aço para ferramentas H10 são:

3.8 Melhorando o aço para ferramentas H10 com tratamentos de superfície

Para aumentar ainda mais a resistência ao desgaste, tratamentos de superfície como nitretação podem ser aplicados ao aço para ferramentas H10.

• Nitretação: Esse processo introduz nitrogênio na superfície do aço, criando uma camada externa extremamente dura (frequentemente excedendo 1000 HV).
• Benefícios: Melhora significativamente a resistência ao desgaste e as propriedades antigripagem.
• Propriedades principais: A nitretação é normalmente realizada em torno de 540 °C, frequentemente abaixo ou dentro da faixa de revenimento do H10. Isso endurece a superfície sem afetar negativamente a tenacidade e a resistência do núcleo estabelecidas pelo tratamento térmico prévio.