Guia de Tratamento Térmico do Aço Ferramenta H11
O aço H11 é endurecido por austenitização a 995 a 1025 °C (1825 a 1875 °F), têmpera ao ar até cerca de 50 a 65 °C e, em seguida, revenido duas vezes a 510 a 540 °C (950 a 1000 °F) durante duas horas por ciclo. O H11 é endurecível ao ar, portanto, nunca o tempere em água e sempre revena imediatamente enquanto a peça ainda estiver quente.
O tratamento térmico correto converte a estrutura macia recozida do H11, uma matriz de ferrita com carbonetos de liga esferoidizados, em uma estrutura martensítica revenida que mantém resistência e tenacidade em altas temperaturas. A sequência completa consiste em recozimento ou alívio de tensões para preparar a peça, seguido de pré-aquecimento, austenitização, têmpera e revenido duplo.
A Aobo Steel fornece aço ferramenta para trabalho a quente H11 em barras, chapas e blocos forjados, entregues recozidos e prontos para usinagem, com certificado de teste de fábrica para cada pedido. A quantidade mínima para encomenda é de 5 toneladas. Envie-nos as dimensões, condições e quantidades desejadas para receber um orçamento.
Tratamento térmico H11 em resumo
| Estágio | Temperatura | Manter ou avaliar | Notas |
|---|---|---|---|
| Recozimento | 845 a 900°C (1550 a 1650°F) | O forno é resfriado a 480 °C a uma taxa de aproximadamente 22 °C por hora e, em seguida, resfriado ao ar. | Amolece para aproximadamente 192 a 235 HB para usinagem. |
| Alívio do estresse | 650 a 675°C (1200 a 1250°F) | 1 hora por polegada de seção | Deixe esfriar lentamente ao ar livre antes de endurecer. |
| Pré-aqueça | 815°C (1500°F) típico | Equalizar | Adicione um primeiro estágio de 650 °C para peças grandes ou complexas. |
| Austenizar | 995 a 1025 °C (1825 a 1875 °F), 1010 °C típico | 20 minutos mais 5 minutos por cada 25 mm | Vácuo, banho de sal ou atmosfera controlada |
| Extinção | Ar a 50 a 65°C (125 a 150°F) | Ar parado ou rajada de ar | Endurecimento ao ar, nunca em água. |
| Temperamento | 510 a 540°C (950 a 1000°F) | 2 horas por ciclo, temperar duas vezes | Tempere imediatamente enquanto a peça ainda estiver quente. |
Recozimento e alívio de tensões
O recozimento restaura uma estrutura macia e usinável após a forjagem ou antes do retrabalho. Aqueça lentamente a 845 a 900 °C (1550 a 1650 °F) sob atmosfera controlada ou embalagem inerte para evitar a descarbonetação, resfrie no forno a 480 °C (900 °F) a uma taxa de aproximadamente 22 °C (40 °F) por hora e, em seguida, resfrie ao ar. O resultado é uma estrutura esferoidizada com dureza de aproximadamente 192 a 235 HB.
O alívio de tensões remove as tensões de usinagem e conformação antes do endurecimento, reduzindo a distorção da peça. Após usinagem pesada, retificação, soldagem ou eletroerosão, aqueça as peças desbastadas a 650 a 675 °C (1200 a 1250 °F), mantenha nessa temperatura por uma hora para cada polegada da maior seção transversal e, em seguida, resfrie lentamente ao ar livre. Para um tratamento de alívio de tensões aplicado a uma peça já endurecida, defina a temperatura de 14 a 28 °C (25 a 50 °F) abaixo da última temperatura de revenimento para não reduzir a dureza.
Endurecimento: pré-aquecimento e austenitização
O pré-aquecimento reduz o choque térmico, diminui o tempo em altas temperaturas e limita a descarbonetação. Pré-aqueça a 815 °C (1500 °F) e deixe a peça estabilizar. Para seções grandes, complexas ou com mudanças bruscas de temperatura, utilize um pré-aquecimento em dois estágios, com uma primeira parada próxima a 650 °C (1200 °F) para aquecer a peça gradualmente. Fornos a vácuo e de atmosfera controlada geralmente utilizam um único pré-aquecimento de 790 a 845 °C (1450 a 1550 °F).
A austenitização dissolve os carbonetos da liga e forma a austenita, que se transforma em martensita durante o resfriamento. Austenite o aço H11 a uma temperatura entre 995 e 1025 °C (1825 e 1875 °F), sendo 1010 °C (1850 °F) uma temperatura alvo comum. Após a homogeneização da temperatura da peça, mantenha-a nessa temperatura por cerca de 20 minutos, mais 5 minutos para cada 25 mm (1 polegada) de espessura da seção. Utilize um forno a vácuo, banho de sal neutro ou atmosfera endotérmica para proteger a superfície. O aço H13 austenitiza em uma faixa de temperatura semelhante, apenas ligeiramente superior, entre 1010 e 1040 °C, portanto, não assuma que o H13 necessite de uma temperatura de austenitização muito mais alta. Consulte nossa [comparação entre H11 e H13] para a seleção da liga.
Resfriamento
O aço H11 é um aço de endurecimento ao ar, o que mantém baixas tensões residuais e alterações dimensionais. Resfrie em ar parado ou utilize um jato de ar para seções mais espessas, até uma temperatura de 50 a 65 °C (125 a 150 °F), e então realize o revenimento. Para seções espessas que não atingem a dureza total em ar parado, utilize têmpera interrompida: mantenha em um banho de sal a 595 a 650 °C (1100 a 1200 °F) até que a temperatura se torne uniforme e, em seguida, resfrie ao ar. Se for necessário utilizar óleo, remova a peça a uma temperatura superficial de aproximadamente 540 °C (1000 °F) e termine o resfriamento ao ar. Nunca utilize têmpera em água para o aço H11, pois o choque térmico causa trincas em aços para trabalho a quente.
Composição química: C 0,40%, Si 1,05%, Cr 5,00%, Mo 1,35%, V 0,35%
Temperatura de austenitização: 1010°C / 1850°F
Fonte: Guia do Tratador Térmico: Práticas e Procedimentos para Ferros e Aços, 2ª ed., ASM International, 1995, p. 592.
Revenimento e dureza
O revenido endurece a martensita quebradiça recém-temperada e alivia as tensões de têmpera. O aço H11 é um aço de endurecimento secundário, portanto sua dureza aumenta novamente durante o revenido em alta temperatura, à medida que carbonetos finos de liga precipitam. Sempre realize um revenido duplo, com duração mínima de duas horas por ciclo, resfriando ao ar até a temperatura ambiente entre os ciclos. As condições do primeiro revenido retêm a austenita na martensita fresca, e o segundo revenido endurece essa nova martensita. Realize o revenido imediatamente após a peça esfriar para 50 a 65 °C (120 a 150 °F) e nunca a deixe em temperatura ambiente antes do revenido.
Escolha a temperatura de revenido com base na dureza de trabalho desejada. Um revenido duplo entre 510 e 540 °C (950 e 1000 °F) fica no pico de endurecimento secundário ou ligeiramente acima dele, proporcionando uma estrutura estável para trabalhos a quente.
Tabela de revenimento H11 (austenitizado a 1010°C / 1850°F, resfriado ao ar):
| Temperatura de têmpera | Dureza (HRC) |
|---|---|
| Como extinto | 56 |
| 370°C (700°F) | 54 |
| 425°C (800°F) | 55 |
| 480°C (900°F) | 57 (pico) |
| 540°C (1000°F) | 56 |
| 595°C (1100°F) | 46 |
| 650°C (1200°F) | 36 |
Para matrizes de trabalho a quente sujeitas a ciclos térmicos, recomenda-se a têmpera acima do ponto máximo para que a estrutura permaneça estável acima da temperatura de serviço, mesmo que isso implique uma pequena perda de dureza.
Problemas comuns no tratamento térmico H11 e como resolvê-los
Rachaduras por têmpera. O resfriamento muito rápido durante a têmpera pode causar trincas no aço de têmpera ao ar, enquanto seções muito espessas podem não atingir a dureza total em ar parado. Utilize têmpera interrompida em banho de sal a 595-650 °C até que a temperatura esteja uniforme e, em seguida, resfrie ao ar. Se o contato com óleo for inevitável, interrompa a têmpera perto de 540 °C (1000 °F) de temperatura superficial ou retire a peça enquanto ainda estiver morna, a cerca de 60-80 °C, e leve-a diretamente para o forno de revenido. Nunca deixe a peça atingir a temperatura ambiente primeiro.
Distorção. Matrizes complexas podem sofrer deformações devido ao aquecimento irregular ou às tensões acumuladas durante a usinagem. Alivie as tensões em peças usinadas grosseiramente a 650 a 675 °C (1200 a 1250 °F), uma hora por polegada, e resfrie ao ar antes da têmpera. Utilize um pré-aquecimento em dois estágios para limitar o choque térmico e prefira o resfriamento ao ar em vez da têmpera líquida para minimizar a variação dimensional.
Descarbonetação. O aço H11 perde carbono superficial quando aquecido em atmosfera oxidante, o que reduz sua resistência e vida útil à fadiga. A austenitização deve ser feita em banho de sal neutro, forno de atmosfera controlada ou forno a vácuo. Na ausência desses equipamentos, envolva a peça em folha de aço inoxidável ou embale-a em um meio neutro para limitar a exposição ao oxigênio.
Fissuração por calor (trincas por fadiga térmica). Uma rede de microfissuras superficiais se forma sob aquecimento e resfriamento repetidos em serviço. Ela não pode ser eliminada, mas o processamento correto a retarda. A têmpera deve ser feita até a dureza correta, em vez de endurecer demais a ferramenta, e se a peça for nitretada, controle a profundidade da nitretação e a camada branca para que a camada frágil não se desprenda.
Baixa dureza. O revenimento abaixo da faixa de têmpera secundária resulta em uma estrutura instável que amolece em serviço. O revenimento deve ser feito na temperatura de pico da têmpera secundária ou acima dela, geralmente 510 °C (950 °F) ou mais, para aliviar a tensão e estabilizar a estrutura, sendo sempre necessário realizar um revenimento duplo.
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