Microestrutura do aço H13 após têmpera

O que a têmpera decide

Um molde de H13 é austenitizado na faixa de 1010 a 1050 °C e depois resfriado através da faixa de transformação. O que o aço se torna no caminho de descida depende da rapidez com que passa por essa faixa, e uma seção espessa não consegue dissipar calor na sua superfície mais rápido do que o núcleo consegue fornecer calor até ela.

O relatório por trás destes dados divide a curva de resfriamento em duas janelas. A taxa entre 1750 e 1550 °F governa quanto carboneto MC precipita nos contornos de grão austeníticos. A taxa entre 1550 e 750 °F governa a matriz, ou seja, quanto perlita, bainita e martensita o molde acaba tendo.

Ambas as janelas são medidas abaixo para os dois tamanhos extremos de bloco no estudo, um cubo de 2 polegadas e um cubo de 14 polegadas, temperados em dez meios que vão desde um vácuo estático até uma solução de polímero diluída.

Microestrutura da matriz após têmpera

Os valores são a porcentagem de cada fase na superfície do bloco e no seu meio-raio. B é bainita, M é martensita e P é perlita. Os resultados de gás são para nitrogênio e hélio a 2 atm com uma velocidade de gás de 3.400 pés por minuto, que é a condição usada pelo relatório para suas têmperas a gás. Os banhos de sal e as duas soluções de polímero são os meios mais rápidos da série.

Perlita, bainita e martensita por meio de têmpera

Fonte, microestruturas da matriz produzidas em função do meio de têmpera para os dois tamanhos extremos de bloco de aço H13, Tabela V, página impressa 2-16 do relatório (página 33 do PDF).

B é bainita, M é martensita e P é perlita, e os valores dentro de cada célula são percentuais. O relatório afirma que a superfície e o meio-raio do bloco de 2 polegadas são essencialmente idênticos. Os valores de gás são para nitrogênio e hélio a 2 atm com velocidade de gás de 3.400 pés por minuto. Apenas uma tabela de referência, não é uma recomendação da Aobo Steel.

Precipitação de carbonetos nos contornos de grão austeníticos

Carbonetos MC formam-se nos contornos de grão austeníticos enquanto o bloco permanece entre 1750 e 1550 °F, e uma têmpera lenta o mantém dentro dessa janela por mais tempo. O relatório apresenta a quantidade como um valor numa escala de 0 a 100, onde um número mais alto significa mais precipitação nos contornos. Carbonetos de contorno de grão são o fenômeno por trás da perda de ductilidade e tenacidade ao impacto que se segue a uma têmpera lenta, portanto esta tabela é lida ao contrário da anterior.

Precipitação de MC nos contornos de grão por meio de têmpera

Fonte, precipitação de MC nos contornos de grão em função do meio de têmpera para os dois tamanhos extremos de bloco de aço H13, Tabela IV, página impressa 2-15 do relatório (página 32 do PDF).

Os valores estão na escala de 0 a 100 usada pelo relatório, onde um número mais alto significa mais precipitação de carbonetos MC nos contornos de grão austeníticos. As duas entradas de banho de sal aparecem apenas nesta tabela, e o banho a 575 °F é o mais rápido dos dois. Apenas uma tabela de referência, não é uma recomendação da Aobo Steel.

Lendo as duas tabelas em conjunto

No cubo de 2 polegadas, a superfície e o meio-raio apresentam a mesma leitura, porque uma seção tão pequena não consegue manter uma diferença de temperatura através de si mesma por tempo suficiente para que isso importe. A têmpera a vácuo deixa a maior quantidade de bainita, 28% contra 72% de martensita, e a quantidade cai a cada aumento na velocidade de resfriamento, até 2% em óleo de alta velocidade. Ambas as soluções poliméricas levam esse bloco a totalmente martensítico.

No cubo de 14 polegadas, os mesmos meios se comportam de forma muito diferente. O meio-raio fica entre 25% e 72% de bainita qualquer que seja a têmpera, porque o calor precisa atravessar o próprio aço e a superfície deixa de controlar o núcleo. Na superfície, apenas a solução de 10% de UCON A atinge totalmente martensítico, e a têmpera a vácuo é lenta o suficiente para deixar perlita na estrutura em ambas as posições.

A precipitação de MC segue o caminho oposto. A têmpera a vácuo marca 91 a 98 na escala, e as duas soluções poliméricas marcam 0 na superfície de ambos os blocos. No meio-raio do cubo de 14 polegadas, toda têmpera fica entre 92 e 98, que é a mesma mensagem da tabela da matriz lida na direção oposta, que o centro de um bloco espesso de H13 é definido pelo aço e quase nada pelo meio ao seu redor.

Dados de referência relacionados

O grau ao qual estes dados pertencem está descrito na página do aço ferramenta H13, e as velocidades de resfriamento por trás dessas microestruturas estão na página de velocidades de resfriamento da têmpera do H13. O restante do ciclo em torno da têmpera está na Guia de tratamento térmico H13, com a dureza de serviço que deve atingir na gráfico de dureza do H13. Como se parece uma têmpera que dá errado é abordado na página de rachaduras de resfriamento, os graus que endurecem ao ar parado estão separados na página de aço ferramenta de têmpera ao ar, e o lado da fundição sob pressão do mesmo grau está na página de matrizes e insertos para fundição sob pressão.

Dados de referência compilados de Improved Life of Die Casting Dies of H13 Steel by Attaining Improved Mechanical Properties and Distortion Control During Heat Treatment (J. F. Wallace e D. Schwam, relatório final do Departamento de Energia dos EUA DOE/ID/13320-3, outubro de 1998). A tabela de precipitação de MC nos contornos de grão está impressa na página 2-15 e a tabela de microestrutura da matriz na página 2-16 desse relatório. Ambas foram lidas a partir das imagens das páginas e não de uma camada de texto automática.