AÇO PARA FERRAMENTAS H13 | 1.2344 | skd61

4. Tratamento térmico

O aço H13 tratamento térmico O processo é um procedimento de múltiplas etapas projetado para desenvolver a microestrutura e as propriedades mecânicas desejadas. Cada etapa desempenha um papel vital no desempenho final da ferramenta.

4.1 Pré-aquecimento: o primeiro passo essencial para o aço H13

Antes da fase principal de têmpera, o pré-aquecimento do aço H13 é crucial. Recomendamos uma temperatura de pré-aquecimento de aproximadamente 815 °C (1500 °F). Esta etapa atende a dois propósitos principais:

• Garantir distribuição uniforme de temperatura em todo o componente à medida que ele se aproxima da temperatura de austenitização mais alta.

• Minimizar o choque térmico, que pode ser prejudicial à integridade do aço.

4.2 Austenitização (endurecimento): Obtendo a microestrutura ideal

Austenitização é o núcleo do processo de têmpera, onde o aço H13 é aquecido para transformar sua microestrutura em austenita. Para um tratamento térmico eficaz do aço H13:

• Temperatura de austenitização recomendada: Atingir uma faixa entre 1020°C e 1065°C (aproximadamente 1875°F a 1950°F).

• Tempo de Retenção: Mantenha o aço na temperatura de austenitização por aproximadamente 1 hora para cada 25 mm (1 polegada) de espessura do material. É fundamental respeitar a temperatura de austenitização e o tempo de retenção corretos. Temperaturas muito baixas (p. ex., 890 °C) ou muito altas (p. ex., 1150 °C), ou imersão insuficiente, podem impactar negativamente propriedades vitais, como a tenacidade. A dureza do aço H13 após a têmpera é diretamente influenciada tanto pelas condições de austenitização quanto pela taxa de resfriamento subsequente.

4.3 Têmpera: A importância do resfriamento a ar no tratamento térmico do aço H13

O H13 é projetado especificamente como um aço endurecível ao ar. Portanto, o ar têmpera O método especificado é a temperatura de austenitização. Este processo de resfriamento controlado oferece vantagens distintas:

• Proporciona endurecimento total, mesmo em seções transversais maiores.

• Resulta em tensões residuais mínimas em comparação com métodos de têmpera líquida mais agressivos, o que é benéfico para a estabilidade dimensional e a vida útil.

4.3 Revenimento: Desbloqueando o desempenho máximo e a durabilidade do aço H13

Têmpera é indiscutivelmente a etapa mais crítica no ciclo de tratamento térmico do aço H13, especialmente porque o H13 é um aço de têmpera secundária. Isso significa que ele desenvolve suas propriedades ideais, particularmente dureza e resistência em temperaturas de serviço elevadas, quando revenido em temperaturas acima de seu pico de têmpera secundária, que normalmente ocorre em torno de 510 °C (950 °F).

Os principais aspectos do revenimento do aço H13 incluem:

• Têmpera Secundária: Obtida pela precipitação de carbonetos de liga finos e dispersos (principalmente V8C7, juntamente com os tipos M2C, M6C e M7C3). Esses carbonetos de liga de vanádio são os principais responsáveis pela resistência do aço.

• Benefícios do revenimento em alta temperatura (acima de ~510°C / 950°F):

  • Proporciona alívio substancial do estresse após o endurecimento.

  • Estabiliza a microestrutura e as propriedades mecânicas para um desempenho confiável em temperaturas operacionais elevadas.

  • Permite o pré-aquecimento de componentes para operações subsequentes, como soldagem ou trabalho a quente, em temperaturas de até 55 °C (100 °F) abaixo da temperatura de revenimento anterior, sem afetar significativamente a dureza.

• Prática recomendada: para obter resultados ideais, o aço H13 deve ser submetido a dois tratamentos de revenimento em alta temperatura após o endurecimento (por exemplo, após o endurecimento a 1020 °C).

• Dureza alcançada: A dureza final é determinada pela temperatura de revenimento escolhida. Por exemplo, revenimento a aproximadamente 610 °C pode resultar em uma dureza de cerca de 45 HRC.

• Cuidado: O revenimento em temperaturas mais baixas (por exemplo, 250 °C) deve ser evitado, pois pode levar à redução da tenacidade e prejudicar a resistência do aço a revenimentos posteriores.

• Revenimento em vários estágios: em alguns casos, empregar uma abordagem de revenimento em vários estágios pode oferecer benefícios adicionais em relação a um único ciclo de revenimento.

• Alterações dimensionais: Esteja ciente de que a temperatura de revenimento influenciará as dimensões finais do componente de aço H13.

Mesmo microestruturas bainíticas, que podem se formar durante o resfriamento mais lento de seções maiores de H13, exibirão endurecimento secundário significativo mediante revenimento apropriado, atingindo níveis de dureza comparáveis à martensita revenida devido à precipitação desse carboneto.

4.4 Considerações críticas para o tratamento térmico bem-sucedido do aço H13

Além dos estágios primários, vários fatores exigem atenção cuidadosa para garantir os melhores resultados do seu tratamento térmico de aço H13:

• Descarbonetação da Superfície: Durante os processos de alta temperatura envolvidos no tratamento térmico do aço H13, existe o risco de descarbonetação da superfície se a atmosfera do forno não for adequadamente controlada. Isso pode levar à formação de uma camada superficial macia, com redução da resistência ao desgaste e à fadiga.

• Preparação da superfície: para aumentar a resistência a rachaduras térmicas, especialmente em aplicações exigentes de trabalho a quente, considere técnicas de preparação da superfície, como polimento ou abrasão mecânica na ferramenta acabada.

• Recozimento de Homogeneização Especial (Observação: Não é a Normalização Padrão): A normalização padrão geralmente não é recomendada para aço H13. No entanto, um ciclo térmico específico pode ser empregado para melhorar a homogeneidade microestrutural. Isso envolve:

  1. Pré-aquecimento a cerca de 790°C (1450°F).

  2. Aquecimento lento e uniforme até uma faixa de temperatura de austenitização de 1040°C a 1065°C (1900°F a 1950°F).

  3. Manter por aproximadamente 1 hora para cada 25 mm (1 polegada) de espessura.

  4. Resfriamento a ar. É imperativo que este tratamento específico de homogeneização seja imediatamente seguido por um recozimento completo de esferoidização à medida que o aço se aproxima ou atinge a temperatura ambiente. Este é um procedimento especializado e apresenta risco de trincas, principalmente se a atmosfera do forno não impedir a descarbonetação da superfície.

4.5 Tratamento Térmico do Aço H13: Resumo dos Parâmetros Recomendados

Para referência rápida, os parâmetros típicos para tratamento térmico de aço H13 estão resumidos abaixo. Observe que estas são diretrizes gerais e que parâmetros precisos podem precisar de ajustes com base na geometria específica do componente, no equipamento e nas propriedades finais desejadas.

Ao controlar cuidadosamente cada estágio do processo de tratamento térmico do aço H13, os fabricantes podem produzir consistentemente ferramentas com alta resistência, tenacidade e resistência à fadiga térmica necessárias para ambientes de trabalho quentes exigentes.