Propriedades do aço para ferramentas AISI H21

3. Processo de tratamento térmico para aço ferramenta H21

A obtenção do desempenho ideal do aço para ferramentas H21 depende muito de uma precisão tratamento térmico processo. Este procedimento desenvolve a dureza, a resistência ao desgaste e a tenacidade necessárias para aplicações exigentes de trabalho a quente. Na Aobo Steel, reconhecemos a importância dessas etapas, aproveitando nossa vasta experiência com aços para ferramentas.

3.1 Pré-aquecimento

Antes do processo principal de têmpera, o aço H21 deve ser cuidadosamente pré-aquecido.

• Temperatura: Aquecer uniformemente a 760–815 °C (1400–1500 °F).
• Propósito: Esta etapa crucial minimiza o choque térmico e previne trincas, especialmente em componentes com formas complexas ou espessuras variadas. O aquecimento lento e uniforme garante que a temperatura seja distribuída uniformemente por todo o aço, preparando-o para as altas temperaturas da austenitização.

3.2 Austenitização (endurecimento)

Após o pré-aquecimento, o aço é levado à temperatura de austenitização.

• Temperatura: Aquecer a 1095–1205 °C.
• Propósito: Nesta fase, a microestrutura do aço se transforma em austenita. Isso permite que o carbono e elementos de liga essenciais, como tungstênio (W) e cromo (Cr), se dissolvam na estrutura, o que é fundamental para atingir a dureza após o resfriamento.

Imersão em temperatura de austenitização

Manter o aço na temperatura de austenitização (imersão) é essencial.

• Duração: Normalmente de 2 a 5 horas, dependendo da espessura da seção transversal (reserve tempo suficiente, por exemplo, 1 hora por polegada de espessura).
• Propósito: O alto teor de tungstênio e cromo do H21 forma carbonetos estáveis. O tempo de imersão suficiente garante que esses carbonetos se dissolvam completamente e se distribuam uniformemente na austenita, resultando em uma estrutura uniforme pronta para têmpera.

3.3 Têmpera (resfriamento)

O resfriamento rápido transforma a austenita em aço duro e martensítico.

• Métodos: O aço H21 pode ser temperado no ar ou no óleo.
• Considerações: Devido à sua alta temperabilidade, o H21 endurece rapidamente, mesmo com resfriamento a ar mais lento. A têmpera a ar é frequentemente preferida, pois reduz significativamente o risco de distorção e trincas por têmpera em comparação com a têmpera em óleo mais severa, especialmente para peças maiores ou complexas. A têmpera em óleo pode ser utilizada se a dureza máxima for o objetivo principal. A taxa de resfriamento deve ser suficientemente rápida para evitar a formação de estruturas mais macias, como perlita ou bainita.

3.4 Têmpera

O aço H21 temperado é extremamente duro, mas também quebradiço. O revenimento é necessário para refinar suas propriedades.

• Temperatura: Reaqueça o aço a 595–675 °C.
• Propósito: O revenimento reduz a fragilidade e melhora significativamente a tenacidade e a ductilidade, mantendo uma dureza substancial. A temperatura e o tempo específicos utilizados determinarão o equilíbrio final entre dureza e tenacidade.
• Temperamentos múltiplos: Para aços-ferramenta de alta liga, como o H21, a realização de dois ou mais ciclos de revenimento é uma prática comum. Isso garante a estabilidade estrutural, transforma a austenita retida e pode contribuir para o endurecimento secundário, melhorando ainda mais o desempenho em temperaturas elevadas.

3.5 Controles de Processo Importantes

3.5.1 Prevenção da descarbonetação

O aço H21 é propenso à descarbonetação (perda de carbono da superfície) em altas temperaturas de tratamento térmico, resultando em uma camada superficial macia e fraca.

• Solução: Medidas de proteção são essenciais durante a austenitização. Isso inclui o uso de fornos de atmosfera controlada, banhos de sal ou o envolvimento das peças em material protetor, como folha de aço inoxidável.

3.5.2 Resfriamento após forjamento

Devido à alta temperabilidade do H21, os forjados devem ser resfriados lentamente (por exemplo, resfriamento em forno ou enterramento em isolamento) imediatamente após a operação de forjamento.

• Razão: Evite a normalização (resfriamento a ar a partir de altas temperaturas), pois isso pode causar o endurecimento parcial ou total do aço, levando à fragilidade e potencial formação de trincas antes do processo de têmpera e revenimento pretendido. O resfriamento lento garante uma estrutura mais adequada para o tratamento térmico subsequente.

Esta abordagem estruturada para o tratamento térmico do aço para ferramentas H21 garante que o material ofereça o alto desempenho necessário para as aplicações de ferramentas de trabalho a quente pretendidas. O controle preciso de cada parâmetro é fundamental para o sucesso.