Aço para ferramentas M2 | 1.3343 | SKH51

3. Tratamento térmico

O tratamento térmico adequado é fundamental para o aço rápido M2 para ferramentas. O aço M2 da mais alta qualidade, mesmo quando fabricado em ferramentas de precisão, não terá um desempenho adequado se o tratamento térmico for inadequado. O objetivo principal é transformar o aço de seu estado macio e recozido (principalmente ferrita e carbonetos de liga) em uma estrutura martensítica temperada e revenida, onde os carbonetos são posicionados de forma ideal para as propriedades de corte necessárias.

A sequência típica de tratamento térmico para aço ferramenta M2 envolve as seguintes etapas:

3.1 Pré-aqueça

Um ciclo de pré-aquecimento é uma operação necessária para aços rápidos M2. O pré-aquecimento geralmente é feito em etapas para minimizar o risco de choque térmico, especialmente se a peça apresentar variações significativas na seção transversal.

• A peça de aço M2 às vezes pode ser colocada diretamente em um forno já com cerca de 650°C (1200°F).
• No entanto, colocá-lo primeiro em cima do forno para remover qualquer frio pode ajudar a reduzir o choque térmico e o potencial de rachaduras.
• Mantendo uma temperatura de pré-aquecimento, como 650°C (1200°F), por cerca de 10-12 minutos pré-condiciona o aço para transformação subsequente.

3.2 Austenitização (calor de endurecimento)

Esta etapa envolve o aquecimento do aço M2 pré-aquecido a uma temperatura elevada para transformar sua estrutura em austenita e dissolver carbono essencial e elementos de liga nessa fase.

• A temperatura de endurecimento do aço para ferramentas M2 normalmente varia de 1190°C a 1220°C (2175°F a 2225°F). Algumas referências citam até 1230°C (2250°F).
• Atingir essa alta temperatura é necessário para garantir que o carbono e os elementos de liga sejam adequadamente dissolvidos na austenita.
• Devido a problemas potenciais como oxidação, descarbonetação e crescimento de grãos nessas temperaturas elevadas, além da condutividade térmica do aço, o aquecimento em estágios é comumente empregado.
• O tempo de retenção na temperatura final de endurecimento para aço rápido M2 é relativamente curto, geralmente apenas um alguns minutos, dependendo do tamanho da peça e da eficiência do forno.

3.3 Têmpera

Após a austenitização, o aço M2 é temperado — resfriado rapidamente — para transformar a austenita na estrutura de martensita dura.

• Os meios de têmpera adequados para aço ferramenta M2 incluem ar, óleo ou sal.
• A têmpera em óleo funciona bem para peças de aço M2 de até 25-38 mm (1 a 1,5 polegadas) de seção transversal.
• Para o aço rápido M2, a transformação da martensita normalmente começa em torno de 316°C (600°F) e termina em torno de 93°C (200°F).
• Recomenda-se resfriar a peça de aço M2 até aproximadamente 65°C (150°F) após a têmpera.
• No estado temperado, o aço M2 é duro, mas também altamente tensionado e bastante quebradiço.

3.4 Têmpera

O revenimento é realizado após a têmpera do aço M2 para aliviar tensões internas, melhorar a tenacidade e promover a dureza secundária. Isso envolve o reaquecimento do aço a uma temperatura intermediária abaixo de sua temperatura crítica de transformação.

• O aço para ferramentas de alta velocidade M2 requer tratamentos de têmpera múltiplos—geralmente de 2 a 4 ciclos.
• O M2 requer especificamente múltiplas têmperas com um mínimo de 540°C (1000°F). Uma prática comum é usar um temperamento triplo.
• Por exemplo, após austenitizar o aço M2 a 1230°C (2250°F), o primeiro revenimento pode ser em 565°C (1050°F), seguido por um segundo em 550°C (1025°F), e um terceiro em 540°C (1000°F).
• Cada ciclo de revenimento para aço M2 deve incluir um tempo de imersão de 2 horas por polegada (25 mm) da seção transversal mais espessa.
• Após o primeiro revenimento, a peça de aço M2 deve ser deixada esfriar completamente à temperatura ambiente antes do próximo temperamento.
• O revenimento do aço M2 serve para transformar a austenita retida em martensita fresca e causa a precipitação de carbonetos complexos, contribuindo significativamente para a dureza secundária do aço. Este processo de múltiplas etapas refina a microestrutura, aumenta a resistência ao desgaste e alivia ainda mais as tensões.
• Não subtempere o aço M2.
• Após operações subsequentes como retificação, soldagem ou usinagem por descarga elétrica (EDM) em aço M2, um temperamento de alívio de estresse é fortemente recomendado, normalmente a uma temperatura 14-28°C (25-50°F) abaixo da temperatura de têmpera final utilizada.

3.5 Resumo dos parâmetros de tratamento térmico do aço para ferramentas