Microestrutura dos aços inoxidáveis martensíticos 416, 420 e 440C

O que decide a leitura nesses graus

O teor de cromo faz com que todos esses graus sejam lentos para atacar e rápidos para formar carboneto nos contornos de grão, de modo que a escolha do reagente importa mais aqui do que em um aço-ferramenta de baixa liga. Quatro reagentes cobrem a maior parte do trabalho. O reagente de Ralph e o reagente de Vilella revelam o carboneto e os contornos de grão nas condições recozida e temperada, o picral a 4% com HCl é usado onde se deseja um contraste mais suave, e o reagente de Fry modificado revela o carboneto na extremidade de alto carbono da família. Um ataque de coloração como o reagente de ácido sulfâmico de Beraha é o indicado quando a rede de carbonetos precisa ser separada da matriz em cor, e os graus de alto carbono são tão fáceis de descarbonetar e de trincar no carboneto quanto os aços-ferramenta ao lado dos quais se situam.

Redes de carbonetos na condição recozida

O 420 recozido ao longo da barra carrega uma rede de carbonetos nos contornos de grão, e quão pesada é essa rede decide como o aço se usina e como endurece. As duas placas abaixo são do mesmo grau e da mesma condição sob um reagente simples e sob um ataque de coloração, que é a maneira mais rápida de mostrar o que o ataque de coloração acrescenta. Sob o reagente de Ralph a rede aparece como um contorno escuro fino. Sob o ataque de coloração com ácido sulfâmico o carboneto assume sua própria cor e a rede pode ser traçada ao redor dos grãos sem que a matriz dispute a atenção.

Uma rede de carbonetos não é automaticamente um defeito. Uma rede leve que se desfaz durante a permanência de austenitização é normal para o grau, e uma rede contínua pesada que sobrevive até a peça temperada é um caminho de trinca. É por isso que a rede é avaliada na barra recozida e novamente após a têmpera, e por isso o recozimento para esferoidização e a temperatura de austenitização são ambos especificados para esses graus. Os cronogramas estão apresentados no tratamento térmico do inoxidável 420 página.

Aparência temperada e revenida

Um aço inoxidável martensítico corretamente temperado e revenido é uma matriz martensítica fina com carboneto disperso, e as diferenças entre os graus aparecem principalmente em quão grosseira é a martensita e quanto carboneto resta. O conjunto abaixo percorre 403, 410, 420 e as versões de metalurgia do pó e refundidas do 422, cada um com o reagente usado em seu próprio artigo, e a razão pela qual as placas são impressas lado a lado é que a mesma estrutura parece diferente sob cada um deles.

A série recozida ao longo da família

Na condição recozida a família vai da extremidade de baixo carbono de usinagem livre à extremidade de alto carbono, e o teor de carbonetos aumenta com ela. A série abaixo cobre 403, 416 qualidade bucha, 420, um grau ressulfurado e 440C. A placa do 416 é a que se deve observar onde a usinabilidade é o requisito, porque o enxofre que o torna usinável também coloca partículas de sulfeto de manganês na estrutura, e o 440C na outra extremidade carrega a população de carbonetos mais pesada do grupo.

Carboneto trincado nos graus trabalhados a frio

A extremidade de alto carbono desta família é trabalhada a frio, e trabalhar a frio uma estrutura que já carrega carboneto grosseiro trinca o próprio carboneto. A placa abaixo é de 440B e 440C após deformação a frio excessiva, e os carbonetos trincados são o dano. Um carboneto trincado é um concentrador de tensões na peça acabada, de modo que a quantidade de redução a frio e o tamanho do carboneto na barra inicial são ambos especificados, e a mesma regra se aplica aos carbonetos de aço-ferramenta que se comportam da mesma maneira no D2 e no D3.

Austenitização do 440C, da martensita à austenita

O 440C é o grau em que a austenita retida é mais fácil de produzir acidentalmente. As três placas abaixo são do mesmo aço austenitizado em etapas de 1150 °C a 1260 °C. No limite inferior da faixa a estrutura temperada é principalmente martensita com alguma austenita retida, e no limite superior da faixa é principalmente austenita retida. Uma peça que deveria ser dura e em vez disso está mole e dimensionalmente instável geralmente foi levada por essa escada, que é o mesmo mecanismo que a série de austenitização para aços-ferramenta mostra no O1 e no S7.

A estrutura bruta de fusão e o carboneto eutético

Um lingote de 440C não é o mesmo material que uma barra laminada do mesmo grau. A estrutura bruta de fusão é uma matriz martensítica com um constituinte de carboneto eutético situado nas regiões interdendríticas, a 560 HV na placa abaixo. Esse carboneto eutético é grosseiro e é a razão pela qual esses graus são trabalhados a quente antes de serem vendidos, e é o que uma peça de barra mal trabalhada ou mal posicionada ainda carrega. Lê-lo em um corpo de prova bruto de fusão ou mal trabalhado é como um fornecedor mostra a diferença entre produto convencional e refundido.

Descarbonetação em uma superfície temperada

Um aço inoxidável martensítico perde carbono na superfície quando é aquecido ao ar, e a perda aparece como ferrita livre em uma peça temperada. A placa abaixo é um corpo de prova de 420 cuja superfície descarbonetou antes da têmpera, atacado por coloração de modo que a ferrita livre, a zona parcialmente descarbonetada e a martensita sã abaixo dela assumam cada uma uma cor diferente. A camada superficial da peça é mole e a seção sob ela está correta, de modo que um ensaio de dureza feito por fora dará leitura baixa e um ensaio feito após um leve esmerilhamento dará leitura verdadeira, o que vale a pena saber antes de rejeitar um lote. A mesma verificação em uma superfície de aço-ferramenta é descrita na microestrutura do aço ferramenta página.

Os graus por trás dessas placas

Os cronogramas de tratamento térmico para os graus mostrados aqui estão nas 420, 440C, 416 e 410 páginas de tratamento térmico de aço inoxidável, e a comparação de propriedades mecânicas ao longo da família está na Tabela de propriedades do aço inoxidável martensítico. Os aços-ferramenta que são lidos da mesma maneira, com as mesmas questões de carboneto e austenita retida, estão reunidos na microestrutura do aço ferramenta página.

Compilado do ASM Handbook, Volume 9, Metallography and Microstructures, os artigos Metallography and Microstructures of Stainless Steels and Maraging Steels e Color Metallography (G.F. Vander Voort), ASM International, 2004. Placas Fig. 38, 44 a 48, 50 e 56. Cada legenda foi lida da camada de texto pesquisável do arquivo e conferida com a placa impressa, e cada placa foi recortada do arquivo a 1,5 vez sua largura em pixels impressa. As placas são um resumo de referência da prática publicada e não uma especificação da Aobo Steel, portanto confirme o grau, a condição e a posição de ensaio com o certificado de ensaio do material antes de redigir uma folha de processo.