aço para ferramentas p20 | 1.2311

3. P20 Tratamento térmico de aço para ferramentas

Alcançar o desempenho ideal e a longevidade dos seus componentes de aço para ferramentas P20 depende de um tratamento térmico preciso.

3.1 Compreendendo a condição de entrega do aço para ferramentas P20

Normalmente, o aço para ferramentas P20 é fornecido pré-endurecido. Isso significa que ele já passou por um tratamento térmico específico na usinagem, resultando em uma dureza geralmente entre 28 e 40 HRC (Dureza Rockwell C), embora às vezes possa chegar a 60 HRC. Essa condição pré-endurecida oferece excelente usinabilidade. Para muitas aplicações, como fundição sob pressão de ligas de baixo ponto de fusão, é possível usinar cavidades diretamente nesse P20 pré-endurecido e colocar o molde em serviço sem a necessidade de tratamento térmico adicional em alta temperatura. Essa abordagem oferece as vantagens significativas de minimizar distorções e alterações dimensionais.

3.1.1 Pré-aquecimento

O pré-aquecimento é uma etapa preparatória crítica para quase todos os aços para ferramentas, incluindo o P20.

• Objetivo: Para minimizar o choque térmico quando o aço é submetido a temperaturas de têmpera mais altas, reduzindo assim o risco de distorção ou trincas. Também ajuda a aliviar as tensões induzidas durante a usinagem.
• Procedimento: Aqueça o componente P20 lenta e uniformemente a aproximadamente 650 °C (1200 °F). Certifique-se de que toda a seção transversal atinja essa temperatura. Um tempo de permanência de 10 a 15 minutos nessa temperatura é típico, uma vez alcançada a uniformidade.

3.1.2 Austenitização (endurecimento)

Este é o estágio de alta temperatura onde a microestrutura do aço é transformada.

• Objetivo: Para aquecer o aço P20 a uma temperatura em que sua estrutura se converta em austenita e os carbonetos se dissolvem, o que é essencial para atingir a dureza total têmpera.
• Procedimento: Para aço ferramenta P20, a temperatura de têmpera normalmente fica entre 830 °C (1525 °F) e 845 °C (1550 °F). O tempo de imersão nessa temperatura é crucial: considere de 45 a 60 minutos para componentes de até 25 mm de espessura. Para seções mais espessas, mantenha a imersão por mais 45 a 60 minutos para cada polegada de espessura.

3.1.3 Têmpera

O resfriamento rápido é necessário para atingir a dureza desejada.

• Objetivo:Resfriar o aço P20 austenitizado com rapidez suficiente para transformar a austenita em martensita, uma microestrutura muito dura.
• Procedimento: O P20 é um aço de temperabilidade média e normalmente é temperado em óleo. O óleo proporciona uma taxa de resfriamento mais lenta e menos severa do que a água, reduzindo o choque térmico e as tensões internas. Após a têmpera, o aço deve ser resfriado a 66-93 °C (150-200 °F) antes de prosseguir para o revenimento.

3.1.4 Têmpera

O revenimento é realizado imediatamente após o endurecimento para refinar as propriedades do aço.

• Objetivo: Para aliviar tensões internas desenvolvidas durante a têmpera, aumentar significativamente a tenacidade, reduzir a fragilidade e transformar qualquer austenita retida.
• ProcedimentoAqueça o componente P20 temperado lenta e uniformemente até a temperatura de revenimento selecionada. Para P20, essa temperatura normalmente varia de 200 °C a 650 °C (390 °F a 1200 °F), com a prática comum variando entre 400 e 550 °C (750 e 1020 °F), dependendo da dureza final necessária. Mantenha a temperatura de revenimento por aproximadamente 2 horas por polegada de seção transversal. Múltiplos ciclos de revenimento (por exemplo, dois ciclos de 2 horas cada) são altamente recomendados para P20 para garantir alívio de tensões ideal e estabilidade microestrutural.

3.2 Processos especializados de tratamento térmico para aço P20

Além do ciclo padrão de têmpera e revenimento, outros tratamentos podem ser benéficos para o aço ferramenta P20.

3.2.1 Alívio de tensões P20 antes do endurecimento

Se uma usinagem extensiva tiver sido realizada no componente P20, é aconselhável aliviar a tensão antes do processo de endurecimento final.

• Finalidade: Para minimizar o risco de distorção e rachaduras durante os estágios subsequentes de austenitização e têmpera.
• ProcedimentoAqueça o aço lentamente a 705-730 °C (1300-1350 °F). Mantenha essa temperatura por no mínimo 2 horas, ou 30 minutos por polegada da maior seção transversal. Em seguida, resfrie lentamente ao ar livre.

3.2.2 Cementação P20 para maior dureza superficial

Para aplicações que exigem resistência superior ao desgaste da superfície, como em moldagem de plástico, o aço para ferramentas P20 é frequentemente cementado.

• Finalidade:Introduzir carbono na camada superficial do aço, aumentando significativamente sua dureza superficial.
• Resultado: Uma superfície de P20 cementada pode atingir níveis de dureza de até 65 HRC na condição temperada. É importante observar que temperaturas de cementação superiores a 870 °C (1600 °F) podem impactar negativamente a polibilidade do P20. A camada cementada também amolece mais facilmente durante o revenimento em comparação com o material do núcleo.

3.3 Gerenciando mudanças dimensionais no tratamento térmico P20

O P20, sendo um aço endurecível em óleo, geralmente apresenta menos alterações dimensionais durante o tratamento térmico em comparação aos aços endurecíveis em água. Espera-se um aumento de aproximadamente +0,0015 polegadas por polegada de dimensão. A implementação de um alívio de tensões adequado antes da têmpera e a adesão aos procedimentos corretos de revenimento são essenciais para controlar e minimizar a distorção.