Tratamento térmico do aço para ferramentas P20

As duas rotas de tratamento térmico para o P20

O P20 é um aço para moldes plásticos ao cromo e molibdênio, e a tonelagem vendida no mercado sai já na dureza de trabalho. Duas situações ainda colocam o grau em um forno. Um bloco que chega na condição recozida ou forjada precisa ser temperado e revenido para atingir essa dureza de trabalho, e uma superfície de molde que precisa resistir à abrasão enquanto o corpo do bloco permanece tenaz é cementada. A ficha de referência do grau cobre ambas as rotas, e as tabelas abaixo seguem a ordem em que a ficha as apresenta.

Os números desta página vêm de uma ficha em um livro de referência de oficina e não de uma especificação, portanto são lidos como uma receita de trabalho. A temperatura de têmpera e a resposta ao revenimento descrevem uma seção de P20 temperada diretamente da condição recozida ou forjada. O bloco de cementação abaixo deles é uma rota separada com sua própria temperatura de austenitização, sua própria etapa de resfriamento e sua própria tabela de dureza para a camada e o núcleo.

Composição química do P20

Elementos listados na ficha de referência, percentual

Fonte, informações de referência de tratamento térmico para P20, página impressa 195.

Carbono, manganês, silício, cromo e molibdênio são os cinco elementos que a ficha lista com um valor correspondente. Vanádio, tungstênio, cobalto e enxofre aparecem na ficha sem valor e são omitidos da tabela em vez de mostrados como zero. Cada valor é um número único e não uma faixa de especificação.

Cromo a 1,65% e carbono a 0,30% são os dois valores que definem a dureza de trabalho e a resistência ao desgaste do P20, e o molibdênio a 0,40% confere a temperabilidade que permite a um resfriamento em óleo atravessar um bloco de molde. Manganês e silício, a 0,75% e 0,50%, são as adições de desoxidação e de solução sólida. A ficha lista vanádio, tungstênio, cobalto e enxofre sem valor correspondente, e essas linhas são omitidas da tabela em vez de impressas como zero. Os dados de composição na tabela são apenas para referência geral, os valores reais variam por norma, usina e número de corrida, portanto confirme os valores com o certificado de ensaio do material da corrida ou consulte a Aobo Steel.

Têmpera do P20 a partir da condição recozida

Pré-aquecimento, temperatura de têmpera e resfriamento

Fonte, informações de referência de tratamento térmico para P20, página impressa 195.

* = se usado em peças de maior massa. A ficha fornece uma temperatura de têmpera para o grau e um resfriamento em óleo. Outro gráfico neste site coloca a têmpera do P20 na faixa de 1600 a 1650 °F (870 a 900 °C), e a ficha fornece esse valor mais alto de 1600 °F (870 °C) para a rota de cementação apresentada abaixo.

A ficha fornece ao grau uma temperatura de têmpera de 1525 °F (830 °C) com resfriamento em óleo, e o pré-aquecimento a 1200 °F (650 °C) é indicado para peças de maior massa. Um bloco de molde que entra no resfriamento em uma única peça tem massa suficiente para precisar dessa etapa. A mesma ficha conduz a rota de cementação através de uma temperatura de austenitização mais alta de 1600 °F (870 °C), que é apresentada mais adiante nesta página, portanto as duas temperaturas pertencem a duas rotas diferentes pelo forno.

Resposta ao revenimento do P20

Dureza deixada por cada temperatura de revenimento

Fonte, informações de referência de tratamento térmico para P20, página impressa 195.

A ficha sobe as temperaturas de revenimento em passos de 200 °F até 1000 °F e depois em passos de 100 °F e de 50 °F. Ela imprime um valor Rockwell C para cada temperatura, sem faixa.

A linha começa em 51 HRC como temperado e cai continuamente à medida que a temperatura de revenimento aumenta. Um revenimento a 600 °F (315 °C) deixa 47 HRC, 1000 °F (540 °C) deixa 39 HRC, e a 1250 °F (675 °C) a dureza cai para 21 HRC. Não há segundo aumento em nenhum ponto da linha, que é o aspecto de um grau sem carbonetos de endurecimento secundário. Para um bloco temperado a partir da condição recozida, a escolha prática fica na metade superior da tabela e as três temperaturas mais altas estão além do ponto em que um molde pode manter sua forma.

Cementação do P20

Ciclo de cementação gasosa, resfriamento e têmpera

Fonte, informações de referência de tratamento térmico para P20, página impressa 195.

A ficha coloca o bloco de cementação imediatamente abaixo da ficha de têmpera e fornece sua própria temperatura de austenitização, sua própria etapa de resfriamento e sua própria têmpera.

A cementação eleva o carbono na superfície do bloco enquanto o núcleo mantém a composição com que começou, de modo que a face do molde resiste à abrasão e o corpo atrás dela permanece tenaz sob carga. A ficha executa a etapa de cementação gasosa a 1600 °F (870 °C), resfria a carga no forno até 1475 °F (800 °C) e então a resfria em óleo e a revine. O resfriamento no forno é o que impede que o núcleo seja temperado em toda a espessura da seção, e é a razão pela qual a camada e o núcleo saem do mesmo ciclo de revenimento com dois níveis de dureza diferentes.

Dureza da camada e do núcleo após o revenimento

Fonte, informações de referência de tratamento térmico para P20, página impressa 195.

A fonte imprime a segunda linha como 650 °F/354 °C. Os valores em Fahrenheit acima e abaixo dela variam de 50 em 50 °F e 650 °F convertem para 343 °C, portanto o valor em Celsius é impresso aqui como 343 °C e o valor da fonte é registrado para que a linha possa ser conferida com o livro.

A camada mantém 58 HRC em um revenimento a 600 °F (315 °C) e 52 HRC a 900 °F (480 °C), e o núcleo cai de 47 HRC para 40 HRC na mesma faixa. Um revenimento entre 700 e 800 °F (370 e 425 °C) deixa a camada por volta de 55 HRC com o núcleo ainda a 43 HRC ou acima, que é a janela na qual a maioria das superfícies é especificada.

Tempo de cementação e a profundidade de camada que ele proporciona

Fonte, informações de referência de tratamento térmico para P20, página impressa 195.

As profundidades estão impressas na ficha como valores médios, sem tolerância declarada. Os valores em polegadas e milímetros são reproduzidos conforme apresentados na ficha.

A ficha relaciona quatro tempos de cementação com uma profundidade média de camada. Quatro horas resultam em 0.030 in (0.762 mm), oito horas em 0.042 in (1.0668 mm), doze horas em 0.055 in (1.397 mm) e dezesseis horas em 0.062 in (1.5748 mm). A taxa diminui à medida que o tempo aumenta, porque o carbono precisa difundir-se mais a cada hora adicional, de modo que o salto de oito para dezesseis horas dobra o tempo de forno para 0.020 in (0.51 mm) a mais de camada. Uma face de molde especificada com 0.030 in de camada economiza um dia inteiro de forno em relação a uma especificada com o dobro dessa profundidade.

Dados de referência relacionados

A condição em que o P20 chega da usina é descrita na página de condição recozida, e o próprio grau com sua faixa de espessura de parede está na página do aço ferramenta P20. A escolha entre este grau e o aço para trabalho a quente para um molde que opera em temperatura mais alta está apresentada na página de seleção H13 e P20. As faixas de têmpera e revenimento entre os grupos de aços ferramenta estão na tabela de têmpera e revenimento de aço para ferramentas, as faixas de revenimento isoladamente estão na Tabela de revenimento de aço para ferramentas, e as faixas de especificação e equivalentes do grau estão na Tabela de composição de aços para ferramentas.

Dados de referência compilados de Heat Treatment, Selection, and Application of Tool Steels (William E. Bryson, segunda edição, Hanser). A ficha de têmpera, a resposta ao revenimento, o ciclo de cementação, a dureza da camada e do núcleo e as profundidades de camada para o P20 vêm das informações de referência de tratamento térmico na página impressa 195.