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Compostos de empacotamento para recozimento de aço ferramenta

Quando uma ferramenta é recozida dentro de um pacote, o material empacotado ao seu redor determina se a superfície do aço mantém seu carbono, o retém ou o perde. Esta página apresenta a faixa de temperatura na qual cada um dos compostos de empacotamento comuns cementa, permanece neutro ou descarboneta o aço ferramenta, e as condições que deslocam essas faixas.

Por que o aço ferramenta é empacotado para recozimento

Em um forno de caixa ou um forno de soleira de rolos, a superfície da peça deve ser protegida de uma de duas maneiras. Uma é um revestimento proprietário que resiste à descarbonetação. A outra é empacotar as peças em tubos e cercá-las com um material que não descarbonete o aço, como carvão vegetal usado, mica ou cavacos de ferro fundido. Fornos de atmosfera, banhos de sal e fornos a vácuo fazem o mesmo trabalho pelo lado oposto, controlando ou removendo o gás ao redor da carga.

O objetivo do empacotamento em si é manter os gases descarbonetantes afastados do aço. Excluir o oxigênio exige um pacote compacto e uma vedação perfeita, porque na temperatura de recozimento a maioria dos gases difunde através de vedações comuns a uma taxa surpreendentemente rápida. Um material que contém matéria carbonácea se comporta melhor nessas condições. Onde já há carepa nas barras no momento do carregamento, a descarbonetação ocorre a menos que um material carbonáceo esteja presente, e a umidade no empacotamento não é tolerável, porque a descarbonetação ocorre muito facilmente assim que ela está presente.

Como um composto de empacotamento se comporta

Um material de empacotamento pode cementar o aço, descarbonizá-lo ou ser neutro em relação a ele, e qual dos três se aplica depende da temperatura de aquecimento, do teor de carbono do aço e da densidade e granulometria do material de empacotamento. O gráfico abaixo mostra a faixa de utilidade de quatro compostos comumente usados na oficina. São eles: coque de piche residual, cavacos de ferro fundido novos, cavacos de ferro fundido usados e mica. Cada barra é dividida na faixa de temperatura em que o composto cementa, na faixa em que permanece neutro e na faixa em que descarboniza.

Chart of the annealing temperature range in which spent pitch coke, new cast iron chips, used cast iron chips and mica carburize, stay neutral or decarburize tool steel
Faixa aproximada de utilidade de compostos de empacotamento selecionados usados no recozimento de aços ferramenta, reproduzida da figura de origem. O eixo vertical é a temperatura de recozimento, 760 a 1315 °C (1400 a 2400 °F). Para cada composto, a barra é dividida em uma faixa cementante, uma neutra e uma descarbonetante. As transições são graduais e não abruptas, e para cavacos de ferro fundido a temperatura abaixo da qual a descarbonetação começa depende do teor de carbono dos cavacos. Fonte, Fig. 2 de Annealing of Tool Steels, em ASM Handbook, Volume 4, Heat Treating.

O que desloca a faixa

A fonte é explícita que o gráfico é apenas um guia. Carepa nas barras no momento do carregamento, a idade do composto de empacotamento, seu teor de umidade e o teor de carbono do aço alteram a faixa de forma apreciável. A temperatura na qual um material passa de neutro para descarbonetante não é tão definida quanto as barras sugerem, e o efeito do teor de carbono não está incluído no gráfico de forma alguma. Ele se aplica particularmente a aços de alto carbono.

Ler como uma faixa em vez de uma linha é o hábito seguro. Coque de piche usado e cavacos de ferro fundido novos mantêm uma faixa neutra que fica acima das temperaturas de recozimento usadas para a maioria dos graus de trabalho a frio, de modo que o composto permanece neutro em serviço. Cavacos de ferro fundido usados têm a faixa neutra mais estreita, razão pela qual o material usado é renovado em vez de completado.

Onde o pacote se situa na sequência de recozimento

O recozimento pleno aquece o aço lenta e uniformemente a uma temperatura acima da faixa de transformação, mantém-no ali por uma a quatro horas e então o resfria a uma taxa controlada, seguida de resfriamento ao ar. Um recipiente empacotado é carregado e resfriado com o forno, de modo que segue esse mesmo cronograma. A trinca por choque térmico é limitada carregando o forno a uma temperatura baixa para que a carga aqueça com ele, e resfriando a peça e seu recipiente no forno a 8 a 22 °C/h (15 a 40 °F/h) até 540 °C (1000 °F) ou menos. Abaixo dessa temperatura, a taxa de resfriamento deixa de ser crítica para a maioria dos aços ferramenta.

As temperaturas nas quais cada grau é recozido estão reunidas na gráfico de temperaturas de recozimento e normalização de aço ferramenta. Onde um banho líquido ou um forno pequeno estiver disponível, a versão de dois patamares do mesmo tratamento está descrita na página de recozimento cíclico, e a condição em que o aço é entregue está descrita na página de condição recozida. Os graus de trabalho a frio que são empacotados com mais frequência são Aço ferramenta D2 e Aço ferramenta O1.

Antes de usar este gráfico

Esta página é um resumo de referência de prática publicada e não é uma especificação da Aobo Steel. As faixas são os valores publicados para os compostos nomeados, e um forno diferente, densidade de empacotamento ou teor de carbono do aço irá deslocá-las. A escolha do empacotamento e o ciclo de recozimento permanecem de responsabilidade do tratador térmico.

Fonte: ASM Handbook, Volume 4, Heat Treating, ASM International, 1991.