Guia de Tratamento Térmico de Aço para Ferramentas S7

Guia rápido de tratamento térmico do aço ferramenta S7

A dimensão da seção transversal influencia significativamente o método de têmpera e a dureza final. Seções finas e médias normalmente atingem a dureza máxima por resfriamento ao ar, enquanto seções mais espessas podem exigir um resfriamento mais rápido para evitar baixa dureza no núcleo.

Processo de tratamento térmico passo a passo para aço ferramenta S7

1. Pré-aquecimento

Proteja o aço ferramenta S7 da descarbonetação durante o aquecimento. Utilize um forno de atmosfera controlada, um forno a vácuo, um banho de sal neutro ou uma folha de aço inoxidável selada.

Aqueça uniformemente a 649–677 °C (1200–1250 °F) e mantenha nessa temperatura até que toda a seção transversal atinja a temperatura. Para seções pequenas, uma permanência de 10 a 15 minutos após a equalização da temperatura geralmente é suficiente.

O pré-aquecimento reduz o choque térmico, melhora a uniformidade da temperatura e diminui o risco de fissuras durante a subida final até a temperatura de austenitização.

2. Austenitização

Eleve a temperatura para cerca de 940 °C (1725 °F). A cronometragem deve começar somente depois que a peça atingir sua temperatura ideal.

O tempo de imersão deve ser controlado cuidadosamente. Temperaturas ou tempos de imersão excessivos podem causar o crescimento de grãos, retenção de austenita, redução da tenacidade e instabilidade dimensional.

3. Têmpera

Para seções de até 2,5 polegadas (aproximadamente 63,5 mm), utilize resfriamento com ar parado. Resfrie a peça a aproximadamente 150 °F (65 °C) antes do revenimento.

Para seções acima de 2,5 pol., use um método de resfriamento mais rápido. Uma têmpera rápida em óleo é comumente usada: imerja e agite até que o calor vermelho visível desapareça, depois remova a peça e resfrie ao ar até cerca de 150 °F.

O resfriamento a ar proporciona melhor controle dimensional, enquanto o resfriamento à base de óleo ajuda seções maiores a atingirem dureza suficiente em toda a sua seção transversal.

4. Têmpera

Comece o processo de têmpera imediatamente quando a peça esfriar até cerca de 65 °C (150 °F).

O aço S7 requer têmpera dupla. Cada ciclo de têmpera deve durar 2 horas por polegada de espessura da seção, seguido de resfriamento completo ao ar até a temperatura ambiente antes do segundo ciclo.

Para a maioria ferramentas de trabalho a frio, revener a 400–500 °F (204–260 °C). Isso normalmente produz uma dureza de trabalho em torno de 56–58 HRC.

Para trabalhos a quente ou aplicações em temperaturas elevadas, recomenda-se o tratamento térmico a 482–538 °C (900–1000 °F) para melhorar a estabilidade térmica.

O revenimento a baixas temperaturas, abaixo de 400 °F (204 °C), pode aumentar a dureza, mas também aumenta o risco de fragilidade e não é recomendado para aplicações industriais padrão, a menos que a dureza máxima seja a principal prioridade e qualquer perda de tenacidade seja aceitável.

Recozimento e alívio de tensões do aço ferramenta S7

1. Recozimento

Fornecemos aço para ferramentas S7 na condição recozida. O recozimento é geralmente necessário apenas ao restaurar a usinabilidade após a têmpera ou ao retrabalhar ferramentas.

O recozimento deve ser realizado em atmosfera controlada, forno a vácuo ou ambiente de sal neutro para evitar a descarbonetação.

Prática recomendada de recozimento:

O recozimento adequado melhora a usinabilidade e prepara o aço para o endurecimento subsequente.

2. Alívio do Estresse

Recomenda-se o alívio de tensões após usinagem de desbaste pesado, eletroerosão, soldagem ou ao trabalhar com geometrias complexas e seções irregulares.

Não é obrigatório para todas as peças, mas torna-se importante quando a tensão residual pode causar distorção ou fissuras durante o endurecimento.

Prática recomendada para aliviar o estresse:

O resfriamento uniforme é importante. O resfriamento desigual pode introduzir novas tensões térmicas e reduzir o benefício do alívio de tensões.

Dureza do aço ferramenta S7 após tratamento térmico

A dureza final do aço para ferramentas S7 depende principalmente da temperatura de austenitização, do método de têmpera, do tamanho da seção e da temperatura de revenimento. Como o S7 é selecionado pela resistência ao choque, o tratamento térmico não deve focar apenas na dureza máxima. O objetivo prático é um equilíbrio estável entre Dureza Rockwell, tenacidade e resistência ao trincamento.

Após o endurecimento adequado, o aço S7 pode atingir cerca de 58–64 HRC no estado bruto de têmpera. No entanto, o S7 temperado é muito quebradiço para uso normal em ferramentas e deve ser revenido imediatamente após a têmpera. Para a maioria das ferramentas de trabalho a frio, a dureza de trabalho típica após o revenido é de cerca de 56–58 HRC.

Para aplicações de trabalho a frio, o aço S7 é geralmente temperado a 400–500 °F (204–260 °C) para atingir uma dureza de aproximadamente 56–58 HRC. Essa faixa de dureza é adequada quando a ferramenta precisa resistir simultaneamente a impactos, lascamento e desgaste moderado.

Para trabalhos a quente ou serviços em temperaturas elevadas, o aço S7 geralmente é temperado a 900–1000 °F (482–538 °C). A dureza é menor, mas o aço é mais adequado para aplicações onde a estabilidade térmica e a resistência ao amolecimento são mais importantes do que a dureza Rockwell máxima.

O revenimento abaixo de 400 °F (204 °C) geralmente não é recomendado para ferramentas industriais padrão. Embora possa manter uma dureza maior, também aumenta o risco de fragilidade e fissuras. As ferramentas S7 devem ser submetidas a um revenimento duplo, com resfriamento completo à temperatura ambiente entre os ciclos de revenimento, para reduzir as tensões internas e melhorar a confiabilidade da dureza final.

A dureza correta deve sempre ser selecionada de acordo com o modo de falha da ferramenta. Se o desgaste for o principal problema, uma faixa de têmpera mais baixa pode ser adequada. Se o principal problema for trincas, lascas ou falhas por impacto, uma dureza ligeiramente menor com melhor tenacidade geralmente é mais segura do que buscar a dureza máxima.

Tratamento térmico do aço ferramenta S7 por aplicação

O tratamento térmico do S7 deve ser ajustado de acordo com a condição de trabalho da ferramenta. A principal variável é geralmente a Temperatura de revenimento.

Para aplicações padrão de trabalho a frio, 450 °F (cerca de 230 °C) é comumente usado para obter dureza estável e boa resistência ao impacto.

Para aplicações em altas temperaturas, a temperatura de têmpera deve ser, normalmente, pelo menos 25 a 50 °F acima da temperatura de serviço esperada. Isso ajuda a evitar o amolecimento durante o uso.

Para ferramentas sujeitas a impactos, temperaturas de revenimento mais elevadas são geralmente mais adequadas, pois a tenacidade e a resistência à fratura são mais importantes do que a dureza máxima.

Seleção do método de têmpera do aço ferramenta S7

O método de têmpera correto depende principalmente do tamanho da seção transversal, da geometria e da sensibilidade à distorção.

Para muitas ferramentas S7, o resfriamento ao ar é preferível por reduzir o risco de distorção. No entanto, para seções grandes, o resfriamento ao ar por si só pode não fornecer taxa de resfriamento suficiente para atingir a dureza total.

Problemas comuns no tratamento térmico do aço ferramenta S7

A maioria das falhas de tratamento térmico do S7 está ligada ao controle de atmosfera, tamanho da seção, tensão residual, temperatura excessiva ou revenimento atrasado.

A descarbonetação cria uma camada superficial macia que não consegue endurecer completamente, reduzindo assim a resistência ao desgaste. O superaquecimento aumenta o risco de austenita retida, crescimento de grãos, instabilidade dimensional e menor tenacidade. O revenido retardado é especialmente perigoso porque a estrutura após a têmpera apresenta alta tensão interna.