Mudança de Volume no Aço Ferramenta na Têmpera e no Revenimento
Volume relativo de barras de aço ferramenta temperadas em água de quatro diâmetros, medido antes da têmpera, temperado duro e após revenimento para amarelo, azul e cinza, a partir de testes de Fromme publicados em 1918. Um resumo de referência da prática publicada e não uma especificação da Aobo Steel.
O que os valores medem
Uma peça de aço sempre ganha volume quando é temperada. Os ganhos são pequenos o suficiente para serem ignorados em uma bucha ou um punção, e grandes o suficiente para sucatear um calibrador ou uma seção longa de matriz que foi acabada na medida antes do resfriamento. A razão é que a martensita ocupa mais espaço do que a estrutura recozida que ela substitui, então quanto mais severo o resfriamento e quanto mais da seção se transforma, mais a peça cresce.
A tabela abaixo é a verificação de até onde isso vai na prática. Uma série de barras de aço de quatro espessuras diferentes foi temperada sob as mesmas condições e então revenida através de uma sucessão de cores, e seus volumes foram medidos em relação ao volume da mesma barra no estado recozido. Volume é o valor que importa para um bloco ou um inserto de matriz, porque uma mudança de volume aparece como uma mudança em todas as dimensões ao mesmo tempo.
Volume de barras temperadas e revenidas
Volume relativo, barra não temperada tomada como unidade
| Condição da barra | Barra de 7 mm | Barra de 4,2 mm | Barra de 2,65 mm | Barra de 2,55 mm |
|---|---|---|---|---|
| Não temperada | 1.00000 | 1.00000 | 1.00000 | 1.00000 |
| Temperada dura | 1.00772 | 1.01000 | 1.01285 | 1.01210 |
| Revenida, amarelo | 1.00347 | 1.00495 | 1.00660 | 1.00620 |
| Revenida, azul | 1.00217 | 1.00425 | 1.00370 | 1.00205 |
| Revenida, cinza | 0.99957 | 1.00060 | 1.00055 | 0.99930 |
Fonte, a tabela de volume relativo de Fromme na página impressa 39 de The Heat Treatment of Tool Steel (Harry Brearley), que é a página 57 do PDF da cópia consultada. Cada valor foi lido da imagem da página em 500 dpi, não da camada de texto OCR.
O volume da barra não temperada é tomado como unidade, então 1,00772 significa um aumento de 0,772 por cento. As barras foram temperadas sob as mesmas condições e então revenidas. Valores abaixo de 1,00000 são uma contração líquida em relação à barra recozida. As barras são de aço redondo do diâmetro indicado; a fonte não fornece comprimento, então os valores são para o volume da peça como um todo.
O que a tabela mostra
O resfriamento faz a peça crescer, e a barra fina cresce mais. A barra de 7 mm sai de um resfriamento temperado duro 0,772 por cento maior do que entrou. A barra de 2,65 mm sai 1,285 por cento maior, aproximadamente dois terços mais movimento para uma seção de um terço do diâmetro. Os números são o volume total da peça, então um bloco de três polegadas de espessura se moverá menos do que um inserto esbelto do mesmo aço, o que é o oposto do que uma oficina geralmente prevê.
O revenimento devolve parte do crescimento. Na barra de 7 mm um revenimento amarelo reduz o valor para 1,00347, um revenimento azul para 1,00217, e um revenimento cinza para 0,99957, que é menor do que a barra recozida de onde partiu. A mesma sequência ocorre nos outros três diâmetros. A recuperação não é completa nem uniforme: as barras finas ficam mais aquém de seu volume original do que a grossa, então uma seção fina fica maior do que uma grossa após o mesmo revenimento.
Para uma oficina a leitura é direta. Deixe sobremetal para o resfriamento em qualquer peça que precise manter medida, e espere que o sobremetal seja maior em uma seção esbelta do que em uma pesada. Onde o revenimento é levado a alta temperatura a peça pode voltar abaixo de sua medida acabada em vez de acima, e essa direção de erro não pode ser retificada. Se o desenho permitir, tempere primeiro e acabe depois; onde não permitir, o valor na tabela é a tolerância a ser seguida.
Onde isso mais importa
Os graus mais frequentemente afetados por isso são os levados à dureza total com um resfriamento rápido. Aço para ferramentas O1 é temperado em água ou óleo e se move mais do que os graus de têmpera ao ar, e D2 é temperado a partir de uma temperatura mais alta pelo carboneto que contém. A2 e os outros graus de têmpera ao ar são a resposta usual quando o movimento dimensional é o problema controlador, já que temperam em ar parado e a seção esfria uniformemente.
Dados de referência relacionados
Crescimento e contração medidos nos graus padrão estão em nossa variação dimensional do aço para ferramentas no tratamento térmico página. Para as próprias sequências de resfriamento veja o guia de tratamento térmico de aço ferramenta, e para o problema de têmpera que segue um resfriamento rápido veja trincas de têmpera em aço ferramenta.
Compilado de The Heat Treatment of Tool Steel (Harry Brearley), a tabela de volume relativo de Fromme na página impressa 39, com a discussão circundante sobre mudanças críticas de densidade nas páginas impressas 38 e 39. Os valores são reproduzidos da tabela publicada e são um resumo de referência e não uma especificação da Aobo Steel.