Discuta as principais propriedades desejáveis em aços para ferramentas e como elas podem ser atingidas por meio de tratamentos térmicos.
Passo 1
O enunciado pede que a gente discuta quais são as principais propriedades que um aço para ferramentas deve ter e de que forma tratamentos térmicos podem gerar essas propriedades. O conteúdo envolve entender microestrutura (martensita, perlita, bainita), bem como os tratamentos como têmpera, revenido, normalização, recozimento e tratamentos superficiais (cementação, nitretação).
Passo 2
Primeiro, vamos listar as propriedades desejáveis em aços-ferramenta e explicar por que cada uma é importante:
- Alta dureza: para resistir à abrasão e manter o fio ou aresta de corte.
- Resistência ao desgaste: fundamental em aplicações de corte e moldagem.
- Tenacidade: para não trincar nem lascar sob cargas de choque.
- Dureza em alta temperatura (hot hardness): em operações de usinagem em velocidade elevada a quente.
- Estabilidade dimensional e resistência à fadiga térmica: para peças sujeitas a ciclos de aquecimento e resfriamento.
- Condutividade térmica razoável: para dissipar calor e evitar zonas de fragilização.
Passo 3
Agora, como a têmpera e o revenido atuam:
- Têmpera: austenitiza o aço (aquecimento acima da linha A
), depois resfria rapidamente (água, óleo ou ar forçado), transformando austenita em martensita. A martensita é muito dura, mas também bem frágil. - Revenido: reaquecimento controlado da martensita temperada a temperaturas entre
e . - Em revenidos baixos
, mantemos dureza muito alta, melhorando um pouco a tenacidade. - Em revenidos médios
, equilibramos dureza e tenacidade e conferimos hot hardness (martensita temperada mais estável a quente). - Em revenidos altos
, reduzimos dureza para ganhar ductilidade e minimizar tensões residuais.
Passo 4
Outros tratamentos térmicos gerais:
- Normalização: aquecer acima de A
e resfriar ao ar, refina o tamanho de grão e uniformiza perlita e ferrita, melhorando tenacidade e preparo para têmpera. - Recozimento de alívio de tensões: aquecer a baixa temperatura (abaixo de A
), segurar e resfriar lentamente. Elimina tensões internas geradas em processos mecânicos ou anteriores tratamentos, aumenta ductilidade e usinabilidade.
Passo 5
Tratamentos superficiais para aumentar resistência ao desgaste sem comprometer tenacidade do núcleo:
- Cementação: enriquecimento de carbono na superfície seguido de têmpera, gera camada rica em martensita dura e núcleo tenaz.
- Nitretação (gasosa, iônica ou plasma): difunde nitrogênio para formar nitretos (F
N, F ₋₃N), gerando camada superficial resistente ao desgaste e à fadiga sem necessidade de têmpera. - Carbonitretação: combinação de carbono e nitrogênio para camada dura e resistente à abrasão.
- Tratamentos criogênicos: mergulho em
após têmpera para converter austenita retida em martensita, aumentando dureza e resistência ao desgaste.
Resposta
A combinação de têmpera (para martensita dura), revenido (para ajustar dureza-tenacidade e hot hardness), normalização ou recozimento (para refinar grão e aliviar tensões) e tratamentos superficiais como cementação, nitretação ou criogênicos permite obter no aço de ferramenta a alta dureza, resistência ao desgaste, tenacidade e estabilidade térmica necessárias ao desempenho em corte e moldagem.