Temperabilidade e temperabilidade do aço
- Temperabilidade
Temperabilidade refere-se à propriedade inerente de uma classe de aço de obter a profundidade da camada endurecida (camada de martensita) durante a têmpera sob condições especificadas.
Se uma peça de aço pode ser totalmente endurecida está relacionado à taxa crítica de resfriamento (vk) do aço durante a têmpera.
Indicador de Medição: Expressa pela profundidade efetiva da camada endurecida alcançável quando uma peça de teste padrão é temperada sob certas condições.
Profundidade da Camada Endurecida: Refere-se à distância da superfície de uma peça de aço até o local onde a estrutura martensítica representa 50% internamente. Quanto maior a profundidade da camada endurecida, maior a temperabilidade; quando a profundidade da camada endurecida atinge o núcleo, a peça é totalmente endurecida.
2. Influência da Temperabilidade nas Propriedades Mecânicas do Aço
A temperabilidade tem um impacto significativo nas propriedades mecânicas do aço. Se uma peça é totalmente endurecida, suas propriedades de superfície são uniformes e consistentes, permitindo que todo o potencial das propriedades mecânicas do aço seja exercido. Se não for totalmente endurecida, haverá diferenças nas propriedades da superfície; especialmente após a têmpera em alta temperatura, a tenacidade do núcleo será menor do que a da camada superficial.
Sob as mesmas condições de austenitização, a temperabilidade do mesmo tipo de aço é idêntica.
Para a profundidade da camada endurecida: têmpera em água > têmpera em óleo; peças pequenas > peças grandes.
3. Fatores que Afetam a Temperabilidade
A temperabilidade é uma propriedade inerente do aço, independente das condições externas do aço (como forma, tamanho, área de superfície e meio de resfriamento), mas intimamente relacionada à sua taxa crítica de resfriamento. Quanto menor a taxa crítica de resfriamento, maior a temperabilidade do aço.
Todos os fatores que afetam a taxa crítica de resfriamento (ou a posição da curva C) — como composição química, temperatura de têmpera e tempo de espera — influenciarão a temperabilidade.
1）Composição Química
- Teor de Carbono: Entre aço hipoeutetóide, aço eutetóide e aço hipereutetóide, o aço eutetóide tem a menor taxa crítica de resfriamento e a maior temperabilidade entre os aços carbono. A temperabilidade do aço hipoeutetóide aumenta com o aumento do teor de carbono. Dentro da faixa normal de temperatura de aquecimento de têmpera, a temperabilidade do aço hipereutetóide diminui à medida que o teor de carbono aumenta.
- Elementos de Liga: Todos os elementos de liga, exceto o cobalto, deslocam a curva C para a direita, reduzem a taxa crítica de resfriamento e melhoram a temperabilidade.
2）Temperatura de Têmpera e Tempo de Espera
Aumentar a temperatura de aquecimento e prolongar o tempo de espera pode melhorar adequadamente a temperabilidade do aço. No entanto, este método causará o engrossamento do grão, por isso geralmente não é adotado.
4. Determinação da Temperabilidade: Teste de Têmpera Final (Teste de Têmpera Final de Jominy)
5. Aplicações da Temperabilidade
1）Estimativa da Profundidade da Camada Endurecida
Durante o projeto da peça, a curva de temperabilidade conhecida pode ser usada para estimar a profundidade efetiva da camada endurecida da peça.
2）Seleção de Material com Base na Profundidade da Camada Endurecida
A profundidade efetiva da camada endurecida tem um impacto significativo nas propriedades mecânicas da peça.
Quando a peça é totalmente endurecida, uma estrutura uniformemente distribuída pode ser obtida ao longo de toda a seção transversal após a têmpera, e suas propriedades mecânicas também são consistentes.
Quando não totalmente endurecida, as propriedades mecânicas do núcleo da peça são inferiores às da camada endurecida da superfície.
Quando a tensão da peça é distribuída uniformemente ao longo da seção transversal e as propriedades mecânicas na seção transversal são consistentes, o aço com alta temperabilidade deve ser selecionado.
Para peças sujeitas a cargas de flexão ou torção (como eixos), a tensão superficial é a mais alta, enquanto a tensão do núcleo é muito baixa, portanto, o aço com baixa temperabilidade deve ser selecionado.
Sob as mesmas condições de austenitização, a temperabilidade do mesmo tipo de aço é idêntica.
*Dureza após a Têmpera (Temperabilidade para Dureza Máxima)
Sob condições normais de têmpera, refere-se à dureza máxima alcançável obtendo uma estrutura martensítica. Seu principal fator de influência depende do teor de carbono na martensita e tem pouca relação com os elementos de liga. Quanto maior o teor de carbono, maior a dureza após a têmpera.
Por exemplo, o aço de liga de baixo carbono tem boa temperabilidade, mas baixa dureza após a têmpera. Outro exemplo é o aço ferramenta de alto carbono, que tem baixa temperabilidade, mas alta dureza após a têmpera.
Normalmente, o aço de liga de médio carbono 40Cr e o aço carbono 45 são usados para comparação. O primeiro contém o elemento de liga cromo, por isso sua temperabilidade é maior do que a do último; no entanto, seu teor de carbono é menor do que o do último, resultando em uma dureza ligeiramente menor após a têmpera.
Observação: Aço com alta temperabilidade não tem necessariamente alta dureza após a têmpera, e vice-versa.
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