TEMPERA DE AÇO RÁPIDO - SEMPERNEUTRAL (SN)

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1 TEMPERA DE AÇO RÁPIDO - SEMPERNEUTRAL (SN) INTRODUÇÃO O tratamento térmico dos aços rápidos apresenta consideráveis dificuldades, principalmente no que diz respeito à descarbonetação, devido à necessidade de se empregar altas temperaturas. Para o aquecimento destes aços, a temperaturas de 1100ºC a 1300ºC, dispomos atualmente dos sais: Semperneutral 1100, Semperneutral 1080 e Semperneutral 950, com os quais é possível executar um tratamento térmico bem determinado, evitando-se a descarbonetação e obtendo-se uniformidade e repetibilidade de resultados, desde que estes banhos sejam empregados dentro de suas respectivas especificações. Como veremos adiante, estes banhos a base de cloretos, além de conferirem segurança à qualidade do tratamento, são de fácil manuseio, principalmente no que diz respeito ao controle, pois o efeito descarbonetante é facilmente controlado por meio de um ensaio com fita de aço. APLICAÇÃO A escolha do banho é determinada principalmente em função dos seguintes fatores: temperatura de tratamento, processo de trabalho, características e tamanho do forno. Assim sendo, estes sais podem ser empregados para as seguintes aplicações: Semperneutral 1100 SN 1100 Tratamento térmico de ferramentas entre 1100ºC e 1300ºC. Este sal permite evitar por completo a descarbonetação, desde que as prescrições de trabalho, descritas a seguir, sejam rigorosamente observadas. O Semperneutral 1100 é utilizado para a maioria dos tratamentos de ferramentas de aço rápido, já que proporciona maior proteção contra a descarbonetação. Portanto, seu campo de aplicação é amplo, salvo para as ferramentas, cuja geometria exige fornos profundos. Neste caso, dá-se preferência ao Semperneutral 1080, por gerar menor quantidade de borra. Semperneutral 1080 SN 1080 Tratamento térmico de ferramentas entre 1080ºC e 1300ºC, indicado para a têmpera de ferramentas de aços rápidos que requerem fornos profundos. O emprego deste sal proporciona maior facilidade na limpeza do banho, já que haverá menor precipitação de borra no fundo do cadinho cerâmico. Semperneutral SN 950 Tratamento térmico de ferramentas entre 1050ºC e 1300ºC. Os melhores resultados são obtidos quando utilizado entre 1050ºC e 1100ºC. O uso deste sal exige maiores cuidados de armazenagem e manuseio, por apresentar maior sensibilidade à umidade. PRELIMINARES PARA O USO DOS BANHOS SEMPRENEUTRAL Estes sais só podem ser usados em fornos com aquecimento por eletrodos, com revestimento refratário especial. Os eletrodos empregados devem ser feitos de aço doce ou ferro ARMCO. Além dos banhos de sal Semperneutral oferecerem maior segurança quanto à descarbonetação, eles também proporcionam grande durabilidade dos eletrodos. Os aditivos introduzidos nos sais Semperneutral não só tornam inócuos os óxidos alcalino-terrosos que se formam em todos os banhos de têmpera para aço rápido, mas também eliminam, sob forma de espinélio, todo o ferro que entra em solução no banho, proveniente dos eletrodos, dispositivos e material em tratamento. Sobre os eletrodos, forma-se, então, uma camada de espinélio de cor vermelho-granada, que aumenta consideravelmente sua vida útil. O uso de Semperneutral requer o máximo cuidado na secagem prévia do revestimento do forno, antes de se iniciar a fusão do sal. Isto se consegue, da melhor maneira possível, por meio de um aquecimento durante 24 horas, no mínimo, através de resistências

2 elétricas. O aquecimento deve chegar ao ponto de produzir fraca incandescência no revestimento. Depois desta secagem, o Semperneutral ainda não pode ser fundido no forno. Recomenda-se a fusão do sal GS960 que durante 24 horas é mantido a 1200ºC, eliminando-se, assim, os últimos vestígios de umidade retidos pelo revestimento e encharcando-o com sal. Através deste procedimento consegue-se as seguintes vantagens: - A saturação do revestimento com GS 960 é mais econômica. - Evita-se que os ingredientes protetores de Semperneutral, que sempre estão em suspensão, sejam filtrados pelo revestimento ou precipitados, formando lama no fundo do cadinho e adensando o banho. Decorrido o período de 24 horas de encharque do refratário, retira-se 50% do volume do banho GS 960, adicionando-se em seguida, Semperneutral até o nível desejado. A seguir, o banho é aquecido durante cerca de 25 minutos a 1250ºC. Se houver formação de resíduos de borra, estes serão provenientes de reação do sal com o refratário e deverão ser extraídos por meio de uma concha de ferro perfurada. Após esta operação, leva-se banho à temperatura desejada, permitindo-se, desta forma, iniciar o trabalho. O controle do banho consiste na remoção periódica da lama, no mínimo a cada 8 horas, e na verificação do banho quanto à descarbonetação pelo método da fita de aço com 1% de Carbono. Como é natural, os ingredientes protetores do Semperneutral perdem seu efeito antidescarbonetante com o decorrer do tempo. Em geral, um acréscimo de sal novo, correspondente a 10% do volume do banho (=0,3 kg por litro do banho), a cada oito horas, é o suficiente para impedir completamente a descarbonetação. Se, no entanto, forem cometidos erros quaisquer, tais como a introdução de dispositivos sujos, de peças oxidadas, ou sal de arraste do banho de pré-aquecimento que não tenha tido adição de R2, a quantidade citada poderá ser insuficiente. A necessidade de maiores quantidades de Semperneutral novo é determinada pelo método da fita de aço com 1%C (para mais detalhes sobre o teste da fita entre em contato conosco). Após o teste, a fita deverá ser lavada, e deverá ser determinado seu teor de carbono em laboratório. Seguindo tais instruções, evita-se a descabornetação. Um teor de 0,5 a 0,8% de carbono da fita ainda pode ser considerado satisfatório. Somente no tratamento de peças com dentes finos, que não são retificadas posteriormente e devam permanecer muito tempo no banho, deve-se procurar manter um teor superior a 0,8% de carbono. Se as exigências para a ação antidescarbonetante do banho forem menos restritas pode-se, em lugar da determinação do teor de carbono da fita em laboratório, utilizar o teste de fragilidade. Se a fita quebrar com leve pressão entre os dedos, depois do resfriamento rápido em água, seu teor de carbono remanescente é maior que 0,5% e, na maioria dos casos, plenamente suficiente. Entretanto, se a fita não quebrar, é sinal que deve ser adicionado Semperneutral novo ao banho, para evitar a descarbonetação das peças e ferramentas em tratamento. Todo banho de sal Semperneutral usado ininterruptamente deve ser esvaziado pelo menos uma vez por semana, para a separação do espinélio. Quando se trabalha diariamente em dois turnos, mantendo o banho em repouso à temperatura de 1000ºC a 1100ºC durante o terceiro, deve-se mexer o banho rigorosamente e acrescentar Semperneutral novo antes de reiniciar o trabalho. A quantidade de sal que deve ser acrescentado ao banho para assegurar a ação antidescarbonetante é determinada pelo método da fita de aço. Observa-se que, mesmo conservando o banho em repouso de 1000ºC a 1100º, há um consumo dos ingredientes protetores, exigindo a adição de Semperneutral novo. Fornos para têmpera de aço rápido fora de uso durante tempo prolongado absorvem e retêm considerável volume de água no revestimento e no sal infiltrado, com prejuízo do funcionamento perfeito do novo banho Semperneutral a ser fundido. Resolve-se em parte este problema cobrindo o cadinho após seu esvaziamento com uma folha de plástico que proporcione boa vedação, assim que o forno estiver totalmente frio. FUSÃO INCIAL Antes de dar início à fusão do sal, o revestimento cerâmico deve ser secado cuidadosamente, como descrito no item Preliminares para o uso dos banhos Semperneutral.

3 A fusão far-se-á com auxílio de um disco de grafita, preso entre os eletrodos auxiliares, ligando-se em seguida o forno, desde que o disco de grafita esteja imerso no sal do cadinho parcialmente carregado. O disco será empregado até que o sal fundido tenha estabelecido contato com os eletrodos auxiliares. Daí em diante, a corrente passará através do sal liquefeito que, neste estado, é condutor elétrico. Dando continuidade à fusão, adiciona-se mais sal, em pequenas quantidades, de modo a aumentar o volume do banho. Quando este volume de sal fundido atingir os eletrodos principais, e a corrente elétrica indicada pelo amperímetro não mais oscilar, retiram-se os eletrodos auxiliares e adiciona-se, lentamente, mais sal, até atingir o nível requerido para o trabalho. A operação acima descrita provoca, na maioria das vezes, a queima parcial dos eletrodos auxiliares e conseqüente formação de lama no banho, tendo em vista o elevado ponto de fusão do sal. Aconselhamos fundir, inicialmente, uma quantidade de sal GS 540, suficiente para envolver os eletrodos auxiliares. Caso haja disponibilidade do sal GS 540 já no estado líquido, o melhor seria despejar certa quantidade deste sal, até envolver os eletrodos auxiliares sob tensão. CONTROLE DO BANHO O controle do banho restringe-se à remoção periódica da lama e à verificação prática de sua neutralidade por meio da fita de aço com 1%C e 0,05mm de espessura, cujo tempo de permanência no banho seja, de pelo 1 a 2 minutos para 1200ºC, 2 minutos para 1100ºC e 5 minutos para 1050ºC. Decorrido este tempo, a fita é bruscamente resfriada em água. O banho está apto a trabalhar se a fita quebrar sob pressão entre os dedos. Caso isto não aconteça, deve-se substituir parte do banho por Semperneutral novo até que o teste da fita seja satisfatório (mais detalhes no item Preliminares para o uso dos banhos Semperneutral ). Ao desligar o forno, aconselhamos retirar com uma colher de ferro todo o banho, despejando-o em formas cônicas, também de ferro e secas. Depois do resfriamento, quebra-se o sal solidificado, separando as partes escuras que contêm impurezas com aspecto de escória, guardando-se apenas o sal limpo num recipiente apropriado. Na próxima fusão, este sal pode ser reaproveitado. INFORMAÇÕES AUXILIARES Todos os dispositivos e apetrechos auxiliares empregados para manipular o banho devem ser maciços e fabricados em aço com baixo teor de carbono. Aços ricos em carbono correm o risco de se fundirem quando introduzidos no banho. As ferramentas que são introduzidas no forno não devem, de nenhuma forma, entrar em contato com os eletrodos, caso contrário haveria superaquecimento e fusões parciais das ferramentas e eletrodos. O mesmo pode acontecer se duas ou mais peças, mergulhadas individualmente dentro do fluxo da corrente elétrica, tocarem suas arestas ou cantos. Peças superpostas e contidas em cestos não correm esse perigo. Todos os dispositivos devem estar completamente limpos e livres de óxidos e carepa, uma vez que tais impurezas causam maior formação de borra, maior consumo de sal e descarbonetação das ferramentas em tratamento. Os dispositivos não devem estar contaminados por aderência de sais contendo cianetos, nitratos, nitritos ou resíduos de sal GS 230, pois estes prejudicam o banho. Em nenhuma hipótese estes banhos, bem como os banhos de pré-aquecimento que atendem ao ciclo de tratamento de aços rápidos, podem ser cobertos com cobertura AKB, grafite em escamas ou qualquer outro composto de cobertura contendo carbono, pois existe o perigo das peças neles tratadas serem cementadas e ocorrer fusões parciais. Estes sais, devido ao fato de serem higroscópicos, devem ser acondicionados em caixas estanques e impermeáveis ou ser mantidos dentro das embalagens originais, sempre bem fechadas. Tal medida visa manter o consumo de sal em níveis econômicos e proporcionar maior segurança contra descarbonetação. CONTROLE DE TEMPERATURA De preferência a temperatura é medida com termoelemento de imersão Platina/Platina-Rhódio, com tubo de proteção de aço ligado ao pirômetro por meio de cabo de compensação.

4 EXAUSTÃO Todos os banhos de têmpera de aço rápido evaporam consideravelmente a temperaturas entre 1050ºC e 1300ºC. A evaporação é tanto maior quanto mais alta for a temperatura do banho, e quanto maior for a quantidade de sal de pré-aquecimento aderente nas peças que serão introduzidas nestes banhos. Os vapores devem ser eliminados por exaustão, utilizando-se uma concha exaustora. CICLO DE TÊMPERA DE AÇOS RÁPIDOS Descrevemos a seguir, detalhadamente, o tratamento térmico de aços rápidos: b) Segunda etapa - Preaquecimento Para a segunda etapa de preaquecimento, deve-se utilizar um banho de sal GS540/R2. Os fornos apropriados para esta tarefa são os do tipo com aquecimento elétrico por eletrodos imersos com cadinho de aço ou fornos aquecidos externamente por gás, óleo ou eletricidade também com cadinho metálico. A prática mostrou que, se a temperatura não ultrapassar 900ºC, se o banho permanecer limpo e se o tempo de preaquecimento não for exagerado, podese utilizar o sal GS540 sem adição de R2. Porém, se estas condições não puderem ser garantidas, faz-se necessária a adição do sal R2 ao GS 540. O banho de sal GS 540/R2 é controlado pelo método da fita de aço. A seguir tempos de imersão da fita de aço em função da temperatura: 850ºC - 25 minutos 900ºC - 20 minutos 950ºC - 15 minutos O tempo de permanência das peças neste banho deve ser suficiente para alcançarem a completa homogeneização, à temperatura de aproximadamente 900ºC. Chamamos a atenção para o fato de que este banho, sob nenhuma hipótese, pode ser cobertos por composto de cobertura AKB, grafite em escamas ou outro qualquer composto de cobertura contendo carbono, quando empregado para o tratamento de aços rápidos. c) Terceira etapa - Preaquecimento a) Primeira etapa - Preaquecimento A primeira etapa de preaquecimento de ferramentas de aços rápido não se dá em banho de sal e sim, em fornos aquecidos por resistências. O preaquecimento deve ser a cerca de 450ºC, pois nesta temperatura não há o perigo de oxidação ou descarbonetação. As peças devem permanecer na câmara de aquecimento durante um período suficiente para que haja completa homogeneização da temperatura ao longo de toda seção transversal da peça. Para o tratamento de grandes quantidades de peças e, principalmente, para o tratamento de peças de formas complexas, deve-se fazer uso desta etapa de preaquecimento, cuja temperatura deve permanecer entre 1050ºC e 1100ºC. Os banhos de sais indicados para esta etapa são: GS 750/R2 e o GS 540/SN 950. A faixa de temperatura citada já provoca descarbonetação com apreciável rapidez; a fim de eliminar o perigo de descarbonetação, e precipitar o ferro em solução proveniente dos eletrodos e dispositivos, formando lama no fundo do cadinho, são adicionados, a seus respectivos banhos, os sais R2 ou SN950.

5 A cada oito horas, no mínimo, deve ser removida a lama ou borra acumulada no fundo do banho de sal. Os vapores salinos que a esta temperatura já aparecem, embora em pequena quantidade, devem ser exauridos por meio de um exaustor. UMA ETAPA DE PREAQUECIMENTO (CERCA DE 850ºC) As peças permanecem neste banho até a completa homogeneização da temperatura, porém caso permaneçam por mais tempo nos banhos GS750/R2 ou GS540/SN950 não haverá perigo ou prejuízo da qualidade do tratamento. Estes banhos também são controlados pelo método da fita de aço e os fornos indicados são aqueles com cadinhos cerâmicos e aquecidos internamente por eletrodos. A seguir tempos de imersão da fita de aço em função da temperatura: 1000ºC - 10 minutos 1050ºC - 5 minutos 1100ºC - 2 minutos DUAS ETAPAS DE PREAQUECIMENTO Chamamos a atenção, mais uma vez para recomendação de que, nestes banhos, não se deve usar coberturas. d) Aquecimento à temperatura de austenitização Empregam-se os sais Semperneutral, de acordo com as instruções citadas no início deste folheto. Lembramos que estes sais se distinguem sob vários aspectos e exigem diferentes processos de trabalho, que devem ser observados. A temperatura de têmpera a ser empregada deve ser aquela recomendada pelo fabricante do aço, a qual gira em torno de 1180ºC a 1250ºC. O tempo de permanência das ferramentas de aço rápido no banho de austenitização depende principalmente da área da secção da peça, da temperatura e do tempo de preaquecimento, e da queda da temperatura com a introdução da carga no banho. Banhos suficientemente volumosos, cargas não excessivamente grandes e o melhor preaquecimento possível contribuem para restringir fatores de insegurança. Os gráficos abaixo indicam os tempos de imersão para peças com secções aproximadamente quadradas, com o uso de apenas uma, ou com duas etapas de preaquecimento a temperaturas de 850ºC e 1050ºC. e) Resfriamento e Revenimento Após a permanência das peças no banho de austenitização, durante o tempo e temperatura préderteminados, aconselha-se efetuar um resfriamento intermediário em banho de sal a uma temperatura entre 500ºC e 580ºc. O resfriamento ao ar acarreta descarbonetação e o resfriamento em óleo provoca maiores deformações, possibilidades de trincas e dificuldades na limpeza. Para o resfriamento em banho de sal aconselha-se unicamente, o uso do sal GS430. Em casos excepcionais, pode-se empregar o sal GS230 que apresenta maior facilidade na limpeza, porém, possui

6 alguns inconvenientes, como a necessidade de uma boa exaustão, e o ataque à superfície das peças tratadas. As peças permanecem no banho de resfriamento até adquirirem a temperatura deste, seguindo posteriormente para um resfriamento ao ar calmo. Assim que as peças atinjam aproximadamente 60ºC, o revenimento deverá ser iniciado. A temperatura de revenimento depende da aplicação das ferramentas e da dureza desejada, sendo que a temperatura geralmente situa-se entre 530ºC e 600ºC. Tanto o revenimento quanto o resfriamento são efetuados em fornos com cadinho metálico, sendo que para este último utiliza-se sistema de resfriamento provido de um insuflador de ar entre as resistências e a parede externa do cadinho. Recomenda-se efetuar três revenimentos seguidos, com duração de 1 a 2 horas e com resfriamento completo entre estas fases. Para o revenimento, também recomendamos o banho de sal GS 430, ou então o banho GS 230. O sal GS 230, entretanto, ataca ligeiramente a superfície do aço rápido. Este sal serve, portanto, só para o revenimento de ferramentas que, posteriormente, serão retificadas ou jateadas. f) Limpeza das peças A camada de sal aderente às peças deve ser removida logo após o revenimento. Para isto, utiliza-se água quente com ou sem aditivos removedores, de acordo com a necessidade, e lava-se, em seguida, com água fria. A operação final, seja qual for o processo de limpeza empregado, é a proteção contra oxidação que se faz mergulhando as peças em óleo desaguante e protetor. NOTA: Comprovou-se um aumento considerável no rendimento do corte da maioria das ferramentas de aço rápido quando estas são nitretadas em banhos de sais após terem sido temperadas, revenidas e apresentarem-se completamente acabadas. Os resíduos dos sais deste folheto, bem como a água de lavagem devem ser neutralizados. Para quaisquer operações com banho de sal, seja introdução ou retirada de peças, reposição de sais ou esvaziamento de cadinhos etc., devem ser usadas máscaras faciais e luvas de proteção. Quem permanecer junto aos banhos de sais deve usar óculos com lentes verdes para proteger a vista contra irradiação ultravioleta proveniente da alta temperatura. Todas as peças, antes de serem mergulhadas no banho de sal, devem ser pré-aquecidas evitando-se, desta forma, respingos. Quando o ar de exaustão for lavado com água, esta água também deverá ser neutralizada. Partículas de sal que são retiradas por via seca devem ser tratadas como restos de sais sólidos. FORMA DE FORNECIMENTO E EMBALAGEM Produto Semperneutral 1100 Semperneutral 1080 Semperneutral 950 Forma de Fornecimento Pó branco Pó branco Pó branco Embalagem (peso líquido) Sacos Plásticos com 25 kg Sacos Plásticos com 25 kg Sacos Plásticos com 25 kg Insistimos que os sais obrigatoriamente devem ser mantidos secos. As nossas instruções e dados sobre os nossos produtos assim como sobre instalações e processos, baseiam-se num extenso trabalho de pesquisa e experiência de aplicação técnica. Outras informações não contidas neste folheto podem ser obtidas em nosso Departamento de Aplicações e Assistência Técnica de Sais, que se encontra à disposição de nossos clientes, assim como para auxiliálos na solução de problemas de fabricação e aplicação. INSTRUÇÕES DE SEGURANÇA

7 PROPRIEDADES FÍSICAS Calor específico médio (cal/gº C) de 20 a 1200ºC SEMPERNEUTRAL SN 950, SN 1080 E SN 1100 ~0,09 Calor Latente de fusão (cal/g) ~27,80 Densidade (g/cm³) à temperatura de 1200ºC ~3,00