Distorção no tratamento térmico: alívio de tensões, sobremetal e estratégia de referências

Ninguém se surpreende que uma peça se mova durante o tratamento térmico. O que surpreende é quanto do custo final é determinado por decisões tomadas antes de ela entrar no forno.

São três: quanto material você deixa, se você faz alívio de tensões e a partir de quais superfícies pretende reposicionar a peça depois.

De onde vem o movimento

Dois mecanismos, e vale separá-los porque as correções são diferentes.

Variação de volume por transformação de fase. A austenita vira martensita, e a martensita ocupa mais volume. Toda peça cresce. Para um aço-ferramenta típico isso fica na faixa de 0.1-0.2% linear, modificada pela quantidade de austenita retida e pelo revenimento. É amplamente uniforme e amplamente previsível: dá para planejar.

Distorção por gradientes térmicos e tensão residual. A peça aquece e esfria de forma desigual, seções diferentes se transformam em momentos diferentes, e qualquer tensão residual que estava retida de laminação, forjamento ou desbaste é liberada. Isso não é uniforme e não é previsível em detalhe. É o que entorta uma chapa como uma batata frita.

A segunda é o que o alívio de tensões ataca.

Alívio de tensões, e por que o desbaste é o gatilho

Um bloco laminado ou forjado chega com tensão interna. O desbaste remove material de forma assimétrica, o que desequilibra essa tensão, e o bloco se move, às vezes imediatamente, às vezes no forno.

A sequência padrão para uma peça temperada na massa:

1. Desbastar, deixando material generoso: tipicamente 2-3 mm por lado em um bloco grande.
2. Aliviar tensões. Aquecer a 600-675 °C, manter cerca de uma hora por 25 mm de seção, resfriar lentamente. A peça se move aqui, de forma controlada, onde não causa dano.
3. Semiacabamento, limpando o que se moveu e deixando o sobremetal real do tratamento térmico.
4. Temperar e revenir.
5. Acabamento ou retificação.

Pular a etapa 2 em uma peça grande ou assimétrica é a causa mais comum de um bloco que volta do forno irrecuperável.

Para peças que já estão temperadas e serão retificadas no acabamento, um alívio de tensões em baixa temperatura após o desbaste por retificação, tipicamente 25-55 °C abaixo da temperatura de revenimento, retira a tensão de retificação sem alterar a dureza.

Quanto material deixar

Este é o número que as oficinas mais querem ver no seu desenho, e o que mais falta.

Orientação aproximada para o sobremetal pós-tratamento térmico:

Tipo de peça	Sobremetal por lado
Pequena, simples, temperável ao ar (A2, D2)	0.1-0.2 mm
Bloco médio, temperável ao ar	0.2-0.4 mm
Chapa grande (>300 mm), temperável ao ar	0.4-0.8 mm
Temperável em óleo (O1, S7 em seção grossa)	0.3-1.0 mm
Seções finas ou assimétricas, qualquer aço	Acrescentar 50-100%

Os aços temperáveis ao ar se movem muito menos do que os temperáveis em óleo: esse é o argumento central em O1 ou A2. Escolher um aço temperável ao ar costuma ser mais barato do que pagar para usinar a distorção de uma têmpera em óleo.

Dois modos de falha a evitar:

Pouco sobremetal. A peça se move mais do que você deixou, um ponto baixo não limpa, e o bloco vira sucata depois de todo o trabalho já investido nele.

Sobremetal demais. Agora você está fresando em dureza ou retificando 1 mm de aço a 60 HRC em cada superfície. Isso é lento, caro e coloca calor na peça. Veja usinagem após o tratamento térmico.

Estratégia de referências: a parte que todos esquecem

Esta é a falha que mais custa e menos se discute.

Você usina uma peça com características cotadas a partir de duas faces de referência. Ela vai para o tratamento térmico. Volta, e essas faces de referência se moveram: já não são planas, já não são esquadradas entre si e já não estão onde estavam.

A oficina agora precisa restabelecer as referências antes de acabar qualquer coisa. Se você não disse como, ela escolhe. Se ela escolher de forma diferente de como as suas tolerâncias estão referenciadas, todas as dimensões são medidas a partir do lugar errado e a peça reprova na inspeção sendo geometricamente correta.

O que fazer:

Designe explicitamente as referências pós-tratamento térmico. Uma nota: “após o tratamento térmico, restabelecer as referências A e B por retificação; 0.3 mm de sobremetal em ambas.”

Deixe mais material nas faces de referência do que em qualquer outra. Elas precisam limpar por completo, porque todo o resto se refere a elas.

Sempre que possível, faça as referências grandes, planas e sobre material sólido. Uma referência em um flange fino terá se movido mais do que uma em uma seção de 40 mm de espessura.

Considere uma referência de sacrifício. Uma característica extra, como uma sapata usinada ou um par de furos alargados, que existe apenas para posicionar a peça após o tratamento térmico e é removida no final. Em ferramental complexo isso é prática rotineira e vale o material.

O que escrever no desenho

Uma nota curta de tratamento térmico cobrindo quatro pontos:

TRATAMENTO TÉRMICO
1. Desbastar, aliviar tensões a 650 °C, 1 h / 25 mm de seção, resfriamento lento.
2. Temperar e revenir a 58-60 HRC. Duplo revenimento.
3. Sobremetal após TT: 0.3 mm por lado; 0.5 mm nas referências A e B.
4. Restabelecer as referências A e B por retificação antes do acabamento.

Quatro linhas. Elas removem a maior parte da ambiguidade que faz as cotações de aço temperado variarem tanto, e evitam os modos de falha que transformam um bloco de 30 horas em sucata.

Envie essa nota com o desenho na RFQ e as cotações de oficinas diferentes se tornam diretamente comparáveis, porque todas estão precificando o mesmo plano.