Têmpera do Aço-Ferramenta D2: O Ciclo de Endurecimento ao Ar, Passo a Passo

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O D2 é um aço-ferramenta para trabalho a frio de alto carbono e alto cromo (nominalmente cerca de 1.5% C, 12% Cr). Corretamente endurecido, ele entrega 58–62 HRC com uma grande população de carbonetos de cromo duros para resistência ao desgaste abrasivo e — porque endurece ao ar — algumas das menores distorções de qualquer aço-ferramenta.

O ciclo

1. Pré-aquecimento — equalizar lentamente, tipicamente em etapas em torno de 650 °C e depois cerca de 820 °C. A baixa condutividade térmica e o alto teor de liga do D2 punem o choque térmico, e ferramentas frias nunca devem ser carregadas diretamente em um forno quente de austenitização.
2. Austenitização — comumente na região de 1010–1045 °C, em torno de 1030 °C sendo um ponto de trabalho amplamente utilizado. Mais alto na faixa dissolve mais carbonetos: dureza e resistência ao desgaste aumentam, mas crescimento de grão, austenita retida e risco de trincas aumentam com eles. Manter apenas o tempo necessário para a seção equalizar e completar a dissolução de carbonetos pretendida.
3. Têmpera — ar ou gás sob alta pressão (fornos a vácuo são prática padrão). A temperabilidade do D2 é alta o suficiente para que ar calmo endureça a maioria das seções; o requisito é resfriar uniformemente, e evitar resfriamento lento e irregular que precipita carbonetos nos contornos de grão. Interromper e equalizar em vez de deixar bordas finas avançarem à frente do bloco.
4. Revenimento — duas vezes, no mínimo. Resfriar até a temperatura ambiente (ou brevemente até ficar morno ao toque) entre revenimentos. O primeiro revenimento converte a austenita retida e alivia as tensões de têmpera; o segundo revene a martensita fresca que o primeiro criou. Pular o segundo revenimento é o erro clássico do D2. A escolha da temperatura define a dureza final:

Região de revenimento (indicativa)	Resultado
cerca de 200 °C	Dureza próxima do máximo, aproximadamente da classe 60–62 HRC
cerca de 500–540 °C	Região de endurecimento secundário; a dureza se mantém, a tenacidade e a estabilidade melhoram

Para matrizes que depois serão revestidas por PVD ou nitretadas, o revenimento deve ficar seguramente acima da temperatura do processo de revestimento — a faixa de endurecimento secundário existe em parte por essa razão.

Alteração dimensional

O D2 cresce ligeiramente ao endurecer — uma alteração na ordem de alguns centésimos de por cento é comumente relatada, mas o movimento exato depende da temperatura de austenitização e do nível de austenita retida. Matrizes de precisão devem ser retificadas em acabamento após o endurecimento, com sobremetal de retificação deixado, e trabalhos de alta precisão se beneficiam de uma etapa subzero (veja o guia de austenita retida) para estabilizar a estrutura antes do acabamento.

Modos de falha a evitar

• Descarbonetação durante uma longa imersão em atmosfera — use vácuo, sal ou atmosfera protetora e verifique a dureza superficial.
• Superaquecimento — grão grosseiro e liquação de carbonetos não desaparecem com o revenimento.
• Dano de EDM deixado no local — a camada refundida no D2 endurecido é propensa a trincas; remova-a e alivie tensões após o EDM.

O D2 frente a seus vizinhos

O D2 está em uma família de classes para trabalho a frio de alto cromo. O D3 carrega ainda mais carbono e carbonetos, mas abre mão de tenacidade e temperabilidade; o D2 permanece a escolha de uso geral porque equilibra desgaste com a capacidade de endurecer seções grandes ao ar. Onde lascamento, e não desgaste abrasivo, é o modo de falha, classes de menor carbono resistentes ao choque ou classes Cr-Mo-V são o afastamento usual do D2 — mais dureza não é a resposta para uma aresta que fratura.