O aço D2 tem como principal característica a alta estabilidade dimensional e alta resistência ao desgaste, particularmente em condições abrasivas. Sendo as peças que foram submetidas à têmpera nas temperaturas entre 1010 e 1030ºC, e logo em seguida foram revenidas, tão logo atinjam 60ºC. Recomenda-se no mínimo dois revenimentos e entre cada revenimento as peças devem resfriar lentamente até a temperatura ambiente, tempo mínimo de 2 horas para cada revenimento. Para peças maiores que 70mm, deve-se calcular o tempo em função de sua dimensão, considerando 1 hora para cada polegada de espessura, conforme Figura 38, curva de revenimento (VILLARES, 2003).
Figura 38- Curva de Revenimento
Fonte: Villares Metals (2003).
No Aço AISI D2, temos algumas diferenças entre o processo de fabricação, uma vez que são disponibilizados dois tipos de matéria prima, aço D2 fundido e aço D2 laminado, em que a composição química é igual, porém o processo em que são produzidos são diferentes, atuando na prática de formas distintas, com direcionamento de finalidade para cada utilização (VILLARES, 2003).
O aço D2 laminado é submetido a tensões compressivas elevadas, pelo fato da prensagem dos rolos e a tensões cisalhantes superficiais, gerando atrito entre os rolos e o material. Na Figura 39 o corpo de prova aço laminado é exposto acompanhado de zoom óptico de 400 vezes. A força de atrito compressiva atua puxando o metal para dentro dos cilindros para conseguir fazer o processo, onde pode ser laminação à frio ou laminação à quente. As principais aplicações são em produtos no formato de lâminas, sendo chapas ou bobinas discos, folhas, entre outros (VILLARES, 2003).
Figura 39 - Corpo de prova Aço Laminado - D2 com zoom óptico
O aço D2 fundido, mais conhecido como VD2, é mais utilizado relacionado com ferramentas, comparando com o laminado, atende a um processo de fabricação onde os metais em estado líquido (fundido), são vazados em moldes que podem ser permanentes ou não permanentes e atendendo a diferentes parâmetros técnicos em relação a sua forma final, isso depende principalmente das quantidades de peças necessárias e do seu acabamento, podendo agregar valor as peças. Na Figura 40 o corpo de prova aço fundido é exposto acompanhado de zoom óptico de 400 vezes. (VILLARES, 2003).
O método da fundição é o processo mais simples e econômico, onde existem várias formas de apresentação, cada um na sua particularidade de atender melhor a finalidade da peça, modelo e quantidade a ser produzida. As principais aplicações são em produtos como blocos, matrizes, punções, encostos, entre outros (VILLARES, 2003).
Figura 40 - Corpo de prova Aço Fundido - VD2 com zoom óptico
Fonte: O Autor (2018).
3.3.1 Processo de têmpera
O processo de têmpera é um tratamento térmico feito em aços para aumentar a dureza e a resistência. O processo consiste em duas etapas: aquecimento e resfriamento rápido. Para organizar os cristais dentro do metal o aço de ser aquecido, sendo chama de austenitização. Já o resfriamento brusco pretende obter a estrutura martensita (FERMAC, 2018).
Para obter altas temperatura entre 1020-1040ºC são através de fornos a chama ou por indução elétrica. A segunda etapa da têmpera é o resfriamento, o qual deve ser brusco, em água ou em óleo. Com o intuito de impedir que o aço mude de fase, dá obtida na temperatura de austenização, geralmente após a têmpera a peça é submetida ao revenimento (FERMAC, 2018).
O revenimento deve ser realizado imediatamente após a têmpera quando a temperatura atingir cerca de 70ºC. De acordo com a curva de revenimento do aço D2 podem ser selecionadas duas faixas de temperatura, 200 e 540ºC para uma dureza típica entre 58 -60HRC. A seleção dos ciclos de tratamento térmico deve levar em consideração as características de aplicação de cada ferramenta, mas o revenimento em temperatura elevada sempre conduz a uma maior resistência à fratura. Em qualquer caso, devem ser realizados nos mínimos dois revenimentos. Em aplicações críticas de desgaste pode ser utilizado com dureza superior a 60 HRC. Quando o material for posteriormente nitretado ou revestido por PVD. O revenimento deve obrigatoriamente ser realizado a altas temperatura. (GGD, 2018).
3.3.2 Processo de normalização
A Normalização é o processo de tratamento térmico que tem como objetivo diminuir a granulação do aço, é um tratamento que refina a estrutura do aço, dando propriedades melhores que as conseguidas no processo de recozimento. Esse processo pode ser feito no final ou pode ser um processo intermediário (CIMM, 2018).
O processo de Normalização é feito em duas partes, o aquecimento que o tempo depende da espessura da peça em atmosfera controlada e resfriamento ao ar. É feito o aquecimento (austenização) a mais ou menos 900°C e o resfriamento é até 600°C. Na alteração de temperatura, a estrutura passa de austenita para perlita e ferrita. Uma boa observação sobre a normalização é que facilita a usinagem da peça (CIMM, 2018).
3.3.3 Processo de nitretação plasma longa
A nitretação por plasma é um tratamento termoquímico e físico que modifica as propriedades superficiais de um determinado material, presente na forma de íons que constituem o plasma, é primeiro implantado no metal para depois se difundir, gerando uma camada superficial ou nitretada. É obtido através da aplicação de uma descarga elétrica nas peças, que estarão dispostas numa mistura de gases à baixa pressão, chamado de meio nitretante. Resulta no aumento da dureza da superfície através da formação da zona de difusão pelo controle das variáveis de tratamento, tais como a temperatura, composição química da atmosfera de trabalho e tempo de tratamento, objetivando-se a melhoria em propriedades específicas do mesmo, tais como: elevada dureza superficial, maior resistência à fadiga, ao desgaste e à corrosão (NITRION DO BRASIL, 2018).
Entre os diferentes modos existentes de nitretação como: por meio de líquidos (sal fundido), gás (amônia dissociada) e plasma (mistura de íons, átomos, moléculas e elétrons), se destaca a nitretação por plasma. Usada para peças com geometria complexa, o tratamento de nitretação por plasma apresenta alguns inconvenientes. São eles: o efeito de borda, efeito de cátodo oco nos furos e reentrâncias das peças, temperatura não uniforme e abertura de arcos (NITRION DO BRASIL, 2018).
O tempo de nitretação a plasma nos dias de hoje varia entre 10 minutos e 48 horas e, em casos especiais 70 horas ou mais. A escolha da duração da nitretação é determinada em conjunto com a temperatura de tratamento e a espessura nitretada exigida. Os componentes de ligas dos aços também afetam o tempo de nitretação quando uma certa espessura endurecida é necessária. Aespessura nitretada de aproximadamente 1mm é possível por nitretação quando o tempo de nitretação atinge 60 horas ou mais, denominando assim o nome de “plasma longa” (CIMM, 2018)