O AISI 8620 é um aço de baixa liga para cementação amplamente utilizado em componentes mecânicos que exigem uma combinação de um núcleo tenaz, boa usinabilidade e uma superfície dura e resistente ao desgaste. Ele contém carbono juntamente com níquel, cromo e molibdênio, conferindo à liga melhor resistência, tenacidade e temperabilidade do que muitos aços comuns de baixo carbono. Devido a essas características, o AISI 8620 é comumente selecionado para engrenagens, eixos, buchas, pinos, pinhões, componentes de comando, peças relacionadas a rolamentos e outros componentes de precisão expostos a cargas repetidas ou desgaste superficial. É particularmente útil quando um componente deve permanecer relativamente tenaz internamente, enquanto a superfície externa necessita de maior dureza.

O teor de carbono do AISI 8620 é relativamente baixo, tipicamente em torno de 0,18-0,23%. Este baixo nível de carbono ajuda a manter a ductilidade e a tenacidade no núcleo de um componente acabado. O níquel melhora a tenacidade, o cromo aumenta a temperabilidade e a resistência ao desgaste, e o molibdênio contribui para a resistência e ajuda a reduzir a fragilidade por revenido. Essa combinação de ligas torna o AISI 8620 adequado para cementação, onde o carbono é introduzido na superfície antes do endurecimento. Após a cementação e tratamento térmico, a superfície pode atingir alta dureza, enquanto o núcleo permanece consideravelmente mais tenaz e resistente ao impacto.

O AISI 8620 é frequentemente fornecido em condições recozidas, normalizadas ou de outra forma usináveis antes do tratamento térmico final. Sua usinabilidade é geralmente considerada boa para um aço ligado, especialmente quando a usinagem é realizada antes da cementação e do endurecimento. A torneamento CNC e a fresamento CNC são comumente usados para fabricar componentes de AISI 8620. O torneamento é adequado para peças cilíndricas como eixos, pinos, buchas, blanks de engrenagens e buchas, enquanto o fresamento é comumente usado para superfícies planas, ranhuras, cavidades, chaveteiros, superfícies de montagem e geometrias mais complexas.

Durante a usinagem CNC de AISI 8620, as condições de corte devem ser selecionadas de acordo com a condição do material, a geometria da peça e a tolerância exigida. Ferramentas de corte de metal duro são comumente usadas para usinagem de produção, pois proporcionam boa vida útil da ferramenta e permitem velocidades de corte mais altas. Bordas de corte afiadas e fixação estável são importantes ao produzir recursos de tolerância apertada. Forças de corte excessivas podem afetar paredes finas, eixos esbeltos ou outras estruturas relativamente flexíveis, portanto, a estratégia da trajetória da ferramenta, a profundidade de corte e o design do dispositivo devem ser considerados cuidadosamente.

O refrigerante pode melhorar a remoção de cavacos, controlar a temperatura de corte e reduzir o desgaste da ferramenta durante a usinagem. O resfriamento consistente é especialmente útil ao usinar cavidades profundas, recursos internos ou operações de torneamento longas onde o acúmulo de calor pode influenciar a estabilidade dimensional. O controle adequado de cavacos também é importante, pois cavacos longos ou mal controlados podem danificar superfícies acabadas ou interferir em operações de usinagem automatizadas. Para peças de produção, avanços, velocidades, geometria de inserto e entrega de refrigerante otimizados podem melhorar significativamente a eficiência da usinagem.

O AISI 8620 pode ser usinado para produzir recursos relativamente precisos antes do tratamento térmico, incluindo roscas, ranhuras, furos, ombros, chaveteiros, estrias e superfícies de acoplamento. No entanto, os fabricantes devem considerar as mudanças dimensionais que podem ocorrer durante a cementação e o tratamento térmico. Componentes que exigem tolerâncias finais muito apertadas podem, portanto, ser usinados ligeiramente superdimensionados antes do tratamento térmico e, em seguida, acabados por retificação, torneamento duro, brunimento ou outro processo de precisão. Essa abordagem ajuda a compensar a distorção e permite que as dimensões críticas atendam aos requisitos finais do desenho.

A cementação é um dos tratamentos mais importantes associados ao AISI 8620. Durante a cementação, o componente é aquecido em um ambiente rico em carbono para que o carbono se difunda na camada superficial. A peça é subsequentemente temperada e revenida para produzir uma camada superficial dura envolvendo um núcleo comparativamente tenaz. Dependendo da aplicação e dos parâmetros do processo, o AISI 8620 cementado pode atingir níveis de dureza superficial em torno de 50 a 60 HRC. A profundidade de camada necessária deve ser determinada pelo tamanho do componente, condições de carga, requisitos de desgaste e especificações de engenharia.

Essa combinação de dureza superficial e tenacidade interna explica por que o AISI 8620 é frequentemente usado para engrenagens e outros componentes de transmissão. Os dentes de engrenagem sofrem estresse de contato e desgaste repetidos, tornando a dureza superficial importante. Ao mesmo tempo, o componente deve resistir a impactos e fadiga sem se tornar excessivamente quebradiço. Uma engrenagem de AISI 8620 adequadamente cementada pode fornecer a superfície de trabalho dura necessária para resistência ao desgaste, mantendo tenacidade suficiente sob a superfície.

O tratamento térmico deve ser considerado no início do processo de fabricação, em vez de ser tratado como uma operação final separada. A cementação, têmpera e revenido podem causar distorção, especialmente em seções finas, peças assimétricas, eixos longos ou componentes com espessura de parede irregular. Os planos de usinagem CNC podem, portanto, incluir material adicional em superfícies críticas para acabamento final após o tratamento térmico. Os fabricantes também podem usar procedimentos de tratamento térmico controlados, fixação adequada e sequências de usinagem apropriadas para reduzir a deformação.

Além da cementação, peças de AISI 8620 podem receber outros processos de acabamento e tratamento de superfície, dependendo da aplicação. O óxido preto pode fornecer uma aparência escura e proteção leve contra corrosão quando usado em conjunto com óleo ou outro revestimento protetor. A galvanização com zinco pode ser selecionada quando uma proteção contra corrosão mais forte é necessária, particularmente para componentes que operam em ambientes relativamente moderados. A galvanização com níquel pode fornecer proteção adicional contra corrosão e proteção de superfície e também pode ser escolhida por requisitos de aparência ou funcionais.

Revestimentos de fosfato também podem ser aplicados a alguns componentes de AISI 8620 para melhorar a resistência à corrosão, auxiliar na retenção de lubrificante ou fornecer uma superfície adequada para revestimentos subsequentes. Pintura e revestimento em pó são possíveis para peças onde as superfícies expostas requerem proteção ambiental adicional, embora a espessura do revestimento deva ser considerada em torno de furos roscados, ajustes de precisão e outros recursos dimensionalmente sensíveis. Para componentes de alta precisão, as especificações de tratamento de superfície devem identificar quais superfícies podem ser revestidas e quais superfícies devem permanecer mascaradas.

Retificação e polimento são tecnicamente operações de acabamento em vez de tratamentos químicos de superfície, mas podem ser importantes depois que o AISI 8620 foi endurecido. A retificação de precisão é frequentemente usada para restaurar a precisão dimensional, melhorar a circularidade, controlar os ajustes de rolamento ou obter baixa rugosidade superficial em superfícies endurecidas. A retificação de engrenagens pode ser usada em componentes de transmissão exigentes onde a precisão do perfil do dente e a qualidade da superfície são críticas. O torneamento duro também pode ser uma opção para certas geometrias e requisitos de produção.

Os projetistas devem especificar claramente a condição do material e os requisitos de tratamento térmico nos desenhos de engenharia. Simplesmente especificar "AISI 8620" pode não fornecer informações suficientes para a fabricação, pois as propriedades finais dependem fortemente da profundidade de cementação, dureza superficial, dureza do núcleo, condições de têmpera e revenido. Se apenas certas superfícies exigirem endurecimento superficial, isso também deve ser claramente identificado. As dimensões críticas que devem ser mantidas após o tratamento térmico devem ser distinguidas das dimensões que podem tolerar variações normais do processo.

Ao selecionar AISI 8620 para peças usinadas em CNC, os engenheiros também devem considerar se sua capacidade de endurecimento superficial é realmente necessária. Se um componente precisar apenas de resistência moderada e não exigir uma superfície dura e resistente ao desgaste, outro aço pode fornecer uma rota de fabricação mais simples. No entanto, para engrenagens, eixos, pinos, buchas e outras peças mecânicas que combinam desgaste por contato com impacto ou carregamento cíclico, o AISI 8620 oferece um equilíbrio eficaz entre usinabilidade, tenacidade e temperabilidade superficial.

Para projetos de fabricação personalizados, a usinagem CNC e o tratamento térmico devem ser planejados como um processo integrado. As tolerâncias de usinagem, a profundidade da camada cementada, o controle de distorção, as operações de acabamento, o tratamento de superfície e os requisitos de inspeção influenciam o desempenho final da peça. Ao coordenar esses fatores desde o início, os fabricantes podem produzir componentes de AISI 8620 com dimensões confiáveis, superfícies duráveis e propriedades mecânicas adequadas para aplicações industriais exigentes.