Aços ferramenta, Notas de estudo de Administração Empresarial

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A

A

Ç

Ç

OS PARA

OS PARA

FERRAMENTAS

FERRAMENTAS

A A

ç ç

os e ligas especiais os e ligas especiais

Cap Cap

7, item 7. 7, item 7.

Defini

Defini

ç

ç

ão

ão

Qualquer tipo de a Qualquer tipo de a

çç

o empregado na fabricao empregado na fabrica

çç

ão de ferramentas para corte,ão de ferramentas para corte,

dobramento ou qualquer outra maneira de conformar um material e dobramento ou qualquer outra maneira de conformar um material e

transform transform

áá

lo em uma pe lo em uma pe

ç ç

a com um uso definido. a com um uso definido.

Em servi Em servi

ç ç

o, a maior parte dos a o, a maior parte dos a

ç ç

os ferramentas são submetidos a tensões os ferramentas são submetidos a tensões

elevad elevad

í í

ssimas aplicadas em alta velocidade. As ferramentas devemssimas aplicadas em alta velocidade. As ferramentas devem

suportar estas tensões sem sofrerem deforma suportar estas tensões sem sofrerem deforma

ç ç

ões (elevada resistênciaões (elevada resistência

mecânica), desgaste (elevada dureza) ou trincas (elevada tenacid mecânica), desgaste (elevada dureza) ou trincas (elevada tenacid

ade). ade).

Diversas aplica Diversas aplica

ç ç

ões exigem que estas propriedades não sofram altera ões exigem que estas propriedades não sofram altera

ç ç

ões ões

sob temperatura elevada (resistência ao sob temperatura elevada (resistência ao

revenimento revenimento

Nenhum tipo Nenhum tipo

ú ú

nico de a nico de a

ç ç

o o

ferramenta combina a m ferramenta combina a m

á á

xima resistência aoxima resistência ao

desgaste, tenacidade e resistência ao desgaste, tenacidade e resistência ao

revenimento revenimento

. Consequentemente a . Consequentemente a

sele sele

ç ç

ão de um tipo de a ão de um tipo de a

ç ç

o o

ferramenta para uma determinada aplica ferramenta para uma determinada aplica

ç ç

ão ão

normalmente requer a execu normalmente requer a execu

çç

ão de experimentos exploratão de experimentos explorat

ó ó

rios para a rios para a

obten obten

ç ç

ão da melhor combina ão da melhor combina

ç ç

ão de propriedades. ão de propriedades.

A

A

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os r

os r

á

á

pidos

pidos

Os a

Os a

çç

os r

os r

á

á

pidos são apidos são a

ç

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os

os

ferramenta desenvolvidos para uso em

ferramenta desenvolvidos para uso em

ferramentas de corte de alta velocidade.

ferramentas de corte de alta velocidade.

Os a

Os a

çç

os r

os r

á

á

pidos são divididos em dois grupos:pidos são divididos em dois grupos:

A

A

ç

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os r

os r

áá

pidos ao Molibdênio (grupo M)

pidos ao Molibdênio (grupo M)

A

A

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os r

os r

áá

pidos ao Tungstênio (grupo T)

pidos ao Tungstênio (grupo T)

As aplica

As aplica

ç

ç

ões tões t

í

í

picas para os grupos M e T incluem:

picas para os grupos M e T incluem:

In

In

úú

meros tipos de ferramentas de corte (

meros tipos de ferramentas de corte (

bites

bites

bedames

bedames

, brocas,, brocas,

facas, facas circulares, brochas, serras)

facas, facas circulares, brochas, serras)

Algumas a

Algumas a

ç

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os são indicados para aplica

os são indicados para aplica

ç

ç

ões a frio, como matrizes

ões a frio, como matrizes

de corte e repuxo e pun

de corte e repuxo e pun

ç

ç

ões

ões

A

A

ç

ç

os como o M41 são usados na fabrica

os como o M41 são usados na fabrica

ç

ç

ão de ferramentas de

ão de ferramentas de

usinagem

usinagem

modernas

modernas

A

A

ç

ç

os r

os r

á

á

pidos ao molibdênio

pidos ao molibdênio

grupo M

grupo M

Estes a Estes a

ç ç

os apresentam Mo, W, Cr, V e C como elementos de liga principai os apresentam Mo, W, Cr, V e C como elementos de liga principai

s. s.

Os a Os a

ç ç

os do grupo M apresentam tenacidade ligeiramente superior aosos do grupo M apresentam tenacidade ligeiramente superior aos

a a

çç

os do grupo T, as demais propriedades são bastantes similares enos do grupo T, as demais propriedades são bastantes similares en

tre si. tre si.

Efeito dos elementos de liga Efeito dos elementos de liga

Aumento dos teores de C e V aumenta Aumento dos teores de C e V aumenta

se a resistência ao desgaste. se a resistência ao desgaste.

Aumento do teor de Aumento do teor de

Co Co

aumenta a resistênciaaumenta a resistência

à à

perda de dureza durante perda de dureza durante

uso em temperatura elevada (resistência ao uso em temperatura elevada (resistência ao

revenimentorevenimento

), entretanto), entretanto

diminui a tenacidade. diminui a tenacidade.

A dureza m A dureza m

áá

xima obtida em axima obtida em a

ç ç

os do grupo M varia de acordo com a os do grupo M varia de acordo com a

composi composi

ç ç

ão. Nos tipos M1, M2, M10, M30, M33 e M36 (teores de carbono ão. Nos tipos M1, M2, M10, M30, M33 e M36 (teores de carbono

entre 0,8 e 0,9%) a dureza m entre 0,8 e 0,9%) a dureza m

á á

xima xima

éé

normalmente 66 HRC. Os tipos normalmente 66 HRC. Os tipos

contendo altos teores de C e contendo altos teores de C e

Co Co

(M41, M42, M43, M44 e M46) (M41, M42, M43, M44 e M46)

apresentam dureza m apresentam dureza m

áá

xima entre 68 e 70 HRC. Entretanto existem xima entre 68 e 70 HRC. Entretanto existem

poucas aplica poucas aplica

çç

ões industrial que empregam estes a ões industrial que empregam estes a

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os com dureza os com dureza

m m

á á

xima. Normalmente, o tratamento t xima. Normalmente, o tratamento t

é é

rmico objetiva durezas entre 65 ermico objetiva durezas entre 65 e

68 HRC.

68 HRC.

Aços rápidos ao tungstênio-Grupo T Os aços rápidos do grupo T são caracterizados pelas elevadas resistências ao

revenimento e ao desgaste. São utilizados temperados e revenidos comdureza de 65 HRC.

Aplicações :a combinação entre resistência ao revenimento e resistência ao

desgaste faz com que os aços do grupo T sejam adequados paraferramentas de corte de alto desempenho. Adicionalmente, a tenacidadedestes aços é superior a dos metais duros em aplicações de corte delicadoe interrompido.

A presença entre elevados teores de W, V e C dão origem a vários tipos de

carbonetos duros e resistentes ao desgaste na microestrutura,particularmente nos tipos com mais que 1,5% de V e 1,0% de C. O tipo T15é o aço-ferramenta mais resistente ao desgaste do grupo T.

Qualquer aço deste grupo pode apresentar dureza de, no mínimo 64,5 HRC,

os aços com teores elevados de C e V podem atingir 67 HRC.

Microestrutura Microestrutura

t t

í í

pica pica

4,75-5,

4,50-5,

11,75-13,

1,0 máx.

0,3 máx.

3,75-5,

0,15-0,

0,15-0,

1,50-1,

T

4,25-5,

1,80-2,

13,25-14,

0,40-1,

0,3 máx.

3,75-4,

0,20-0,

0,20-0,

0,75-0,

T

11,0-13,

1,50-2,

18,5-21,

0,40-1,

0,3 máx.

4,00-4,

0,20-0,

0,20-0,

0,75-0,

T

7,00-9,

1,80-2,

17,50-19,

0,5-1,

0,3 máx.

3,75-5,

0,20-0,

0,20-0,

0,75-0,

T

4,25-5,

0,8-1,

17,50-19,

0,4-1,

0,3 máx.

3,75-4,

0,20-0,

0,10-0,

0,70-0,

T

1,8-2,

17,50-19,

1,0 máx.

0,3 máx.

3,75-4,

0,20-0,

0,2-0,

0,80-0,

T

0,9-1,

17,25-18,

0,3 máx.

3,75-4,

0,20-0,

0,10-0,

0,65-0,

T

Co

V

W

Mo

Ni

Cr

Si

Mn

C

Composição química

A

A

ç

ç

os

os

ferramenta para trabalho a

ferramenta para trabalho a

quente

quente

4,00-4,

1,75-2,

3,75-4,

0,30-0,

0,3 máx.

4,00-4,

0,20-0,

0,20-0,

0,32-0,

H

4,00-5,

0,3 máx.

4,75-5,

0,80-1,

0,20-0,

0,35-0,

H

0,80-1,

1,10-1,

0,3 máx.

4,75-5,

0,80-1,

0,20-0,

0,32-0,

H

0,50 máx.

1,00-1,

1,25-1,

0,3 máx.

4,75-5,

0,80-1,

0,20-0,

0,30-0,

H

0,30-0,

1,10-1,

0,3 máx.

4,75-5,

0,80-1,

0,20-0,

0,33-0,

H

0,25-0,

2,00-3,

0,3 máx.

3,00-3,

0,80-1,

0,25-0,

0,35-0,

H

0,75-1,

17,25-19,

0,3 máx.

3,75-4,

0,15-0,

0,15-0,

0,45-0,

H

0,40-0,

14,00-16,

0,3 máx.

3,75-4,

0,15-0,

0,15-0,

0,22-0,

H

0,40-0,

14,00-16,

0,3 máx.

2,50-3,

0,15-0,

0,15-0,

0,42-0,

H

0,75-1,

11,00-12,

0,3 máx.

11,0-13,

0,15-0,

0,15-0,

0,25-0,

H

0,25-0,

10,00-11,

0,3 máx.

1,75-3,

0,15-0,

0,15-0,

0,30-0,

H

0,30-0,

8,50-10,

0,3 máx.

3,00-3,

0,15-0,

0,15-0,

0,26-0,

H

Os aços do grupo H normalmente apresentam médio teor de C

e Cr, W, Mo e V em teores entre 6 e 25%. São divididos em três subgrupos:

• ao cromo (tipos H10 a H19)• ao tungstênio (H 21 a H26)• ao molibdênio (H42 e H43)

Co

V

W

Mo

Ni

Cr

Si

Mn

C

Ao cromo

Apresentam boa resistência ao revenimento devido a presença de Cr e elementosformadores de carbonetos (W, Mo e V). Os teores médios de C e elementos de ligapromovem boa tenacidade para durezas entre 40 e 55 HRC.A presença de altos teores de Mo e W aumentam a resistência ao revenimento epromovem uma simultânea redução de tenacidade.Os tipos mais utilizados são: H11, H12, H13 e H19. Suas aplicações incluem:fabricação de matrizes para a extrusão de Al e Mg, moldes de fundição, matrizes deforjamento, mandris e tesouras para trabalho a quente.O aço H11 é utilizado em componentes aeroespaciais submetidos a elevadas tensõesde trabalho. A vantagem deste aço sobre os aços de alta resistência é a capacidade deresistir a exposição prolongada em temperaturas de até 540ºC aliada a tenacidade eductilidade moderadas em resistências entre 1720 e 2070 MPa. Adicionalmente, devidoao endurecimento secundário, o aço H11 pode ser revenido em temperaturas elevadasresultando no completo alívio de tensões residuais.Outras vantagens importantes dos tipos H11, H12 e H13 para aplicações estruturais epara trabalho a quente incluem: facilidade de conformação, soldabilidade, baixocoeficiente de expansão, condutibilidade térmica aceitável e boa resistência a oxidaçãoe corrosão.

Ao Molibdênio

Ao Molibdênio

Existem somente dois aços para trabalho a quente aomolibdênio (H42 e H43). Estes aços contêm Mo, Cr, V, C e W,possuem propriedades mecânicas muito similares aos aços-ferramenta contendo W , sendo, inclusive, destinados àsmesmas aplicações. Apesar de sua composição sersemelhante aos aços rápidos ao Mo (grupo M), os teores de Csão menores e a tenacidade superior.

A principal vantagem dos aços H42 e H43 em relação aosaços-ferramenta ao W é o seu custo inferior.

A

A

ç

ç

os

os

ferramenta para trabalho a frio

ferramenta para trabalho a frio

Não apresentam teores de elementos de liga suficientes para

promover resistência ao revenimento, assim, suas aplicaçõesnão envolvem aquecimento prolongado ou repetitivo emtemperaturas acima de 260ºC.

São divididos em três categorias: •

temperáveis ao ar (grupo A - do inglês "AIR"),

alto C e alto Cr (grupo D),

temperáveis em óleo (grupo O - do inglês "OIL").

De alto C e alto Cr

De alto C e alto Cr

Todos os a Todos os a

ç ç

os do grupo D (exceto o D3) são temper os do grupo D (exceto o D3) são temper

á á

veis ao ar. O D veis ao ar. O D

é é

temper temper

á á

velvel

emem

ó ó

leo e, consequentemente, mais suscept leo e, consequentemente, mais suscept

í í

vel a trincas e vel a trincas e

distor distor

ç ç

ões dimensionais durante o tratamento. ões dimensionais durante o tratamento.

As aplica As aplica

ç ç

ões tões t

í í

picas do grupo D incluem: picas do grupo D incluem:

matrizes para corte e conforma matrizes para corte e conforma

ç ç

ão a frio, ão a frio,

estampos estampos

de repuxo profundo, de repuxo profundo,

matrizes para conforma matrizes para conforma

ç ç

ão de roscas, ão de roscas,

calibradores, calibradores,

facas e facas e

rasquetes rasquetes

3,80-4,

0,70-1,

0,3 máx.

11,5-13,

0,60 máx.

0,60 máx.

2,15-2,

D

2,50-3,

1,00 máx.

0,70-1,

0,3 máx.

11,0-13,

0,60 máx.

0,60 máx.

1,40-1,

D

1,00 máx.

0,70-1,

0,30 máx.

11,0-13,

0,60 máx.

0,60 máx.

2,05-2,

D

1,00 máx.

1,00 máx.

0,30 máx.

11,0-13,

0,60 máx.

0,60 máx.

2,00 -2,

D

1,10 máx.

0,70-1,

0,30 máx.

11,0-13,

0,60 máx.

0,60 máx.

1,40-1,

D

V

Co

W

Mo

Ni

Cr

Si

Mn

C

Temper

Temper

á

á

veis em

veis em

ó

ó

leo

leo

A propriedade mais importante em servi A propriedade mais importante em servi

ç ç

o dos ao dos a

ç ç

os do grupo O os do grupo O

é é

a sua altaa sua alta

resistência ao desgaste em temperatura ambiente, creditada ao el resistência ao desgaste em temperatura ambiente, creditada ao el

evado evado

teor de C. teor de C.

Entretanto, os a Entretanto, os a

ç ç

os do grupo O possuem baixa resistência ao os do grupo O possuem baixa resistência ao

revenimento revenimento

As aplica As aplica

ç ç

ões dos aões dos a

ç ç

os do grupo O incluem componentes temperados e os do grupo O incluem componentes temperados e

revenidos revenidos

para a faixa de dureza entre 56 e 62 HRC: para a faixa de dureza entre 56 e 62 HRC:

matrizes e pun matrizes e pun

ç ç

ões para corte, ões para corte,

matrizes para conforma matrizes para conforma

ç ç

ão e ão e

rebarba rebarba

ç ç

ão ão

matrizes para matrizes para

flangeamentoflangeamento

(reviramento da borda) (reviramento da borda)

calibradores calibradores

0,40 máx.

1,00-2,

0,30 máx.

0,30 máx.

0,35-0,

0,60 máx.

1,00 máx.

1,10-1,

O

0,30 máx.

0,30 máx.

0,3 máx.

0,55-1,

0,30-1,

1,25-1,

O

0,30 máx.

0,30 máx.

0,30 máx.

0,50 máx.

0,50 máx.

1,40-1,

0,85-0,

O

0,30 máx.

0,40-0,

0,30 máx.

0,40-0,

0,50 máx.

1,00-1,

0,85-1,

O

Co

V

W

Mo

Ni

Cr

Si

Mn

C

AISI