aços para ferramentas

8/2/2019 aos para ferramentas

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Aos Especiais para Ferramentas e Matrizes

1 - Introduo As ferramentas utilizadas na indstria em geral e, particularmente, na indstria

mecnica, so um acessrio imprescindvel na usinagem e conformao de peasmetlicas ou no, fabricadas pelos processos tradicionais de produo. Essasferramentas devem apresentar requisitos que possibilitem realizar as operaes a queforam destinadas com preciso sendo necessrio confeccion-las em funo do trabalhoexigido.

As principais propriedades dos aos para ferramentas e matrizes so: alta dureza,tenacidade suficiente para evitar falha por fratura, alta resistncia ao desgaste, compresso, ao cisalhamento, ao choque trmico e ao impacto, boas propriedadesmecnicas e trmicas em temperaturas elevadas e ser inerte quimicamente.

Em princpio, dois so os fatores que fundamentalmente possibilitam oatendimento das exigncias de qualidade dos aos considerados:

- Composio qumica: os principais elementos de liga presentes nos aos paraferramentas e matrizes so os seguintes: carbono, silcio, mangans, cromo, vandio,tungstnio, molibdnio e cobalto.- Tratamento trmico: a mais importante fase de fabricao, pois ele que irdeterminar a estrutura e as propriedades finais, de acordo com as condies e asnecessidades de servio.

2 Classificao dos aos para ferramentas e matrizes

2.1- Aos-CarbonoNo fim do sculo XIX, a maioria das ferramentas utilizadas empregava ao-

carbono em sua composio. Esses materiais apresentam vantagens, como custo maisbaixo que os outros materiais, disponibilidade mais fcil, melhor usinabilidade, fceisde temperar dureza mxima, pois no exigem temperaturas excessivamente elevadas,

soldabilidade maior que a de qualquer outro ao, fceis de serem endurecidos apenasparcialmente.
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O carbono o elemento mais importante, deste modo, as aplicaes podem serrelacionadas a seguir:- Aos com carbono at 0,75%: temperatura de tmpera mais elevada. Empregado empeas de mquinas resistentes a desgaste moderado, ferramentas para usinagem demadeira e utenslios agrcolas;- Aos com carbono entre 0,75 e 0,90%: sensvel ao superaquecimento, boa resistnciaao choque. Empregado em formes, ferramentas pneumticas, matrizes paraestampagem profunda;- Aos com carbono entre 0,90 e 1,10%: boa resistncia ao desgaste, grande dureza erelativa tenacidade. Empregados em fresas, mandris, matrizes para corte;- Aos com carbono entre 1,10 e 1,40%: mxima dureza e durabilidade e resistncia aodesgaste elevada. Empregado em plainas, brocas, alargadores, matrizes paraestiramento.

Os outros elementos de liga presentes nos aos-carbono para ferramentas so asseguintes:- Silcio: elemento desoxidante. Presente em baixos teores, entre 0,6 a 1,3%.- Mangans: desoxidante e dessulfurante at 0,5%. Em teores mais elevados, melhora atemperabilidade.

- Cromo: aumenta a temperabilidade, a dureza e a resistncia ao desgaste. Seu teor podechegar a 14%.- Vandio: desoxidante e controlador do tamanho do gro, aumenta a temperabilidade,forma carbonetos estveis e melhora a dureza a quente. Seu teor varia entre 0,25 a0,35%.- Tungstnio: formador de carbonetos. Pode ser encontrado em teores at 4%.- Molibdnio: melhora a dureza a quente, a resistncia, a ductilidade e a

temperabilidade.

2.2- Aos rpidosNa virada do sculo XIX, Taylor e White desenvolveram o primeiro ao-rpido,

revolucionando a prtica de usinagem na poca, proporcionando grande aumento daprodutividade. A velocidade de corte foi aumentada em cerca de 10 vezes.

As principais aplicaes dos aos-rpidos so em brocas, fresas, cossinetes,

brochas. Podem ser encontrados no mercado um variado grupo de aos rpidos, cadaum tendo uma aplicao especfica.


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As ligas de ao-rpidos possuem os seguintes elementos em suas composies:- Carbono: com teores entre 0,7 a 1,6%.- Tungstnio: responsvel pela elevada resistncia ao desgaste, podem chegar a teoresde 20%.- Molibdnio:

De acordo com o American Iron and Steel Institute AISI os aos para ferramentas e

matrizes podem ser classificados em sete categorias principais (182):

- Aos temperveis em gua, identificados pela letra W;

- Aos resistentes ao choque, identificados pela letra S;

- Aos-ferramenta para moldes, identificados pela letra P;

- Aos-ferramenta para fins especiais identificados pelas letras L e F ou semidentificao.

Estes aos podem ser subdivididos nos seguintes grupos:

- aos-ferramenta matriz;

- aos ao tungstnio para acabamento;

- aos de alto carbono e baixo teor de liga;

- aos semi-rpidos;

- aos grafticos;

- Aos-ferramenta para trabalho a frio, identificados pelas letras O, A, D;

- Aos-ferramenta para trabalho a quente, identificados pela letra H;


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- Aos rpidos, identificados pelas T e M.

As aplicaes podem ser agrupadas em cinco tipos bsicos de operao:

- ferramentas de conformao, a quente ou a frio, incluindo aplicaes tais como blocose insertos de matrizes, ferramentas para forjamento a quente, ferramentas paraprensagem e estampagem profunda, matrizes e punes para recalque a frio,ferramentas para extruso e aplicaes semelhantes. Devido ao fato deles seremexpostos a elevadas tenses por curtos perodos de tempo durante a operao, seuscaractersticos principais devem ser, alm da resistncia ao desgaste, tenacidade eusinabilidade. As aplicaes em servio de conformao a quente devem caracterizar-seigualmente por dureza a quente;

- ferramenta de corte, incluindo lminas de tesoura, matrizes de corte em forjamento erecalque de rebarbao, matrizes para recorde de discos, punes e aplicaessemelhantes. Esto tambm sujeitas a altas tenses e exigem, alm resistncia aodesgaste, alta tenacidade. Exigncias secundrias so segurana e mnimo empenamento

na tmpera;

- ferramentas para usinagem, incluindo todas as ferramentas empregadas em mquinasoperatrizes, as quais exigem alta dureza temperatura ambiente e dureza a quente, almde resistncia ao desgaste. Tenacidade um caracterstico secundrio;

- ferramentas para moldes, incluindo aplicaes tais como moldes para plsticos,

moldes para fundio sob presso de metais e ligas de zinco, alumnio e cobre eferramentas para metalurgia do p (compactao), briquetagem de tijolos e de materiaiscermicos;

- aplicaes miscelneas, onde se exige alta resistncia ao desgaste, como discos paramquinas de moldar por projeo centrfuga de areia e discos de esmeris, ou altatenacidade, como peas de percusso, ou alta dureza, como calibres, etc.


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Para selecionar um ao para ferramenta deve-se considerar, portanto, as aplicaes paraas quais as ferramentas so destinadas e, para cada caso, as propriedades de maior oumenor importncia.

Para a maioria das aplicaes, os caractersticos de maior importncia so resistncia aodesgaste, tenacidade e dureza a quente.

Outras propriedades, como dureza de trabalho (relacionada com o limite de escoamentoou limite de elasticidade do ao), profundidade de endurecimento (relacionado com ocaracterstico de tenses internas do ao) e tamanho de gro so considerados de menorimportncia para certas aplicaes, mas para outros podem ser relevantes.

Para facilitar a seleo de cada ao destinado a uma aplicao determinada, estabeleceu-se um sistema numrico de 1 (baixo) a 9 (alto) que permite qualificar o ao em funodos caractersticos considerados de maior importncia, ou seja, resistncia ao desgaste,tenacidade e dureza a quente.

Os caractersticos de menor importncia (relativa) so relacionados em nmeros

correspondentes dureza Rockwell C, tamanho de gro Shepherd e profundidade deendurecimento, neste caso utilizando as letras S (shallow= pouco profunda), M

(medium= profundidade mdia) e D (deep grande profundidade).

A Tabela 76 (183) indica, em funo dos fatos acima expostos, o primeiro passo para aseleo de aos para ferramentas e matrizes.

05 - Aos temperveis em gua Apresentam o carbono como o principal elemento de liga. Constituem, por assim dizer,o ponto de partida ou a base na escolha dos aos para ferramentas e matrizes. A no serque se exijam os requisitos maior resistncia ao desgaste, maior tenacidade, maior

temperabilidade e dureza a quente, esses aos, ao carbono simplesmente, ou em

pequenas adies de cromo e vandio, so plenamente satisfatrios e so, sobretudo, de

menor custo. Como o carbono medida que aumenta, melhora a dureza e a resistnciaao desgaste do ao, mas diminui a sua tenacidade, a sua escolha apropriada depender


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das condies de servio. Geralmente, os diversos tipos so classificados pelaporcentagem de carbono e, de acordo com o teor desse elemento, pode-se estabeleceruma escala, como se v abaixo, correspondendo tenacidade e dureza do ao.

0,50% C simplesmente tenaz;

0,60% C muito tenaz, com caractersticos adequados para tmpera e revenido;resistente ao choque;

0,70% C tenacidade excelente e gume cortante; resistente ao choque;

0,80% C gume cortante satisfatrio aliado boa tenacidade;

1,00% C gume cortante e tenacidade aproximadamente idnticos;

1,20% C grande dureza aliada a certa tenacidade;1,30% C grande dureza no gume cortante; a tenacidade menos importante;

1,40% C o primeiro requisito grande dureza no gume cortante; a tenacidade secundria.

Tabela 77 Aos para ferramentas temperveis em gua

Ti

po

AI

SI

Composio qumica

nominal, %

Caractersticos gerais

C Mn

Si Cr V Profundidade deendurecimento

Tenacidade

Resistncia aodesgaste

Durezaaquente

Usinabilidade

CLASSE 110 (AO CARBONO)

11 W 0,70/ 0, 0, 0,1 - pequena 3 a 7 2 a 4 1 9


7/90

0 1 1,50 25 25 5max.

CLASSE 120 (AO CARBONO-VANDIO)120

W2

0,85/ 1,50

0,25

0,25

0,15max.

0,25

pequena 3 a 7 2 a 4 1 9

121

W3

1,00 0,25

0,25

0,15max.

0,50

pequena 3 a 7 4 1 9

122

- 0,90 0,40

0,25

0,15max.

0,10

pequena 3 a 7 3 1 9

CLASSE 130 (AO CARBONO-CROMO)130

- 1,00 0,25

0,25

0,10

- pequena 3 a 7 3 a 4 1 9

131

W4

1,00 0,25

0,25

0,25

- pequena 3 a 7 3 a 4 1 9

132

W5

1,10 0,25

0,25

0,50

- pequena 3 a 7 3 a 4 1 9

133

W4

0,90 0,70

0,25

0,25

- pequena 3 a 7 3 1 9

CLASSE 140 (A0 CARBONO-CROMO-VANDIO)140

W7

1,00 0,25

0,25

0,35

0,20

pequena 3 a 7 3 1 9

Os tipos mais importantes so 110 e 120. Quando o vandio no especificado, seu teormximo 0,10%.


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Assim sendo, as aplicaes dos vrios tipos de ao-carbono para ferramentas e matrizesso as seguintes (184):

- aos com carbono at 0,75% - martelos, ferramentas de ferreiro, matrizes paraforjamento a quente em matriz, etc. ou seja, empregos onde se exige grandetenacidade aliada conveniente dureza, alm de alta resistncia ao choque;

- aos com carbono de 0,75% a 0,90% - formes, punes, ferramentas pneumticas,lminas de tesoura, matrizes para estampagem profunda, matrizes para forjamentorotativo, etc. ou seja, emprego onde se exige superfcie dura com considerveltenacidade, alm de certa resistncia ao desgaste e boa resistncia ao choque;

- aos com carbono de 0,90% a 1,10% - frezas, mandris, matrizes para corte,embutimento, estiramento, lminas de faca, limas, etc., ou seja, aplicaes em que essencial gume cortante de grande dureza, alm de boa resistncia ao desgaste;

- aos com carbono de 1,10% a 1,40% - ferramentas de tornos, plainas, brocas,alargadores, matrizes para estiramento; para trabalho em madeira, navalhas, etc. ou

seja, empregos em que se exige gume cortante de mxima dureza e mximadurabilidade, alm de alta resistncia ao desgaste.

A introduo de pequena quantidade de vandio contribui para obteno de granulaofina e preveno contra crescimento do gro se o ao for superaquecido. O vandio,portanto, melhora a tenacidade e os aos carbono-vandio so recomendados para oscasos em que se deseja mxima tenacidade. A introduo de cromo, tambm em baixos

teores, aumenta ligeiramente a profundidade de endurecimento e melhora levemente aresistncia ao desgaste. Cromo e vandio, introduzidos simultaneamente em baixosteores, melhoram ainda mais a temperabilidade do ao.

A figura 139 (185) mostra a curva TTT de um ao-carbono com 1% de carbono.Verifica-se que tais aos devem ser esfriados muito rapidamente em gua natmpera, para adquirirem a estrutura martenstica.


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A pequena profundidade de endurecimento que caracteriza esses aos ao carbono e aocarbono-vandio para ferramentas , de certo modo, uma vantagem, pois quandotemperados em seces com mais de de dimetro, eles apresentaro uma camada

superficial dura com um ncleo mole e tenaz. Por outro lado, a necessidade de temper-los em gua, torna-os mais suscetveis de empenamento ou fissurao, de modo quedeve ser evitada a fabricao, a partir desses aos, de peas com formas relativamentecomplexas ou apresentando rasgos de chavetas, orifcios, cantos muito vivos, etc. Outradesvantagem que as ferramentas confeccionadas com esses aos temperveis em gua,se excessivamente aquecidas quando em servio, amolecero mais ou menosrapidamente, perdendo o seu gume cortante.

Fig. 139 Curva em C para ao-ferramenta com 1% de carbono.

5.1 Tratamentos trmicos dos aos temperveis em gua

Esses aos, sendo os mais simples dentre os aos para ferramentas so os mais fceis deprocessar, inclusive no que diz respeito aos seus tratamentos trmicos.

A Tabela 78 (186) mostra as temperaturas empregadas nos diversos tratamentostrmicos. Inclui-se ainda na Tabela a dureza usual de trabalho e a dureza superficialaps a tmpera. No est indicada a prtica de normalizao a qual, embora no sejaabsolutamente necessria, conveniente aps o forjamento e antes do recozimento, demodo a produzir uma estrutura mais uniforme. A normalizao realizada a umatemperatura ligeiramente acima da linha Acm.

Tabela 78 Temperaturas de tratamentos trmicos e durezas de aos temperveisem gua

Tipo AISI Durezade

Durezasuperficial

Temperatura de tratamento trmico, CRecozimento Tmpera Meio de Revenido


10/90

trabalhousualRC

no estadotemperadoRC

resfriamento (faixa)

110 W1 58 a 65 65 a 67 738/788 760/843 gua 149/343120 W2 58 a 65 65 a 67 738/788 760/843 gua 149/343121 W3 58 a 65 65 a 67 738/788 760/843 gua 149/343122 - 58 a 65 65 a 67 738/788 760/843 gua 149/343130 - 58 a 65 65 a 67 738/788 760/843 gua 149/343131 W4 58 a 65 65 a 67 738/788 760/843 gua 149/343132 W5 58 a 65 65 a 67 738/788 760/843 gua 149/343133 W4 58 a 65 65 a 67 738/788 760/843 gua 149/343140 W7 58 a 65 65 a 67 738/788 760/843 gua 149/343

A estrutura que resulta da normalizao predominantemente perltica, de baixa dureza,com alguma tendncia de apresentar cementita nos contornos dos gros, se o teor decarbono for superior a 0,9 ou 1,0%.

O recozimento, cuja faixa de temperaturas est indicada na Tabela 78, objetiva reduzir adureza, facilitando a usinagem, aliviar as tenses que tenham sido introduzidas porconformao mecnica e produzir uma estrutura mais adequada para a tmpera.

Como se v pela Tabela 78, a temperatura de recozimento sempre inferior denormalizao e nunca superior a 800 graus C.

Para reduzir a tendncia oxidao ou descarbonetao, convm colocar as ferramentasem caixas contendo uma substncia inerte, como areia seca, ou tratadas em fornos deatmosfera controlada. O empacotamento assegura uma velocidade de resfriamento lentoa partir da temperatura de recozimento. O tempo temperatura depende da espessuradas peas: at 2,5 cm de seco, so suficientes 15 minutos temperatura derecozimento; uma pea com cerca de 20 cm de seco exige cerca de 2 a 2-1/2 horas depermanncia temperatura. O resfriamento deve ser lento, com uma velocidade mxima


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de 28 graus C por hora at a temperatura de 538 graus C, a partir da qual o resfriamentopode ser acelerado.

A importncia do controle da velocidade de resfriamento reside no fato de que se deveevitar a formao de rendilhado de cementita nos contornos de gro de perlita resultantee procurar obter-se uma distribuio de carboneto fino tpico da microestruturaesferoidita ou uma estrutura mista lamentar e esferoidal. Ambas essas estruturas sofavorveis para a usinagem e para a tmpera posterior.

A Tabela 78 mostra a faixa de temperaturas para a tmpera. Pela mesma, verifica-se queas temperaturas empregadas so superiores s da linha de transformao A1, mas beminferiores s da linha Acm, o que revela que, antes da tmpera, as microestruturas dosaos de alto carbono consistem de austenita e carboneto residual. O resfriamento aps oaquecimento deve ser muito rpido, em gua ou salmoura para se ter a quantidadesuficiente de martensita (ver a curva em C, figura 139). No h transformao total daaustenita em martensita, isto , forma-se tambm perlita, sobretudo em direo aoncleo das peas e, alm disso, a zona temperada apresenta certa quantidade decarboneto que no se dissolveu na temperatura de austenitizao e certa quantidade de

austenita retida. A quantidade desta austenita retida influi nas propriedades do ao,sobretudo na dureza no estado temperado e na estabilidade dimensional.

Na realidade, os aos-ferramenta simplesmente ao carbono, ainda que este seja elevado,no apresentam temperabilidade suficiente para endurec-los completamente, mesmoem seces relativamente moderadas, de modo que a adio de cromo, vandio ou deambos esses elementos, ainda que em baixos teores, assegura uma maior profundidade

de endurecimento, permitindo a confeco de ferramentas de maiores dimenses.

A operao final o revenido, com ampla faixa de temperaturas, como a Tabela 78mostra, dependendo a sua escolha da dureza final desejada. O revenido, como se sabe,corrige o excesso de dureza da tmpera e alivia as tenses provocadas pelo resfriamentodrstico em gua ou salmoura. No revenido entre 230 e 290 graus C nota-se uma bruscaqueda na tenacidade, revelada por ensaio de choque por toro. Essa propriedade volta,

entretanto, a melhorar a temperaturas mais elevadas. Durante muito tempo, essefenmeno tem sido atribudo a uma decomposio de austenita retida ou a uma


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coagulao de partculas de carboneto a um determinado tamanho crtico (187). Estudosmais recentes atribuem o fenmeno, chamado de fragilidade a 260 graus C

formao de pelculas de cementita nos contornos de gro de cementita.

Tabela 79 Vantagens, desvantagens e aplicaes tpicas de ao-carbono paraferramentas

Vantagens Desvantagens Aplicaes tpicas Boa usinabilidade

Gume cortante agudo

Tratamento trmico fcil

Dureza superficial elevadacom ncleo de tenacidadesatisfatria

Dureza a quente muitobaixa

Suscetibilidade fissura notratamento trmico, quandose exige na pea mudanasdrsticas de dimenso

Baixa capacidade demanter estabilidadedimensional durante otratamento trmico

Machos de tarraxasCossinetesBrocas helicoidaisLimasAlargadores manuaisEscareadores de tubosEscareadores ajustveisSerras de fita

Frezas para acabamentoespecialTalhadeiras, cinzis eformes manuais.

O tratamento trmico dos aos temperveis em gua de baixo teor em liga (comvandio, cromo, ou cromo-vandio) no difere essencialmente do tratamento trmicodos aos simplesmente ao carbono, como se pode notar pelo exame da Tabela 78.

5.2 Aplicaes dos aos temperveis em gua

A Tabela 79 (188) resume as vantagens, as desvantagens e aplicaes tpicas de aos-carbono para ferramentas.


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As ferramentas confeccionadas com esses aos, a rigor, no apresentam quaisquerlimitaes de forma, porque podem ser, de modo relativamente fcil, conformadas porusinagem, retificao ou outro mtodo similar. Um precauo a tomar, na operao deretificao final, depois da tmpera, evitar que a ferramenta fique danificada pelocalor desenvolvido nessa operao, visto que o ao-carbono amolece entre astemperaturas de 200 a 260 graus C.

De qualquer modo, as razes pelas quais os aos carbono ainda desempenham um papelimportante na indstria de ferramentas so, entre outras, as seguintes:

- custo mais baixo que os outros materiais para ferramentas;

- disponibilidade mais fcil;

- usinabilidade melhor;

- maior facilidade de tmpera, dureza mxima, pois no exigem temperaturas

excessivamente elevadas, como os aos rpidos, e utilizam um meio de resfriamentosimples e de grande disponibilidade (gua), que permite atingir dureza da ordem de 65Rockwell C;

- menor suscetibilidade descarbonetao que qualquer outro ao para ferramenta;

- soldabilidade maior que a de qualquer outro ao para ferramenta.

06 - Aos resistentes ao choque O principal grupo desses aos est representado na Tabela 80 (189). Como se v, soaos ao silcio, de 1,00 a 2,25%. Possuem, alm de alta resistncia ao choque, boaresistncia fadiga e ao desgaste.

Suas principais aplicaes so feitas em punes e matrizes, alm das ferramentasespecificamente operando em servio e condies de choque. A adio de silcio, em

teores que o tornam um elemento de liga, produz os seguintes efeitos (189):


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- eleva a temperatura crtica do ao, o que exige para a tmpera temperaturas maiselevadas (Tabela 81);

- promove a endurecibilidade, ao deslocar as curvas em C para a direita (figura 140);contudo, o silcio no rebaixa a temperatura Mi;

- retarda o amolecimento durante o revenido;

- tende a provocar descarbonetao mais rpida do ao, quando aquecido ao ar;

- confere ao ao tendncia crescente formao de carbono livre (grafitizao).

Tabela 80 Aos para ferramentas resistentes ao choque

Tipo

AISI

Composio qumicanominal, %

Caracterstcos gerais

C Mn

Si Cr

V Mo

Profundidadeendurecimento

Tenacidadeaodesgaste

Resistnciaaodesgaste

Durezaaquente

Usinabilidade

310

S2 0,50

0,40

1,00

- 0,20

0,50

mdia 8 2 2 8

311

- 0,65

0,50

1,00

- 0,20

0,50

mdia 7 3 2 8

312

S4 0,55

0,80

2,00

0,25

0,20

- mdia 8 2 2 8

313

S5 0,55

0,80

2,00

0,25

0,20

(a)

mdia 8 2 3 8

31

4

S6 0,

45

1,

40

2,

25

1,

50

0,

30

0,

40

mdia 8 2 3 8


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315

- 0,45

0,90

2,00

0,25

0,25

1,20

mdia 8 2 4 8

Os tipos mais importantes so 310 e 313; nos tipos 312, 313 e 315, o cromo opcional;nos tipos 310, 311, 312 e 315, o vandio opcional. (a) Mo varia de 0,20 a 1,35%.

Fig. 140 Diagrama de transformao isotrmica para ao tipo 314 com 0,43%C,1,35%Mn, 2,25%Si, 1,35%Cr, 0,40%Mo e 0,30%V, austenitizado a 927 graus C.

Na realidade, como o teor de carbono nesses aos relativamente baixo, essa tendnciade grafitizao no importante. Alm disso, a presena de molibdnio elementoformador de carbono contribui para prevenir o fenmeno.

A Tabela 81 (189) indica as temperaturas recomendadas de recozimento, tmpera erevenido.

No recozimento, o resfriamento feito no forno a uma velocidade de 27 a 28 graus Cpor hora, de modo a resultar numa dureza entre 183 a 228 Brinell (189). Na ausncia deum forno com atmosfera controlada, o material pode ser colocado em caixa envoltonuma mistura de carvo vegetal e uma substncia inerte, como areia, cal ou mica ouainda cavaco de ferro fundido limpo. O recozimento praticado nesses aos, sempreaps o forjamento.

As temperaturas de tmpera e os meios de resfriamento esto indicados na Tabela 81.Como a endurecibilidade desses aos mdia, na maioria dos casos emprega-se ummeio de resfriamento mais brando, como o leo.

Tabela 81 Temperaturas de tratamento trmico e durezas dos aos paraferramentas resistentes ao choque


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Tipo

AISI

Durezadetrabalho usualRC

Durezasuperficial noestadotemperado RC

Temperaturas de tratamento trmico, C Recozimento

Tmpera

Meio deresfriamento

Revenido (faixa)

310 S2 50 a 60 61 a 63 760/788 843/900 gua 149/427311 - 50 a 60 61 a 63 788/843 871/900 leo 149/427312 S4 50 a 60 58 a 63 760/802 871/954 gua, leo 149/427313 S5 50 a 60 61 a 63 760/802 871/927 leo 149/427314 S6 50 a 60 56 a 58 788/845 913/954 leo 149/427315 - 50 a 60 58 a 63 788/815 843/900 leo 149/427

A faixa de temperaturas de revenido ampla. Os aos dos tipos S resistem ao revenidomais do que os aos carbono, ou seja, eles apresentam uma queda de dureza mais lenta,at atingir-se as temperaturas de 315 a 370 graus C, porque, de acordo com estudos deOWEN (190), a presena de silcio exige temperaturas de revenido muito elevadas paraque ocorra o terceiro estgio da transformao da martensita.

6.1 Aplicaes dos aos resistentes ao choque ao silcio

A aplicao desses aos muito diversificada. Deve-se levar em conta nessas aplicaes

os seguintes pontos (189):

- o tipo 310 (S2) ligeiramente mais tenaz que o 312 (S4), mas de menor resistncia aodesgaste; esses aos esto sujeitos a mudanas dimensionais na tmpera relativamentegrandes, o que aconselha a no se empregar tais aos onde necessria a garantia deformas e dimenses precisas durante a tmpera. Esses tipos 310 e 312 so empregadosem talhadeiras manuais ou pneumticas, punes, contra-rebites, matrizes de


17/90

rebarbao, matrizes para forjamento rotativo, lminas de tesoura, chaves inglesas,garras e matrizes de cunhagem;

- o tipo 311 possui menor tenacidade que os anteriores, mas maior resistncia aodesgaste, em vista do maior teor de carbono; assim, ele empregado como uma opopara os tipos de menor teor de carbono sem grande resistncia ao desgaste ou para ostipos de maior teor de carbono, sem suficiente tenacidade;

- os outros tipos 313 (S5), 314 (S6) e 315 possuem maior endurecimento, de modo quesua aplicao recomendada em peas de maiores dimenses, como grandestalhadeiras, lminas de corte e matrizes.

Outros aos para ferramentas que podem ser classificados como resistentes ao desgasteesto agrupados nas Tabelas 82 (191) e 83 (192).

A Tabela 82 mostra os tipos de 320 e 325, empregados no s em talhadeiras, masigualmente em aplicaes de conformao a quente. Possuem valores razoveis de

resistncia ao choque e resistncia ao desgaste, devido presena de tungstnio.

Os tipos 330 e 331 so aos que podem ser colocados em servio apenas no estadotemperado, sem necessidade de revenido, apresentando nessas condies suficientetenacidade.

Tabela 82 Aos resistentes ao choque para talhadeiras

Tipo

AISI

Composio qumica, % Caractersticas gerais C M

n Si C

r Ni

V W Mo

Profundidadedeendure

ciment

Tenacidade

Resistncia aodesga

ste

Dureza aque

nte

Usinabilidade


18/90


19/90

Tabela 83 Aos resistentes ao choque (de baixo teor em elementos de liga)

Tipo

AISI

Composio qumica, % Caractersticas gerais C Mn Si Cr V M

o Ni

Profundidadedeendurecimento

Tenacidade


Dureza aquente

Usinabilidade

210

L1 0,10 0,30 0,25

1,25 - - - Mdia 4 3 2 8

211

L2,L3

0,65 /1,10

0,10 /0,90

0,25

0,70 /1,70

0,20

- - Mdia 4 a 6 2 a 3 2 8

212

L7 1,00 0,25 0,35

1,40 - 0,40

- Mdia 4 3 a 4 2 8

213

- 1,00 1,60 1,60

2,75 - - - Mdia 4 4 4 8

22

0

L2 0,45 /0,6

5

0,30 0,2

5

0,70 /1,2

0

0,2

0

- - Mdia 7 1 2 8

221

L2 0,45 /0,65

0,70 0,25

0,70 /1,20

0,20

0,25(a)

- Mdia 7 1 2 8

2

2

- 0,55 0,60 0,

2

0,70 - 0,

4

- Mdia 7 1 2 8


20/90

2 5 0223

- 0,50 0,85 0,25

0,95 - 0,20

- Mdia 7 1 2 8

224

- 0,55 0,90 0,25

1,10 0,10(a)

0,45

- Mdia 7 1 2 8

225

- 0,45 0,85 0,30

1,15 0,10(a)

0,50

- Mdia 7 1 3 8

226

- 0,45 0,30 0,25

1,60 0,25

1,10

- Mdia 7 1 3 8

230

- 0,90 0,30 0,25

0,30 - - 1,40

Mdia 5 2 2 7

231

- 1,00 0,40 0,25

0,65 - - 1,40

Mdia 4 3 2 7

23

2

L6 0,70 0,55 0,2

5

0,75 - 0,3

0(a)

1,5

0

Mdia 6 3 2 7

233

- 0,75 0,35 0,30

- - - 2,60

Mdia 5 3 2 7

2

3

- 0,70 0,50 0,

3

0,50 - 0,

1

0,

7

Mdia 6 2 2 8


21/90

4 0 5 0240

- 0,40 0,75 0,25

0,60 - 0,15

1,25

Mdia 8 1 2 7

241

- 0,55 0,50 0,25

0,90 - 0,30

1,40

Mdia 7 2 2 7

242

- 0,55 0,55 0,80

1,00 0,15(a)

0,75

1,60

Mdia 7 2 3 6

243

- 0,55 0,90 1,00

0,40 0,15(a)

0,45

2,70

Mdia 7 2 3 6

244

- 0,60 0,50 0,25

1,00 - 0,25

3,25

Mdia 7 2 3 6

245

- 0,40 0,30 0,25

1,60 - 0,85

4,50

Mdia 8 1 4 6

Os tipos L2, L3 e L6 so os mais importantes; (a) elemento opcional.

Tabela 84 Tratamentos trmicos e durezas de aos-ferramenta resistentes aochoque para talhadeiras

Tipo

AISI

Durezade

trabalh

Durezasuperficia

l no

Temperaturas de tratamento trmico, C Recoziment

o

Tmper

a

Meio de

resfriament

Revenid

o (faixa)


22/90


23/90

221 L2 45 a 62 56 a 62 788/829 802/885 gua, leo 177/593222 - 50 a 62 58 a 63 788/815 843/899 leo 149/538223 - 50 a 62 58 a 63 774/815 788/843 leo 149/538224 - 40 a 62 58 a 63 774/815 788/843 leo 149/538225 - 45 a 55 58 a 63 788/843 829/899 leo 149/538226 - 35 a 40 58 a 63 744/802 899/101

0leo 149/538

230 - 45 a 62 58 a 63 760/788 802/815 leo 177/538231 - 45 a 62 58 a 63 760/788 802/815 leo 177/538232 L6 45 a 62 58 a 63 760/788 760/788 leo 177/538233 - 45 a 62 58 a 63 760/788 802/815 leo 177/538234 - 45 a 62 58 a 63 760/788 802/843 leo 177/538

240 - 35 a 20 54 a 61 829/857 815/857 leo 177/538241 - 40 a 60 58 a 63 774/802 774/843 leo 177/538242 - 40 a 60 58 a 63 760/802 774/829 leo 177/538243 - 40 a 60 58 a 63 760/802 815/871 leo, ar 177/538244 - 40 a 60 58 a 63 760/802 815/871 leo, ar 177/538245 - 35 a 60 54 a 61 788/843 815/899 Ar 177/538

Podem ser empregados em talhadeiras, punes, matrizes e lminas de tesoura. Essesaos 330 e 331 tm, contudo, um emprego limitado, tendo sido substitudos pelos tiposresistentes ao choque ao silcio ou ao tungstnio.

As Tabelas 84 (191) e 85 (192) indicam as temperaturas recomendadas de tratamentotrmico para esses dois grupos de aos.

Tabela 86 Aos-ferramenta para moldes

Tip

AIS

Composio qumica, % Caractersticas gerais


24/90

o I C M

n Si Cr N

i V W M

o Profundidadedeendurecimento

Tenacidade


Dureza aquente

Usinabilidade

Para cavidades conformadas e/ou Cementadas370

P1 0,10

0,20

0,10

- - 0,10

- - pequena 9 1 (a) 1(a)

7

371

P3 0,10

0,50

0,20

0,60

1,25

- - - pequena 9 1 (a) 2(a)

7

372

P2 0,07

0,50

0,15

2,00

0,50

- 0,25

- pequena 9 1 (a) 2(a)

7

373

P5 0,10

0,30

0,20

2,25

- - - - pequena 9 1 (a) 2(a)

7

374

P6 0,10

0,40

0,20

1,50

3,50

- - - mdia 9 1 (a) 3(a)

6

375

P4 0,0

7

0,2

5

0,2

0

4,50

- - 0,5

0

- mdia 9 1 (a) 4(a)

5

376

P4 0,07

0,30

0,20

5,00

- 0,25

0,50

- mdia 9 1 (a) 4(a)

5

Para cavidades usinadas380

P20

0,3

5

0,7

5

0,4

5

1,70

- - 0,4

0

- mdia 8 1 (a) 2(a)

8


25/90

381

- 0,47

0,90

0,30

1,15

- 0,15

0,40

- mdia 7 1 (a) 2(a)

7

382

- 0,35

0,50

0,30

1,60

3,50

- 0,25

- mdia 8 1 (a) 3(a)

6

383

P21

0,20

0,30

0,30

0,25

4,00

0,20

- 1,20

grande 8 1 4 5

384

- 0,12

0,40

0,25

13,00

- - - - mdia 8 2 5 4

385

- 0,35

0,40

0,25

13,25

- - - - mdia 6 3 6 4

386

- 0,65

0,30

0,30

17,00

- - - - mdia 5 5 6 4

Os tipos mais importantes so 370, 374 e 380; o vandio elemento opcional; (a)depois da cementao.07 - Aos-ferramenta para moldes Estes aos esto representados na Tabela 86 (193). Os pertencentes aos tipos 370 a 376(AISI P1 a P6) caracterizam-se por baixo teor de carbono e a presena, em porcentagensvariveis, de diversos elementos de liga. Esses aos somente apresentam resistnciamecnica ao desgaste necessria para as aplicaes a que se destinam, aps tratamento

termo-qumico de cementao.

Depois de cementado, o tipo 370 (P1) apresenta uma resistncia ao desgaste semelhantea dos aos-carbono simples para ferramentas tipo 110, enquanto o tipo 376 (P4)cementado possui uma resistncia ao desgaste prxima da do ao para trabalho a friotempervel ao ar tipo 420 (A2).


26/90

O tipo 370 (P1) o mais fcil de ser conformado. A presena de vandio nesse aotende a produzir uma camada cementada de granulao fina.

Os outros tipos, de 371 a 376 ainda so facilmente conformveis (embora menos que otipo 370). A presena de elementos de liga tende a aumentar a sua endurecibilidade, aqual cresce medida que se caminha para o tipo 376.

Os tipos utilizados em cavidades usinadas (380 a 386) so de mdia profundidade deendurecimento, com exceo do tipo 383 (P21) que endurece mais profundamente. Estetipo possui ainda o caracterstico de ser um ao endurecvel por precipitao,comportando-se como certas ligas de alumnio. Ele temperado em leo. Um revenidoentre 677 e 690 graus C durante uma hora age como um tratamento de solubilizao ereduz a dureza a um valor (em torno de 30 RC) que permite a usinagem do material, Umtratamento posterior de envelhecimento a 565 graus C, durante 8 horas, causa oendurecimento por precipitao (46 RC), provavelmente pela formao de um compostointermetlico nquel-alumnio.

Os tipos 384, 385 e 386 podem ser considerados aos inoxidveis martensticos,

apresentando boa resistncia corroso.

As temperaturas de tratamento trmico esto indicadas na Tabela 87, devendo-se notarque as temperaturas de tmpera propostas e as durezas apresentadas para os tipos de 370a 376 so aps a cementao.

O recozimento confere excelente usinabilidade e capacidade de conformao de

cavidades. Contudo, os moldes de cavidades conformadas podem exigir recozimentosintermedirios de alvio de tenses antes que a conformao tenha atingido aprofundidade desejada.

Tabela 87 Temperaturas de tratamento trmico e durezas de aos-ferramentapara moldes


27/90

Tipo

AISI

Durezadetrabalho RC



Tmpera Meio deresfriamento

Revenido (faixa)

370 P1 50 a 64 62 a 64 732/900 788/802 gua 149/260371 P3 58 a 64 62 a 64 732/815 802/829 leo 149/260372 P2 58 a 64 62 a 63 732/815 829/843 leo 149/260373 P5 50 a 64 62 a 65 843/871 843/871 gua, leo 149/260374 P6 58 a 61 60 a 62 677/693 788/815 leo 149/232375 P4 58 a 64 62 a 65 871/900 885/927 gua, leo 149/260376 P4 58 a 62 61 a 63 843/871 940/954 gua, leo 149/427

380 P20 30 a 50 52 a 54 760/788 815/871 leo 149/260381 - 40 a 55 55 a 57 788/843 829/900 leo 177/260382 - 40 a 54 52 a 55 788/843 788/843 gua, leo 149/260383 P21 38 a 39 22 a 26 871/900 715/900 leo 482/538384 - 40 a 42 40 a 43 788/845 954/1010 gua, leo 260/427385 - 50 a 53 50 a 53 843/900 982/1038 leo 149/427386 - 51 a 57 55 a 58 843/900 1010/106

5gua, leo 149/427

Para os tipos 370 a 376, os valores de dureza e as temperaturas de tmpera so aps acementao.

Essas temperaturas de alvio de tenses so as seguintes (194):

Tipo 383 ----------------------------------------------------------- 399 a 427 graus C

Tipo 370 (P1) ----------------------------------------------------- 649 a 677 graus C

Tipos 371 (P3) e 374 (P6)---------------------------------------- 677 a 693 graus C


28/90

Tipos 372 (P2), 373 (P5), 380 (P20), 381, 382 --------------- 705 a 732 graus C

Tipos 375 (P4), 376 (P4), 384, 385, 386 ---------------------- 746 a 774 graus C

Fig. 141 Diagrama de transformao isotrmica ao ao tipo 384 austenido a 982 graus C

A cementao sempre praticada na classe 370, antes da tmpera e do revenido. Ostipos 380 (P20) e 381, quando empregados em moldes para plsticos, so igualmentecementados. As temperaturas de cementao variam de 870 a 930 graus C e o tempo cementao de 2 a 24 horas.

As temperaturas de tmpera e revenido esto representadas na Tabela 87. A figura 141apresenta o diagrama de transformao isotrmica do ao tipo 384 austenita a 982 graus

C.

7.1 Aplicaes dos aos-ferramenta para moldes

A maioria desses aos utilizada em cavidades para moldes de fundio de ligasmetlicas de baixo ponto de fuso. Alguns so empregados em discos ou placas dereforo e em blocos espaadores.08 - Aos-ferramenta para fins especiais Esses aos foram agrupados da seguinte maneira:

- Aos-ferramenta matriz

- Aos ao tungstnio para acabamento


29/90

- Aos de alto carbono e baixo teor em liga

- Aos semi-rpidos

- Aos grafticos

8.1 Aos-ferramenta tipo matriz

A Tabela 88 (195) mostra os dois tipos desse grupo, os quais se caracterizam por teor decarbono mdios e a presena de cromo, vandio, tungstnio, molibdnio e cobalto, emteores variveis.

A composio qumica desses aos baseada nas composies qumicas das matrizes

dos aos rpidos: assim, o tipo 300 essencialmente a composio-matriz do ao rpido650 (M2) e o tipo 301 corresponde matriz do ao rpido 645 (M42).

So empregados em matrizes de extruso, matrizes de compactao, mandris, matrizesde laminadores de rosca, lminas de serra e punes.

Tabela 88 Aos-ferramenta para fins especiais, tipo matriz

Tipo

AISI


n Si C

r V W M

o Co

Profundidadedeendure

cimento

Tenacidade

Resistncia aodesga

ste

Dureza aque

nte

Usinabilidade


30/90

300

- 0,50

- 0,20

4,50

1,00

2,00

2,75

- Grande 7 4 6 7

301

- 0,55

- 0,20

4,00

1,00

1,00

5,00

8,00

Grande 7 4 6 7

A Tabela 89 (195) indica as temperaturas de tratamento trmico. O meio deresfriamento mais comum o banho de sal a uma temperatura entre 540 e 620 graus C.Pode-se utilizar leo e, para peas finas, ar.

Tabela 89 Temperatura de tratamento trmico e durezas de aos-ferramenta tipomatriz

Tipo

AISI

Durezadetrabalho RC




Revenido (faixa)

300 - 55 a 60 59 a 61 871/900 1107/1181

Sal, leo,gua

510/621

301 - 58 a 54 61 a 64 871/900 1107/112

1

Sal, leo,

gua

510/621

8.2 Aos ao tungstnio para acabamento

A Tabela 90 (196) apresenta os dois tipos usuais. O mais importante o 340 (F2).


31/90

So empregados quando se deseja extrema resistncia ao desgaste e habilidade dereteno de uma aresta fina de corte.

Um dos empregos mais utilizados desses aos destina-se a matrizes de estiramento defios e pequenos tubos. Para operaes de usinagem so pouco usados.

Tabela 90 Aos-ferramenta ao tungstnio para acabamento

Tipo

AISI

Composio qumica, % Caratersticas gerais C M

n Si W M

oCr

Profundidade deendurecimento

Tenacidade

Resistnciaaodesgaste

Durezaaquente

Usinabilidade

340

F2 1,25

0,25

0,25

3,50

0,30

Ou0,30

pequena 2 a 6 8 3 6

341

F3 1,25

0,25

0,25

3,50

- 0,75

pequena 2 a 6 8 3 6

O tipo mais importante o 340; o Mo e o Cr so elementos opcionais.

Tabela 91 Temperaturas de tratamento trmico e durezas de aos-ferramenta aotungstnio para acabamento


32/90

Tipo

AISI

Durezadetrabalho RC



Tmpera

Meio deresfriamento

Revenido (faixa)

340 F2 64 a 67 65 a 68 788/815 788/871 gua 149/260341 F3 64 a 67 65 a 68 788/815 788/871 leo, gua 149/260

Tabela 92 Aos-ferramenta de alto carbono e baixo teor em liga

Tipo

AISI


n Si C

r V W M

o Co


Tenacidade


Dureza aquente

Usinabilidade

350

- 1,25

0,60

0,25

0,50

- - 0,25

- Mdia 2 a 6 4 2 8

351

- 1,2

5

0,8

5

0,2

5

0,5

0

- - 0,6

0

- Mdia 2 a 6 4 2 8

352

F1 1,25

0,25

0,25

- - 1,40

- - Pequena

2 a 6 5 2 7

353

F1 1,25

0,30

0,30

0,35

0,15

1,45

- - Pequena

2 a 6 5 3 7

35 F1 0, 0, 0, 0, 0, 1, - - Pequen 2 a 6 4 3 7


33/90

4 90

25

25

35

15

45

a

355

- 1,00

0,25

0,25

- - 1,50

- 1,50

Pequena

2 a 6 4 3 7

Tabela 94 Aos semi-rpidos para ferramentas

AIS Composio qumica, % Caractersticas gerais C Mn Si Cr V W Mo Profundidade de

endurecimento Tenacidade


Dureza aquente

Usinabile

0,80

0,25

0,25

4,00

1,10

- 4,25

grande 3 6 6 6

0,90

0,25

0,25

4,00

2,00

1,00

4,25

grande 3 6 6 5

1,20

0,25

0,25

4,00

3,15

- 4,25

grande 2 7 6 4

1,40

0,25

0,25

4,00

4,15

- 4,25

grande 2 8 6 3

0,95

0,25

0,25

4,00

2,30

2,80

2,50

grande 2 6 6 5

0,90

0,25

0,25

4,00

2,25

1,00

2,00

grande 3 6 6 5

1,20

0,25

0,25

4,00

2,90

1,40

1,60

grande 3 7 6 4

0,95

0,25

0,25

4,00

2,20

1,90

1,10

grande 3 6 6 5

1,10

0,25

0,25

4,00

4,00

2,50

2,60

grande 2 7 6 3

0,9 0,2 0,2 4,0 1,2 1,7 5,0 grande 3 6 6 5


34/90

5 5 5 0 0 0 0

A Tabela 91 (196) indica as temperaturas de tratamento trmico e os meios deresfriamento. As temperaturas de tmpera so relativamente elevadas podendo provocara reteno da austenita. Essa austenita retida, contudo, no muito estvel e decompe-se no revenido em torno de 260C.

8.3 Aos de alto carbono e baixo teor em liga

A Tabela 92 (197) mostra os principais tipos desse grupo.

Tabela 93 Temperaturas de tratamento trmico e durezas de aos-ferramenta dealto carbono e baixo teor em liga

Tipo

AISI

Durezadetrabalho RC



Tmpera

Meio deresfriamento

Revenido (faixa)

350 - 60 a 67 64 a 67 774/788 815/843 leo, gua 149/538

351 - 60 a 67 64 a 67 774/788 815/843 leo, gua 149/538352 F1 60 a 67 65a 67 760/802 788/871 gua 149/260353 F1 60 a 64 64 a 66 760/802 788/871 leo, gua 149/260354 F1 60 a 64 63a 65 760/802 738/871 leo, gua 149/260355 - 60 a 64 65a 68 815/843 788/843 gua 149/315


35/90

So aos de custo relativamente baixo, utilizados na fabricao de ferramentas comarestas de corte finas tais como machos de tarraxa, brochas e alargadores. Isso devido aofato de que os tipos podem ser temperados em leo e sofrem menor empenamento.

A Tabela 93 (197) indica as temperaturas usuais de tratamento trmico.

8.4 Aos semi-rpidos

Durante a Segunda Guerra Mundial, os alemes, devido s perspectivas de corte desuprimento, desenvolveram um tipo de ao para ferramentas de corte que seaproximavam dos rpidos, com maior resistncia ao desgaste que os aos-carbono,porm com menor dureza a quente que os rpidos.

Mais tarde, aos semelhantes foram desenvolvidos nos Estados Unidos, tendo sidocriada a classe 360, conforme a Tabela 94 mostra (198).

Alguns empregos especficos incluem ferramentas para trabalho de madeira e folhas deserrotes para metais.

O teor de cromo desses aos o mesmo que se encontra nos aos rpidos. O tungstnioe o molibdnio, fortes formadores de carbonetos, aparecem em teores menores que nosrpidos; contudo, essa menor porcentagem de tungstnio e molibdnio , de certo modo,compensada pelas altas porcentagens de carbono e vandio.

Como se v pelo exame da Tabela 94, a sua endurecibilidade elevada, de modo que possvel temperar as ferramentas em meios brancos, como sal fundido, leo e ar (Tabela95). Sua dureza a quente razovel, devido ao fenmeno de endurecimento secundrioque podem apresentar no revenido. Entretanto, a dureza mxima, aps o revenido, no to elevada como no caso dos aos rpidos.


36/90

Tabela 95 Temperaturas de tratamentos trmicos e durezas de aos semi-rpidos

Tipo

AISI

Durezadetrabalho RC




Revenido (faixa)

360 - 61 a 63 63 a 65 815/829 1065/1120

Sal, leo, ar 510/552

361 - 62 a 64 63 a 65 815/829 1150/1176

Idem 524/552

362 - 63 a 65 64 a 66 815/829 1205/1232

Idem 524/552

363 - 63 a 65 64 a 66 815/829 1205/1232

Idem 524/552

364 - 63 a 65 63 a 65 813/829 1190/1232

Idem 510/565

365 - 63 a 65 63 a 65 843/871 1190/1218

Idem 510/565

366 - 63 a 65 62 a 64 843/871 1150/1205

Idem 510/565

367 - 60 a 62 64 a 66 843/871 1093/115

0

Idem 510/565

368 - 62 a 64 63 a 65 843/871 1218/1246

Idem 510/565

369 - 63 a 65 61 a 63 815/843 1150/1205

Idem 550/593

A Tabela 95 (198) indica as temperaturas de tratamento trmico dos aos semi-rpidos.


37/90

O recozimento sempre feito nas peas conformadas, devendo-se utilizar ambienteprotetor durante o aquecimento ou empacotar as peas em substncias inertes.

As temperaturas de tempera podem atingir valores prximos de 1200 graus C e osmeios de resfriamento so brandos (sal fundido, leo ou ar).

Para reduzir a quantidade de austenita retida, recomenda-se um revenido duplo outriplo. O duplo consiste em revenir durante 2,5 horas por operao e considerado ociclo de revenido mais adequado.

Alm das aplicaes j mencionadas, os aos semi-rpidos so indicados para pistas demancais de esfera ou de rolamento empregados em altas temperaturas, em conjuntos debombas hidrulicas, pistes de bombas, lminas de serras de fita e de serrotes parametais.

8.5 Aos grafticos

Esses aos, devido aos altos teores de carbono e silcio, so caracterizados peladecomposio do carboneto em carbono livre (grafitizao), de modo que aliam razovel endurecibilidade boas resistncias ao desgaste e usinabilidade. A presena decarbono livre ou grafita formam descontinuidades na superfcie, facilitando e formaode cavacos frgeis e curtos, durante a operao de usinagem.

A Tabela 96 (199) apresenta os tipos 390 a 395, revelando inclusive uma larga faixa deendurecibilidade, o que obriga a utilizar como meios de resfriamento desde a gua at oar (Tabela 97).

Tabela 96 Aos grafticos para ferramentas


38/90

Tipo

AISItotal


Cgraftico

C Mn

Si

Cr

V W Mo

Co

Profundidade deendurecimento

Tenacidade


Dureza aquente

Usinabilidade

390

- 1,50

0,70

0,50

0,90

- - - - - Pequena

2 a 6 3 1 9

391

- 1,50

0,15

0,30

0,20

- - - - 0,15

Pequena

2 a 6 3 1 9

392

- 1,50

0,25

0,50

0,65

- - 2,80

0,50

- Pequena

2 a 6 6 3 8

392

06

1,45

0,45

0,45

1,00

0,20

- - 0,25

- Mdia 3 3 2 9

394

- 1,50

0,30

0,30

1,00

0,50

1,75

- 0,50

- grande 3 3 2 8

395

A10

1,35

0,35

0,35

1,25

- 1,80

- 0,50

- grande 3 3 3 8

A Tabela 97 (199) indica as temperaturas de tratamento trmico.


39/90


40/90


41/90

O grupo de aos para trabalho a frio temperveis ao ar (tipos 420 a 429) apresentagrande profundidade de endurecimento. Por isso, o empenamento mnimo na operaode tmpera, de modo que os aos pertencentes a esse grupo so recomendados paramatrizes de forma complexa que devem manter o mais possvel suas dimensesoriginais aps a tmpera, como matrizes para a compactao de ps metlicos. Aresistncia ao desgaste muito elevada e a combinao desse caracterstico comtenacidade igualmente elevada os tornam recomendados na fabricao de punes,matrizes de estiramento, matrizes de recorte, matrizes de estampagem e alguns tipos delmina de tesoura.

Pelo exame da Tabela 99, verifica-se que as temperaturas de tmpera so mais elevadasque no caso dos aos temperveis em leo. Esses aos so tambm mais suscetveis descarbonetao que os temperveis em leo, sobretudo quando a temperatura detmpera muito elevada, como o caso dos tipos com cromo em teores mais altos.

Como se pode verificar pela Tabela 98, h tipos com mangans, relativamente alto etipos com cromo igualmente relativamente altos, os quais exigem, no aquecimento paraa tmpera, um pr-aquecimento a 788 graus C, para os tipos com cromo e 649 graus C

para os tipos com mangans, o que elimina a necessidade de um tempo mais extenso temperatura de austenitizao, alm de minimizar o efeito de descarbonetao.

As temperaturas de revenido esto indicadas na Tabela 99 (200). Alguns dos aos dessegrupo, como o tipo 420 (A2) mostram um ligeiro efeito de endurecimento secundrio,quando a temperatura de tmpera for superior a 950 graus C (201).

Dependendo igualmente da temperatura de austenitizao, pode-se ter quantidadeaprecivel de austenita retida (201), a qual se decompe no revenido, contribuindo parao ligeiro endurecimento secundrio.

O tipo 420 o mais empregado. A classe 420, de um modo geral, utilizada naconfeco de matrizes de recorte, matrizes de cunhagem, matrizes de estiramento,punes, calibres, mandris, brochas, ferramentas de brunimento, lminas de tesoura,

moldes para plsticos, etc.


42/90

O grupo de alto carbono e alto cromo (tipos 431 a 436) apresenta grande profundidadede endurecimento, o que permite sua tmpera em leo ou, na maioria dos tipos, ao ar.

Esses tipos foram inicialmente desenvolvidos como possveis substitutos para os aosrpidos durante a Segunda Guerra Mundial (202), mas no foram bem sucedidos emaplicaes de ferramentas de corte, por serem frgeis e por no apresentarem suficientedureza a quente.

Tabela 98 Aos-ferramenta para trabalho a frio

Composio qumica, % Caractersticas gerais C Mn Si Cr V W Mo Profundidade

deendurecimento

Tenacidade

Resistnciaao desgaste

Durezaa quente

Usinabili

is em leo 0,95

1,20

0,25

0,50

0,20 0,50 - mdia 3 4 3 8

0,95

1,60

0,25

0,20

0,15 - 0,30

mdia 3 4 3 8

1,00

1,10

0,60

1,00

- - - mdia 3 3 3 8

1,20

0,25

0,25

0,60

0,20 1,60 0,25

mdia 3 5 3 7

1,05

0,70

0,25

1,60

- 0,50 - mdia 3 3 3 8

is ao ar 1,00

0,60

0,25

5,00

0,25 - 1,00 grande 4 6 5 8

1,10

0,30

1,20

7,75

2,40 - 1,55 grande 5 8 6 5

1,2 0,6 0,2 5,0 1,00 - 1,00 grande 3 7 5 8


43/90

5 0 5 01,00

3,00

0,25

1,00

- - 1,00 grande 4 5 4 6

1,00

2,00

0,25

1,00

- - 1,00 grande 4 5 4 6

0,95

2,00

0,25

2,00

- - 1,00 grande 4 5 4 6

0,70

2,00

0,25

1,00

- - 1,25 grande 5 4 4 6

0,55

0,30

1,00

5,00

0,40 1,25 1,25 grande 8 4 6 8

0,50

0,40

1,00

5,00

1,00 - 1,40 grande 8 4 6 7

1,00

0,60

0,25

3,00

0,25 1,05 1,10 grande 4 8 5 5

e A2 so os mais importantes; no tipo 411, o Cr, o V e o Mo so elementos opcionais; no tipo 427, o V elemm 1,50% de nquel e o tipo 429 tem 1,00 de Ti.

Tabela 98 Aos-ferramenta para trabalho a frio (continuao)

Tipo

AISI


n Si C

r Ni

V W Mo

Co


Tenacidade


Dureza aquente

Usinabilidade

Aos para trabalho a frio de altos carbono e cromo 43

0

D2

0,5

0

0,3

0

0,2

5

12,0

0

- 0,60

- 0,8

0

- grande 2 8 6 3


44/90


45/90


46/90

O alto cromo presente torna esses aos mais resistentes corroso que os aossimplesmente ao carbono ou com baixo teor de elementos de liga. Esse fato causaaprecivel resistncia tendncia dos aos adquirir manchas quando temperados epolidos.

A resistncia ao desgaste desses aos cerca de oito vezes maior que a dos aos-carbono sem vandio ou outros tipos de carbonetos.

A Tabela 99 (202) mostra as temperaturas de tratamento trmico.

O recozimento deve ser seguido de resfriamento lento e a superfcie deve ser protegidacom atmosfera controlada ou colocando as peas em caixas contendo substncia inerte.

Em alguns casos pode-se conseguir economia de tempo, aplicando-se o seguinte ciclode recozimento isotrmico:

1 aquecer a 900 graus C durante duas horas

2 resfriar a 774 graus C e manter a esta temperatura de 4 a 6 horas

3 resfriar ao ar

Para a tmpera, o aquecimento deve ser lento e uniforme, o que reduz as possibilidades

de mudanas dimensionais. Recomenda-se um pr-aquecimento entre 650 e 750 graus Ce o emprego de fornos de atmosfera controlada ou banhos de sal.

Como se v pelo exame da Tabela 99, as temperaturas de tmpera so relativamenteelevadas, sobretudo quando o teor de carbono mais baixo (tipos 430, 434, 435 e 436).

O revenido pode causar endurecimento secundrio quando a tmpera tiver sido

realizada a temperaturas acima de 1010 graus C.


47/90

Para aumentar a dureza e melhorar a estabilidade dimensional desses aos, pode-seempregar tratamento sub-zero.

Para a mxima estabilidade dimensional temperatura ambiente, os seguintes ciclos detratamento trmico, aps a tmpera, mostraram-se benficos (203).

Ciclo 1 1 - resfriar continuamente at -196 graus C

2 - manter uma hora temperatura de 343 graus C

3 -resfriar em leo

Dureza resultante: 63 RC

Ciclo 2 1 - resfriar continuamente at -196 graus C

2 - manter uma hora a 510 graus C

3 - resfriar em leo

4 - repetir os estgios 1 e 2, trs vezes

5 - manter uma hora temperatura de 232 graus C

6 - resfriar ao ar

Dureza resultante; 59,5 RC

Alguns desses aos de alto carbono e alto cromo so nitretados de modo a obter-se umasuperfcie com maior resistncia ao desgaste.


48/90

Finalmente, o grupo de aos para trabalho a frio resistentes ao desgaste incluem os tiposde 440 a 449, indicados na Tabela 98.

Esses aos apresentam uma resistncia ao desgaste muito pronunciada, devido aos altosteores de carbono e vandio que todos apresentam ( com exceo de um tipo). Ocarboneto de vandio extremamente duro e difcil de dissolver-se na austenita.Comparveis a esses aos em resistncia ao desgaste, h somente certos aos rpidos dealto teor de vandio.

Desse modo, os aos da classe 440 so empregados quando as condies de servio sode abraso intensa ou quando se visa uma produo em grande srie. Entre as aplicaesmais importantes podem ser citadas matrizes de estampagem profunda, matrizes deextruso de peas cermicas, revestimento de equipamento de areia, de equipamento demoldagem de tijolos refratrios e de equipamento de limpeza a jato. Outras aplicaesincluem mancais para alta temperatura (tipo 443, devido sua elevada resistncia corroso e oxidao), matrizes de cunhagem, matrizes de estiramento, punes (tipo445) etc.

As temperaturas de tratamento trmico desse grupo de aos para trabalho a frio estoindicadas na Tabela 99.

Tabela 99 Temperaturas de tratamento trmico e durezas de aos-ferramentapara trabalho a frio

Tipo

AISI

Durezadetrabalho RC




Revenido (faixa)

410 01 57 a 62 61 a 64 760/788 788/815 leo 149/260


49/90

411 02 57 a 62 61 a 64 746/774 760/802 leo 149/260412 - 57 a 62 61 a 64 774/802 788/871 leo 149/260413 07 58 a 64 61 a 64 788/815 788/885 gua, leo 163/288414 - 58 a 62 62 a 64 815/843 815/843 leo 149/260

420 A2 57 a 62 63 a 65 843/871 927/982 ar 177/538421 - 58 a 64 63 a 65 843/871 1038/109

3ar 524/621

422 A3 58 a 63 63 a 65 815/843 968/996 ar 177/566423 A5 54 a 60 60 a 62 738/760 788/843 ar 149/427424 A4 54 a 62 61 a 63 738/760 815/871 ar 149/427425 - 54 a 61 61 a 63 760/788 829/857 ar 149/427426 A6 54 a 60 60 a 62 732/746 829/871 ar 149/427427 A8 48 a 57 60 a 62 815/843 982/1010 ar 482/649428 A9 40 a 56 55 a 57 788/829 968/1010 ar 482/649429 - 59 a 60 63 a 64 899 968 ar 177/204

430 D2 58 a 64 61 a 64 871/899 982/1024 ar 204/538431 D4 58 a 64 64 a 66 871/899 968/1010 ar 204/538432 D3 58 a 64 64 a 66 871/899 927/982 leo 204/538433 D6 58 a 64 64 a 66 871/899 927/954 leo 204/538434 D5 58 a 63 61 a 64 871/899 982/1024 ar 204/538435 D1 58 a 64 61 a 64 871/899 968/1010 ar 204/538436 - 56 a 61 59 a 63 871/899 968/1038 ar 204/538

440 A7 58 a 66 64 a 66 871/899 927/982 ar 149/538441 - 58 a 66 64 a 66 871/899 927/982 ar 149/538442 D7 58 a 66 64 a 66 871/899 1010/106

6ar 149/538

443 - 56 a 61 58 a 61 829/857 1121/1149

ar 149/538

444 - 63 a 65 62 a 66 815/871 788/802 ar 149/260445 - 56 a 67 66 a 68 774/802 774/788 gua 149/288


50/90

446 - 62 a 66 64 a 66 815/829 954/983 ar 149/371447 - 58 a 66 64 a 66 815/843 927/982 ar 149/538448 - 58 a 62 62 a 64 871/899 1024/109

3ar 538/621

449 - 60 a 65 63 a 66 871/899 1066/1177

ar 524/552

No recozimento, recomenda-se o emprego de fornos de atmosfera controlada ou avcuo, para reduzir as possibilidades de oxidao e descarbonetao superficial. Oresfriamento deve ser lento at 538 graus C, a uma velocidade de cerca de 17 graus Cpor hora, podendo, a seguir, ser acelerado.

As temperaturas de tmpera so, em geral, elevadas, acima de 1000 graus C. Tambm necessrio controle da atmosfera dos fornos ou emprego de fornos a vcuo ou ainda,preferivelmente, de banhos de sal neutro. Os aos so resfriados ao ar, com exceo do445 que resfriado em gua.

O revenido, em alguns tipos (442-DI e 443), provoca endurecimento secundrio10 - Aos para trabalho a quente As Tabelas 100 e 101 mostram os tipos includos nessa categoria e os correspondentestratamentos trmicos (204).

A Tabela 100 mostra que eles se dividem em cinco grupos:

- ao cromo

- ao cromo-molibdnio

- ao cromo-tungstnio

- ao tungstnio


51/90

- ao molibdnio

Contudo, o cromo est sempre presente (com exceo do tipo 555) em maiores oumenores quantidades.

Os aos para trabalho a quente, devido s aplicaes a que se destinam envolvendotemperaturas elevadas, devem apresentar dureza a quente mdia (tipos 510 a 514 e 520a 525) e dureza a quente de mdia a alta (tipos 530 a 536, 540 a 549 e 550 a 556).

Alm disso, outros caractersticos necessrios so: resistncia a choque, usinabilidaderazovel, resistncia temperatura de servio, resistncia eroso s temperaturas deservio, resistncia fissurao devida ao calor e grande profundidade deendurecimento.

Nenhum dos tipos apresentados na Tabela 100 indicado para toda e qualquer aplicaode trabalho a quente, visto que seus caractersticos variam de grupo a outro.

Por exemplo, a dureza a quente dos tipos contendo cromo mantm-se ataproximadamente 425 graus C, ao passo que a dos tipos contendo tungstnio mantm-seat cerca de 620 graus C. Nessas condies, essas temperaturas seriam os limitesmximos aproximados de trabalho para os aos respectivos.

Por outro lado, ao desejar-se esfriar as matrizes em servio com o fim de manter atemperatura baixa para prevenir amolecimento do ao, os tipos ao cromo devem ser

preferidos aos contendo tungstnio, porque resistem melhor fissurao.

Os tipos ao cromo apresentam esse elemento em teores variveis de 3,25 a 4,00%. Soos de menor custo porque contm o mnimo dos outros elementos de liga (vandio emolibdnio). Os tipos de alto carbono (510 e 511) possuem melhor resistncia aodesgaste, mas sua tenacidade baixa e, por isso, so preferidos quando o trabalho aquente aplicado com ao de compresso. Exemplos tpicos de aplicao desses aos:

dispositivos de aperto na fabricao de parafusos e rebites. Os tipos de menor teor decarbono (512, 513 e 5140 apresentam baixa resistncia ao desgaste com razovel


52/90

tenacidade, de modo que so indicados em condies de choque, como, por exemplo,em punes, talhadeiras, matrizes de formar cabeas de rebite a quente e matrizes deforjamento.

As temperaturas de tratamento trmico esto indicadas na Tabela 101.

O recozimento requer resfriamento lento.

A tmpera, realizada a temperaturas elevadas, exige, em alguns casos, pr-aquecimentoem torno de 750 graus C para reduzir o tempo temperatura de austenitizao e garantiruma qualidade superficial melhor. Normalmente, o resfriamento ao ar tranqilo ou arcomprimido; s vezes, quando se deseja dureza mxima superficial ou endurecimentomais profundo em peas de grandes dimenses, estas podem ser resfriadas em leo.

O revenido pode provocar algum endurecimento secundrio.

O grupo ao cromo-molibdnio apresenta baixo teor de carbono, de modo que os aosrespectivos se caracterizam por elevada tenacidade (portanto, excelente resistncia ao

choque) e baixa resistncia ao desgaste. Os aos da classe 520 (tipos 520, 521 e 5220so os mais empregados dentre os aos para matrizes em trabalho a quente. Possuemmelhor dureza a quente que a do primeiro grupo (ao cromo). Assim, aplicaes tpicasincluem: matrizes para fundio sob presso, matrizes de forjamento, punes,perfuratrizes e mandris para trabalho a quente, ferramental de extruso a quente,lminas de tesoura para corte a quente e todo tipo de aplicaes de trabalho a quente sobcondies de choque.

O recozimento exige resfriamento lento. As peas recozidas depois de resfriadas podemser submetidas a um tratamento de alvio de tenses, entre 675 e 730 graus C, o quereduz a probabilidade de empenamento na tmpera.

A tmpera pode exigir pr-aquecimento entre 700 e 815 graus C, para reduzir atendncia descarbonetao.


53/90

Recomenda-se o emprego de fornos com atmosfera controlada ou banhos de sal. Parapeas de forma muito complexa, prefere-se um pr-aquecimento em dois estgios: oprimeiro entre 650 e 680 graus C e o segundo a 870 graus C. O resfriamento feito aoar.

O revenido exige temperaturas mais elevadas para obter-se as durezas finaisespecificadas e produz um ligeiro endurecimento secundrio, favorvel para ascondies de servio: os valores de dureza finais podem chegar a 55 ou RC. Emcondies de servio correspondentes a choques elevados e grande presso, a dureza reduzida para 40 a 44 RC.

Finalmente, para se obter os melhores caractersticos de tenacidade, recomenda-serevenido mltiplo, pelo menos dois.

Em alguns casos, para produzir uma superfcie dura e resistente ao desgaste com umncleo tenaz, pode-se cementar ou nitretar as peas.

O grupo ao cromo-tungstnio (tipos 530 a 536) possui, como tipo mais importante, o530 (H14) de mdio carbono e cromo, vandio, tungstnio em teores variveis, alm demolibdnio e cobalto como elementos opcionais.

Esses aos apresentam maior dureza a quente que a dos grupos anteriores para trabalhoa quente, mas sua resistncia ao choque (tenacidade) inferior.

A profundidade de endurecimento grande e a presena de cromo em teores maiselevados produz menor formao de casca de xidos s temperaturas elevadasempregadas. Alm disso, a presena, na maioria dos tipos, de silcio em teoresrelativamente elevados, melhora a resistncia oxidao.

A Tabela 101 indica as temperaturas de tratamento trmico.


54/90

O recozimento, levado a efeito durante 1 a 2 horas por polegada de seco, seguido deresfriamento lento velocidade de 28 graus C por hora at 593 graus C, quando podeser acelerado.

As temperaturas de tmpera so muito elevadas, podendo em alguns tipos ultrapassar1100 graus C, o que recomenda um pr-aquecimento entre 650 e 830 graus C ou, paramatrizes de forma complexa, dois pr-aquecimentos: a 650 e a seguir a 870 graus C.

Devido sua elevada endurecibilidade, esses aos so comumente resfriados ao ar ou embanho de sal fundido.

O revenido provoca, em alguns tipos, um evidente endurecimento secundrio, temperatura de 650 graus C ou acima.

Esses aos so aplicados em matrizes de extruso de cobre, lato e alumnio, blocos deapoio de matrizes de forjamento e insertos para a conformao de lato, punes paratrabalho a quente a aplicaes similares.

O grupo ao tungstnio (540 a 549) o que apresenta a maior dureza a quente. Como sev, pelo exame da Tabela 100, o tungstnio pode chegar a 18%; o carbono mantido emteores de baixo a mdia, devido tenacidade necessria nesses aos. A sua aplicao ,pois, dirigida confeco de matrizes onde so necessrios requisitos de alta dureza aquente e mxima resistncia ao amolecimento a elevadas temperaturas.

Aplicaes tpicas incluem matrizes de extruso de ao, lato e bronze, matrizes para

compresso a quente, matrizes para forjamento rotativo a quente, punes para trabalhoa quente etc.

Nesses ao trs tipos diferentes de carbonetos foram identificados: M3C, cementita comtungstnio at 1%, M23C6, carboneto de cromo com 5 a 15% de tungstnio e M6C,duplo carboneto contendo 55% de tungstnio ou mais. Devido composio variveldesses carbonetos, a letra M representa um tomo metlico, ou ferro ou tungstnio.


55/90


56/90

Esses aos desenvolvem a mxima dureza quando revenidos entre 565 e 595 graus C,ocasio em que aparece o fenmeno de endurecimento secundrio.

Finalmente, o grupo de aos resistentes ao calor ao molibdnio (tipos 550 a 556) foidesenvolvido como alternativa ao grupo tungstnio.

Como o molibdnio tem cerca de metade do peso atmico do tungstnio e possuipropriedades qumicas semelhantes, ele tido como duas vezes mais eficiente que otungstnio. Esses fatos devem ser considerados na substituio parcial do tungstniopelo molibdnio.

Em matria de aplicaes, esses aos se comportam como os ao tungstnio. Do mesmomodo, as condies de tratamento trmico so mais ou menos anlogas. Durante orevenido, neles ocorre tambm o fenmeno de endurecimento secundrio.11 - Aos rpidos So esses os principais tipos de aos utilizados em ferramentas, em face dos seuscaractersticos de alta dureza no estado temperado e reteno da dureza em temperaturasem que o gume cortante da ferramenta se torna vermelho, devido ao calor gerado na

operao de usinagem.

Os tipos convencionais de aos rpidos esto representados, quanto sua composionominal, na Tabela 102 (205). Em princpio, h duas categorias de aos rpidos: acategoria T que compreende os tipos predominantemente ao tungstnio e a categoria

M que compreende os tipos predominantemente ao molibdnio. Es sas duas categoriaspodem, por sua vez, ser subdivididas em duas subcategorias contendo ambas cobalto.

Tem-se, pois, os tipos ao W, indicados nas classificaes AISI e SAE com a letra T;os tipos ao W-Co, ainda indicados naquelas classificaes com a letra T; os tipos aoMo e ao Mo-Co, ambos indicados nas classificaes AISI e SAE com a letra M.

Como se pode verificar, todos os tipos de aos rpidos contm ainda cromo e vandio(*).

Seu caracterstico principal a capacidade de operar em velocidade e outras condiesde corte que podem elevar a temperatura do gume cortante da ferramenta a cerca de


57/90

500-600 graus C, durante a operao de usinagem. Nessas temperaturas, os aos emestudo retm a dureza que lhes permite ainda continuar na operao de usinagem; aoresfriar, depois de realizada essa operao readquirem a dureza original. Essecaracterstico o chamado dureza a quente e constitui a mais importante propriedade

dos aos rpidos. Alm disso, devido ao alto teor de carbono e ao elevado teor deelementos de liga formadores de carbonetos, forma-se um elevado nmero decarbonetos de liga, o que confere ao ao uma resistncia ao desgaste superior a deoutros tipos de aos para ferramenta, tornando sua durabilidade maior.

Sua composio tal que os torna facilmente endurecveis por tmpera atravs daseco inteira, mesmo pelo resfriamento em leo ou em banho de sal; nessas condies,a tendncia a empenamento ou ruptura, no resfriamento por tmpera, menor, desdeque certas precaues como suporte adequado das peas durante o aquecimento, emvista das temperaturas de austenitizao serem muito elevadas sejam tomadas.

Seu custo, entretanto, mais elevado do que o de outros aos para ferramentas, devidono s sua prpria composio qumica, como igualmente s suas operaes detratamento trmico, muito mais complexas e demoradas. So ainda mais difceis de

retificar, exigindo maiores cuidados nesse sentido.

11.1 Composio dos aos rpidos

A Tabela 102 apresenta os vrios tipos de aos rpidos. Nota-se que todos elesapresentam carbono elevado, tungstnio muito alto, podendo elevar-se a 20%,

molibdnio at 8/9%, vandio at 5% (em tipos mais recentes) e cobalto at 12%quando presente.

Tabela 102 Aos rpidos para ferramentas

Ti

p

A

IS


C M Si C W V M C Profun Tena Resis Du Usinab


58/90

o I n r o o didadedeendurecimento

cidade

tncia aodesgaste

reza aquente

ilidade

Tipos ao tungstnio610

T1

0,75

0,30

0,30

4,00

18,00

1,00

0,70(a)

- Grande 3 7 8 5

611

T2

0,80

0,30

0,30

4,00

18,00

2,00

0,60

- Grande 3 8 8 5

612

- 0,95

0,30

0,30

4,00

18,00

2,00

0,60(a)

- Grande 2 8 8 5

6113

- 1,00

0,30

0,30

4,00

14,00

3,00

0,75

- Grande 2 8 8 4

614

T3

1,05

0,30

0,30

4,00

18,00

3,00

0,80

- Grande 2 8 8 4

615

T9

1,20

0,30

0,30

4,00

18,00

4,00

0,75(a)

- Grande 2 9 8 3

616

T7

0,7

5

0,3

0

0,3

0

4,0

0

14,0

0

2,0

0

- - Grande 2 7 8 5


59/90

Tipos ao tungstnio-cobalto620

T4

0,75

0,30

0,30

4,00

18,00

1,00

0,70(a)

5,00

Grande 2 7 8 3

621

T5

0,80

0,30

0,30

4,00

18,00

2,00

0,80(a)

8,00

Grande 1 7 9 2

622

T6

0,80

0,30

0,30

4,50

20,00

1,80

0,70

12,00

Grande 1 8 9 1

623

T15

1,50

0,30

0,30

4,00

12,00

5,00

0,50(a)

5,00

Grande 1 9 9 1

624

T8

0,75

0,30

0,30

4,00

14,00

2,00

0,75(a)

5,00

Grande 2 8 8 3

Tipos ao molibdnio

630

M1

0,80

0,30

0,30

4,00

1,50

1,00

8,50

- Grande 3 7 8 6

631

M10

0,90

0,30

0,30

4,00

- 2,00

8,00

- Grande 3 7 8 6

63

2

M

7

1,

0

0,

3

0,

3

4,

0

1,

75

2,

0

8,

7

- Grande 3 8 8 5


60/90

0 0 0 0 0 5Tipos ao molibnio-cobalto640

M30

0,80

0,30

0,30

4,00

2,00

1,20

8,00

5,00

Grande 2 7 8 3

641

M34

0,90

0,30

0,30

4,00

2,00

2,00

8,00

8,00

Grande 1 8 9 2

642

- 0,65

0,30

0,30

5,00

- 1,20

8,00

2,50

Grande 1 8 8 1

643

- 0,65

0,30

0,30

4,00

1,75

1,80

8,50

8,00

Grande 1 8 9 1

644

M33

0,90

0,30

0,30

4,00

1,50

1,20

9,50

8,00

Grande 1 8 9 2

645

M42

1,10

0,30

0,30

3,75

1,50

1,15

9,50

8,00

Grande 1 8 9 2

646

M43

1,20

0,30

0,30

3,75

2,75

1,60

8,00

8,25

Grande 1 8 9 2

647

M46

1,2

5

0,3

0

0,3

0

4,0

0

2,00

3,2

0

8,2

5

8,25

Grande 1 8 9 2

648

M47

1,10

0,30

0,30

3,75

1,50

1,25

9,50

5,00

Grande 1 8 9 2

Tipos ao tungstnio-molibdnio650

M2

0,8

5

0,3

0

0,3

0

4,0

0

6,00

2,0

0

5,0

0

- Grande 3 7 8 5


61/90

651

M3

1,05

0,30

0,30

4,00

6,00

2,50

5,00

- Grande 3 8 8 4

652

M3

1,20

0,30

0,30

4,00

6,00

3,00

5,00

- Grande 3 8 8 4

653

M4

1,30

0,30

0,30

4,00

5,50

4,00

4,50

- Grande 3 9 8 3

654

M8

0,80

0,30

0,30

4,00

5,00

1,50

5,00

- Grande 3 7 8 5

Tipos ao tungstnio-molibdnio-cobalto660

M35

0,80

0,30

0,30

4,00

6,50

2,00

5,00

5,00

Grande 2 7 8 3

661

M36

0,80

0,30

0,30

4,00

6,00

2,00

5,00

8,00

Grande 1 7 9 2

662

M6

0,80

0,30

0,30

4,00

4,00

1,50

5,00

12,00

Grande 1 7 9 1

663

M15

1,50

0,30

0,30

4,00

6,50

5,00

3,50

5,00

Grande 1 9 9 1

664

- 1,25

0,30

0,30

4,25

10,00

4,25

2,50

5,50

Grande 2 9 9 2

665

M41

1,10

0,30

0,30

4,25

6,75

2,00

3,75

5,00

Grande 1 8 9 2

66

6

M

44

1,

1

0,

3

0,

3

4,

2

5,

25

2,

0

6,

2

12

,0

Grande 1 8 9 2


62/90

5 0 0 5 0 5 0667

M45

1,25

0,30

0,30

4,25

8,00

1,60

5,00

5,50

Grande 1 8 9 2

668

- 1,15

0,30

0,30

3,75

10,00

1,30

5,25

12,00

Grande 1 8 9 2

669

- 1,50

0,30

0,30

3,75

10,00

3,10

5,25

9,00

Grande 1 8 9 2

670

- 1,27

0,30

0,30

4,20

6,40

3,10

5,00

8,50

Grande 1 8 9 2

671

- 2,30

0,30

0,30

4,00

6,50

6,50

7,00

10,50

Grande 1 9 9 2

Os tipos T1, T2, T4, T5, T6, T15, M1, M10, M2, M3, M4 so os mais importantes; ostipos 642 e 643 possuem 0,25% de boro; o tipo M8 possui 1,25 de nibio; (a) elementoopcional.

Por outro lado, todos os aos rpidos, devido ao excesso de elementos de liga queresulta em excesso de carbonetos complexos na estrutura tratada, podem endurecer a ummnimo de Rockwell C 63. Sua temperatura de tmpera muito elevada, geralmentecerca de 65 graus C abaixo do seu ponto de fuso, o que exige cuidados especiais no seu

aquecimento; a estrutura temperada apresenta uma granulao 8 ASTM ou mais fina;sua temperabilidade excelente, a ponto de peas de 30 cm de dimetro endureamatravs de toda seco. Caracterizam-se ainda por apresentarem endurecimentosecundrio acentuado, entre as temperaturas de revenido 500 a 600 graus C; e

finalmente a mxima dureza pode ser obtida pelo resfriamento em ar tranqilo.

Os efeitos do elemento liga presentes nos aos rpidos so os seguintes (205):


63/90

- Carbono Normalmente seu teor varia entre 0,70% a 1,30%, podendo chegar a 1,60%.Os teores mais baixos de carbono podem causar uma dureza inferior no estadotemperado, resultando em menor dureza no estado revenido. medida que o carbonoaumenta, aumenta a formao de carbonetos complexos, o que possibilita a obteno demelhores durezas e resistncia ao desgaste finais. Do mesmo modo, carbono maiselevado causar uma maior reteno da austenita no estado temperado, o que exigirtempos de revenido mais longos e temperaturas de revenidos mais elevadas. Como osaos rpidos so aquecidos a temperaturas muito elevadas para o seu tratamentotrmico, deve-se dispensar a mxima ateno possibilidade de alterao do teor decarbono, na superfcie do ao, quer por descarbonetao, quer por carbonetao. Adescarbonetao, evidentemente, desvantajosa porque a dureza do gume cortante dasferramentas ser menor. A carbonetao, pelo contrrio, poder ser vantajosa, sobretudose resistncia ao desgaste for uma exigncia importante.

- Tungstnio Esse elemento est sempre nos aos rpidos. Forma um carbonetocomplexo duro juntamente com o ferro d carbono (M6C) responsvel pela elevadaresistncia ao desgaste do ao rpido. Esse carboneto dissolve-se somente parcialmente

na austenita, depois que a temperatura ultrapassou 980 graus C; quando dissolvido, muito renitente a precipitar-se por ocasio do revenido; quando isso ocorre entretemperaturas de 510 a 595 graus C o faz provavelmente na forma de W2C, tornando-se um dos elementos efetivos n endurecimento secundrio e na dureza a quente dosaos. medida que o tungstnio aumenta, a quantidade de carbonetos tambm cresce e,do mesmo modo, aumenta a quantidade de tungstnio dissolvido na matriz austentica. importante observar que se o carbono se mantiver constante, quantidades crescentes

de tungstnio promovero o reaparecimento da ferrita; em outras palavras, nos aos comcarbono relativamente baixo, o aumento do teor de tungstnio poder causar apermanncia de grandes quantidades de ferrita temperatura do resfriamento, aps atmpera. Finalmente, aumentando o teor de tungstnio, aumenta a resistncia aodesgaste e a eficincia de cortes da ferramenta.

- Molibdnio Este elemento introduzido como substituto parcial do tungstnio. O

molibdnio forma o mesmo tipo de carboneto duplo como ferro e carbono formado pelotungstnio. Por outro lado, como o molibdnio tem um peso atmico menor que o


64/90

tungstnio (cerca da metade) ao ser adicionado na mesma porcentagem em peso,produzir o dobro de tomos para ligar-se ao ao. Nessas condies, 1% de molibdnio,por exemplo, pode substituir 1,6% a 2,0% de tungstnio. Assim sendo, para substituir18% a 20% de tungstnio sero suficientes 8% a 9,5% de molibdnio. Estes aos aotungstnio-molibdnio, devido ao seu menor ponto de fuso, so temperados atemperaturas inferiores s dos tipos ao tungstnio. Uma das desvantagens domolibdnio a tendncia de descarbonetao que os aos correspondentes apresentam,o que exige maior controle nas operaes de tratamentos trmicos. A austenita residualnos aos rpidos ao molibdnio menos estvel que a dos aos ao tungstnio,resultando em temperaturas do revenido ligeiramente inferiores. Do mesmo modo, adureza a quente ligeiramente inferior.

- Vandio Adicionado inicialmente como espcie de desoxidante, verificou-seposteriormente que ele aumenta o rendimento de corte dos aos rpidos. Umaobservao importante a respeito desse elemento que, quando o teor de carbono fixo,o vandio, acima de um certo teor, causa rpida queda da dureza do ao, pela formaocrescente de apreciveis quantidades de ferrita. Assim sendo, necessrio que ocarbono seja igualmente aumentado, toda vez que se eleva o teor de vandio dos aos

rpidos, o que, alis, pode ser comprovado pelo exame dos tipos apresentados na Tabela102. O carboneto de vandio o carboneto mais duro encontrado nos aos rpidos. ATabela 103 (206) compara a dureza de carboneto de vandio com vrios outroscarbonetos, eventualmente encontrados em materiais para ferramentas. A figura 142(207), por outro lado, mostra a proporo do excesso de carboneto (carboneto que nose dissolve durante a austenitizao) que existe como carboneto de vandio em vriostipos de ao rpido. Pelo exposto, os aos rpidos de alto teor de carbono e alto teor de

vandio conhecidos tambm pelo nome de aos super -rpidos so os que possuema melhor resistncia ao desgaste, donde sua grande eficincia de corte. Essa granderesistncia ao desgaste torna, entretanto, esses aos mais difceis de serem afiados,devendo-se, preferivelmente, afi-los com rebolos impregnados de diamante.Finalmente, o vandio tambm aumenta de modo aprecivel a dureza a quente dos aosrpidos, ao que se deve atribuir igualmente a sua melhor eficincia de corte.

Tabela 103 Microdureza de carbonetos


65/90

Material Dureza Knoop (mdia) Matriz de ao para ferramentas (com 60,5 RC) 790Carboneto de ferro em ao-carbono paraferramenta

1150

Carboneto de cromo em ao de alto carbono e altocromo

1820

xido de alumnio em rebolo de retificao 2440Carboneto de vandio em ao de alto carbono ealto vandio

2520

Material Dureza Rockwell C convertida Matriz de ao rpido 66,0Carboneto de ferro-tungstnio-molibdnio em aorpido

75,2

Carboneto de tungstnio em metal duro 82,5Carboneto de vandio em ao rpido de altocarbono e alto vandio

84,2

Fig. 142 Volume, em porcentagem, do carboneto total que existe como carboneto devandio em oito tipos de ao rpido nas condies recozidas e temperadas.

- Cromo Esse elemento aparece nos aos rpidos em teores quase sempre em torno de

4,0%. Aparentemente, o cromo, exatamente no teor indicado, que atribui as melhorescondies de dureza combinada com tenacidade nos aos rpidos. O cromo ainda, juntamente com o carbono, o principal responsvel pela elevada temperabilidadedesses aos, tornando-os facilmente temperveis ao ar. Outro efeito aparente do cromo diminuir a tendncia de oxidao e formao de casca de xido durante o tratamentotrmico dos aos rpidos.


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Fig. 143 Dureza a quente de trs tipos de aos rpidos.

- Cobalto Seu principal efeito aumentar a dureza a quente, aumentando, emconseqncia, a eficincia de corte durante as operaes de usinagem em que severificam altas temperaturas. A figura 143, por intermdio de curvas indicativas docomportamento dos aos rpidos ao tungstnio, ao tungstnio-cobalto e ao molibdnio adiferentes temperaturas de servios, comprova essa afirmativa.

Por essa razo, os aos rpidos com cobalto so considerados excelentes nas operaesde desbaste ou de corte muito profundo, sem serem melhores para os cortes deacabamento, em que a temperatura no se eleva muito. O cobalto, nos aos rpidosdissolve-se grandemente na matriz, reforando-a e dando como conseqncia umadureza generalizada mais elevada, tanto temperatura ambiente como a altastemperaturas. A quantidade de austenita retida nesses aos tambm muito elevada,resultando em endurecimento secundrio muito grande e, na melhor dureza a quente,

dentre todos os tipos de aos de aos rpidos.

- Outros elementos Periodicamente so realizados estudos e desenvolvimento visandomelhorar as propriedades dos aos rpidos, a maior parte dos quais se relaciona com aintroduo de outros elementos de liga. Entre esses elementos, podem ser mencionadosos seguintes: titnio, adicionado para substituir todo ou parte do vandio; o carboneto detitnio TiC mais duro que o de vandio VC e produz um tamanho de gro fino e

grande quantidade de partculas finas de carbonetos; boro, o qual parece manter adureza secundria; contudo apresenta uma certa tendncia a produzir uma granulaomais grosseira, se as mesmas temperaturas de tmpera forem usadas; em aos rpidos aomolibdnio, para cada 0,10% de reduo do teor de carbono, deve-se adicionar 0,20%de boro; mais que 0,25% prejudica sensivelmente sua capacidade de forjar e aumentasua fragilidade; nibio, o qual tem sido empregado no ao rpido ao tungstnio-molibdnio tipo 654 (M8) com a aparente vantagem de diminuir sua tendncia

desc

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aços para ferramentas