“Influência do aço, tratamento térmico e processo de forjamento navida de ferramentais para forjamento
a quente”
Francisco [email protected]
11 9681-3998
Curso Eng. Forjamento, ABM16.07.2010
� Introdução: Grupo Schmolz-Bickenbach;
� Diferenças básicas de forjamento a quente, morno e a frio;
� Aços tradicionais & última geração para forjamento a quente – características e propriedades;
� Procedimento & influência do tratamento térmico na performance de matrizes para forjamento a quente ;
Conteúdo
forjamento a quente ;
� Variáveis de processo e influências na performance de matrizes para forjamento a quente:
- Aquecimento do blank;- Lubrificação;- Temperatura do Ferramental – Máxima / Mínima;- Pré-aquecimento;- Operador, etc
� Conclusões Finais
O Grupo Schmolz -Bickenbach eO Grupo Schmolz -Bickenbach ea Schmolz-Bickenbach do Brasil
GRUPO SCHMOLZ-BICKENBACH“ O maior grupo produtor e distribuidor de aços
ferramentas e aços inoxidáveis em barras do mundo”
Sorel
GRUPO SCHMOLZ-BICKENBACH
Missão“Fornecer
soluções emaços especiais”
Divisões de Negócios do Grupo Schmolz+Bickenbach
Usinas de Produçãode Aços Especiais
Fábricas de Processamento
Centros de Distribuição e Serviços
Europa Outros Continentes
Sorel
Schmolz+Bickenbach do Brasil
Estoca e distribui emSão Paulo, Joinville eCaxias , mais de 3500toneladas de váriostipos de açosespeciais (e outrasespeciais (e outrasligas) na forma debarras forjadas oulaminadas redondas,retangulares, blocos,cortados no perfil, oupré-desbastados, etc
Aplicações: Moldes para injeçãode plásticos
Molde de para-choque automotivo
Aplicações: Trabalho a Quente
Extrusão a QuenteProcessamento de Vidros
Aplicações: Trabalho a frio
Aplicações : Ferramentas de corte
Outros serviços .................
Além da pré-usinagem, outros
serviços podem ser feitos (sob serviços podem ser feitos (sob
consulta):
• rebaixo
• cavidades para alivio de peso
• furação para transporte
• furação para alivio de usinagem
• furos já acabados
• desbaste de chavetas
• rabos de andorinha
• Canais
• qualquer tipo de usinagem
convencional
Outros serviços .................
Maquina SFT (Alemã) CNC de furação profunda
�Fabricante : SFT , Alemanha
�Ano Fabric.: 2009
�Caracteristicas Técnicas Gerais:
CNC : Siemens CNC : Siemens
Ø ext. máx de barra = 950 mmØ de Furo = 20 - 400 mmComprimento Máx = 6000 mm Ø de Furos já Disponiveis:
85, 140, 190 e 300 mm
� Materiais para Trepanar : aços carbono , de engenharia , ferramenta, aços rápidos, aços de nitretação, ligas de niquel , etc
Outros serviços .................
Unidade de Tratamento Térmico : Maio 2010 � 1 Forno Camara de Alta Temperatura
� 2 Fornos Camara para Revenimento;
�Operação Flex (gás natural / eletrico);
�Capacidade : 250 tons / mês;
�Máxima carga : 8,5 tons
�Dimensões Úteis máxima : 1800 x 2200 x
Caracteristica Básicas
�Dimensões Úteis máxima : 1800 x 2200 x 3100 mm
�Manipulador Automático para Resfriamento
�Resfriamento de Alta Eficiencia & Severidade Controlada Tempera (água + sais ou polimero);
� Sistema Computadorizado de controle e rastreamento de todo o processo(temperatura e tempo)
Matriz – São Paulo Rua José Antonio Valadares 285 \CEP 04185-020Tel: (11) 2083-9000 fax: (11) 2083-9002Email: sp@ schmolz-bickenbach.com.br
Filial JoinvilleRua Tenente Antonio João 750
Nossos endereços.................
Rua Tenente Antonio João 750Tel: (47) 3435-1731 fax: 3435-1741Email: jl@ schmolz-bickenbach.com.br
Filial CaxiasRua Giusepe Formolo 400Tel: (54) 3212-1300 fax: 3212-1214Email: cx@ schmolz-bickenbach.com.br
Área Tecnica (Eng. F. Arieta, Diego.Tel: (11) 2083-9032 / 9033 / 9035Consulte nosso site:
www.schmolz-bickenbach.com.br
Forjamento a quente , morno e a frio:Forjamento a quente , morno e a frio:Diferenças Básicas
•Quente
•MornoComo
•Morno
•Frio
ComoDefinir ?FORJAMENTO
60
80
100
120
Con
form
abili
dade
Forjamento :Morno QuenteFrio
Faixas Tipicas
Diferenças básicas:Forjamento a quente, morno e frio;
0
20
40
60
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1TH =Temperatura Homóloga
TH= Temp Forj. ( oK) / Temp Fusão( oK) Liga Metálica
Con
form
abili
dade
Forjamento a frio , a morno e a quente :Definição pela temperatura homóloga TH
TH= (Temperatura Material do Blank) / (Temperatura de Fusão da Liga)
Quente ~ 0,75 - 0,80 TF
Nota: TF= Temp. Absolutade Fusão em K ( oC +273)
Aços C /
BLAR Ligas de Cu
Ligas de Al
1100-1225oC 650-900oC 360-505 oC
Diferenças básicas:Forjamento a quente, morno e frio;
Frio < 0,20 - 0,25 TF
Morno ~ 0,55 - 0,60 TF
Quente ~ 0,75 - 0,80 TF 1100-1225 C 650-900 C 360-505 C
600-900oC 400-600oC 200-300 oC
100-200oC 20-100 oC 20-50 oC
Forjamento a Frio, Morno, Quente: Algumas Diferenças Básicas
Tipo ForjamentoCaracterist.
Frio Morno Quente
PrecisãoDimensional IT 7 -11 IT 9-12 IT 12-16
Rugosidade TípicaRugosidade TípicaRa (µm) < 10 < 50 > 100-500
Energia / Kg Forjado 40 - 42 J/ kg
40 – 42J / kg
46-49 J / kg
Aproveitamento do Blank ~ 85 - 90 % ~ 80 - 85% ~ 60-80%
MateriaisForjáveis
-Aços ( Carbono & BLAR <0.45 %C; Não Resulf. ; sem Pb), Inox Austs., etc ; Ligas de Cu; Ligas Al, etc
Todos Aços/ Ligas Cu/Al
Todos Aços/Ligas Cu/Al
Tipico Volume Produção >3000 – 10.000 > 10.000 > 500 – 3 000
Seleção de Aços Ferramentas Para ForjamentoPara Forjamento
a Quente
Caracteristicas Fisicas do Processo
Caracteristicas do Aço do Ferramental Forjamento
Temperatura Tensões Principais Falhas
Mecanismo
Trincas Térmicas Excesso
Baixa Resistência Fadiga Térmica
Deformação Plástica Elevada
Baixa Resistência Mecânica Quente
Quente
Elevada
Termo-Mecânica Elevadas
Aços ferramentas para forjamento a quente
Projeto de Liga: Aço que possua1) Alta Resistência ao Revenimento (Dureza Secundár ia) com Dureza até 54 HRC
2) Alta Resistência Mecânica à Quente;
3) Alta Resistência à Fluência;
4) Alta Tenacidade Microestrutural;
5) Alta Resistência ao Desgaste à Quente ;
6) Alta Resistência à Fadiga Termo-Mecânica;
7) Boa Condutibilidade Térmica;
Elevada Desgaste Baixa Resist. Desg.Abrasivo
Elevadas
Quebra Catastrófica
Baixa Tenacidade Microestrutural
Equipamentos tradicionais de forjamento
PrensaHidráulica
PrensaMecânica
Prensade Fuso
Martelo(03 tipos: queda livre,
queda acelarada , e contra-golpe
Fonte: Mech. Eng.Dept , Univ.Rhode Island, USA
Equipamento(capac.tipicas) Restrição
Caracteristicas Veloc(m/s)
Taxa de Deform.
Tipicas (s-1)
Prensa Hidraulica(14000 tons
matriz abertaaté 50000 tons em
matriz fechada)
SistemaHidráulico
� Velocidade constante;�Tempos de processamento mais longos;�Normal/ utilizadada para forjamento a quente de grandes dimensões�Alto investimento inicial doque prensasmecanicas porem menor custo de manutenção
0.06 -0.30 < 1
Comparativo entre os Equipamentos (em função do principio de operação)
Prensa Mecanica
(300 – 14000 tons)Curso
�Tolerancias Melhores;� Vida de Ferramenta Melhor; �Lotes de Produção Altos�produtividade & precisão superior aosmartelos
0.06 – 1.5 1-10
Prensa de Fuso(160-31500 tons) Energia
� principio de funcionamento semelhanteaos martelos;�Produções menores ;�Alta precisão
0.6- 1.2 1-30
Martelo(peso do Martelo de 180 - 4500kg G; até
22500 Kgs QA)Energia
�Custo de Operaçao barata,�Vibração� Barulho
G: 3.6 - 4.8QA: 3.0-9.0CG: 4.5-9.0
> 100
Tipode
Equip.
Principal CaracteristicasFisica do Processo e efeito no
FerramentalResultado
CaracteristicasMetalurgicas necessárias
doAço do Ferramental
Tipicos de AçosUtilizados emFerramentais
(AISI, DIN etc)
PrensaHidraulica
�Tempo de contato blank / ferramental é o mais longo .
�O ferramental tende a ficarmais quente que outros
� Desgasteprematuro, �deformação plastica� quebra advinda de tensões térmicas
� Aço para forjamento a quente de maior teor de Cr, Mo, V , Co , W � elevada resistenciamecanica desgaste a
1. H11 / 1.23432. H12 / 1.26063. H13 / 1.23444. H10 / 1.23655. 2367
Comparação entre as Caracteristicas Metalurgicas dos Aço para Matriz & Punção em Função do
Equipamento / Processo de Forjamento
Hidraulicamais quente que outrosprocessos especiial noscantos e areas mais profundasda cavidade;
tensões térmicas/choque térmicodevido a resfriamentomuito severo
mecanica desgaste a quente
5. 23676. 1.28857. H198. H21 / 1.25819. H42
PrensaMecanica
� Tempo de contato blank-ferramental é menor doque
em Prensa Hidraulica e maiorque no martelo :
� o ferramental tende a ficarquente (não tanto comoPH)
� sofre maior impactomecanico
�Desgaste,�deformacão plastica�quebra do Ferramental
�Aço para forjamento a quente de maior teor de Cr, Mo, V e menor teor de carbono�elevada resistenciamecanica e desgaste a quente�superior tenacidademicroestrutural
1. 27142. 27213. H10 / 23654. H11 / 1.23435. H13 / 1.23446. 2367
Tipode
Equip.
Principalis CaracteristicasFisicas do Processo e efeito
no Ferramental ResultadoCaracteristicas
Metalurigcas necessáriasdo
Aço do Ferrtamental
Tipicos AçosUtilizados emFerramentais
(AISI, DIN etc)
Prensa de
� Tempo de contato blank /ferramental é muito menordoque em prensa – hidraulicae menor do prensa mecanicaporém, ainda maior doquemartelo ;
� O ferramental sofreconstante e elevadoimpacto mecanico
�aumento de temperatura
�Aço com boatenacidade a fratura
� boa resistencia aodesgaste a quente
1. 27142. 1.27213. 1.27674. H11 / 2343
Comparação entre as Caracteristicas Metalurgicasdos Aço para Matriz & Punção em Função do
Equipamento / Processo de Forjamento
Prensa de Fuso
martelo ;
�Ferramental tende a sofrerimpacto junto com moderadoaumento de temperatura
temperatura
Martelo
� Tempo de contato entre blank / ferramental é muitocurto;
� Ferramental sofreconstatante elevadissimacarga ( impacto mecanico )
�O ferramental sofreconstante e elevadissimo impactomecanico
�aumento moderadotemperatura
�Aço com elevadatenacidade a fratura
1. 27672. 27213. 2714
Resumo do Processo / Equipamentos paraForjamento a Quente
Martelo:• Queda livre
•Queda acelerada• Contra -golpe
� Altas Taxas de Deformação�Elevadissimo Impacto nos Ferramentais�Tempo Curto de Contato�Temperatura mais Baixas nos ferramentais• Contra -golpe
Prensas :•Hidráulicas•Mecânicas,
•Fuso
� Baixas Taxas de Deformação� Baixo (H) , Medio(M) e Elevado impacto nosFerramentais (F)�Tempo Longo de Contato, �Temperatura mais
Elevada nos ferramentais
Caracteristicas Fisicas do Processo
Caracteristicas do Aço do Ferramental Forjamento
Temperatura Tensões Principais Falhas
Mecanismo
Trincas Térmicas Excesso
Baixa Resistência Fadiga Térmica
Deformação Plástica Elevada
Baixa Resistência Mecânica Quente
Quente
Elevada
Termo-Mecânica Elevadas
Aços Ferramentas para Forjamento a Quente
Projeto de Liga: Aço que possua1) Alta Resistência ao Revenimento (Dureza Secundár ia) com Dureza até 54 HRC
2) Alta Resistência Mecânica à Quente;
3) Alta Resistência à Fluência;
4) AltaTenacidade Microestrutural;
5) Alta Resistência ao Desgaste à Quente ;
6) Alta Resistência à Fadiga Termo-Mecânica;
7) Boa Condutibilidade Térmica;
Elevada Desgaste Baixa Resist. Desg.Abrasivo
Elevadas
Quebra Catastrófica
Baixa Tenacidade Microestrutural
Aços tradicionais & última geração para forjamento a quente – caracteristicas e forjamento a quente – caracteristicas e
propriedades
Aços para Forjamento a Quente
Tipicamente são aços com teor carbono entre 0.30-0,55% e adi ção de elementosformadores de carbonetos como Cr, Mo e V, W, Nb, etc e que apres entam resistênciamecânica a quente, resistência ao desgaste, tenacidade e re sistência ao choque térmicoe fadiga térmica, e estabilidade microestrutural, proprie dades que devem ser mantidasno ferramental de aço (matriz / punção) às temperaturas de fo rjamento a quente ”
Comparação de propriedades: resposta da dureza ao revenido
Dur
eza,
HR
C
Temperatura de revenimento oC(2 x 1hora cada / resf. ao ar)
Dur
eza,
HR
C
Res
iste
ncia
ao
Des
gast
e a
Que
nte
Comparação de propriedades: resistência ao desgaste a quente
Res
iste
ncia
ao
Des
gast
e a
Que
nte
Tena
cida
de
Comparação de propriedades: tenacidade
Tena
cida
de
Comparação de propriedades: resistência mecânica à quente
Comparação entre aços que atendem as normasdos e aços produzidos pela Schmolz-Bickenbach
Requisitos dos aços convencionais para atender normas AIS I , ASTM 681 ou DIN EN ISO 4957 :
Composição química
Dureza no estado recozido
Dureza objetivada após tratamento térmico especificado
Requisitos dos aços da DEW de alta performance atendem osRequisitos dos aços da DEW de alta performance atendem osrequisitos acima com o seguintes adicionais :
(1) Menor teor de P e S(2) Tratamento de Cálcio(3) Recozimento de Difusão(4) Tratamento Termico Special (EFS) (5) EFS Opção de Refusão via ESR ouVAR
TenacidadeMelhorada :
Menor risco deQuebra /Fratura
(1) Influencia do Teor de P e S na Tenacidade
Impa
cto
Impa
cto
% P %S
Resultado:
1. Gera inclusões globular de Sulfetos de Cálcio em vezde inclusões alongadas de MnS;
2. Melhor isotropia;3. Melhor tenacidade na Direção Transversal
(2) Globulização da Inclusões através deTratamento de Ca-Si
3. Melhor tenacidade na Direção Transversal
Com tratamento de CaSem tratamento de Ca
(3) Recozimento de Difusão dos lingotes
Recozimento à temperaturas elevadas (1300 oC) for várias Horas
Resultados :
-Redução da Segregação & Bandeamento
-Menor diferença de composição quimica ao pela secção do li ngote
-Microestrutura + uniforme
Tipicos Resultados do Processo de Recozimentopor Difusão para o Aços 2344 (AISI H13)
Gra
u de
seg
rega
ção
Gra
u de
seg
rega
ção
Temperatura oC
Combinação de vários tratamentos de recozimentoApós forjamento do lingote.
Resultado:
�dureza do estado recozimento mais baixas para melhorar
(4) Tratamento Especial EFS(Extra Fine Structure)
�dureza do estado recozimento mais baixas para melhorarUsinabilidade;
�microestrutura melhorada (minização de carbonetos emcontorno de grão);
�melhor resposta após tratamento térmico
�melhoria de tenacidade
Microestrutura de AISI H13 sem processo EFS :
a) estado recozido (carbonetos primários em CG)
b) Após tempera & revenido (carbonetos primários em CG)
c) Fratura intergranular
a) b) c)
(5) Processo de refinoVia refusão por eletro-escoria (ESR)
Tipicos valores que atendem a norma AISI H13
Após tratamento de recozimentode difusão + processo EFS
Intensidade de segregação de C, Cr, Mo e V
de difusão + processo EFS
Após tratamento de recozimentode difusão + processo EFS +
refino ESR
Evolução na tenacidade dos aços DEW de alta performanceem função de melhoria do processo de fabricação
enac
idad
e
ano
tena
cida
de
Influência do tratamento térmico na performance de matrizes para
forjamento a quenteforjamento a quente
Resumo Esquematico orientativo para TratamentoTérmico de Aço AISI H13 para Matriz de Forjamento com
dureza = 45-47 HRC
3o Preaquec..
30s / mm1010-1030oC
Alívio de deTensões
PósUsinagem/desbaste
Pre-Aquec. / Austen./ Esfriamento/Tempera / Revenimento
Tem
pera
tura
Martempera ~ 500C (~ 30-
02 horas à 600-650°C
2o Precal.30s / mm
~ 600/650°C
~ 400-450°C1o Pre aquec.
30s / mm
3o Preaquec..1 min/ mm
~ 850/900°C
Equalizar por1h/100 mm
2o Revenido 3o Revenido1o Revenido
Ar / sal / óleo
~100°C
Esfriamento
Lento dentro
do forno
ar
tempo
Tem
pera
tura
ar ar
1 h /20 mm ou02 horas mínimo
60s - depend.da secção) é o ideal ; na falta: óleo > 80C , seguido de resf. à 180-200 C e final /ao ar
Efeito da Temperatura de Austenitização do aço AISI H13 na Microstrutura após tempera e revenimento
(c) (b) (a)
50 µm 50 µm 50 µm(a) 950oC / 15’+ 595oC / 2 h +resf. ao ar + 565 oC / 2h + resf. ao ar => 44-46 HRC
Temperatura de Austenitização Incorreta : muito baixa !!! Resultado: muitocarboneto primário não dissolvido (baixa tenacidade a fra tura) e pouca durezasecundária pós-revenimento ( baixa resistencia de dureza ao calor)
(b) 1040oC / 15’+ 610oC / 2 h / resf. ao ar + 600 oC / 2h + resf. ao ar => 44-46 HRC Temperatura de Austenitização . Correta !!!!
(c) 1150oC / 15’+ 610oC / 2 h / resf. ao ar + 620 oC / 2h + resf. ao ar => 44-46 HRC Temperatura de Austenitização Incorreta : muito alta !!! Resultado : crescimento
Exagerado do grão austenitico (baixa tenacidade a fratur a)
(c) (b)
Efeito da Temperatura de Austenitização do aço AISI H13 na Microstrutura após tempera e revenimento
(c) (b) (a)
(a) 950oC / 15’+ 595oC / 2 h +resf. aoar + 565oC / 2h + resf. ao ar =>
44-46 HRC
(b) 1040oC / 15’+ 610oC / 2 h / resf. aoar + 600oC / 2h + resf. ao ar =>
44-46 HRC
1150oC / 15’+ 610oC / 2 h / resf. ao ar+ 620oC / 2h + resf. ao ar =>
44-46 HRC
50 µm 50 µm 50 µm
(c) (b)
joul
es
Resultados nos Testes de Impacto (Charpy, temperatura ambiente)
Temperatura de Austenitização
joul
es
Baixa temperatura de Austentização :maior volume de carbonetos primários (grosseiros)
=> Ruim para a tenacidade !!!
H13
H11
H11
H13 H13
H11
Temperatura de Austenitização muito Alta: elevado crescimento de grão
=> Ruim para a Tenacidade !!!
H13
H11
DiagramaTemperatura –
Cuidados extras durante o tratamento térmico:
� Resfriamento rápido entre 1000-500 oC (evitar precipitação de carbonetos pró-eutetoides)� Seguido de martêmpera à 500 oC por tempo suficiente para evitar campo bainítico
Curva de precipitação de carbonetos pró-eutetóides
Temperatura –Tempo –
TransformaçãoPara o aço
AISI H13 – DIN WNr 1.2344bainita
Variáveis de processo e influências na performance de matrizes para
forjamento a quenteforjamento a quente
� volume de produção :alta produção menos tempo para resfriamento logoo ferramental trabalha sempre mais quente econsequentemente maior desgaste;
� aquecimento do blank:
Variáveis intrinsicas processode forjamento
� aquecimento do blank:(a) se mais alto do que o necessário / especificado:aumenta a temperatura do ferramental e aumento daformaçao de carepas .Ambos aumentarão desgaste doferramental;
(b) se mais baixo : requisitará pressões de forjamentomaiores aumentando a possibilidade de quebra doferramental.
� Lubrificação
(a) Qdo usada de forma adequada a lubrificaçao pode aumentarbastante a vida do ferramental pois diminui as forças de atri to;
(b) lubrificação também atua como agente de resfriamento .
Variáveis intrinsicasprocesso de forjamento
(b) lubrificação também atua como agente de resfriamento .Dependendo do tipo (base de óleo ou água) e quantidade aplica dapode causar desgaste do ferramental (na falta ) Se usado em ex cessopode afetar negativamente particular/ lubrificante a base de grafitapois pode abaixar a temperatura do ferramental e aumentar o r isco dequebra;
� Temperatura do ferramental
(a) É primordial para todo o processo de forjamento e maximiz ação davida útil dos ferramentais que se tenha um controle da temper atura doferramental;
(b) Ferramentais Frios extraem mais calor do blank aumentando as
Variáveis intrinsicasprocesso de forjamento
(b) Ferramentais Frios extraem mais calor do blank aumentando aspressões de forjamento e consequente aumento no riscos de qu ebra. Sea temperatura do ferramental atinge valores abaixo do minim orecomendado para cada aço o mesmo o mesmo torna frágil aument andocom isso o risco de quebra;
(c) Ferramentais Quentes demais perdem logo sua resistencia aodesgaste e consequente vida;
�Temperatura do ferramental
(d) Embora não seja fácil manter as temperaturas ideais para aço deferramental devido perdas de calor via radiação, vaporizaç ão do meiorefrigerante (ex. água nos lubrificantes a base de grafita) , perdas porcondução pelo porta cavidades , etc . O correto é utilizar
Variáveis intrinsicasprocesso de forjamento
condução pelo porta cavidades , etc . O correto é utilizarlubrificante/meio refrigerante de forma regular (e nunca i ntermitente)pois com isso se gerará muito menor tensões térmicas as quaisdependendo da amplitude causa fadiga térmica e no causo maisgrave a quebra fratura prematura do ferramental .
Temperatura mínima & máxima do ferramental
Variáveis intrinsicasprocesso de forjamento
Temperatura mínima & máxima do ferramental
(a) Uma temperatura mínima será sempre recomendada desde o p ré-aquecimento e durante todo o processo de forjamento para cad aferramental. Razão : todos os aços se tornam mais frágeis abaixo desua temperatura de transição ductil-frágil ;
(b) O Niquel aumenta a temperatura de transição ductil -frágil ;
Temperatura mínima
(b) O Niquel aumenta a temperatura de transição ductil -frágil ;
(c) Os elementos de transição como o Cr, Mo, V, W, Nb a diminuie m;
(i) Efeito do Teor de Niquel na Tenacidade
Ni Abaixa a temperatura de TransiçãoDuctil / Frágil
ou seja …
Aumenta aTenacidade a Fratura
Temperatura de Transição Ductil / Frágil (DBTT)
+ NI
Cr, Mo, V , NbAumentam a Resistência ao Desgaste porém..
Abaixam a temperatura de
(ii) Efeito do Teor de Cr, Mo, V, Nb na Tenacidade
Cr, V Mo, Nb
Temperatura de Transição Ductil / Frágil (DBTT)
temperatura de Transição Ductil / Frágil
ou seja …
Diminuem aTenacidade a Fratura
(d) Logo os ferramentais feitos com o aços de alto Ni como o DIN 1.2714 e 1.2767 pode ser pre-aquecidos à temperaturas mais baixas enquanto que os aços da série H (H11, H13, 2367, etc) tem qu e ser pre-aquecidos e mantidos a temperaturas maiores ;
(e) Tipicos valores recomendados para Ferramentais de 2714 e H13 com 43-46 HRc em função da espessura do ferramental
Temperatura Minima
Aço 150 mm 250 mm 400 mm 500 mm
2714 95oC 120oC 150oC 175oC
H13 ESR2367 ESR
150oC 175oC 205oC 230oC
H13 180oC 205oC 235oC 260oC
Temperatura máxima
Duas temperaturas críticas devem ser consideradas emfunção do aço do ferramental :
(a) Temperatura de revenimento mais alta utilizadapós -tratamento térmico :
-> Depende da composição Quimica do aço usado
(b) Temperatura de mudança de faseαααα (ferrita) ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ γγγγ (austenita) durante pré-aquecimento,
produção Martesita => Austenita):
-> Depende da composição Quimica do aço usado
5 65 86 0
2 7 1 4 2 3 4 4 2 3 6 5 2 3 6 7 2 9 9 9
Curvas de revenimento dos aços THERMODUR:
2714 (6F3), 2344 (H13) , 2365 (~H10), 2367 e 2999
(a) Temperatura máxima em funçãoda resposta ao revenido
4 04 24 44 64 85 05 25 45 6
2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 T e m p e r a t u r a d e R e v e n im e n t o , o C
Dur
eza,
HR
C
THERMODUR 2344 e 2367 :Resposta ao revenido
, HR
CEfeito do tempo (horas) na dureza dos aços DIN WNr. 1.2 343 (AISI H11) e 1.2344 H13 durante exposição à 520 oC ou 570oC
Temperatura máxima em função dotipo de aço e tempo exposto à temperatura
Tempo, horas
Dur
eza
,
A = dureza de trabalho usualB= Inicio de deformação plástica
(i) Efeito do Ni na temperatura de transformação : γγγγ (austenita) ⇒⇒⇒⇒ αααα (ferrita)
O Ni abaixa a temperatura de transformação
γγγγ ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ αααα
(b) Temperatura máxima em função damudança de fase γγγγ (austenita) ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ αααα (ferrita)
e com issomaior chance de
αααα ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ γγγγ
Quando o aço é exposto a calor e alta temperatura
Consequentemente …
� Maior a chance de re-austenitização;
� Formação de martensita não revenida� Formação de martensita não revenida(no resfriamento sub-sequente) e que tem baixatenacidade a resistência e a fadiga térmica.
Máxima Temperatura no Ferramentalem Função doTeor de Niquel
2344H13
2721
2714
Conclusão : aço ferramentas contendo Níquelmais elevado são mais adequados para :
Forjamento / Operações de Alto Impacto como:
�Martelos de queda acelerada
�Martelos de contra golpes
�Forjamento de alto Impacto
�Prensas de baixa produção (ferramentais frios)
�Forjarias que pré-aquecem deficientemente suasmatrizes
Cr, V, Mo, Ti, Nb aumentam a temperatura de transformação
γγ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ αααα
Composição química: Cr, Mo, V, Ti, Nb
(ii) Efeito do Cr, Mo, V, Ti na temperatura de transformação: γγγγ (austenita) ⇒⇒⇒⇒ αααα (ferrita)
e com isso também menor a chance αααα ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ γγγγ
Quando o aço é exposto a calor e temperaturas mais
altas
Composição química: Cr, Mo, V, Nb
Contribuição do Cr, Mo,V, Nb , etc..
� Forma carbonetos duros e estáveis� Aumentam a resistência ao revenimento� Aumentam a resistência ao revenimento� Aumentam a temperatura de austentização� Aumentam a resistência mecânica a quente� Aumentam a resistência ao desgaste
Conclusão: aços ferramentas contendo teoresmais elevado Cr, Mo, V, como AISI H13, 11, 2367
são mais adequados para :
Forjamento / Operações de menorimpacto como :impacto como :
� Prensas Hidraúlicas
�Prensas Mecânicas
Conclusões Finais
Distribuição estatística tipica dos mecanismos de falha s emferramentais para forjamento a quente
Forjamento a quente: sistema tribológicomuito complexo e de variáveis
Desgaste Deform.Plastica
FadigaTermica
Prop.Aço
Fratura
Temp.Ferram.
Distr.tensões
Velocatrito
Efeito naFerramenta
Tipo Aço
ProcessoForjam.
FabricaFerram.Lubrif . Pre.Aque
Resfriam .
Tempocontato
PrensaMartelo
Tempocontato
Trat.Térmico
Oxid.
Cultura Forjam.
Distrib.pressao
Limite Escoam.
Prop. Fisicas e Termicas do
Blank
Temper. do Blank
Geometria , Tamanho do Blank Variáveis