Ferros & aços III-10: Aços para ferramentas

MSPC - Informações Técnicas

Ferros & aços III-10: Aços para ferramentas

Introdução / Classificação

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De forma genérica, pode-se dizer que este grupo é formado por aços-carbono e aços-liga específicos para o uso. A natureza da aplicação requer normalmente propriedades superiores, algumas delas conflitantes entre si.

Aços para ferramentas precisam em geral combinar propriedades como dureza, resistência à tração e à compressão, tenacidade e outras. Muitas vezes, operam sob elevadas temperaturas, situação em que a maioria das propriedades tendem a piorar.

Para atender as exigências, o controle da composição desses aços é mais rigoroso, bem como processos e métodos de tratamento térmico.

A tabela abaixo resume a classificação dos tipos mais comuns segundo padrões AISI / SAE.

Aços para trabalho a frio	Aços para trabalho a quente	Aços resistentes a choques	Aços rápidos	Aços para moldes	Aços para aplicações especiais
W - temperáveis em água. O - temperáveis em óleo. A - média liga, temperáveis ao ar. D - alto carbono, alto cromo.	H10 / H19 - Aços ao cromo. H20 / H39 - Aços ao tungstênio. H40 / H59 - Aços ao molibdênio.	S1, S2, S4, S5, S6, S7.	Série molibdênio (M1 a M52). Série tungstênio (T1 a T15).	P2, P20, P21, P3, P4 P5, P6.	L2, L6.

Informações mais detalhadas sobre os tipos da tabela podem ser vistas nos próximos tópicos. Os tipos faltantes poderão ser incluídos em futuras atualizações da página.

Aços temperáveis em água

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São basicamente aços-carbono com teores na faixa de 0,6 a 1,4%. Alguns tipos podem ter adição de pequena quantidade de vanádio para melhor tenacidade. Faixas de composições típicas são: 0,6 - 1,4% C; 0,25% Mn; 0,25% Si; 0,0 - 0,50% Cr; 0,0 - 0,50% V.

A Figura 01 deste tópico dá o diagrama TTT aproximado para um aço com 1% de carbono. Notar que o resfriamento da têmpera deve ser rápido (em água ou salmoura) para a obtenção de uma estrutura de martensita. Assim, o endurecimento fica restrito à camada superficial e o interior menos duro confere a necessária tenacidade.

Fig 01

Profundidade do endurecimento na faixa de 3 mm para têmpera a 780ºC e cerca de 6 mm para têmpera a 870ºC. Mas a tenacidade diminui com o aumento da temperatura da têmpera.

Tratamentos anteriores à têmpera e revenido podem ser: normalização (para uniformidade da estrutura), recozimento (após trabalho a frio, para refinar grãos) e alívio de tensões após usinagem.

Temperaturas de revenido costumam variar de 170 a 350ºC dependendo da dureza desejada.

Na faixa de 230 a 290ºC há uma acentuada queda da tenacidade, ou seja, um aumento da fragilidade do material.

A Figura 02 dá curvas aproximadas de dureza versus profundidade para uma peça cilíndrica de aço com cerca de 0,92% C em diferentes temperaturas de têmpera.

Dureza x profundidade para aço-ferramenta com 0,92% C

Fig 02

A Figura 03 dá as curvas para o mesmo aço com pequenas adições de elementos de liga (0,35% Mn; 0,13% Cr; 0,08% V). Notar o aumento considerável na profundidade de endurecimento.

Algumas aplicações típicas: ferramentas manuais (martelos, formões, talhadeiras, punções, limas, tarraxas e similares), fresas e outras ferramentas para trabalhar madeiras, ferramentas diversas para trabalhos a frio.

É possível estabelecer características de aplicações de acordo com o teor de carbono: de 0,7 a 0,9% para usos com choques; de 0,9 a 1,0% para ferramentas de deformação a frio; de 1,0 a 1,1% para uso genérico; de 1,1 a 1,4 para máxima resistência à abrasão.

Dureza x profundidade para aço ferramenta com 0,92% C e alguns elementos de liga

Fig 03

Algumas vantagens são: baixo custo, facilidade de usinagem e de têmpera, boa aresta de corte, boa tenacidade devido ao não endurecimento do núcleo.

Algumas desvantagens: pouca estabilidade dimensional, susceptibilidade a trincas no tratamento de têmpera, não resistente a temperaturas mais altas.

A tabela abaixo dá composições para alguns tipos conforme especificações AISI.

Tipo	% C	% Mn	% Si	% Cr	% Ni	% Mo	% W	% V	% Co	% Cu	% P	% S
W1	0,70 / 1,50	0,10 / 0,40	0,10 / 0,40	0,15	0,20	0,10	0,15	0,10	-	0,20	0,025	0,025
W2	0,85 / 1,50	0,10 / 0,40	0,10 / 0,40	0,15	0,20	0,10	0,15	0,15 / 0,35	-	0,20	0,025	0,025
W5	1,05 / 1,15	0,10 / 0,40	0,10 / 0,40	0,40 / 0,60	0,20	0,10	0,15	0,10	-	0,20	0,025	0,025

Topo | Última revisão ou atualização: Set/2009