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Aços para Ferramentas I

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Tópicos: Introdução / Classificação | Aços Temperáveis em Água |


1) 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.

Algumas informações sobre os tipos da tabela podem ser vistas nos próximos tópicos.


2) 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 2-I dá o diagrama TTT aproximado para um aço com 1% de carbono. Nota-se 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 2-I

Profundidade do endurecimento na faixa de 3 mm para têmpera a 780ºC e cerca de 6 mm para têmpera a 870°C. 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 350°C dependendo da dureza desejada. Na faixa de 230 a 290°C há uma acentuada queda da tenacidade, ou seja, um aumento da fragilidade do material.

A Figura 2-II dá curvas aproximadas de dureza versus profundidade para uma peça cilíndrica de aço com cerca de 0,92% C em diferentes temperaturas de têmpera.


Fig 2-II

A Figura 2-III dá as curvas para o mesmo aço com pequenas adições de elementos de liga (0,35% Mn; 0,13% Cr; 0,08% V). Nota-se 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.


Fig 2-III

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
Referências
Bouché, Ch. Leitner, A. Sans, F. Dubbel. Manual da Construção de Máquinas. São Paulo, Hemus, 1979.
Faires, V. M. Elementos Orgânicos de Máquinas. Rio, Livros Técnicos, 1976.
Chiaverini, V. Aços e Ferros Fundidos. São Paulo, ABM, 1982.

Topo | Rev: Set/2009