Aços Ligados (Aço Inoxidável e Aço Ferramenta) Universidade de São Paulo Escola de Engenharia de São Carlos Departamento de Engenharia de Materiais Lauralice.

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1 Aços Ligados (Aço Inoxidável e Aço Ferramenta) Universidade de São Paulo Escola de Engenharia de São Carlos Departamento de Engenharia de Materiais Lauralice Canale

2 Classificação Geral das Ligas Ferrosas

3 Classificação dos Aços Aços e ligas especiais têm sido classificados de diferentes maneiras. São métodos usuais de classificação: (1)Classificação baseada em característica do aço ou liga. Ex. prop. mecânicas, composição química etc... (2) Classificação baseada no emprego do aço ou liga. Ex. aços para ferramentas, para construção mecânica etc..

4 Classificação dos Aços e Principais Utilizações Aços estruturais : vergalhões, barras (aplic. estáticas), chapas e perfis p/ aplicações estruturais Aços alta resistência e baixa liga (ARBL) : aços p/ tubulações, vasos de pressão etc... Aços para embutimento e estampagem: várias peças de carroceria de automóveis

5 Classificação dos Aços e Principais Utilizações Aços para cementação: aços de baixo carbono e baixo elementos de liga (engrenagem, eixos, etc..) Aços mola (médio a alto carbono): Confecção de molas. Aços Ferramenta: Ferramentas de corte, usinagem etc... Aços inoxidáveis (alta liga): Tubos, engrenagens, válvulas etc...

6 Aços Ferramenta Classificação AISI para aços ferramenta

7 REGRAS GERAIS Resistência ao desgaste varia diretamente com teor de carbono (carbonetos) Resistência ao impacto decresce com aumento do teor de carbono. Elementos formadores de carbonetos aumentam resistência desgaste e diminuem resistência ao impacto

8 REGRAS GERAIS Todos os elementos (*) contribuem para aumento da temperabilidade Dureza a quente aumenta com teor de elementos de liga (Mo, W, V)

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10 Requisitos de cada ferramenta Ferramentas de conformação a quente e a frio: 1)Resistência ao desgaste 2)Resistência ao impacto 1)Dureza a quente (trabalho a quente)

11 Requisitos de cada ferramenta Ferramentas para corte por cisalhamento: 1)Alta resistência ao impacto 1)Alta resistência ao desgaste (manter gume cortante)

12 Ferramentas para moldes: 1) Resistência ao desgaste abrasivo 1)Fadiga térmica 1)Bom acabamento Requisitos de cada ferramenta

13 Ferramentas de corte por usinagem: 1)Dureza a quente 1)Resistência ao desgaste 2)Resistência ao impacto

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15 Tratamentos térmicos: cuidados Austenitização (pré-aquecimentos) Resfriamento: trincas e distorções Austenita retida: variação dimensional Revenido: múltiplos (variação dimensional) endurecimento secundário (dureza à quente)

16 Variações dimensionais durante o revenido STAGE(ºC) METALLURGICAL REACTIONS EXPANSION (E) CONTRACTION (C) 10 - 200 Precipitation of ε – carbide. Loss of tetragonality C 2200 - 300 Decomposition of retained austenite E 3230 - 350 ε-carbides decompose to cementite C 4350 - 700Precipitation of alloy carbides. Grain coarsening E

17 Modificações de Volume Devido às transformações que ocorrem nos aços no tratamento de revenido, estes apresentam geralmente uma contração Observa-se após a têmpera que os aços sofrem uma contração com exceção daqueles que possuem austenita retida que apresentam um pico de dilatação pela formação de outros constituntes

18 Modificações de Volume

19 Aços para ferramentas QUANTO AS PROPRIEDADES Elevada dureza a temperatura ambiente e a quente Boa tenacidade Boa Resistência ao desgaste Boa Resistência Mecânica Tamanho de grão pequeno Boa usinabilidade Temperabilidade

20 Aços para ferramentas QUANTO AO TIPO Aços com alto teor de Carbono (0,6- 1,3%C) Aços com alto teor de liga de W, V e Cr ou Mo, Co e outros.

21 Aços para ferramentas QUANTO A APLICAÇÃO Aços-rápido: desenvolvidos para aplicações de usinagem em elevadas velocidades Aços para trabalho a quente: desenvolvidos para utilização em operações de punçonamento, cisalhamento e forjamento de metais em altas temperaturas sob condições de calor, pressão e abrasão. Aços para deformação a frio: desenvolvidos para aplicações que não envolvam aquecimentos repetidos ou prolongados

22 Aços para ferramentas Aços para trabalho a quente: desenvolvidos para utilização em operações de cisalhamento e forjamento de metais em altas temperaturas sob condições de calor, pressão e abrasão. Possuem como principal elemento de liga cromo, podendo conter ainda vanádio, tungstênio e molibdênio O teor de carbono e de elementos de liga é baixo, o que dá boa resistência ao choque São identificados como aço H, no sistema de classificação. São divididos em três sub-grupos: ao cromo (H11 à H19) ao tungstênio (H21 à H26) ao molibdênio (H42 à H43).

23 Aços para ferramentas · Aços para deformação a frio: por não conter os elementos de liga necessários para possuir resistência a quente, estes aços se restringem a aplicações que não envolvam aquecimentos repetidos ou prolongados em faixas de temperatura de 205 a 260ºC. São divididos em três grupos: aços temperáveis ao ar (grupo A) aços alto-carbono e alto-cromo (grupo D) aços temperáveis em óleo (grupo O)

24 Aços para ferramentas Aços-rápido: aplicações de usinagem em elevadas velocidades. É um aço ferramenta de alta liga de tungstênio, molibdênio, cromo, vanádio, cobalto e nióbio É um material tenaz, de elevada resistência ao desgaste e elevada dureza a quente (se comparado com os aços carbono usados para ferramentas), podendo ser utilizados até temperaturas de corte da ordem de 600 o C Existem duas classificações que são: ao molibdênio (grupo M) ao tungstênio: (grupo T).

25 Dureza Secundária de aços rápidos

26 26 ENDURECIMENTO SECUNDÁRIO  Aços alta liga revenidos na faixa entre 500-600°C ocorre aumento de dureza devido a precipitação de carbonetos de liga e transformação da austenita retida em martensita.  Este fenômeno ocorre em aços ligados ao: Mo;V;W;Ti e Cr a precipitação de carbonetos destes elementos ocorre via difusão substitucional.

27 27 Curva de revenimento do aço H13 Endurecimento secundário Pico de endurecimento secundário que gera aumento de resistência mecânica

28 28 2 Microestrutura constituída de martensita revenida e carbonetos complexos Microestrutura constituída de martensita e carbonetos complexos

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32 32 Anisotropia Aço produzido pela Metalúrgia do Pó

33 33 Segregação de carbonetos na direção longitudinal de barras conformadas a quente. Aço rápido T1 com 18%W, 4%Cr e 1%V

34 34 Segregação de carbonetos na direção longitudinal de barras conformadas a quente. Aço para trabalho a frio com 2%C e 12%Cr

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