Processamento De Manufatura De Metais 1

Apresentação em tema: "Processamento De Manufatura De Metais 1"— Transcrição da apresentação:

1 Processamento De Manufatura De Metais 1
Fernando Cardoso Marins Matheus Colovati Saccardo Prof. Dr. Lucas Freitas Berti Engenharia de Materiais - UTFPR

2 Aço baixa liga , Inoxidáveis e Ferramentas

3 Sumário da aula Aços Baixa Liga Principais elementos de liga
Elementos formadores de Carbonetos Elementos não formadores de Carbonetos Classificação dos aços baixa liga Aplicações Aços Inoxidáveis Ferríticos Austeníticos Ferríticos – Austeníticos Martensíticos Endurecidos por precipitação Aços Ferramenta Classificação Características Gerais Trabalho a frio Trabalho a quente Aços rápidos

4 AÇOS LIGA

5 Aços Liga Introdução Apresentam quantidades específicas de elementos diferentes dos utilizados nos aços comuns Dividem-se em aços baixa, média e alta liga Objetivam melhorar as propriedades mecânicas e físicas Promovem aplicações específicas Não são considerados os elementos adicionados para melhorar a usinabilidade Costuma ser designados de acordo com o elemento predominante (Ex: Fe-Cr) Apresentam diversas aplicações

6 AÇOS BAIXA LIGA

7 Aços Baixa Liga Aços baixa liga
São aços com adição intencional de pequenos teores de outros elementos de liga (1,5% - 5,0%). Em sua Composição Química a soma dos teores dos elementos de liga não ultrapassa 5%. Obtenção de melhores propriedades mecânicas Aumento de dureza e resistência mecânica Redução de custos

8 Aços baixa liga

9 Principais Elementos de Ligas
Aços baixa liga Principais Elementos de Ligas Cobre Cobalto Cromo Silício Níquel Manganês Vanádio Molibdênio Tungstênio

10 Elementos Formadores de Carbonetos
Aços baixa liga Elementos Formadores de Carbonetos Cromo (Cr) Aumenta a resistência a corrosão e a oxidação Aumenta a resistência em altas temperaturas (granulação fina) Resistência ao desgaste Reduz a velocidade crítica de têmpera Aumenta a dureza

11 Elementos Formadores de Carbonetos
Aços baixa liga Elementos Formadores de Carbonetos Tungstênio Formador de Carbonetos muito duros Aumenta a dureza Aumenta a resistência em altas temperaturas

12 Elementos Formadores de Carbonetos
Aços baixa liga Elementos Formadores de Carbonetos Molibdênio Influência favoravelmente a dureza e a resistência a quente Aumenta a resistência a Tração Aumenta a Temperabilidade Aumenta a resistência em altas temperaturas

13 Elementos Formadores de Carbonetos
Aços baixa liga Elementos Formadores de Carbonetos Vanádio Inibe o crescimento do grão Aumenta a resistência mecânica Aumenta a resistência à abrasão Aumenta a resistência à fadiga Melhora a usinabilidade

14 Elementos Não Formadores de Carbonetos
Aços baixa liga Elementos Não Formadores de Carbonetos Silício Auxilia a desoxidação e a grafitização Aumenta a resistência à oxidação em elevadas temperaturas Aumenta a resistência a tração Melhora a Temperabilidade Aumenta a fluidez

15 Elementos Não Formadores de Carbonetos
Aços baixa liga Elementos Não Formadores de Carbonetos Manganês Estabiliza os Carbonetos Melhora a resistência ao choque Aumenta a Temperabilidade Melhora a usinabilidade

16 Elementos Não Formadores de Carbonetos
Aços baixa liga Elementos Não Formadores de Carbonetos Níquel Refina o grão Melhora a resistência a tração Aumenta a resistência à oxidação e corrosão Aumenta a resistência ao impacto

17 Elementos Não Formadores de Carbonetos
Aços baixa liga Elementos Não Formadores de Carbonetos Cobalto Aumenta a resistência a corrosão Aumenta a resistência a tração Aumenta a dureza Diminui a temperabilidade

18 Aços Níquel-Cromo-Molibdênio
Aços baixa liga Classificação Aços Níquel-Cromo-Molibdênio 43xx: Ni 1.82%; Cr 0.50%; Mo 0.25% 81xx: Ni 0.30%; Cr 0.40%; Mo 0.12% 97xx: Ni 0.55%; Cr 0.20%; Mo 0.20% Fabricação de engrenagens, pinhões, coroas, acoplamentos, pinos, e componentes de máquinas onde há exigência de alta dureza superficial, obtida por cementação, aliada a uma boa resistência do núcleo.

19 Classificação Aços Vanádio Aços baixa liga 61xx: V 1~5%
Barras de torção, eixos e alavancas.

20 Classificação Aços Manganês Aços baixa liga 13xx: Mn 1.75%
Forjados grandes, eixos, chaves de boca

21 Aços Silício-Manganês
Aços baixa liga Classificação Aços Silício-Manganês 92xx: Si 1.40 %; Mn 0.65~0.82% Aço padrão para molas de automóveis

22 Classificação Aços baixa liga Aços-Boro XxBxx: B Denota Aço Ao Boro
Aço-Manganês 13xx: Mn 1.75% Aços-Níquel 23xx: Ni 3.50% Aços Níquel-Cromo 31xx: Ni 1.25%; Cr 0.65 Aços-Boro XxBxx: B Denota Aço Ao Boro Aços Ao Chumbo XxLxx: L Denota Aço Ao Chumbo

23 Efeito dos Elementos de Liga na Dureza
Aços baixa liga Efeito dos Elementos de Liga na Dureza Adição de elementos no ferro puro

24 Aplicações Aços baixa liga Matrizes de extrusão a frio
Ferramentas para corte de latão Componentes de máquinas-ferramenta Mandris e pinças de tornos Mandril Pinça de torno Matriz de extrusão

25 AÇOS INOXIDÁVEIS

26 História Aços Inoxidáveis
Foi descoberto acidentalmente por Harry Brearley em 1912 Desenvolver um liga metálica para ser utilizada em armas Ácido Nítrico não revelava a microestrutura Obtenção de uma liga resistente a corrosão

27 Composição Química Aços Inoxidáveis Liga Ferro-Cromo
Pode conter Ni, Mo e outros elementos Mais comuns apresentam 12% Cr, 18% Cr + 8% Ni

28 Tipos de Aços Inoxidáveis
Ferríticos Austeníticos Ferríticos - Austeníticos (Duplex) Martensíticos Endurecidos por precipitação

29 Ferríticos Aços Inoxidáveis Ferríticos São Ligas de Fe-Cr
Teor de Carbono menores que 0,1% Apresentam teores de Cromo acima de 18% São ligas essencialmente ferríticas Não endurecem com a têmpera AISI 405, 430, 430F, 502

30 Aços Inoxidáveis Ferríticos
Diagrama Fe-Cr

31 Características Aços Inoxidáveis Ferríticos
Boa resistência a corrosão sob tensão Tenacidade média Boa resistência a oxidação Ausência de Ni melhora o desempenho em ambientes com S A soldagem compromete as suas propriedades

32 Microestrutura Aços Inoxidáveis Ferríticos
A ferrita apresenta-se na forma de grão equiaxiais brancos com finos contornos pretos Ferrita Aço inoxidável ferrítico ABNT409 – microestrutura Fonte: COSTA e SILVA, A. L. 4 ed

33 Aplicações Aços Inoxidáveis Ferríticos Indústria de Bebidas
Destilarias Talheres Panelas e utensílios domésticos

34 Austeníticos Aços Inoxidáveis Austeníticos São Ligas Fe-Cr-Ni
Teor de Carbono inferior a 0,08% Teores de Cromo (16-30%) e Níquel (8-35%) São os mais comuns entre os Inoxidáveis São não magnéticos AISI 301, 302, 304, 304L, 308, 316

35 Diagrama Fe-Cr-Ni Aços Inoxidáveis Austeníticos
Diagrama do equilíbrio de fases para o sistema Fe-Cr-Ni com teor de Cr constante e igual a 18% O Ni estabiliza a fase austenita

36 Características Aços Inoxidáveis Austeníticos
Elevada resistência a corrosão Alta plasticidade e capacidade de encruamanto Elevada resistência mecânica Elevada resistência em altas temperaturas Resistência a fluência (adição de Nb) Elevada resistência ao impacto Não sofrem transição dúctil-frágil

37 Microestrutura Aços Inoxidáveis Austeníticos
Grão austeníticos grandes (regiões claras) e contornos de macla (regiões escuras) Austenita Aço Inoxidável Austenítico – ABNT 304 – Microestrutura. Fonte: SANTOS, T.F.A; ANDRADE, M.S.

38 Aplicações Aços Inoxidáveis Austeníticos Indústria Alimentícia
Rebites e Parafusos Tubos Indústria naval

39 Ferríticos - Austeníticos (Duplex)
Aços Inoxidáveis Ferríticos-Austeníticos Ferríticos - Austeníticos (Duplex) São ligas Fe-Cr-Ni Teor de Carbono em torno de 0,02% Combinação de propriedades Teores de Cr (18-27%), Ni (4-7%) e Nb (1-4%) Adiciona-se também Nitrogênio Excelente resistência a corrosão AISI 329, UNS S32304 e S31803

40 Diagrama Fe-Cr-Ni-(N)
Aços Inoxidáveis Ferríticos-Austeníticos Diagrama Fe-Cr-Ni-(N) Influencia do Nitrogênio no equilíbrio Ferrita - Austenita O nitrogênio tem grande influência sobre o equilíbrio Ferrita-Austenita Presença de 0,1% de Nitrogênio

41 Características Aços Inoxidáveis Ferríticos-Austeníticos
Excelente resistência à corrosão em meios agressivos Elevada resistência à corrosão sob tensão e à fadiga Elevado limite de escoamento (redução de material) Boa tenacidade Elevada resistência mecânica Degradação das propriedades quando expostos por um longo tempo em temperaturas elevadas

42 Microestrutura Aços Inoxidáveis Ferríticos-Austeníticos
Ilhas de Austenita (mais escura) distribuídas em uma matriz ferrítica (mais clara) Ferrita Austenita

43 Aplicações Aços Inoxidáveis Ferríticos-Austeníticos
Tubulações de alta pressão Evaporadores Dessalinização e Dessulfuração

44 Martensíticos Aços Inoxidáveis Martensíticos São Ligas Fe-Cr
Teor de Carbono acima de 0,1% Teor de Cromo (11-18%) Endurecem após Têmpera São Magnéticos AISI 403, 410, 414, 420, 440A, 501

45 Aços Inoxidáveis Martensíticos
Diagrama Fe-Cr Diagrama de fases Ferro-Cromo. Fonte: COSTA e SILVA, A. L. V. 2 ed

46 Características Aços Inoxidáveis Martensíticos
Elevada resistência a corrosão (até 500 oC) Elevado limite de resistência a tração Elevado limite de escoamento Elevada dureza Apresentam elevadíssima temperabilidade Resistência ao amolecimento no revenimento

47 Microestrutura Aços Inoxidáveis Martensíticos
Martensita na forma de agulhas (regiões escuras) Martensita Aço Inoxidável Martensítico - Microestrutura. Fonte: LIMA, Luciana Iglésias Lourenço et al Ferrita

48 Aplicações Aços Inoxidáveis Martensíticos Turbina a vapor
Pás de Turbinas Eixos Facas

49 Endurecidos por Precipitação
Aços Inoxidáveis Endurecidos por Precipitação Endurecidos por Precipitação São Ligas Fe-Cr-Ni-Mo Teores de Cr (12-17%), Ni (4-8%), Mo (0-2%) Solubilização e envelhecimento São classificados em martensíticos, austeníticos e semi - austeníticos Apresentam elevada dureza Elevada resistência mecânica

50 Aços Inoxidáveis Endurecidos por Precipitação
Efeito do tempo e temperatura sobre a dureza

51 Aplicações Aços Inoxidáveis Endurecidos por Precipitação
Peças e Tubulações de aviões Molas Engrenagens Válvulas de alta pressão

52 Aços Inoxidáveis

53 AÇOS FERRAMENTA

54 Introdução Aços Ferramenta
O desenvolvimento de aços ferramenta foi empírico até metade do século XX Constituem a base para o desenvolvimento de processos industriais Após a revolução industrial sua utilização tornou-se fundamental São empregadas onde as condições de trabalho são severas e exige-se alto desempenho

55 Classificação AISI Aços Ferramenta
W – Aços temperáveis em água (Water) S – Aços resistentes ao choque (Shock) Aços para fins especiais L – Tipo baixa liga (Low alloy) F – Tipo carbono-tungstênio P – Aços para moldes Aços para trabalho a Frio O – Aços temperáveis em óleo (oil) A – Aços média liga, temperáveis ao ar (air) D – Aços alto carbono, alto cromo

56 Classificação AISI Aços Ferramenta
Aços para trabalho a quente (Hot Working) H1 – H19 – Ao cromo H20 – H39 – Ao tungstênio H40 – H59 – Ao molibdênio Aços rápidos T – Ao tungstênio M – Ao molibdênio

57 Características Gerais
Aços Ferramenta Características Gerais São sujeitos as mais rigorosas solicitações entre as aplicações Apresentam elevados teores de elementos de liga O tratamento térmico é fundamental Devem ser resistentes ao trincamento Apresentam elevada dureza e resistência mecânica Elevada resistência ao choque Elevada resistência ao desgaste e a abrasão

58 Trabalho a Frio Aços Ferramenta para Trabalho a Frio
São utilizados em temperaturas próxima à ambiente Suportam impactos (alta tenacidade) Baixo desgaste de ferramentas de conformação Perdem resistência com aumento de temperatura Apresentam elevada dureza Matriz

59 Aços Ferramenta para Trabalho a Frio

60 Molde de Injeção de Polímeros
Aços Ferramenta para Trabalho a Frio Aplicações Matriz de extrusão Fieiras de Trefilação Molde de Injeção de Polímeros Facas para corte de chapas

61 Microestrutura Aço D2 Aços Ferramenta para Trabalho a Frio
Melhor microestrutura é uma matriz martensítica de alto carbono revenida e uma dispersão uniforme de pequenos carbonetos Martensita Carbonetos Fonte: COSTA e SILVA, A. L. V. 2 ed

62 Aços Ferramenta para Trabalho a Quente
Aços com designação AISI H Aços ligados ao Cr, W e Mo Apresentam resistência à deformação na temperatura de uso Resistencia ao impacto Resistencia à “lavagem” (erosão) Resistência à deformação no tratamento térmico Resistência a trincas a quente Estabilidade dimensional

63 Aços Ferramenta para Trabalho a Quente
Composição

64 Matriz para forjamento
Aços Ferramenta para Trabalho a Quente Aplicações Facas para rebarbar Matriz para Extrusão Bigorna para forjamento Matriz para forjamento

65 Ferramentas de Usinagem
Aços Rápidos Aços Rápidos Possuem elevados teores de Carbono (formação de carbonetos) Apresentam endurecimento secundário Empregados na fabricação de ferramentas de corte (altas velocidades) Mantêm a dureza em elevadas temperaturas Resistência ao desgaste e a abrasão Estabilidade dimensional Boa tenacidade Ferramentas de Usinagem

66 Aços Rápidos Composição Básica de Aços Rápidos

67 Cilindros de Laminação
Aços Rápidos Aplicações Ferramentas de usinagem de materiais com média e alta resistência Lâminas de serra para corte de metais Cilindro para laminação Brocas Brochas Cilindros de Laminação Brocas

68 Aços Rápidos Aplicações Serra para corte de metais
Cilindros para laminação Serras circulares

69 Guia para a pré seleção de aços ferramenta

70 OBRIGADO PELA ATENÇÃO!