Seleção de aço ferramenta para corte de alta velocidade (HSC)
O corte de alta velocidade (HSC, na sigla em inglês) opera em velocidades de corte e taxas de remoção de material muito elevadas, gerando taxas de deformação e temperaturas extremas na interface ferramenta-peça. A deformação plástica produz deformações de cisalhamento de 2 a 5 e taxas de deformação de até 10⁻⁵ s⁻¹.5s-1 (localmente atingindo 107s-1), com temperaturas de interface frequentemente superiores a 1000℃.
Nessas temperaturas, o desempenho da ferramenta deixa de ser controlado pela dureza à temperatura ambiente. A falha da ferramenta é dominada pelo desgaste por difusão (formação de crateras), desgaste abrasivo da face de corte, lascamento da aresta de corte e amolecimento térmico rápido. Quando a dureza diminui em temperaturas elevadas, a deformação plástica e o desgaste aceleram, levando à perda de estabilidade da aresta de corte.
Principais fatores de seleção
In HSC, material selection is primarily limited by high-temperature performance rather than conventional hardness or strength. The key is maintaining cutting-edge integrity under combined thermal and mechanical loading. For standard cutting tools such as hobs and broaches, the grade options are in the HSS cutting tool selection guide.
Dureza Quente (Dureza Vermelha)
Essa é a principal restrição. O aço deve manter a dureza e resistir ao amolecimento por revenido acima de 600–1000 °C. Se a dureza cair abaixo da temperatura de corte, a aresta se deforma plasticamente e a taxa de desgaste aumenta drasticamente.
Resistência ao desgaste
A resistência ao desgaste depende da dureza da matriz e das características dos carbonetos. Carbonetos finos e uniformemente distribuídos (MC, M6C) melhoram a resistência ao desgaste por abrasão e difusão. No entanto, um volume excessivo de carbonetos ou carbonetos grosseiros aumentam a fragilidade e promovem o lascamento das arestas sob ciclos térmicos.
Robustez
Ciclos térmicos e cargas de corte intermitentes introduzem choques mecânicos repetidos. A tenacidade insuficiente leva a lascamento e falha da aresta de corte, especialmente em fresamento ou corte interrompido. O aumento da resistência ao desgaste pelo aumento do teor de liga normalmente reduz a tenacidade, portanto, o equilíbrio deve ser adequado às condições de corte.
Aços para ferramentas recomendados
Aço ferramenta AISI M42 | 1.3247 | SKH59
O aço M42 é utilizado em aplicações onde a temperatura de corte é o principal fator limitante. Seu teor de cobalto de aproximadamente 8% melhora o endurecimento secundário e retarda o amolecimento térmico, permitindo uma dureza de trabalho de 68–70 HRC.
É adequado para usinagem de ligas de titânio e superligas à base de níquel, onde as temperaturas de corte permanecem elevadas. Comparado ao M4, possui menor tenacidade, portanto, condições de corte estáveis e configurações rígidas são necessárias para evitar lascamento.
Aço rápido AISI T15 (Tungstênio-Vanádio-Cobalto)
O aço T15 é selecionado quando o desgaste abrasivo é o principal modo de falha. O alto teor de vanádio (~5%) forma um grande volume de carbonetos MC duros, melhorando significativamente a resistência à abrasão em comparação com os aços rápidos convencionais, como o M2.
É adequado para materiais de alta resistência e alta tensão onde o desgaste da aresta é predominante. No entanto, a menor tenacidade limita seu uso em cortes interrompidos.
AISI M4 (Aço rápido com alto teor de vanádio)
O aço M4 é utilizado em condições onde a resistência ao desgaste abrasivo é importante, mas ainda se exige alguma tenacidade. Com vanádio ~4%, ele proporciona boa resistência ao desgaste, mantendo uma tenacidade superior à do aço T15.
A dureza típica é de 62–64 HRC. É adequada para usinagem de ferro fundido, latão e aços temperados, onde são necessárias estabilidade de aresta e resistência a lascas.
Aços produzidos por metalurgia do pó (P/M) (ex.: ASP 60 / CPM Rex 76)
Os aços P/M resolvem o problema da segregação de carbonetos em aços rápidos convencionais, produzindo uma microestrutura uniforme. Isso permite um maior teor de liga, mantendo uma tenacidade adequada.
Esses aços normalmente atingem 67–69 HRC e oferecem desempenho mais estável sob condições combinadas de alta temperatura, desgaste e choque. São adequados para aplicações exigentes de aços de alta resistência (HSC) que requerem tanto dureza a quente quanto estabilidade de borda.
Tabela Resumo
| Aço ferramenta de alta qualidade | Dureza | Recurso principal | Vantagem primária |
| AISI M42 | 68–70 HRC | Alto Co (~8%) | Mantém a dureza em altas temperaturas de corte. |
| AISI T15 | Até 67 HRC | Alto V + Co | Alta resistência ao desgaste abrasivo |
| AISI M4 | 62–64 HRC | Conteúdo V equilibrado | Maior resistência com boa resistência ao desgaste |
| Aços P/M | 67–69 HRC | Microestrutura uniforme | Desempenho estável em condições combinadas |