A importância da dureza no aço para ferramentas

A dureza é uma propriedade fundamentalmente crítica para aços para ferramentas, influenciando diretamente sua capacidade de desempenho eficaz em diversas aplicações, desde corte e conformação até a conformação de diversos materiais. Sem dureza adequada, um aço para ferramentas não consegue suportar as cargas substanciais impostas durante o serviço.

Um uso muito importante do aço para ferramentas é cortar ou conformar outros metais e materiais. A dureza das ferramentas de corte deve ser maior que a do material a ser cortado para garantir boa resistência ao desgaste e resultados de processamento eficazes.

Discutiremos a importância da dureza do aço para ferramentas sob a perspectiva de sua aplicação.

Resistência ao desgaste

A dureza é um fator importante na determinação da resistência do aço para ferramentas à abrasão e vestir. Alcançar maior dureza em aço para ferramentas é um objetivo importante ao enfrentar condições de corte altamente abrasivas. 

O tratamento térmico é o método mais comumente utilizado para atingir alta dureza em aços para ferramentas. O princípio é que o tratamento térmico faz com que o aço para ferramentas forme os tipos MC rico em vanádio (2300-3000 HV), M2C rico em molibdênio (1700-2000 HV), M6C rico em tungstênio/molibdênio (1400-1700 HV), M23C6 rico em cromo (1100-1400 HV) e M7C3 (900-1500 HV), que são mais duros que a matriz martensítica (~950 HV) e melhoram significativamente a resistência ao desgaste.¹.

Dureza Quente (Dureza Vermelha)

Dureza a quente é a capacidade de manter alta dureza em temperaturas elevadas. Ao cortar metal com aço para ferramentas, altas temperaturas são geradas; portanto, é particularmente importante que o aço para ferramentas mantenha sua alta dureza em altas temperaturas. Por esse motivo, foi desenvolvida uma subcategoria de aço para ferramentas, conhecida como aço rápido. Por meio de ajustes na composição química e tratamento térmico, o aço rápido pode manter alta dureza em altas temperaturas. O aço rápido mais comum é o aço para ferramentas M2. O aço rápido mais comum é Aço para ferramentas M2, também conhecido como aço rápido M2 ou M2 HSS.

Arestas de corte feitas de aço rápido podem manter alta dureza em temperaturas de 540 °C (1000 °F) ou superiores. Os elementos de liga em sua composição, como molibdênio, tungstênio, vanádio e cobalto, conferem ao aço rápido sua resistência ao amolecimento em altas temperaturas.

Para aços para trabalho a quente, a resistência ao revenimento é uma propriedade crítica, visto que as ferramentas são continuamente aquecidas durante o uso. O aço para ferramentas de trabalho a quente mais comum é Aço para ferramentas H13.

Robustez

Dureza e tenacidade são tipicamente inversamente proporcionais: o aumento da dureza frequentemente resulta em tenacidade reduzida. O aço para ferramentas é projetado para maximizar a dureza, a resistência mecânica e a resistência ao desgaste, muitas vezes em detrimento de alguma tenacidade. Os carbonetos podem melhorar a dureza e a resistência ao desgaste, e também podem atuar como locais de iniciação de trincas, reduzindo a tenacidade, especialmente se forem grandes ou segregados.

O tratamento térmico adequado, incluindo temperaturas de austenitização mais baixas ou revenimento controlado, pode aumentar a tenacidade para uma determinada dureza e grau. No entanto, temperaturas de têmpera excessivamente altas podem levar ao engrossamento dos grãos e a uma redução significativa da tenacidade.

Portanto, os projetistas de ferramentas frequentemente enfrentam uma compensação para alcançar uma combinação ideal de propriedades. Por exemplo, Aço para ferramentas A2 tem melhor tenacidade do que Aço para ferramentas D2.

Papel na usinabilidade e retificação

A dureza determina a usinabilidade do aço para ferramentas. O aço para ferramentas D2 é um aço para ferramentas de alta dureza, típico e difícil de usinar. Em aplicações práticas, quando a alta dureza é um requisito para o aço para ferramentas, o D2 é uma boa escolha. Ao mesmo tempo, devemos também considerar suas características de difícil usinabilidade.

Aços para ferramentas com alto teor de carbono geralmente usinam melhor com uma microestrutura esferoidizada, onde uma matriz mais macia permite que a ferramenta de corte empurre carbonetos esferoidais duros para longe. O trabalho a frio pode melhorar a usinabilidade, aumentando a dureza, o que faz com que os cavacos se soltem e se quebrem com mais facilidade, reduzindo o desgaste da ferramenta.

A moabilidade, a facilidade com que um material pode ser moído, geralmente diminui com o aumento da dureza, do teor de carboneto, da dureza do carboneto e do tamanho do carboneto. Isso cria uma relação inversa entre a moabilidade e a resistência ao desgaste.

Tratamento Térmico e Controle de Dureza

O tratamento térmico tem um efeito decisivo na dureza do aço para ferramentas. A dureza é um critério de aceitação comum para ferramentas tratadas termicamente. Envolve a transformação do aço recozido em uma estrutura martensítica temperada e revenida com carbonetos específicos, resultando em propriedades de corte para ferramentas. As etapas comuns do tratamento térmico incluem austenitização, revenimento e têmpera. Dados específicos sobre o tratamento térmico para diferentes aços para ferramentas podem ser encontrados na página específica sobre aços para ferramentas do nosso site.

Resumo

A dureza é fundamental para aços-ferramenta, determinando sua capacidade de corte, resistência ao desgaste e desempenho em temperaturas elevadas. No entanto, sua busca deve ser cuidadosamente balanceada com outras propriedades cruciais, como tenacidade e usinabilidade, muitas vezes exigindo seleção estratégica de materiais e tratamento térmico preciso para alcançar a combinação ideal para uma aplicação específica.

1. Mesquita, RA (2014). Aços para ferramentas: propriedades e desempenho. Imprensa CRC. ↩︎