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A INFLUENCIA DOS ELEMENTOS QUÍMICOS NOS AÇOS FERRAMENTA

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As propriedades de um aço-ferramenta são determinadas pela composição química do material e pelo tratamento térmico sofrido.

 

A facilidade com que estes aços sofrem transformações de fase durante as etapas de aquecimento e resfriamento, favorecem a obtenção de propriedades mecânicas definidas.

 

Os elementos de liga produzem uma ou mais das seguintes modificações:

 

• Maior resistência em grandes secções;

• Menor distorção na têmpera;

• Menor resistência ao desgaste para um mesmo valor de dureza;

• Maior tenacidade para um mesmo valor de dureza em seções pequenas;

• Maior dureza e resistência mecânica a temperaturas elevadas.

 

As melhorias são obtidas por intermédio de:

 

• Alteração da temperabilidade do aço;

• Alterações na natureza e quantidade de carbonetos;

• Alterações na resposta ao revenimento dos aços.

 

CARBONO, SILÍCIO, MANGANÊS, CROMO, NÍQUEL, MOLIBDÊNIO, VANÁDIO e TUNGSTÊNIO são os principais elementos de liga encontrados nesses aços; porém, em teores muito baixos, outros elementos de liga podem ser encontrados e são denominados de elementos residuais.

 

• CARBONO: É o elemento mais importante para obtenção de dureza elevada mediante o tratamento térmico. O teor de carbono pode variar desde 0,3% até 2,1%, de modo que, quanto maior for o teor de carbono, maior será a dureza obtida após a têmpera.

 

De um modo geral, a resistência ao desgaste está associada à dureza do material. Como as ferramentas construídas necessitam de uma grande resistência ao desgaste, o tratamento térmico de têmpera deverá proporcionar uma dureza que varie de 58 HRc até 65 HRc. É claro que quanto mais duro for o material, maior será a probalilidade de vir a romper em serviço. Desta forma, existe a necessidade de relacionar-se a dureza com a tenacidade da ferramenta; sob este ponto de vista, as ferramentas deverão ser tratadas para alcançarem durezas de 35 HRc à 40 HRc.

 

Devido aos diferentes valores de dureza, para um desempenho adequado da ferramenta, os aços-ferramenta apresentam diversos teores de carbono. Pode-se obter uma dureza de 65 HRc com um aço contendo 0,6%, apesar de que os aços-ferramentas são produzidos com teores de carbono bem elevados. A razão para este procedimento prende-se ao fato de que o carbono forma composto estável com a maioria dos elementos de liga encontrados nos aços para ferramentas - os carbonetos. Os carbonetos, na  sua  maioria, após  a  têmpera, permanecem  indissolúveis  e,  sendo partículas de elevada dureza, conferem ao material uma resistência ao desgaste apreciável.

 

 

• MANGANÊS E SILÍCIO: São elementos que podem ser encontrados em teores que variam de 0,15% à 1,50%. Quando em pequenas quantidades, atuam como desoxidantes do banho metálico. Teores mais elevados destes elementos aumentam a temperabilidade do aço, sendo o manganês mais eficiente que o silício.

 

 

• CROMO: O cromo é encontrado nos aços-ferramenta em teores que variam de 0,20% à 12,00%, sendo classificado como um dos elementos mais importantes. O Cromo, além de aumentar consideravelmente a temperabilidade dos aços, é um excelente formador de carbonetos, melhorando a resistência ao desgaste das peças. A grande desvantagem do cromo como elemento de liga é a tendência de promover o crescimento de grão. Desta maneira, um superaquecimento ou tempos excessivos em temperaturas devem ser evitados.

 

 

• NÍQUEL: Muitos dos aços-ferramenta apresentam teores de níquel acima de 0,50%. O níquel é empregado para aumentar a temperabilidade dos aços, diminuindo a temperatura da isoterma eutetóide. É um elemento que não forma carbonetos, mas promove o refino da estrutura mediante a redução da temperatura de austenitização.

 

 

• MOLIBDÊNIO: Nos aços-ferramenta, o molibdênio é encontrado em solução sólida na ferrita e, combinado com o carbono, forma carbonetos complexos. A função principal do molibdênio é aumentar a temperabilidade. Os teores de molibdênio nos aços-ferramenta variam de 0,20% à 3,00%. Os aços para trabalho a quente são ligados ao molibdênio devido a característica de reversão de amolecimento pelo calor durante o revenimento, produzindo o efeito da dureza secundária a temperaturas próximas de     550º C. O molibdênio produz uma diminuição do teor de carbono do eutetóide e a elevação da isoterma do eutetóide.

 

 

• TUNGSTÊNIO: O tungstênio apresenta características iguais ao do molibdênio. O emprego do tungstênio tem diminuído desde 1950, sendo substituído pelo molibdênio. De um modo geral, o efeito produzido pelo tungstênio pode ser duplicado pela mesma quantidade de molibdênio, ou seja, 1% W = 2% Mo. Empregam-se teores de tungstênio desde 0,50% à 20,00%. O tungstênio é um formador de carbonetos extremamente duros, obtendo-se excelente resistência ao desgaste no gume cortante da ferramenta.

 

 

• VANÁDIO: Emprega-se o vanádio na composição de um aço-ferramenta por atuar como refinador na microestrutura, impedindo a formação de granulação grosseira, mesmo quando a peça é mantida a temperaturas elevadas, e por ser um ótimo formador de carbonetos. O vanádio apresenta a característica de reter a dureza do material mesmo quando a peça é aquecida a altas temperaturas. O vanádio, geralmente, está associado ao cromo e molibdênio. Os teores de vanádio variam de 0,10% à 2,00%.