10 - Materiais para Ferramentas de Corte

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Usinagem dos Metais
Capítulo 10
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
2
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
1. Elevada dureza a frio e a quente
2. Tenacidade suficiente para evitar falha por fratura
3. Alta resistência ao desgaste (abrasão)
4. Alta resistência a compressão
5. Alta resistência ao cisalhamento
6. Alta resistência ao choque térmico
7. Estabilidade química
8. Facilidade de obtenção a preços econômicos
PROPRIEDADES BASICAS REQUERIDAS AO 
MATERIAL DA FERRAMENTA.
3
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Lista dos materiais de ferramentas de corte
Aços carbono
Aços rápidos
Ligas fundidas
Metais duros
Cermets
Cerâmicas
Ultraduros (CBN, PCBN, PCD) 
Diamante natural 
D
u
r
e
z
a
 e
 R
e
s
is
tê
n
c
ia
 
a
o
 d
e
s
g
a
s
te
T
e
n
a
c
id
a
d
e
4
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Variação da dureza
de alguns materiais de 
ferramentas de corte 
com a temperatura
5
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Diagrama de dureza e tenacidade dos materiais de ferramentas de corte
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
nitreto de silício + TiC
cerâmica
Al2O3
metal duro
revestido
aço rápido
aço carbonoVelocidades de 
corte e os materiais 
de ferramentas
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Carbono e 
Baixa/Médi
a Ligas de 
Aço
Aço 
Rápido
Liga de 
Cobalto 
Fundido
Metal Duro
Metal 
Duro 
Revestido
Cerâmica
CBN 
Policrista-
lino
Diamante
Dureza a quente aumento
Tenacidade aumento
Resistência ao impacto aumento
Resistência ao desgaste aumento
Resistência ao lascamento aumento
Velocidade de corte aumento
Profundidade de corte alta a média alta a 
profunda
alta a 
profunda
alta a 
profunda
alta a 
profunda
alta a 
profunda
alta a 
profunda
Resistência ao choque térmico aumento
Custo da ferramenta aumento
TENDÊNCIAS GERAIS DE PROPRIEDADES E PRINCIPAIS 
CARACTERÍSTICAS DE VÁRIOS MATERIAIS DE FERRAMENTAS DE CORTE*
*Algumas características podem se sobrepor em alguns casos. Exceções à regra são muito comuns. Em muitas classes de 
materiais de ferramentas, uma ampla faixa de composições e propriedades são obtidas.
Comparação das propriedades dos principais materiais de ferramentas de corte
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Propriedades 
do material da 
ferramenta
Aço rápido 
(M2)
Carboneto de 
tungstênio 
(M20)
Alumina 
branca
Alumina 
mista
Alumina 
reforçada 
com 
whisker
Cerâmica à 
base de 
nitreto de 
silício
PCBN
Diamante 
natural
PCD
Composição 
básica*
0,85%pC 
4%pCr 
5%pMo 
6,5%pW 
2%pV
80,5%pWC 
10%pCo 
9,5%pOutros
90-95% 
Al2O3 
5-10% 
ZrO2
Al2O3 
30% TiC 
5-10% 
ZrO2
75% 
Al2O3 
25% SiC
77% Si3N4 
13% Al2O3 
10% Y2O3
98%CBN 
2%AlB2/ 
AlN
PCD 
2-8% Co
Densidade 
(g/cm
3
)
7,85 14,5 3,8-4,0 4,3 3,7 3,2 3,1 3,5 3,4
Dureza à TA 
(HV)
850 1600 1700 1900 2000 1600 4000 10000
8000-
10000
Dureza à 
1000ºC (HV)
n.a. 400 650 800 900 900 1800 n.a. n.a.
Resistência à 
fratura 
(MPa·m
1/2
)
17 13 1,9 2 8 6 10 3,4 7,9
Condutividade 
térmica 
(W/m ºC)
37 85 8-10 12-18 32 23 100 900 560
Módulo de 
Young 
(kN/mm
2
)
250 580 380 420 390 300 680 964 841
Coeficiente de 
expansão 
térmica (x10
-
6
/K)
12 5,5 8,5 8 6,4 3,2 4,9 1,5-4,8 3,8
Custo 
aproximado 
por barra** 
(US$)
72,54 (barra 
25x25x200 
mm)
0,61 0,83 1,08 4,5 2,25 72-108 225-252 54-90
*por volume a menos que indicado.
**custo referente à ISO SNGN 120416
Propriedades 
das ferramentas 
de corte
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
O material de ferramenta ideal deve ter:
A dureza do diamante natural
A tenacidade do aço carbono
A inércia química da alumina
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
O MELHOR MATERIAL DE FERRAMENTA
DE CORTE NÃO É NECESSARIAMENTE
AQUELE QUE DÁ MAIOR VIDA À
FERRAMENTA OU O MAIS BARATO.
CONFIABILIDADE E PREVISIBILIDADE DA
PERFORMANCE SÃO DE EXTREMA
IMPORTÂNCIA PRINCIPALMENTE EM SE
TRATANDO DE USINAGEM DE MATERIAIS
NOBRES E CAROS.
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
CONTROLE OU RESTRIÇÕES
PRÁTICA DE MANUFATURA
CONDIÇÕES E CAPACIDADE DAS MÁQUINAS FERRAMENTA DISPONÍVEIS
REQUISITOS DE GEOMETRIA, PRECISÃO E ACABAMENTO SUPERFICIAL
OUTROS REQUISITOS (disponibilidade e entrega de planejamento de ferramentas
 escala de produção)
DADOS ECONÔMICOS
MATERIAL DAS PEÇAS
(composição química e estado metalúrgico)
TIPO DE CORTE FERRAMENTAS (principais candidatos)
(desbaste x acabamento
 corte contínuo x intermitente)
(material da ferramenta específico,
 classe, forma e geometria da ferram.)
GEOMETRIA E TAMANHO FAIXA DE CONDIÇÕES DE CORTE
TAMANHO DO LOTE
(grupos pequenos x produção em massa)
O
U
T
P
U
T
S
 
I
N
P
U
T
S
DADOS DE USINABILIDADE
METODOLOGIA
PARA
SELEÇÃO
DE
FERRAMENTAS
DADOS COMERCIAIS E
LITERATURA TÉCNICA
EXPERIÊNCIA
INFORMAÇÕES DO FORNECEDOR
(disponibilidade dos materiais; sua composição,
propriedades e aplicações; tamanhos, formas e
geometrias disponíveis; planejamento, entrega, custos e
dados de performance)
MECANISMOS
L
A
B
O
R
A
T
Ó
R
I
O
O
U
L
I
N
H
A
D
E
P
R
O
D
U
Ç
Ã
O
F
E
R
R
A
M
E
C
O
N
D
D
E
C
O
R
T
E
PROCEDIMENTO PARA SELEÇÃO DE FERRAMENTAS E
OTIMIZAÇÃO DE CONDIÇÕES DE CORTE
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
AÇOS CARBONO E AÇOS LIGA
Tipo
Designação 
AISI
C Mn Si Cr V
110 W1 0,60/1,40 0,25 0,25 - -
120 W2 0,60/1,40 0,25 0,25 - 0,25
121 - 1,00 0,25 0,25 - 0,50
122 W2 ,90 0,25 0,25 - 0,10
130 W4 1,00 0,25 0,25 0,10 -
131 W4 1,00 0,25 0,25 0,25 -
132 W4 1,00 0,25 0,25 0,50 -
133 W4 1,00 0,70 0,25 0,25 -
140 - 1,00 0,25 0,25 0,35 0,20
Classe 140 (Ao carbono-cromo-vanádio)
Aços-carbono para ferramentas
Classe 110 (Ao carbono)
Classe 120 (Ao carbono-vanádio)
Classe 130 (Ao carbono-cromo)
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
- AÇOS CARBONO E AÇOS LIGA -
OUTROS AÇOS PARA FERRAMENTAS
 Aços para trabalho a frio ou indeformáveis: que podem ser tratados em água ou óleo, tendo
como elementos de ligas principais o cromo, o tungstênio, o molibdênio, e às vezes, o
cobalto. São indicados para matrizes de estampagem, forjamento, corte, brochas,
alargadores, calibres, punções, matrizes para compressão de pós metálicos, etc..
 Aços resistentes ao choque: que são normalmente tratados em óleo, com teores de Si,
relativamente elevados (até 2%), com baixos teores de Cr, Mo e W. Eles possuem excelente
tenacidade e baixa resistência ao desgaste. Suas maiores aplicações são punções,
ferramentas pneumáticas, talhadeiras, chaves inglesas, lâminas de tesouras, matrizes, etc..
 Aços para trabalho a quente: Que podem ser tratados em óleo, ar ou banho de sal, com
altos teores de cromo, tungstênio, molibdênio, silício e vanádio. São usados para matrizes
para fundição sob pressão, matrizes para forjamento, punções, mandris para trabalho a
quente, matrizes de extrusão, etc.. São os conhecidos aços da classificação AISI (e também
da ABNT) da classe H, sendo os H12, H13, H20 e H21 os mais utilizados.
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
O aço para ser empregado como ferramenta
deve se encontrar em seu estado de maior
dureza e para atender as características de
qualidade, dois fatores são fundamentais:
 Composição química
 Tratamento térmico
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Composição química - principais elementos 
de liga
 Carbono – formar carbonetos (0,6 a 1,3%)
 Silício – desoxidante e decompõe carbonetos (0,1 a 0,3%)
 Manganês – desoxidante e melhora a temperabilidade (0,5%)
 Cromo- temperabilidade , dureza e resistência ao desgaste
 Vanádio – formar carbonetos (0,25 a 0,35%)
 Tungstênio – formar carbonetos
 Molibdênio– formar carbonetos
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Tratamento térmicodos aços para ferramentas
Diagrama de 
equilíbrio Fe - C
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
AÇOS - RÁPIDOS
Na virada do século XIX, Taylor e White
desenvolveram o primeiro aço-rápido,
contendo 0,67% C, 18,91% W, 5,47% Cr,
0,11% Mn, 0,29% V e apropriado tratamento
térmico. Foi o primeiro grande impulso nos
materiais de ferramentas de corte.
Velocidades de corte de 3 a 5 m/min
passaram para 30 a 35 m/min.
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
AÇOS - RÁPIDOS / APLICAÇÕES
As aplicações dos aço-rápidos são
principalmente em brocas, fresas, cocinetes,
brochas, matrizes e até ferramentas de barras
para aplicações em torneamentos de peças de
diâmetros reduzidos, cuja velocidade de corte
conseguida é inferior à velocidade econômica de
corte dos materiais de ferramentas mais
resistentes.
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
AÇOS - RÁPIDOS
PRINCIPAIS ELEMENTOS DE LIGA
Carbono Tungstênio
Molibdênio Vanádio
Cromo Cobalto
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Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
AISI C Mn Si Cr V W Mo Co Outros
T1 0,70/0,75 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,10 1,00/1,20 18,00/18,25 0,70 (opc.) - -
T2 0,80/0,85 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,25 2,00/2,15 18,00/18,50 0,50/0,75 (opc.) - -
T2 0,95/0,98 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,25 2,00/2,15 18,00/18,50 0,50/0,75 (opc.) - -
T7 0,70/0,75 0,10/0,40 0,10/0,40 4,50/5,00 1,50/1,80 13,50/14,50 - - -
T9 1,22/1,28 0,10/0,40 0,10/0,40 3,75/4,25 3,75/4,25 18,00/18,50 0,71 (opc.) - -
T4 0,70/0,75 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,50 1,00/1,25 18,00/19,00 0,60/0,70 (opc.) 4,75/5,25 -
T5 0,77/0,85 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,50 1,85/2,00 18,50/19,00 0,65/1,00 (opc.) 7,60/9,00 -
T6 0,75/0,85 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,50 1,60/2,00 18,75/20,50 0,60/0,80 (opc.) 11,50/12,25 -
T8 0,75/0,80 0,10/0,40 0,10/0,40 3,75/4,25 2,00/2,25 13,75/14,00 0,75 5,00/5,25 -
T15 1,50/1,60 0,10/0,40 0,10/0,40 4,50/4,75 4,75/5,00 12,50/13,50 0,50 (opc.) 4,75/5,25 -
M1 0,78/0,85 0,10/0,40 0,10/0,40 3,75/4,00 1,00/1,25 1,50/1,65 8,00/9,00 - -
M7 0,97/1,03 0,10/0,40 0,10/0,40 3,75/4,00 1,90/2,10 1,50/1,75 8,50/8,75 - -
M10 0,85/0,90 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,25 1,90/2,10 - 8,00/8,50 - -
M30 0,80/0,85 0,10/0,40 0,10/0,40 3,75/4,25 1,10/1,40 1,50/1,80 8,25/8,50 4,75/5,25 -
M33 1,05/1,10 0,10/0,40 0,10/0,40 3,50/4,00 1,05/1,25 1,30/1,70 9,25/9,75 7,75/8,25 -
M34 0,87/0,93 0,10/0,40 0,10/0,40 3,50/4,00 1,85/2,25 1,30/1,60 8,45/8,95 8,00/8,50 -
M42 1,05/1,10 0,10/0,40 0,10/0,40 3,75/4,25 1,10/1,40 1,30/1,60 9,25/9,75 7,75/8,25 -
M43 1,15/1,25 0,10/0,40 0,10/0,40 3,75/4,25 1,60/2,00 2,50/2,75 7,75/8,20 8,00/8,50 -
M46 1,20/1,25 0,10/0,40 0,10/0,40 3,75/4,25 3,00/3,30 1,75/2,20 8,00/8,50 8,00/8,50 -
M2 0,80/0,85 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,25 1,70/2,10 6,00/6,50 4,75/5,25 - -
M3 1,00/1,10 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,25 2,40/2,55 6,00/6,25 5,70/6,25 - -
(tipo 1) M3 1,10/1,20 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,25 3,00/3,30 5,60/6,25 5,00/6,25 - -
(tipo 2) M4 1,25/1,30 0,10/0,40 0,10/0,40 4,25/4,50 3,75/4,25 5,50/6,00 4,50/4,75 - -
M6 0,75/0,80 0,10/0,40 0,10/0,40 3,75/4,25 1,25/1,55 3,75/4,25 4,75/5,25 11,50/12,50 -
M15 1,50/1,60 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,75 4,75/5,25 6,25/6,75 3,00/5,00 4,75/5,25 -
M35 0,80/0,85 0,10/0,40 0,10/0,40 3,90/4,40 1,75/2,15 6,15/6,65 4,75/5,25 4,75/5,25 -
M36 0,80/0,90 0,10/0,40 0,10/0,40 3,75/4,25 1,65/2,00 5,50/6,00 4,25/5,25 7,75/9,00 -
M41 1,05/1,10 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,75 1,65/2,00 6,25/6,75 3,00/5,00 4,75/5,25 -
M44 1,10/1,20 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,75 2,00/2,25 5,00/5,50 5,00/6,25 11,50/12,50 -
M45 1,20/1,25 0,10/0,40 0,10/0,40 4,00/4,75 1,60/2,00 6,75/8,10 4,75/5,25 5,25/5,75 -
Tipos Mo - W - Co
Tipos ao Mo - Co
Tipos ao Mo - W
Tipos ao W
Tipos ao W - Co
Tipos ao Mo
Classificação dos 
aços – rápidos 
segundo a AISI
21
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Efeito da temperatura 
de revenido na dureza 
do aço-rápido, 
temperado em 
diferentes temperaturas
22
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Temperatura de Revenido
Du
re
za
Temperatura de Revenido ºC
Du
re
za
 (
RC
)
Dureza secundária dos aços-rápidos
A - Revenimento da martensita B - Precipitação de carbonetos secundários
C - Transformação da austenita retida D - Combinação de efeitos
Efeitos individuais Combinação de efeitos
23
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Tipo
Temperatura de 
têmpera 
(ºC)
Temperatura de 
revenido 
(ºC)
Dureza 
R.C
610 1276 565 64
611 1276 565 64
620 1287 565 64
621 1287 565 65
622 1296 565 64
623 1300 538 67
630 1193 552 64
630 1193 552 64
650 1210 554 64
651 1215 554 65
652 1215 554 65
653 1218 554 65
Temperaturas de tratamentos térmicos para diversos aços rápidos
24
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Influência de elementos de liga sobre as características fundamentais
dos aços para ferramentas
Características Elementos de liga
Dureza a quente ......................... W, Mo, Co (com W ou Mo), V,
Cr, Mn
Resistência ao desgaste ............. V, W, Mo, Cr, Mn
Profundidade de endurecimento . B, V, Mo, Cr, Mn, Si, Ni
Empenamento mínimo................ Mo (com Cr), Cr, Mn
Aumento da tenacidade pelo
refino do grão ........................ V, W, Mo, Mn, Cr
25
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Resistência ao desgaste Tenacidade Dureza a quente
Grupo 7 Grupo 1 Grupo 8
630 (M1) 622 (T6) 630 (M1)
650 (M2) 623 (T15) 631 (M10)
631 (M10) 621 (T5) 610 (T1)
610 (T1) 650 (M2)
620 (T4) Grupo 2 611 (T12)
621 (T5) 624 (T8) 651 (M3-1)
652 (M3-2)
Grupo 8 Grupo 3 653 (M4)
622 (T6) 611 (T2) 624 (T8)
611 (T2) 653 (M4)
651 (M3-1) 610 (T1) Grupo 9
652 (M3-2) 652 (M3-2) 621 (T5)
651 (M3-1) 623 (T15)
Grupo 9 631 (M10) 622 (T6)
653 (M4) 630 (M1)
623 (T15) 650 (M2)
Seleção de aços rápidos
26
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
AÇOS SUPER-RÁPIDOS
São aqueles que possuem elevados teores
de vanádio (podendo chegar a 5%). Este
elemento forma carbonetos extremamente
duros. Os aços com altos teores de vanádio
apresentam dureza média superior e
permitem o emprego de velocidades de
corte maiores que os aços-rápidos
convencionais
27
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
AÇOS - RÁPIDOS REVESTIDOS
O conceito do revestimento é para garantir uma
ferramenta com características tenazes no núcleo e
duras, resistentes ao desgaste e quimicamente inertes
na superfície.
Nos aços-rápidos as camadas de revestimento
comumente utilizadas são de TiN e TiCN. Hoje a
aplicação de ferramentas de aço-rápido revestida com
estas camadas garante maiores vidas nas ferramentas e
velocidades de corte superiores que as ferramentas sem
o revestimento.
28
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
AÇOS - RÁPIDOS PM
Vantagens da ferramentas PM sobre as convencionais
 Nas ferramentas de HSS - PM, as partículas de carbonetos são mais finas
e a dispersão mais uniforme. Os pós são obtidos de aços previamente
ligados, pelo processo de atomização, o que garante partículas (da ordem
de 100 m) contendo carbonetos bem finos e distribuídos, praticamente
como no estado líquido.
 Tamanho dos carbonetos do HSS - PM é da ordem de 1 a 3 m, enquanto
que no HSS convencional, mesmo após a conformação a quente,estes
valores são da ordem de 3 a 16 m. Portanto, em média, a granulação dos
carbonetos no HSS convencional é 3 vezes maiores que aqueles dos HSS
- PM.
29
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
AÇOS - RÁPIDOS PM
Micrografias do aço AISI M42
Convencional de fundição PM
30
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
AÇOS - RÁPIDOS PM
 HSS - PM apresenta porosidade, o que diminui a resistência a 
tração, mas pode apresentar melhor resistência a compressão.
 HSS - PM tem melhor usinabilidade na retífica que o HSS 
convencional, devido a granulação mais fina. 
 Pelo mesmo motivo, os HSS - PM têm maior tenacidade que os 
HSS convencionais. O tratamento térmico do HSS - PM é mais simples que o HSS 
convencional, que consiste de tempera e revenimento, sem a 
preocupação do endurecimento secundário dos HSS 
convencionais.
31
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
LIGAS FUNDIDAS
São ferramentas a base de Co, contendo W e Cr
em solução sólida, e às vezes alguns
carbonetos. Estas ligas são mais duras do que
os aços-rápidos e mantém esta dureza a
temperaturas mais elevadas, e em decorrência
disso as velocidades de corte empregadas são
maiores (em torno de 25%).
32
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Dureza X 
Temperatura de 
liga fundida e 
aços-rápidos
33
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Vidas de 
ferramentas 
na usinagem 
de aço-liga
34
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Velocidades 
de corte para 
máximo 
rendimento
35
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
METAL DURO
O advento desta classe aconteceu no final da
década de 20, na Alemanha, quando se conseguiu
produzir em laboratório o WC em pó pela primeira
vez. A mistura deste pó com o cobalto, também em
pó, trouxe ao mercado, na década de 30, um dos
mais fantásticos grupos de materiais de ferramentas
de corte: o metal duro.
36
WC + Co
composição típica:
81% de tungstênio, 6% de carbono e 13% de cobalto.
Advento no final da década de 20 (Alemanha)
na fabricação de filamentos de lâmpadas
incandescentes (Osram).
Aplicação do carboneto de tungstênio na
usinagem de metais (Krupp).
Em 1.927 a Krupp fez sucesso com o seu
produto "Widia“, abreviação de “wie diamant”
Metal duro
37
W – Tungstênio
•alto ponto de fusão: 3.387 oC
•alta resistência a tração: 4.200 MPa
•baixo coef. de dilatação: 4,4 x10-6 oC-1,
•peso específico de 19,3 kgf/dm3.
•A dificuldade de fusão do tungstênio
•Metalurgia do pó
Fabricação do Metal duro
38
O minério para obtenção do carboneto de
tungstênio é geralmente a Scheelita (tungstato
de cálcio - CaWO4).
operações químicas redução pelo hidrogênio
CaWO4 WO3 W
W + Grafite 
Forno
WC
Moinho 
WC em pó
Fabricação do Metal duro
39
Processo de metalurgia do pó
Fabricação do Metal duro
WC Co
Mistura
Compactação
Sinterição 
Forno de sinterização (vácuo ou em atmosfera de 
hidrogênio, temperatura varia de 1.350 a 1.600)
Matrizes na forma desejada (pastilhas) e
pressões na ordem de 400 MPa.
Contração linear de 15 a 22%, dependendo
teor de cobalto e da pressão
40
Metal duro (WC-Co)
•Dureza 76 a 78 Rockwell C (elevada dureza até cerca de 1.000 °C),
•Altíssima resistência à compressão (3.500 N/mm2),
•Densidade (14 kgf/dm3),
•Módulo de elasticidade E = 620.000 N/mm2,
•Coeficiente de dilatação térmica (metade da do aço),
•Elevada condutibilidade térmica (8 a 20 vezes a do aço).
41Processo de metalurgia do pó
Metal duro (WC-Co)
Mostrou-se adequada na usinagem de ferros
fundidos cinzentos, mas com baixa resistência à
craterização, quando usinando aços
Craterização (forte atrito, formação de calor, formação de calor e
problemas de difusão e de dissolução)
Adicionou-se, então TiC, TaC e/ou NbC aos WC +
Co e verificaram que este produto reduziu em
muito o problema na usinagem de aços.
42
As razões para melhorias com adições de TiC, TaC e
NbC são:
Os carbonetos de maiores durezas que o WC, maior
resistência ao desgaste.
Menor solubilidade no ferro que o WC. Isto inibe a
difusão,
A estabilidade dos carbonetos adicionados é maior que
os WC. Isto implica em maiores dificuldades de
dissolução e difusão desses elementos.
Fabricação do Metal duro
43
Os metais duros são divididos em 
três grupos de aplicação P, M e K 
(norma ISO)
P (Classe azul) - TiC (até 35%) e TaC ( até 7%),
Usinagem de aços, ferro fundido maleável, nodular ou ligado
Cavaco comprido e apresentando um atrito baixo com cavacos de
materiais dúcteis
M (Classe amarela)
Usinagem de aços, aço ao Mn, ferros fundidos ligados, aços
inoxidáveis austeníticos, ferros fundido maleável e nodular e aços de
corte livre, ou seja, par uso universal em condições satisfatórias.
Constituem tipos intermediários entre o grupo P e K.
K (Classe vermelha)
Usinagem de ferros fundido comum e coquilhado, ferro fundidos
maleáveis de cavaco curto, aços temperados, não ferrosos, não
metálicos e madeira. Os metais duros deste grupo se compõem quase
que exclusivamente de WC e de Co, como elemento ligante.
P – Aços
M – Aços inoxidáveis
K – Ferro Fundidos 
44
 
DESIGNAÇÃO 
ISO 
DUREZA E RESIST. 
AO DESGASTE 
TENACIDADE 
P 01 
P 10 
P 20 
P 25 
P 30 
P 40 
P 50 
 
M 10 
M 20 
M 30 
M 40 
 
K 01 
K 05 
K 10 
K 20 
K 30 
K 40 
 
 
Sub-classificações 
dos metais duros
•Carbonetos de titânio, garante maior resistência ao desgaste
•Maior quantidade de cobalto, garante maior tenacidade
•Carbonetos mais finos, maior a tenacidade da ferramenta
Composição química, 
Quantidade e tamanho 
de grãos de carbonetos
Mais duros
Acabamento (altas velocidades
e cortes leves)
Mais tenazes
Usados em cortes pesados de
desbaste, em velocidades mais
baixas (vibrações, cortes
interrompidos, máquinas velhas
etc.).
45
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
THM THM-F THR THR-F
Densidade [g/cm
3
] 14,9 14,8 14,6 14,4
Dureza [HV30] 1600 1800 1450 1500
Resistência à ruptura 
transversal [N/mm
2
] 2000 3000 2350 3200
Resistência à compressão 
[N/mm2] 5400 6000 5000 5300
Tenacidade à fratura Kh 
[Mpa K
-1
] 9,6 10,8 12,0 13,8
Condutividade térmica 
[W m
-1
 K
-1
] 80 46 70 42
Coeficiente de expansão 
térmica [K
-1
] 5,5·10
-6
6,2·10
-6
5,6·10
-6
6,7·10
-6
Influência do tamanho de grão nas propriedades
46
Designação Campo de aplicação
P 01
Operações de acabamento fino, com avanços pequenos e altas
velocidades, como torneamento e furação de precisão. Exige máquinas
rígidas, isentas de vibração.
P 10
Idem – Também para aplicações em que ocorre grande aquecimento da
ferramenta.
P 20
Operação de desbaste leve, com velocidades de médias a altas e avanços
médios. Também em operações de aplainamento com seções pequenas
de corte.
P 25 Operações de desbaste com velocidades e avanços médios.
P 30
Operações com baixas a médias velocidades de corte e seções de corte
médias a grandes; torneamento, fresamento e aplainamento.
P 40
Operações de desbaste grosseiro e em condições severas de corte, como
corte interrompido, mesmo em máquinas sujeitas à vibração; velocidades
baixas a médias e grandes avanços e profundidade de corte; torneamento,
aplainamento.
Pa
ra
 m
at
er
ia
is 
fe
rro
so
s 
de
 c
av
ac
o 
lo
ng
o,
 c
om
o
aç
os
 e
 fe
rro
 fu
nd
id
o 
m
al
eá
ve
l.
P 50
 Idem – É o tipo mais tenaz, aplicações em que se usam máquinas
obsoletas, onde substitui o aço rápido com grande vantagem.
Metal duro
P
 –
A
ç
o
s
47
M 10
Operações de torneamento com velocidades médias a altas e seções de
corte médias.
M 20
Operações de torneamento, fresamento, aplainamento, com velocidades
de corte médias e seções de corte médias.
M 30 Idem – com seções de corte médias a grandes.
C
la
ss
es
 
un
iv
er
sa
is
: 
aç
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,
in
cl
us
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aç
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ga
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co
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um
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nd
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o 
no
du
la
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fe
rr
o 
fu
nd
id
o 
m
al
eá
ve
l.
M 40 Torneamento, principalmente em máquinas automáticas.
K 01
Operações de acabamento fino e de precisão, como broqueamento e
faceamento, com cortes leves e firmes, avanços pequenos e altas
velocidades.
K 05
Operações de acabamento, como torneamento, alisamento e furação de
precisão, com alta velocidade de corte.
K 10 Operações de usinagem em geral.
K 20 Idem – Com avanços e velocidades médias.
K 30 Operações de desbaste, cortes interrompidos e profundos.
P
ar
a 
m
at
er
ia
is
 d
e 
ca
va
co
 c
ur
to
:
fe
rr
o 
fu
nd
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o,
 
aç
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te
m
pe
ra
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,
m
et
ai
s 
nã
o-
fe
rr
os
os
, 
pl
ás
tic
os
,
m
ad
ei
ra
s.
K 40
Idem – Onde se tem condições muito desfavoráveis e se deve trabalhar
com ângulos de saída grandes.M
 –
A
ç
o
s
 i
n
o
x
id
á
v
e
is
K
 –
F
e
rr
o
 F
u
n
d
id
o
s
 
Metal duro
48
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
49
METAL DURO - REVESTIDOS
Base de metal duro relativamente tenaz, sobre a qual se
aplica uma ou mais camadas finas, duras, resistentes à
abrasão
Dois processos de revestimento:
CVD - Chemical Vapour Deposition - Deposição química de vapor
PVD - Phisical Vapour Deposition - Deposição física de vapor
Número de camadas
Espessura das camadas (de 4 a 12 m)
Tipo de camada revestida: TiC, TiN, TiCN,Al2O3, (TiAl)N, WC/C, PCD
50
 CVD - DEPOSIÇÃO 
QUÍMICA DE VAPOR
PVD - DEPOSIÇÃO 
FÍSICA DE VAPOR
TEMPERATURA DE 
REVESTIMENTO
APROX. 1000ºC APROX. 500ºC
TENACIDADE REDUZIDA NÃO É AFETADA
ARESTA DE CORTE ARREDONDAMENTO 
REQUERIDO
PODE SER QUINA VIVA
ESPESSURA DO 
REVESTIMENTO
ATÉ 12 m ATÉ 4 m
CAMADAS MULTICAMADAS TiC-TiN, 
TiN-TiCN-TiN, TiC-Al2O3
TiN, TiCN,TiNAl
PRINCIPAIS 
APLICAÇÕES
TORNEAMENTO E 
MANDRILAMENTO
FRESAMENTO, 
ROSCAMENTO E 
FURAÇÃO
VANTAGENS MAIOR RESISTÊNCIA AO 
DESGASTE
MAIOR RESISTÊNCIA À 
CRATERIZAÇÃO
GRANDE VIDA DA 
FERRAMENTA
REDUZ APC
MAIOR VIDA NA 
FERRAMENTA
SUBSTITUI 
FERRAMENTAS SEM 
REVESTIMENTO: COM 
MESMA TENACIDADE, 
MESMA 
CONFIGURAÇÃO DE 
ARESTA E MESMA 
PRECISÃO
CVD x PVD
METAL DURO - REVESTIDOS
51
Influência da 
temperatura na 
condutividade 
térmica dos 
revestimentos
Revestimentos 
METAL DURO - REVESTIDOS
52
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Classes de 
metal duro 
revestidos de 
um fabricante
53
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Identificação 
da operação de 
torneamento
54
55
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
56
Capítulo 10: 
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
57
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
CERMETS
Este grupo é constituído por TiC, TiN e geralmente tem o Ni
como elemento de ligação. Pode ocorrer também a presença
de outros elementos, tais como Al, Co, Mo ou compostos de
Mo2C, TaC, NbC, WC, AlN, TaN e outros. Trata-se de um
grupo considerado intermediário entre os metais duros e as
cerâmicas, e as ferramentas são aplicadas principalmente
nos superacabamento dos aços, com altas velocidades e
baixos avanços. Suas principais características são a alta
dureza a elevadas temperaturas e a grande estabilidade
química, com pouca tendência à difusão.
58
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
PROPRIEDADES FÍSICAS CERMET METAL DURO
DUREZA (HV) 3200 2100
ENERGIA LIVRE DE FORMAÇÃO
(kcal/g - atm 1000ºC)
-35 -10
SOLUBILIDADE NO FERRO (wt% a
1250ºC)
0,5 7
TEMPERATURA DE OXIDAÇÃO
(ºC)
1100 700
CONDUTIVIDADE TÉRMICA
(cal/cm·s·ºC)
0,052 0,42
COEFICIENTE DE DILATAÇÃO
TÉRMICA
(10-6/ºC)
7,2 5,2
COEFICIENTE DE CHOQUE
TÉRMICO*
1,9 27,1
* Coeficiente de choque térmico = 
condutividade térmica x resistência à tração
coeficiente de dilatação x módulo de elasticidade
 
Cermets x 
Metal duro
59
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Composição dos CERMETS
Composição química
Fabricante País
Agência ou
subsidiária na
Inglaterra e
número RS
Grau
Mo2O TaC
NbC
TiC WC AlN TaN TiN
TiM
o
Me
tal
 du
ro
Fa
se
s d
e
tra
ns
içã
o
Al Co Mo Ni
Ou
tro
s
Adamas Carbide
Corp
USA - T70    ?
Carmet Company USA Pinner Tools Ltd
501
83,5 3,5 13
Duracarb by Países Baixos Duracarb Ltd
502
T70    ?
EC Tools GmbH Alemanha - MAX1    ?
Feldmuhle AG Alemanha Feldmuhle
Technical
Products Ltd
503
Ceratip
TC30
   ?
Kennametal Inc USA Kennametal Ltd
504
KT150    ?
Kobe Steel Ltd Japão - KZ160
KZ180
KZ200






Krupp Widia GmbH Alemanha Krupp Widia
(UK) Ltd
505
TTI    
Kyocera Japão - TC30
TC40N
TC60
TC60M













?
?
?
?
Mitsubishi Metal
Corporation
Japão Kingston Cutting
Tools Ltd
506
NX22
NX33
NX55
NX99




































NGK Spark Plug Co
Ltd
Japão NGK Sparg Plug
(UK) Ltd
507
N20
N40
T3N
T4N
T5N
T35



























 ?
Nippon Tungsten Co
Ltd
Japão - DUX30
DUX40












AB Sandvik Hard
Materials
Suécia Sandvik
Coromant Ltd
508
CT515   
Sumitomo Electric
Industries Ltd
Japão Sumitomo
Electric
Hardmetals Ltd
509
T05A
T12A
T23A
T25A
















?
?
?
?
Teledyne Firth
Sterling
USA Teledyne Ltd
510
SD3    
Toshiba Tungaloy
Co Ltd
Japão - N302
N308
N350








 






?
?
?
Valenite Division of
GTE Valeron
Corporation
USA Valenite-Modco
(UK) Ltd
511
VC67    ?
60
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
FERRAMENTAS CERÂMICAS
• Cerâmicas a Base de Al2O3
• Cerâmicas a Base de Si3N4
61
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
CERÂMICAS
As cerâmicas são compostas de elementos metálicos e não-
metálicos, geralmente na forma de óxidos, carbonetos e
nitretos, e existem em uma grande variedade de
composição e forma. A maioria tem estrutura cristalina, mas
em contraste com os metais as ligações entre os elementos
são iônicas ou covalentes. A ausência de elétrons livres faz
com que as cerâmicas sejam pobres condutoras de
eletricidade, e que, em seções finas, sejam transparentes.
Devido às fortes ligações primárias, a maioria das cerâmicas
tem alto ponto de fusão.
62
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Em geral, as cerâmicas possuem as seguintes 
propriedades que ajudam a identificá-las.
 Capacidade de suportar altas temperaturas (materiais refratários);
 Alta resistência ao desgaste;
 Altas durezas;
 São frágeis;
 Baixa condutividade térmica;
 Boa estabilidade química e térmica;
 Boa resistência à fluência;
 Alta resistência à compressão e baixa resistência à tração.
63
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Comparação das propriedades da cerâmica, cermet e metal duro
64
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Cerâmica a Base de Al2O3
• Puras
• Com adições:
• ZrO2 - Branca
• TiC - Prêta
• SiC - Whisker
65
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Material Módulo de
elasticidade
(GPa)
Dureza
(GPa)
Tenacidade
K1C
(MPa·m1/2)
Coeficiente
de dilatação
térmica
(10-6·K-1)
Condutividade
térmica
(Wm-1·K-1)
Al2O3 400 17,2 4,3 8,0 10,5
Al2O3+TiC 420 20,6 4,5 8,5 13,0
Al2O3+ZrO2 390 16,5 6,5 8,5 8,0
Si3N4 / SIALON 300 15,6 6,5 3,1 9,7
SiC / WHISKER 390 18,5 8,0 - 32,0
Propriedades das ferramentas cerâmicas
66
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Influência do teor de 
ZrO2 na tenacidade da 
cerâmica a base de Al2O3
67
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Cerâmica branca x Whisker
68
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Cerâmicas a Base de Si3N4
 Puras, com fase intergranular (SiO
2
, Al
2
O
3
,
Y
2
O
3
, MgO)
 Sialon
As ferramentas a base de Si3N4 podem ainda ser
revestidas com Al2O3 ou TiC
69
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Influência do 
revestimento numa 
ferramenta a base de 
Si3N4
70
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
CERÂMICAS ÓXIDAS
TORNEAMENTO
Sem fluido de corte Com
FRESAMENTO
FERROS
FUNDIDOS
D
U
R
E
Z
A
 C
R
E
S
C
E
N
T
E
D
E
M
A
N
D
A
 D
E
 T
E
N
A
C
ID
A
D
E
 D
E
C
R
E
S
C
E
N
T
E
CERÂMICAS MISTAS
AÇOS
SUPERLIGAS
CORTE DE DESBASTE
LIGAS FUNDIDAS DURAS
AÇOS ENDURECIDOS
CBN
ÓXIDA
S
SIALONS
ÓXIDAS
CERÂMICAS ÓXIDAS: Al2O3+0,8%ZrO2
CERÂMICAS MISTAS: Al2O3+20-30%TiC, Al2O3+TiC+TiN+ZrO2, etc.
SIALONS: 80-90%Si3N4+Al2O3+Y2O3
Campo de 
aplicação das 
cerâmicas
71
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Composição das cerâmicas à base de óxidos
Composição química
Fabricante País
Agência ou
subsidiária na
Inglaterra e número
RS
Grau
Al2O3 MgO TiO2 ZrO2 TiC WC TiB2 TiN W
SiC
Whiskers
Outros
Carboloy Systems USA Carboloy Ltd
512
CerMax 440
CerMax460
CerMax 490

 

?
?
Cermet Company USA Pinner Tools Ltd
513
CA-B
CA-W



Feldmuhle AG Alemanha Feldmuhle Technical
Products Ltd
514
SH20
SN60
SN80






Greenleaf
Corporation
USA - GEM1
GEM2
GEM3
GEM9
WS300

70

99,9

30


Karl Hertel GmbH
Verkaufs KG
Alemanha Karl Hertel Ltd
515
AC5
MC2

70 30
Kennametal Inc USA Kennametal Ltd
516
K060
K090
Kyon 2500

 

Kobe Steel Ltd Japão - KB90
KW80



Krupp Widia
GmbH
Alemanha Krupp Widia (UK)
Ltd
517
Widalox G
Widalox H
Widalox N
Widalox R
Widalox ZR
N.anunciado
















?
Mitsubishi Metal
Corporation
Japão Kingston Cutting
Tools Ltd
518
XD3  
NGK Spark Plug
Co Ltd
Japão NGK Spark Plug
(UK) Ltd
519
CX3
HC1
HC2
HC6







?
?
?
Nippon Tungsten
Co Ltd
Japão - NPC A2
NPC H1



Rogers Tool Works USA - RTW 138
RTW 1322

 
AB Sandvik Hard
Materials
Suécia Sandvik Coromant
UK
520
CC 620
CC 650
N.anunciado



  

Seco Tools AB Suécia Seco Tools (UK) Ltd
521
Secoramic
RVX

40 50 10
Sumitomo Electric
Industries Ltd
Japão Sumitomo Electric
Hardmetals Ltd
522
N890
W80



Toshiba Tungaloy
Co Ltd
Japão - LX21
LXA
M






Valenite Division of
GTE Valeron
Corporation
USA Valenite-Modco (UK)
Ltd
523
V32
V33
V34
V44
70


   
30

 

VR Wesson
Division of
Fansteel
USA L&TiBrock&Co Ltd
524
VR97
VR100
99
 
Propriedades das cerâmicas à base de óxidos
Propriedades
Nome comercial Grau
Densidade
g/cm
2
Dureza
HRA ou HV
Resistência à ruptura
transversal
N/m
2
Coeficiente de
expansão
10
-4/K
Feldmuhle SH1
SH20
SN50
SN80
4,30
4,15
4,00
4,12
2250
2150
2000
2000
380
400
450
600
7,0
7,0
7,3
7,4
Kennametal K060
K090
700
910
8,2
8,3
Kobelco KW80
KB90
3,97
4,24
93,6
94,0
750
850
7,0
7,8
Krupp Widia Widalox G
Widalox R
4,02
4,12
1730
1730
700
650
NGK NTK CX3
HC1
HC2
HC6
4,00
4,00
4,30
4,70
93,5
93,5
94,5
94,0
750
800
800
800
8,4
8,0
Sandvik CC680 1500
Sumitomo B90
W80
4,26
3,98
94,5
94,0
880
790
Composição e 
propriedades das 
cerâmicas a base 
de óxidos
72
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Composição das cerâmicas à base de nitretos
Composição química
Fabricante País
Agência ou subsidiária na
Inglaterra e número RS
Grau
Si3N4 Al2O3 Y2O2 TiN Outros
Elektroschmetzwerk Kempten
GmbH Zetti GmbH
Alemanha - Zekald 3000   
Feldmuhle AG Alemanha Feldmuhle Technical
Products Ltd
525
SL100
SL200




Greenleaf Corporation USA - Saox 2001
GSN




Karl Hertel GmbH Verkaufs
XG
Alemanha Karl Hertel Ltd
526
NC1  
Iscar Ceramics Inc USA Iscar Tools Ltd
527
Iscar   ?
Kennametal Inc USA Kennametal Ltd
528
Kyon 2000
Kyon 3000






Krupp Widia GmbH Alemanha Krupp Widia (UK) Ltd
529
Widia N1000
Widia CN1000




Al2O3
revest.
Lucas Syalon Ltd UK 530 Syalon
NGK Spark Plug Co Ltd Japão NGK Spark (UK) Ltd
531
NTK
NTK SP4
NTK SX4
NTK SX7







Al2O3
revest.
Nippon Tungsten Co Ltd Japão - Naycon   
Nortron Company USA Norton Industrial Ceramics
532
  ?
AB Sandvik Hard Materials Suécia Sandvik Coromant UK
533
CC680   
Toshiba Tungaloy Co Ltd Japão - FX920  
Valenite USA Valenite
534
Quantum 5
Quantum 5000






Propriedades das cerâmicas à base de nitretos
Propriedades
Nome comercial Grau
Densidade
g/cm
2
Dureza
HRA ou HV
Resistência à ruptura
transversal
N/m
2
Coeficiente de
expansão
10
-4/K
Feldmuhle SI100
SL200
3,30
3,25
1700
1500
800
750
2,3
2,5
Greenleaf GSN 94,0
Kennametal Kyon 2000 750 3,2
Lucas Syalon 3,25 91,2 1800 945 3,0
NGK NTK SP4
SX2
SX7
3,6
3,6
3,2
92,5
92,5
93,0
900
1000
1100
4,0
3,2
Nippon Tungsten Naycon 3,23 92,8 1000 3,6
Valenite Quantum 6 3,77 90,0
Composição e 
propriedades 
das cerâmicas a 
base de nitretos
73
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
 Fazer um trabalho de preparação antes de iniciar o corte.
 O uso do fluido de corte deve ser evitado, se requerido, entretanto, usar o
fluido em abundância na aresta de corte.
 Nunca use aresta cortante com quina viva:
 aresta chanfrada
 aresta arredondada
 ferramenta com raio de ponta
 Use-as com as máximas condições de corte (Vc, f, ap) recomendadas.
 Use um bom sistema de grampo de fixação e bom assentamento da pastilha
no suporte.
 Use-as em máquinas ferramentas rígidas, livre de vibrações.
 aumento de resistência segue a ordem:
  
Cuidados especiais para usinar com ferramentas cerâmicas
74
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
MATERIAIS DE FERRAMENTAS ULTRADUROS
Normalmente materiais com dureza superior a 3000 HV são
denominados ultraduros. Como ferramentas de corte os ultraduros
são:
 Diamante natural;
 Diamante sintético monocristalino;
 Diamante sintético policristalino (PCD-Polycrytalline Diamond);
 Nitreto cúbico de boro sintético monocristallno (CBN);
 Nltreto cúbico de boro sintético policristalino (PCBN).
75
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
transformação
Diamante
Temperatura [K]
Grafite
Obtenção do 
diamante sintético
A transformação envolve 
temperaturas da ordem de 
2000°C e pressões de 7GPa
76
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
transformação
Temperatura [K]
Nitreto
Hexagonal de
Boro
Nitreto
Cúbico de
Boro
Obtenção do CBN
A transformação envolve 
temperaturas da ordem de 
1500°C e pressões de 6GPa
77
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Cristais de diamantes produzidos sintéticamente
78
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Desenvolvimento dos policristais
Os policristais de diamante e de CBN (PCD e PCBN,
respectivamente) são obtidos pelo processo de metalurgia do
pó, usando monocristais de diamante e CBN,
respectivamente. Neste processo, pode-se obter uma
variedade imensa de produtos, dependendo de: tamanho de
grão dos monocristais (estes dependem do tempo de
permanência na câmara de transformação),
solvente/catalisador empregado, grau de sinterização, etc.
79
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Energia de microondas, descarga elétrica ou fio quente
Hidrogênio
+
Metano
Acima de 2000ºC
Substrato
Camada de diamante CVD
O diamante CVD é
depositado durante
um período de tempo
para formar uma fina
camada
O processo CVD de obtenção de diamante sintético
80
Capítulo 10:
MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS DE CORTE
Principais produtos dos ultraduros
Nitreto cúbico de boro policristalino (PCBN)
Fabricante ou fornecedor País
Agência ou subsidiária na
Inglaterra e número RS
Diamante
policristalino
(PCD) Sólido Sobre metal duro
De Beers Diamond
Research Laboratory
África do Sul De Beers Industrial
Diamond Division
535
Synate 010
Synate 025
Ambonte
Abrazite
DBC50
General Electric (US)
Speciality Materials Dept.
USA Speciality Materials
536
Compax BZN
Kennametal Inc USA Kennametal Ltd
537
KD100
KD120
KD200
Krupp Widia GmbH Alemanha Krupp Widia (UK) Ltd
538
CD10 C850
SII Megadiamond Inc USA - Mecapax
Sumitomo Electric
Industries Ltd
Japão Sumitomo Electric
Hardmetals Ltd
540
CA 100
CA 150
Ca 200
BN100
BN150
BN200
Toshiba Tungaloy Co Ltd Japão - T-Dia DX 140 CBN BX 290
Valenite Division of GTE
Valeron Corporation
USA Valenite-Modco (UK) Ltd
541
PCD CBN
Zinner GmbH Alemanha - Zicra Zibora
Propriedades dos ultraduros
Material do inserto
Propriedade 94WC 5Co
metal duro
Alumina
cerâmica
Alumina TiC
cerâmica
Nitreto de silício
cerâmica
Diamante
policristalino
PCBN
sólido
Densidade, g/cm
3
14,7 3,9 4,3 3,2 3,4 3,1
Resist. à compressão, kN/mm
2
4,5 4,0 4,5 3,5 4,7 3,8
Dureza Knoop HK, kN/mm
2
13 16 17 13 50 28
Módulo de Young, kN/mm
2
620 380 370 300 925 680
Módulo de rigidez, kN/mm
2
250 150 160 120 430 280
Raio de Poisson 0,22 0,24 0,22 0,28 0,09 0,22
Coef. de exp. térmica, 10
-4
/K 5,0 8,5 7,8 3,2 3,8 4,9
Condutividade térmica, W·m/K 100 23 17 22 120 100
Tenacidade à fratura K1C, MN·m
3/211 2,3 3,3 5,0 6,9 10
Principais 
produtos e 
propriedades 
dos ultraduros