Materiais para Ferramenta de Corte

Prévia do material em texto

DEMEC/UFRGS 
ENG03343 – PROCESSOS DE FABRICAÇÃO POR USINAGEM 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PARTE 7 – MATERIAIS PARA FERRAMENTAS DE CORTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor Heraldo Amorim 
Porto Alegre, junho de 2003 
ENG 03343 – Processos de Fabricação por Usinagem – DEMEC – UFRGS 
 1 
1. Materiais de Ferramenta de Corte 
 
Existem diversos fatores a ser considerados para a correta seleção de ferramentas de 
corte. Alguns fatores, segundo Diniz et. al. (1999), são: 
• Material a ser usinado – a composição química e as propriedades do material a sr 
usinado influenciam, entre outras coisas, a solicitação sobre a ferramenta, o tipo 
de desgaste ao qual esta será exposta, e o tipo de cavaco resultante do processo de 
usinagem; 
• Processo de usinagem – alguns processos de usinagem são mais agressivos à 
ferramenta do que outros, expondo-a a desgastes mais elevados, choques 
(térmicos ou mecânicos), ou ainda a ação de fadiga. Além disso, alguns processos 
apresentam limitação quanto à forma, dimensões e velocidade de corte passível 
de ser obtida, sendo, muitas vezes, preferível o uso de materiais de ferramenta 
menos evoluídos. Exemplos típicos são as operações de fresamento e furação 
com ferramentas de pequeno diâmetro, pois, como grande parte das máquinas 
não possui rotação suficiente para atingir as altas velocidades de corte usadas na 
usinagem com metal duro, se faz necessário o uso de ferramentas compostas de 
materiais menos tecnológicos, como o aço rápido. 
• Condição da máquina operatriz – diversos fatores relacionados à máquina e suas 
condições de conservação e funcionamento demandam cuidado na escolha da 
ferramenta de corte. A potência da máquina, rotação máxima e seu estado de 
conservação (ocorrência de vibrações, folgas) são fatores importantes. No caso de 
uma máquina sujeita a desbalanceamento, com baixa rotação e potência e onde se 
verifique folgas, se faz necessário o uso de ferramentas com maior tenacidade e 
que trabalhem a baixas velocidades de corte. 
• Custo do material da ferramenta – a relação custo-benefício é um item importante 
a ser considerado na indústria moderna. Apesar de alguns novos materiais 
apresentarem vida de ferramenta ou produtividade superiores a materiais mais 
comuns, seu uso deve estar condicionado a uma análise da relação custo-
benefício. 
• Condições de usinagem – a condição imposta ao processo através de seus 
parâmetros é um fator importante a ser considerado na escolha de ferramenta. 
Operações de acabamento (alta Vc, baixos f e ap em peças já submetidas a 
usinagem que não apresentem excentricidade ou camada oxidada) necessitam de 
ferramentas com elevada resistência ao desgaste. Já condições de desbaste (baixa 
Vc, altos f e ap em peças já submetidas a usinagem que apresentam 
excentricidade ou camada oxidada) necessitam de ferramentas com elevada 
tenacidade, em detrimento da resistência ao desgaste. 
• Condições de operação – as condições tanto da operação de usinagem quanto de 
rigidez do sistema máquina-peça-ferramenta influenciam no material da 
ferramenta. Operações de corte interrompido, ou com baixa rigidez do sistema 
máquina-peça-ferramenta demandam ferramenta de corte mais tenaz. 
 
Em geral, as propriedades que um material de ferramenta deve apresentar (Rocha e Silva, 
1999) são: 
• Dureza; 
• Tenacidade; 
• Resistência ao desgaste; 
• Resistência a compressão; 
• Resistência ao cisalhamento; 
ENG 03343 – Processos de Fabricação por Usinagem – DEMEC – UFRGS 
 2 
• Boas propriedades mecânicas e térmicas a altas temperaturas; 
• Resistência ao choque térmico; 
• Inércia química. 
 
Estas propriedades não estão listadas em ordem de importância, até porque as qualidades 
necessárias à ferramenta podem variar bastante com a operação de usinagem, com o material a 
ser usinado e com os parâmetros de corte. Porém, de um modo geral, pode se dizer que as mais 
importantes são a dureza e a tenacidade. 
Os processos de usinagem convencional em geral baseiam-se no corte de uma peça 
utilizando-se uma ferramenta de corte. Este corte só é possível porque a ferramenta possui uma 
dureza mais elevada do que a peça, ou seja, uma dureza relativa (eq. 3) positiva e maior que a 
unidade. Dessa forma, o constante surgimento de novas ligas, com propriedades mecânicas e 
dureza cada vez maiores, cria uma demanda contínua por novos materiais de ferramenta, com 
propriedades à altura dessas ligas. 
 
P
T
H
H
Hr = , (1.) 
 
onde Hr é a dureza relativa, HT a dureza do material da ferramenta e Hp a dureza do 
material da peça. 
Por outro lado, a usinagem de materiais frágeis e heterogêneos e o uso de processos de 
corte interrompido, como o fresamento, requerem materiais de ferramenta com tenacidade 
suficiente para suportar os choques e impactos inerentes a estes processos (Machado e Silva, 
1999). 
O maior desafio no desenvolvimento de ferramentas de corte está exatamente no balanço 
entre a dureza e a tenacidade, visto que são duas propriedades de extrema importância para o 
desempenho da ferramenta de corte e que não são facilmente encontradas em um mesmo 
material (Figura 1). Atualmente, consegue-se boas combinações de dureza e tenacidade, tanto em 
materiais de ferramenta puros quanto nos revestidos. As ferramentas revestidas buscam o 
equilíbrio entre as propriedades necessárias através do uso de um material base, que confere 
propriedades de tenacidade e alguma dureza, e um revestimento, com alta dureza, resistência a 
abrasão e inércia química. 
 
 
Figura 1 – Diagrama de dureza-tenacidade dos materiais de ferramentas de corte (Adaptado de 
Sandvik Coromant, 1994). 
 
ENG 03343 – Processos de Fabricação por Usinagem – DEMEC – UFRGS 
 3 
As altas temperaturas observadas em alguns processos de usinagem também devem ser 
levadas em consideração na escolha do material da ferramenta. Na usinagem de materiais 
refratários, por exemplo, apenas uma pequena parte do calor é retirado da interface cavaco-
ferramenta-peça através do cavaco e da peça usinada. Desse modo, grande parte do calor 
permanece na interface ferramenta-peça, sendo necessário que a ferramenta de corte utilizada 
mantenha suas propriedades a altas temperaturas. 
A Figura 2 mostra a deterioração da dureza com a temperatura para diferentes materiais 
de ferramenta de corte. É possível observar que até mesmo materiais tecnologicamente 
avançados, como cerâmicas, apresentam queda em suas durezas com o aumento da temperatura, 
apesar de numa taxa menor que a observada para os aços. 
 
 
Figura 2 – Variação da dureza de diversos materiais com a temperatura (fonte: Machado e Silva, 
2000). 
 
A Figura 3 mostra a comparação das propriedades dos principais grupos de ferramentas 
de corte segundo Komanduri e Desai (1982), citados por Machado e Silva (1999). É importante 
ressaltar que tanto exceções à regra quanto sobreposição de características são muito comuns, 
devido às amplas faixas de composições e propriedades passíveis de ser obtidas em algumas 
classes de ferramentas de corte. 
 
 
Figura 3 – comparação entre propriedades de vários materiais para ferramenta de corte (fonte: 
Machado e Silva, 2000).. 
 
A grande quantidade de critérios a serem considerados (alguns dos quais são opostos), 
somados à imensa quantidade de materiais para ferramentas existentes no mercado, dificulta a 
seleção da melhor ferramenta para cada caso. Segundo Rocha e Silva (1999), o material de 
ferramenta ideal deverá ter a inércia química do diamante natural, a tenacidade do aço rápido e a 
inércia química da alumina. 
ENG 03343 – Processos de Fabricação por Usinagem – DEMEC – UFRGS 
 4 
A Figura 4 mostra os materiais para ferramentas existentes atualmente no mercado.Como 
se observa, estes materiais estão em ordem crescente de dureza, e decrescente de tenacidade. 
Esta ordem também representa o avanço tecnológico dos materiais, de acordo com a cronologia, 
com algumas exceções. 
 
 
Figura 4 – Materiais para ferramentas de corte (fonte: Machado e Silva, 2000). 
 
No contexto histórico, duas categorias de materiais se sobressaem, e podem ser 
considerados os mais importantes para usinagem, ainda que não os mais eficientes ou 
tecnologicamente desenvolvidos. Estes materiais são os aços rápidos e os metais duros. 
A importância dos aços rápidos e dos metais duros se deve ao fato de, na época de seu 
desenvolvimento, terem permitido os maiores saltos tecnológicos da história dos processos de 
usinagem, tendo ocorrido na ocasião do desenvolvimento de cada um desses materiais um 
aumento nas velocidades de corte de uma ordem de grandeza, comparado com os materiais de 
corte então existentes. Segundo Machado e Silva (1999), o desenvolvimento dos aços rápidos 
propiciou aumento das velocidades de corte de aproximadamente 3m/min para até 35m/min, e o 
metal duro permitiu que estas velocidades de corte chegassem na faixa de 300m/min. 
Devido à sua importância histórica e tecnológica, e ao fato de serem os materiais mais 
usados em ferramentas de corte, os aços rápidos e metal duro serão estudados mais 
profundamente. 
 
1.1 Aço Rápido 
 
Desenvolvido por Taylor, no final do século XIX, o aço rápido foi o responsável pelo 
primeiro grande salto tecnológico na história da usinagem. Com o advento do aço rápido, foi 
possível aumentar as velocidades de corte obtidas com ferramentas de aço carbono em uma 
ordem de grandeza, motivo pelo qual os aços rápidos possuem este nome, apesar de que, em 
ENG 03343 – Processos de Fabricação por Usinagem – DEMEC – UFRGS 
 5 
comparação com materiais mais modernos eles poderiam, segundo Rocha e Silva (1999), ser 
chamados de “aços-devagar”, ou “aços moleirões”. 
Com elevada tenacidade, resistência ao desgaste e dureza a quente quando comparados 
com os aços carbonos usados na fabricação de ferramentas, o aço rápido é um aço alta liga com 
microestrutura martensítica com inclusões de carbonetos. Os principais elementos de liga dos 
aços rápidos são tungstênio (W), molibdênio (Mo), cromo (Cr), vanádio (V), cobalto (Co) e 
nióbio (Nb). 
O efeito dos elementos de liga nos aços rápidos é: 
• Carbono – em teores que vão de 0,7 a 1,6%, atua no sentido de aumentar a dureza 
do material. Forma também carbonetos complexos de alta resistência ao desgaste. 
Como efeito negativo, causa a retenção da austenita na têmpera, o que demanda 
maior tempo e temperatura de revenimento. 
• Tungstênio – presente nos aços rápidos em teores que chegam até 20%, o 
tungstênio é o grande responsável pela elevada resistência ao desgaste destes 
materiais. É o principal elemento de liga presente nos aços rápidos do tipo T (ao 
tungstênio). 
• Molibdênio – usado inicialmente como substituto ao tungstênio durante a segunda 
guerra mundial, devido ao seu custo mais acessível, o molibdênio forma 
carbonetos complexos com o ferro de elevada dureza a quente e resistência a 
abrasão. Com peso atômico menor do que o tungstênio, é necessário a metade da 
quantidade de molibdênio (em massa) para substituir o tungstênio. Em 
comparação a este, possui menor dureza a quente, devido ao seu ponto mais baixo 
de fusão, e tende a causar descarbonetação nos aços durante o tratamento térmico, 
motivo pelo qual recomenda-se o uso de banhos de sal nesta operação (Ferraresi, 
1970). 
• Vanádio – forma os carbonetos de maior dureza observados nos aços rápidos. Seu 
efeito é aumentar a dureza a quente, impedir o crescimento de grão durante o 
tratamento térmico, o que gera aços mais tenazes, e aumentar a resistência ao 
desgaste. Porém, o aumento na quantidade de vanádio deve ser compensado com 
o aumento na porcentagem de carbono pois o vanádio, quando livre, promove a 
ferritização dos aços, o que diminui consideravelmente a sua dureza. Aços com 
altos teores de carbono e vanádio são chamados aços super rápidos, devido às 
suas maiores resistências ao desgaste. 
• Nióbio – usado como substituto ao vanádio devido ao seu custo mais baixo (no 
Brasil), o nióbio também diminui a descarbonetação em aços que apresentam este 
problema durante o tratamento térmico (Ferraresi, 1970). 
• Cromo – presente nos aços rápidos em teores de 3 a 5%, o cromo aumenta a 
temperabilidade do aço rápido, reduz a oxidação e a formação de casca de óxido 
durante o tratamento térmico. 
• Cobalto – aumenta consideravelmente a dureza a quente e à temperatura ambiente 
dos aços rápidos, sendo por isso recomendados para operações mais pesadas de 
desbaste. Como efeito negativo, o cobalto causa o aumento da tendência a 
descarbonetação durante o tratamento térmico. 
 
A Tabela 1 mostra a influência dos elementos de liga sobre as propriedades dos aços 
ferramenta segundo Ferraresi (1970), enquanto a Tabela 2 mostra a classificação e algumas 
propriedades dos aços rápidos. 
 
 
 
 
ENG 03343 – Processos de Fabricação por Usinagem – DEMEC – UFRGS 
 6 
Tabela 1 – Efeito dos elementos de liga no aço rápido (fonte: Machado e Silva, 2000). 
 
 
Tabela 2 – Classificação dos aços rápidos (fonte: Diniz et. al., 1999). 
 
 
1.1.1 Aço Rápido Revestido 
 
Apesar da existência de materiais para ferramenta mais avançados que o aço rápido, em 
diversos processos de usinagem a aplicação destes materiais é restrita devido às formas ou 
geometrias das ferramentas, ou ainda às condições tanto de operação quanto da máquina 
operatriz. Um exemplo é a operação de fresamento com fresas de pequeno diâmetro. Neste caso, 
além da dificuldade de obtenção da forma da fresa, a grande maioria das máquinas operatrizes 
não atinge as velocidades de corte necessárias para o uso de fresas de metal duro, sendo o aço 
rápido ainda bastante usado. Porém, algumas propriedades, como resistência ao desgaste e 
coeficiente de atrito do aço rápido não condizem com a eficiência de corte almejada. 
Uma solução bastante usada por fabricantes de ferramentas de corte é a aplicação de uma 
camada de cobertura de material com resistência ao desgaste (e outras propriedades, como 
inércia química, baixo coeficiente de atrito) mais elevada sobre a ferramenta de aço rápido. 
Alguns materiais bastante utilizados como cobertura de ferramentas de aço rápido são o 
nitreto de titânio e o carbonitreto de titânio. Esta camada externa possui as seguintes 
características (Diniz et. al., 1999): 
• Dureza elevada (da ordem de 2300 HV); 
• Elevada ductilidade; 
• Reduz a ocorrência da aresta postiça de corte; 
• Baixo coeficiente de atrito (reduz os esforços e, por conseqüência, as temperaturas 
observadas na usinagem); 
• Inércia química; 
• Espessura de 1 a 4 µm; 
ENG 03343 – Processos de Fabricação por Usinagem – DEMEC – UFRGS 
 7 
• Boa aparência (ferramentas revestidas: as amarelinhas). 
Apesar do aço rápido ser um material menos desenvolvido do que o metal duro, apenas 
recentemente foi possível a obtenção de ferramentas de aço rápido revestidas. Isto se deve ao 
fato do processo originalmente desenvolvido para a aplicação de revestimento em ferramentas de 
corte, o CVD (chemical vapour deposition – deposição química a vapor), desenvolvido na 
década de 60, ser realizado a temperaturas da ordem de 1000ºC, acima da temperatura de 
revenimento dos aços. Desse modo, apenas no início da década de 80, quando foi desenvolvido o 
processo PVD (phisical vapour deposition – deposição física a vapor), que é realizado em 
temperaturas próximas a 500°C, foi possível a obtenção de ferramentas de aço rápido revestidas. 
 
1.1.2 Aço Rápido Fabricado pela Metalurgia do Pó 
 
Popularmente chamadas de ferramentas de aço rápido sinterizado (sinterização é apenas 
partede processo de metalurgia do pó), este processo de fabricação apresenta como vantagens a 
possibilidade do uso de partículas de carbonetos muito menores, com melhor dispersão, além de 
um número maior de elementos de liga em comparação com o aço rápido fabricado pelo 
processo convencional. 
As vantagens apresentadas pelas ferramentas de aço rápido fabricadas pela metalurgia do 
pó em relação às ferramentas convencionais são, segundo Machado e Silva (1999): 
• Partículas de carbonetos mais finas e uniformemente distribuídas; 
• Maior resistência a compressão; 
• Maior usinabilidade em retífica do que as ferramentas convencionais, devido à 
sua granulação mais fina; 
• Maior tenacidade do que o aço rápido convencional; 
• Tratamento térmico mais simples. 
 
Além destas vantagens, também foram observadas maior vida de ferramenta e menor 
dispersão dos resultados de vida de ferramenta, o que as torna mais adequadas para a realização 
de ensaios de usinabilidade, além de uma melhor condição de aderência de revestimentos de 
TiN. 
 
1.2 Metal Duro 
 
Desenvolvido no final da década de 20, na Alemanha, o metal duro propiciou o segundo 
grande salto na área doa materiais para ferramentas de corte. Devido à sua elevada dureza e 
resistência ao desgaste, foi batizado de Widia (Wie Diamont, em alemão, como o diamante), uma 
referência à semelhança ente as propriedades dos dois materiais, o que, até certo ponto, é 
exagero. 
Composto basicamente de carbeto de tungstênio e cobalto, as ferramentas de metal duro 
são fabricadas pela metalurgia do pó, o que garante boa precisão dimensional das ferramentas. 
As ferramentas de metal duras produzidas inicialmente, contendo apenas WC e Co, 
obtiveram resultados excelentes na usinagem, de ferro fundido cinzento e materiais não ferrosos. 
Porém, na usinagem de aços, esta ferramenta apresentou baixa resistência à formação de cratera, 
devido ao forte atrito observado na superfície de saída, o que gerava altas temperaturas que, e à 
afinidade entre os materiais da ferramenta e peça, que gerava difusão de materiais do cavaco 
para a ferramenta e vice-versa. Foram então adicionados novos elementos de liga às ferramentas 
de metal duro. Dessa maneira, os componentes usados em metal duro segundo Stemmer (2001) 
são: 
Cobalto (Co) – geralmente usado como aglomerante para as partículas de carbonetos. Sua 
adição causa a queda da dureza a quente. 
ENG 03343 – Processos de Fabricação por Usinagem – DEMEC – UFRGS 
 8 
Carbeto de tungstênio (WC) – é solúvel no cobalto, o que gera ligações internas de alta 
resistência. Possui grande resistência ao desgaste, mas sua utilização na usinagem de aço é 
limitada devido à tendência de difusão de carbono, e de dissolução no cobalto e no ferro. 
Carbeto de titânio (TiC) – aumenta a resistência à difusão dos metais duros. Em 
contrapartida, causa a queda da resistência das ligações internas, o que causa a queda da 
resistência da ferramenta e fragiliza o material. Metais duros com altos teores de TiC são usados 
na usinagem de aços com altas velocidades de corte. 
Carbeto de tântalo (TaC) – em pequenas porcentagens, restringe o tamanho de grão, 
aumentando a tenacidade e a resistência do metal duro. 
Carbeto de nióbio (NbC) – possui efeito semelhante ao TaC. Ambos os carbonetos 
ocorrem no metal duro como cristais mistos Ta – (Nb) – C. 
 
1.2.1 Classes de metal duro 
 
A norma ISO 513/1975 classifica os metais duros em 3 grupos, designados pelas letras P, 
M e K, também designados por um código de cores (em ordem, azul, amarelo e vermelho). A 
classificação dentro de um grupo ou outro é feita de acordo com a aplicação do metal duro, uma 
vez que a variedade de composições químicas e processos de fabricação torna difícil a 
padronização baseada em outras características. Dentro de cada grupo, ainda há uma 
classificação usando números. 
O grupo P é formado por metais duros contendo teores elevados de TiC (até 35%) e TaC 
(até 7%), o que lhes confere uma elevada dureza a quente, resistência ao desgaste e resistência à 
difusão. Esta classe de metais duros é indicada para a usinagem de materiais dúcteis, de cavacos 
contínuos que, por apresentarem uma área de contato cavaco-ferramenta grande, desenvolvem 
altas temperaturas durante a usinagem. 
Materiais normalmente usinados com ferramentas de metal duro classe P são aço, aço 
fundido e ferro fundido maleável, nodular ou ligado. 
O grupo M é um grupo e metais duros com propriedades intermediárias entre as do grupo 
P e do grupo K. Metais duros deste grupo se destinam a ferramentas de aplicações múltiplas. 
Ferramentas de metal duro tipo M são usadas na usinagem de aço, aço fundido, aço ao 
manganês, ferros fundidos ligados, aços inoxidáveis austeníticos, ferro fundido maleável e 
nodular e aços de corte fácil. 
O grupo K foi o primeiro tipo de metal duro desenvolvido (Diniz et. al., 1999), sendo 
composto basicamente por carbonetos de tungstênio aglomerados por cobalto. Devido à baixa 
resistência dos metais duros à difusão em altas temperaturas, as ferramentas deste grupo não são 
recomendadas para a usinagem de metais dúcteis, sendo sua área de aplicação restrita a usinagem 
de materiais frágeis, que formam cavacos curtos (ferros fundidos e latões), metais não ferrosos, 
como alumínio, cobre, titânio e níquel, não necessariamente de cavacos curtos e madeira. 
A Figura 5 mostra as principais propriedades dos metais duros. Pode-se observar que os 
metais duros da classe P apresentam as maiores durezas (e menores tenacidades), ao contrário 
dos metais duros da classe K, com resultados opostos. A Figura 6 mostra os grupos de aplicação 
de metais duros, de acordo com a norma ISO 153/1975. 
 
ENG 03343 – Processos de Fabricação por Usinagem – DEMEC – UFRGS 
 9 
 
Figura 5 – Principais propriedades dos metais duros (fonte: Machado e Silva, 1999). 
 
 
 
Figura 6 – Grupos de aplicação de ferramentas de metal duro (fonte: Stemmer, 2000). 
ENG 03343 – Processos de Fabricação por Usinagem – DEMEC – UFRGS 
 10 
1.2.2 Metal duro revestido 
 
Com o objetivo de aprimorar as propriedades do metal duro, foram desenvolvidas 
ferramentas de metal duro revestidas. Nestas ferramentas, aplica-se sobre um substrato de metal 
duro, com boa dureza e tenacidade, uma ou mais camadas de materiais que apresentem 
performance superior ao metal duro em relação a alguma propriedade. 
Dessa maneira, pode-se reunir, em uma mesma ferramenta de corte, características que de 
outra maneira seriam inconciliáveis, como alta tenacidade, dureza a quente e inércia química. 
Os materiais mais usados para revestimento de ferramentas são o carboneto de titânio, 
óxido de alumínio e nitreto de titânio. As principais propriedades destas camadas são: 
• Carboneto de titânio (TiC) – aplicado em camadas que variam de 4 a 8 µm, é 
geralmente a primeira (ou única) camada de revestimento, por possuir alta 
afinidade com o metal duro, o que lhe garante uma boa adesão ao núcleo da 
ferramenta. Possui elevada dureza (3000 HV, a maior entre os materiais utilizados 
como cobertura), alta resistência ao desgaste por abrasão e baixa tendência de 
soldagem com o material da peça. Devido ao fato de conter carbono, necessita de 
uma barreira térmica para evitar a difusão na usinagem de aços. O carbonitreto de 
titânio (TiCN), também usado como revestimento em ferramentas de metal duro, 
possui propriedades semelhantes ao TiC, exceto pelo seu menor coeficiente de 
atrito. 
• Óxido de alumínio ou alumina (Al2O3) – material de maior estabilidade química 
encontrado na natureza. Exatamente por isso, é usado como cobertura para 
garantir a estabilidade química do núcleo da ferramenta e evitar o desgaste 
causado pela difusão de átomos do material da peça para a ferramenta e vice-
versa. Possui elevada dureza, porém apresenta baixa resistênciaa choques 
térmicos e mecânicos. 
• Nitreto de titânio (TiN) – geralmente usado na camada externa de revestimento, 
conferindo à pastilha a coloração amarelada que, entre outras coisas, facilita a 
observação do desgaste. Reduz os esforços e temperaturas durante a usinagem, 
devido ao seu baixo coeficiente de atrito, além de ser mais estável quimicamente 
do que o TiC. A espessura da camada de TiN varia entre 5 e 7 µm. 
 
A espessura total da camada de revestimento costuma variar entre 2 e 12 µm. Apesar do 
aumento na resistência ao desgaste obtido com o aumento desta camada, este aumento causa a 
fragilização da aresta de corte, além de torna-la menos afiada. Isto, aliado a outras necessidades 
da indústria moderna, como a usinagem a seco, ou com baixa quantidade de fluido e corte, e a 
usinagem de materiais endurecidos, impulsiona continuamente a pesquisa de novos materiais e 
revestimentos para ferramentas de corte. Alguns resultados destas pesquisas aplicáveis na 
indústria são os revestimentos de nitreto de titânio-alumínio (TiAlN) e nitreto de alumínio-titânio 
(AlTiN). Estas coberturas são aplicadas utilizando o processo PVD, que propicia camadas mais 
finas (DINIZ et. al., 1999), o que é importante quando se necessita de arestas afiadas, como na 
usinagem de materiais dúcteis. 
As propriedades das camadas de TiAlN e AlTiN são; 
• Maior resistência a oxidação – a oxidação destes materiais forma uma camada de 
alumina, de elevada inércia química.; 
• Baixa condutividade térmica; 
• Elevada dureza a frio e a quente; 
• Estabilidade química. 
 
ENG 03343 – Processos de Fabricação por Usinagem – DEMEC – UFRGS 
 11 
Estes materiais podem ser utilizados tanto em camadas simples (AlTiN) quanto em 
camadas múltiplas (principalmente o TiAlN). 
 
1.3 Coronite 
 
Segundo Diniz (1999), o coronite é um material de ferramenta recente desenvolvido pela 
Sandvik Coromant, e utilizado principalmente em fresas de topo de pequeno diâmetro que, 
quando fabricadas em aço rápido não propiciam alta eficiência e que, porém, não atingem as 
velocidades de corte requeridas para a usinagem com metal duro. 
O coronite é composto de partículas finas de nitreto de titânio (35 a 60% em volume), 
dispersas em uma matriz de aço temperado. A proporção de partículas duras passível de ser 
obtida dessa maneira é maior do que o máximo obtido em aço rápido, porém menor do que o 
obtido em metal duro. 
As principais propriedades do coronite são; 
• Elevada tenacidade (próxima à do aço rápido); 
• Módulo de elasticidade maior que o do aço rápido; 
• Maior dureza a quente e resistência ao desgaste quando comparado ao aço rápido; 
• Baixa tendência ao desgaste de cratera, devido à elevada estabilidade química do 
TiN; 
• Produz superfícies com acabamento superior às produzidas por aço rápido e metal 
duro. 
A ferramenta de coronite é geralmente composta por três partes: 
• Núcleo de aço rápido ou aço mola, de elevada tenacidade; 
• Camada de coronite (aproximadamente 15% do diâmetro da fresa); 
• Cobertura de TiN ou TiCN. 
 
1.4 Ferramentas Cerâmicas 
 
Possuem elevada dureza a quente e a frio, resistência ao desgaste e estabilidade química, 
porém baixa tenacidade e resistência ao choque térmico. Podem ser classificadas como: 
• À base de alumina – pura, mista ou reforçada com Wiskers (SiC); 
• À base de nitreto de silício (Si3N4); 
• CERMET – possui uma fase cerâmica e oura metálica. 
 
Possuem elevada dureza a quente e a frio, resistência ao desgaste e estabilidade química, 
porém baixa tenacidade e resistência ao choque térmico. Podem ser classificadas como: 
 
1.5 Diamante 
 
Quando natural (monocristalinos), é o material de maior dureza encontrado na natureza. 
Devido ao elevado preço, é pouco usado. Não pode ser usado na usinagem de aços, devido à 
afinidade do carbono com o ferro. É bastante usado na usinagem de metais leves, bronze, cobre, 
ligas de estanho, borracha, vidro, plástico e pedras. 
 
1.6 Diamante Policristalino (PCD) 
 
Possui preço mais acessível que o diamante natural, sendo produzido sinteticamente. 
Possui alta condutividade térmica, dureza e resistência a abrasão. Problemas de afinidade com o 
aço. Usado largamente na usinagem de ligas de alumínio-silício, em boas condições de 
ENG 03343 – Processos de Fabricação por Usinagem – DEMEC – UFRGS 
 12 
usinagem. Também pode ser usado na usinagem de metais leves, cobre, latão, bronze, estanho, 
plástico, asbesto, fibras reforçadas de vidro e carbono, carvão, grafite e metal duro pré-
sinterizado, em operações de desbaste ou acabamento. 
 
1.7 Nitreto de Boro Cúbico (CBN – cubic boron nitride) 
 
Material sintético de elevada dureza (material mais duro conhecido após o diamante). 
Assim como o carbono, pode existir em uma forma hexagonal, macia (semelhante ao grafite), ou 
numa forma cúbica, de estrutura igual ao diamante. Possui alta resistência ao desgaste e ao 
impacto, além de elevada dureza a quente (o uso de fluido de corte na usinagem com CBN é 
indicado apenas para proteger a peça de alterações superficiais causadas pelo calor ou dilatação 
térmica). 
As aplicações do CBN podem ser variadas. Ferramentas de CBN são bastante utilizadas 
na usinagem de aços duros (45 a 65 HRC), mesmo em condições difíceis. Devido à sua 
capacidade de usinar materiais endurecidos, compete com o processo de retificação. 
Como pontos negativos, o CBN apresenta a tendência à craterização na usinagem de aços 
dúcteis e o preço elevado. 
Diniz (1999) faz uma comparação entre torneamento com CBN e retificação. Segundo 
ele, em determinada operação, 5 tornos usinando com CBN substituem 10 retificadoras.