Materiais de Construção Mecanica

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AULA 07: AÇOS RESISTENTES AO DESGASTE E AÇOS PARA FERRAMENTAS E MATRIZES 
Materiais de Construção Mecânica 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA 
Aula 07: Aços resistentes ao desgaste e aços 
para ferramentas e matrizes 
AULA 07: AÇOS RESISTENTES AO DESGASTE E AÇOS PARA FERRAMENTAS E MATRIZES 
Materiais de Construção Mecânica 
Temas/objetivos desta Aula 
AÇOS RESISTENTES 
AO DESGASTE; 
1 
PRÓXIMOS 
PASSOS 
AÇOS PARA FERRAMENTAS 
E MATRIZES. 
2 
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Materiais de Construção Mecânica 
Aços resistentes ao desgaste 
Introdução 
 
Aços resistentes ao desgaste, neste caso, são aqueles que por si sós, devido as suas características em 
termos de composição química, possuem elevada resistência ao desgaste. Ainda que a mesma lhe seja 
conferida por tratamentos térmicos ou mecânicos suplementares. 
 
O desgaste ocorre nas peças em movimento relativo, como eixos, pistões, válvulas, cilindros etc. Trata-se 
de um fenômeno superficial, devido ao contato de superfícies, que resulta na modificação das suas 
dimensões com perda de massa até que perdem a sua eficiência em serviço. 
 
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Requisitos Fundamentais 
Tenacidade 
Acabamento superficial 
Dureza 
Resistência 
Mecânica 
Lubrificação 
Aços resistentes ao desgaste 
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Aços resistentes ao desgaste 
Requisitos Fundamentais 
 
• Acabamento superficial: a qual deve se apresentar tão plana quanto possível, de modo a eliminar 
depressões e projeções que ao coincidirem umas com as outras, provocam o arranchamento de 
partículas além de proporcionar, pela energia produzida, uma elevação na temperatura; 
 
• Dureza: é o fator mais importante, pois dele depende o início da penetração. A dureza deve ser 
elevada, para que o metal resista à penetração; 
 
• Lubrificação: essencial na redução do atrito metal-metal; 
 
• Resistência mecânica e Tenacidade: quanto mais altas, mais dificultarão o arranchamento das 
partículas metálicas, quaisquer que sejam as causas passíveis de produzir tal efeito. 
 
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Aços para arames e fios 
Composições/ Propriedades 
Estado 
Composição(%) Propriedades Mecânicas 
C Mn Si LR (Mpa) Along. (%) Dureza Brinell 
Fundido 1,11 12,7 0,54 445 4 50 - 65 
Fundido 1,00 – 1,40 10,00 – 14,00 0,20 – 1,00 690 – 995 30 – 65 185 – 210 
Laminado 1,10 – 1,40 11,00 – 14,00 0,20 – 0,60 897 – 1086 40 – 63 170 - 200 
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Aços para ferramentas e matrizes 
Introdução 
 
De maneira geral, são aços utilizados para trabalho (corte e remoção de material), conformação de 
metais, plásticos e madeira, cerâmicos, rochas etc. 
 
Do ponto de vista composicional, aços para ferramentas e matrizes são aços ao carbono ou ligados os 
quais podem ser endurecidos por tratamentos térmicos ou termoquímicos e/ou outro tipo de 
recobrimento superficial. 
 
Embora sejam uma fração relativamente pequena do total do aço produzido, estes aços assumem uma 
posição estratégica já que são usados para produzir outros produtos e materiais de Engenharia. 
 
Para algumas aplicações, especialmente onde velocidades de corte extremamente elevadas são 
requeridas, outros materiais tais como metal duro e cerâmicas são utilizados. 
 
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Aços para ferramentas e matrizes 
Requisitos Fundamentais 
Usinabilidade 
Dureza à temperatura 
ambiente 
Temperabilidade Tamanho de grão 
Tenacidade 
Resistência mecânica 
Dureza a quente 
Resistência ao desgaste 
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Aços para ferramentas e matrizes 
Requisitos Fundamentais 
 
• Dureza à temperatura ambiente: É óbvia a importância dessa propriedade, visto que a dureza da 
ferramenta ou matriz deve ser superior à dureza da peça sobre a qual exercerão sua ação de corte, 
usinagem ou conformação. Esta dureza depende principalmente do teor de carbono presente no aço 
carbono. 
 
• Resistência ao desgaste: Requisito muito importante pois o desgaste pode causar falhas em muitos 
tipos de ferramentas. Há alguns fatores que influenciam este requisito como dureza, lubrificação e 
resistência mecânica. Para os aços carbono o teor de carbono tem grande influência nesta 
propriedade. 
 
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Aços para ferramentas e matrizes 
Requisitos Fundamentais 
 
• Temperabilidade: É um requisito indispensável, pois uma maior penetração de dureza garante perfeita 
uniformidade de características mecânicas. Para os aços carbono comuns basta uma pequena adição 
de cromo para se obter uma temperabilidade completa à peça. 
 
• Tenacidade: Desejável em qualquer ferramenta ou matriz. Porém é difícil aliar os conceitos de elevada 
tenacidade e alta dureza. Alguns fatores que influenciam a tenacidade são: tensões internas 
(produzidas pela têmpera), dureza excessivamente alta, teor em ligas etc. 
 
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Aços para ferramentas e matrizes 
Requisitos Fundamentais 
 
• Resistência Mecânica: Uma elevada resistência mecânica é indispensável, visto que os aços para 
ferramentas e matrizes devem apresentar a capacidade de suportar esforços sem o aparecimento de 
falhas ou deformação permanente. 
 
• Dureza à quente: Propriedade que os aços podem apresentar de reter alta dureza a temperaturas 
elevadas. Altamente desejável em certos aços para ferramentas e matrizes, utilizados em altas 
temperaturas, devido ao calor das próprias condições de serviço. A presença de tungstênio, 
molibdênio, cobalto, cromo e vanádio são responsáveis por esta propriedade. 
 
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Aços para ferramentas e matrizes 
Requisitos Fundamentais 
 
• Tamanho de grão: Desejável tamanho de grão pequeno ou granulação fina, pois esta característica está 
associada à propriedades mecânicas superiores. Para os aços para ferramentas o tamanho de grão é 
determinado pela fratura, quando o material é quebrado com uma dureza de 55 HRC, aproximadamente. 
 
• Usinabilidade: Não se pode associar às propriedades mencionadas sobretudo alta dureza e resistência, 
uma usinabilidade satisfatória. A usinabilidade é tanto menor quanto maior o teor em ligas, visto que se 
forma um apreciável número de carbonetos. Por outro lado, aumentando-se o teor de carbono e de 
elementos de liga, mais difícil será o recozimento do material, para que a dureza seja reduzida. 
 
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Fatores para o atendimento aos requisitos fundamentais 
Composição Química 
 
• C - elemento essencial formando carbonetos conferindo dureza à temperatura ambiente e a elevadas 
temperaturas e resistência ao desgaste (0,40-2,35%C) ; 
 
• Si, Mn - desoxidantes e dessulfurante (Mn), melhorando a temperabilidade (Mn), 0,5-0,6%; 
 
• Cr - adicionado principalmente para melhorar a temperabilidade. Aumenta a resistência mecânica, dureza 
e resistência ao desgaste (5-14%); 
 
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Fatores para o atendimento aos requisitos fundamentais 
Composição Química 
 
• V - quando presente, atua como desoxidante, controla o tamanho de grão e aumenta a temperabilidade. 
Forma carbonetos muito duros e estáveis a elevadas temperaturas, dureza a quente (0,25-4,50%); 
 
• W - um dos mais importantes elementos de liga nestes aços. Forma carbonetos, aumentando as durezas à 
temperatura ambiente e a quente, 600 °C (1,5-20%); 
 
• Co - contribui com o aumento da dureza a quente (5-12%); 
 
• Mo - substituto parcial do W. 
 
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Aços para ferramentas e matrizes 
Fatores para o atendimento aos requisitos fundamentais 
Tratamento Térmico 
 
Todos os aços para ferramentas e matrizes são 
utilizados no estado temperado e revenido. 
 
Meios de resfriamento: água, ar, óleo e salmoura. 
 
Tratamento térmico de têmpera e revenido. Disponível em: 
http://www.solucoesindustriais.com.br/empresa/prestadores-de-
servicos/heattech/produtos/isolamento-termico-e-acustico/tratamento-
termico-revenimento. Acesso em: 27 out. 2016. 
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Exercícios 
1. Por que os aços para ferramentas e matrizes têm um papel de destaque? 
 
2. Qual o motivo da adição de elevados percentuais de manganês às ligas para aços 
resistentes ao desgaste? 
 
3. Por que os aços resistentes ao desgaste devem ser tenazes e possuir elevada resistência mecânica? 
 
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Respostas dos exercícios 
1. Porque são usados para produzir outros produtos e materiais de Engenharia. 
 
2. Ganho em resistência mecânica. 
 
3. A tenacidade é desejável em qualquer ferramenta ou matriz. Já a resistência mecânica é indispensável, 
visto que os aços para ferramentas e matrizes devem apresentar a capacidade de suportar esforços sem o 
aparecimento de falhas ou deformação permanente. 
 
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Saiba mais 
 MARTINS, Vinícius et all. Materiais e tratamentos superficiais aplicados à ferramentas para a metalurgia 
do pó. Disponível em: <http://www.ufrgs.br/ldtm/publicacoes/2012/Materiais>, 
acessado em 05/12/2016. 
 Assista ao vídeo Tratamento térmico têmpera e revenido. Disponível em: 
<https://www.youtube.com/watch?v=T9zqXSSQFg4>, acessado em 05/12/2016; 
 Leia os capítulos 21 e 22 do livro CHIAVERINI, V. Aços e ferros fundidos. São Paulo: ABM, 2012. p.261-288. 
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ASSUNTOS DA PRÓXIMA AULA: 
 
 
Aços temperáveis em água; 
 
Aços resistentes ao choque. 
AVANCE PARA FINALIZAR 
A APRESENTAÇÃO.