relatorio aços ferramenta

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TRATAMENTOS TÉRMICOS EM AÇOS FERRAMENTA
 
 Curitiba
 2017
 
 MÓDULO 3
Os aços ferramenta são aqueles empregados na fabricação de moldes, matrizes, ferramentas de corte contínuo e intermitente, ferramentas para conformação de chapas, corte a frio e componentes de máquinas. Esse tipo de aço caracteriza-se pela alta resistência ao desgaste, à abrasão e mantém essas características mesmo a altas temperaturas. Essas propriedades se devem a adição de elementos de liga na composição química do aço capaz de fornecer as propriedades desejadas. No entanto, pela adição de elementos de liga, os aços ferramenta têm um custo elevado. Neste último modulo exploramos as diferenças entre os aços AISI M2 e AISE/SAE 4340.
 O M2 é utilizado em ferramentas de corte, já 4340 é utilizado para a fabricação de componentes mecânicos como eixos, engrenagens, entre outras inclusive com seções espessas. Estas aplicações necessitam de propriedades como alta resistência a deformação e alta resistência ao desgaste, no caso do M2, e alta resistência mecânica aliada uma boa resistência a fadiga, no caso do 4340.
Dados experimentais obtidos:
Resultados de dureza Rockwell C
	
	Aço M2
	Aço 4340
	Como recebido
	56,47
	
	
	46,43
	
	
	Temperado
	
	56,6
	53,3
	
	45,2
	46,3
	Temp + rev 250 °C
	51,4
	52,5
	50,6
	41,93
	44,4
	43,5
	Temp + rev 350 °C
	52,57
	52,5
	54,2
	41,43
	39,9
	39,0
	Temp + rev 450 °C
	50,60
	53,4
	54,6
	31,27
	33,2
	33,3
	Temp + rev 550 °C
	51,93
	52,5
	53,3
	25,73
	27,4
	27,8
	Temp + rev 650 °C
	42,13
	44,1
	43,8
	19,23
	19,2
	19,4
EDS - 4340
EDS – M2
Resultados de Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de raios-X por energia dispersiva (EDS)
	Aço M2
	
	
	como recebido
	Têmpera em óleo
	
	
	Têmpera e revenimento a 250 °C
	Têmpera e revenimento a 350 °C
	
	
	Têmpera e revenimento a 450 °C
	Têmpera e revenimento a 550 °C
	
	
	Têmpera e revenimento a 650 °C
	
	Aço 4340
	
	
	como recebido
	Têmpera em óleo
	
	
	Têmpera e revenimento a 250 °C
	Têmpera e revenimento a 350 °C
	
	
	Têmpera e revenimento a 450 °C
	Têmpera e revenimento a 550 °C
	
	
	Têmpera e revenimento a 650 °C
	
Composição química dos materiais estudados:
AÇO M2 
C (0.9) – Permite a formação dos carbonetos primários e de uma matriz martensítica após a têmpera.
Mn (0,3) – Aumenta a resistência ao desgaste, a dureza a quente e fornece estabilidade térmica.
Si (0,3)
Cr (4,2) – Melhora a temperabilidade elevando a dureza secundária por meio da inibição da precipitação dos carbonetos secundários.
W (6,2)
Mo (5,0)
V (1,9)
AÇO 4340
C (0,38 – 0,43)
Si (0,15 – 0,30)
Mn (0,60 – 0,80)
Cr (0,80-1,10)
Ni (1,65 – 2,00)
Mo (0,20 – 0,30)
Analisando os dados acima, pode-se perceber que o aço M2 apresenta maior quantidade de elementos de liga se comparado ao aço 4340. Como grande parte desses elementos desempenham suas funções no aumento da dureza e da resistência mecânica dos materiais nos quais são aplicados, pode-se concluir que o M2 é mais duro que o 4340.
TRATAMENTOS TERMICOS:
A amostra do aço M2 foi submetida ao seguintes tratamentos térmicos, a têmpera seguida de revenimento. A têmpera foi feita com o objetivo de aumentar as propriedades mecânicas formando uma matriz martensitica com austenita retida onde uma boa parte dos carbonetos é dissolvida.
Após a têmpera, foi feito um tratamento de revenimento com cinco temperaturas distintas variando de 250ºC a 650ºC, tendo como objetivo aliviar as tensões produzidas na têmpera. Como consequência deste tratamento, podemos observar um aumento de dureza causado pela precipitação dos carbonetos e a formação de martensita secundaria a partir da austenita retida. Este aumento da dureza no tratamento de revenimento só é observado até 550°C pois a partir desta temperatura à o aumento do tamanho médio dos precipitados, com consequente diminuição da dureza. 
No aço M2 a alta dureza, a alta resistência à deformação e a alta resistência ao desgaste são características muito desejadas visto a aplicação do mesmo. Portanto, o tratamento de tempera seguido do revenimento é um processo pelo qual o aço deve passar para desempenhar sua função de forma satisfatória.
Com as propriedades obtidas dos tratamentos térmicos, é possível compreender a utilização de cada um desses aços. O aço 4340, que possui um valor reduzido de dureza, pode ser utilizado em peças que necessitam suportar esforços sem sofrer deformações plástica. As peças feitas com o aço 4340 são menos frágeis por conta do revenimento e o alívio de suas tensões internas, e consequente aumento de sua ductilidade. O aço M2 com sua elevada dureza após os tratamentos permite sua utilização em ferramentas de corte. O corte é realizado devido à diferença de dureza entre a ferramenta e o material submetido ao corte. O valor de dureza da ferramenta composta pelo aço M2, que é superior ao da peça, permite a usinagem da peça.