Aula 17 (1)

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Aço ao carbono e baixa liga
• Ligas dessas categorias exibem essencialmente similares características 
de forjamento, com excessão dos aços para usinagem fácil.
• Geralmente a forjabilidade a quente aumenta para os aços ao carbono e 
baixa liga conforme aumenta a taxa de deformação, devido 
principalmente ao aumento de temperatura devido a deformação, gerado 
em altas taxas de deformação.
• A seleção da T de forja para essas ligas é baseada no teor de carbono, 
composição da liga, intervalo de temperatura para ótima plasticidade e o 
montante de redução requerida para constituir a peça.
• Desses fatores, o teor de carbono é o mais influente para o limite superior 
de temperatura.
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Forjabilidade
• Testes de 
torção a 
quente
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• Influence of deformation rate on hot-twist characteristics of low-
carbon steels at 1095 °C
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• A forjabilidade aumenta com a taxa de deformação devido ao calor
gerado. No entanto, excessivo aumento de temperature pode levar a 
fusão incipiente que pode reduzir a forjabilidade e propriedades
mecânicas do produto.
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Fluxo de tensão e pressão de forjamento
• A pressão de 
forjamento relativa para 
as diversas ligas de aço 
ao carbono e baixa liga 
varia pouco em 
temperaturas normais 
de forja a quente.
• A pressão aumenta 
para maiores teores de 
elementos de liga.
• A pressão de forja 
aumenta com a taxa de 
deformação.
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Deformation resistance versus temperature for various carbon and alloy steels.
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Fluxo de tensão e pressão de forjamento
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Forging pressure versus temperature for three steels. Data are shown for 
reductions of 10 and 50%. Strain rate was constant at 0.7 s-1. 5
Forjamento de aço inoxidável
• Requer maiores pressões se comparado ao aço baixa liga devido a 
maior resistência a elevadas temperaturas e a limitação da máxima 
temperatura na qual os aços inoxidáveis podem ser forjados sem 
incorrer em danos microestruturais. 
• Geralmente apresentam menor forjabilidade e maior desgaste das 
ferramentas.
• Austeníticos
• Muitos austeniticos podem ser forjados em uma ampla faixa de 
temperaturas acima de 930 graus C e, devido a não experimentarem 
significantes transformações de fase a elevadas temperaturas, podem 
ser forjados a temperaturas maiores que as dos martensíticos. 
• Exceção ocorre quando a composição do austenitico promove a 
formação de ferrita delta, como no caso dos 309S, 310S ou 314, que 
acima de 1100 graus C, dependendo da composição, podem formar 
uma quantidade apreciável de ferrita delta.
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Forjamento de aço inoxidável
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• A tendência de formar ferrita delta pode ser prevista através de diagramas 
de Shaeffler, a partir de Ni equivalente x Cr equivalente.
Schaeffler (constitution) diagram used to predict the amount of δ-ferrite that will 
be obtained during elevated-temperature forging or welding of austenitic/ferritic 
stainless steels. A, austenite; M, martensite. WRC, Welding Research Council.
Forjamento de aço inoxidável
• A ferrita delta afeta adversamente a forjabilidade e para evitar sua 
formação deve ser restringida a temperatura.
• Austeníticos estabilizados (321, 347, 348) e os de extra baixo C devem 
sofrer acabamento (calibração) a temperaturas acima do intervalo de 
sensitização (815 a 480 graus C) e resfriados rapidamente a partir de 
870 graus C.
• As classes altamente ligadas (309, 310, 314, etc.) são também 
limitadas com respeito a temperatura de acabamento devido a sua 
susceptibilidade a baixas temperaturas para o cisalhamento a quente 
“tearing” e formação de fase sigma. Um recozimento final por rápido 
resfriamento a partir de cerca de 1065 graus C é geralmente 
recomendado para forjados em aço inoxidável austenítico não 
estabilizado para reter carbonetos de cromo em solução sólida.
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Forjamento de aço inoxidável
• Martensíticos
• Os aços inoxidáveis martensíticos tem alta temperabilidade, de forma 
que podem geralmente ser temperados ao ar. Por isso, devem ser 
tomadas precauções no resfriamento dos forjados, especialmente os 
de alto C, para prevenir trincas.
• Deve ser evitada temperatura excessiva que propicie a ferrita delta 
(1095 a 1260 graus C).
• Deve ser evitada ou minimizada a descarbonetação superficial pois 
esta promove a ferrita delta. Temperatura de formação da ferrita delta 
decresce com o acréscimo de C.
• A temperatura de acabamento é limitada pela transformação 
alotrópica, que inicia próximo a 815 graus C. No entanto, o forjamento 
desses inoxidáveis martensíticos é usualmente reduzido até no 
máximo próximo de 925 graus C porque o metal é difícil de deformar 
abaixo dessa temperatura.
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Forjamento de aço inoxidável
• Ferríticos
• Os aços inoxidáveis ferríticos “straight-chromium” não exibem 
virtualmente acréscimo de dureza sob tempera. O endurecimento é 
obtido por trabalho a frio (encruamento) durante o forjamento, que 
depende da temperatura e quantidade de fluxo de metal. O 
resfriamento a partir das temperaturas de forja não é crítico.
• Os aços inoxidáveis ferríticos tem um amplo intervalo de forjabilidade, 
que é restringido a maiores temperatura devido ao crescimento de grão 
e enfraquecimento estrutural, mas é principalmente restringido em 
temperaturas de acabamento apenas para o 405, que requer 
consideração especial devido ao enfraquecimento do contorno de grão 
resultante da formação de pequena quantidade de austenita. Outros 
ferríticos são geralmente acabados a alguma temperatura abaixo de 
705 graus C. para o 446, os últimos 10% de redução devem ser feitos 
abaixo de 870 graus C para realizar refinamento de grão e ductilidade 
ao ambiente. O recozimento é recomendado após o forjamento dos 
ferríticos.11:36 10
Forjamento de aço inoxidável
• Aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação (PH)
• São os mais difíceis de forjar e podem trincar se a temperatura não for 
bem controlada.
• A temperatura não deve ser menor que 980 graus C.
• São os de menor plasticidade a quente e são sujeitos a ferrita delta e 
crescimento de grão.
• As vezes devem ser aquecidos durante a rebarbação para evitar a 
formação de trincas na linha de rebarba.
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Forjamento de Alumínio
• Comparado ao aço baixa liga, as ligas de 
alumínio apresentam mais dificuldades 
de forjamento dependendo da liga. Em 
geral, as ligas de alumínio apresentam 
melhor forjabilidade e facilidades de 
aplicação do forjamento de precisão com 
elevado fluxo de metal e preenchimento 
de estreitas cavidades. As classes 7xxx, 
2xxx e 5xxx são as de menor 
forjabilidade.
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Matrizes
• Altas tensões de compressão;
• Altas solicitações térmicas;
• Aços Cr-Ni-Mo ou Cr-Ni: aplicados em conformação de metais leves e 
não ferrosos. Possuem alta tenacidade.
• Aços ao tungstênio: conformação de aço. Alta resistência a quente.
• Metal duro (Videa) que é carboneto de tungstênio mais cobalto (1 a 5%). 
Quando busca-se matrizes com maior dureza e resistência a compressão. 
Confeccionadas por metalurgia do pó. Inseridas por ajuste prensado em 
blocos tenazes.
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Matrizes
• H1x – Cromo
• H2x – Tungstenio
• Aços ligados, aços ferramenta;
• Metal duro;
• Alta dureza;
• Habilidade para endurecimento uniforme;
• Resistência ao desgaste;
• Resistência a deformação plástica - alto 
limite de escoamento;
• Alta resistência mecânica a quente;
• Tenacidade;
• Resistência a fadiga térmica e mecânica;
• Resistência ao choque térmico.
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Matrizes
• Insertos
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Lubrificação
• Reduzir fricção para reduzir a pressão requerida para preencher a 
cavidade e controlar o fluxo de metal;
• Agente separador e prevenir soldagens loacalizadas;
• Possuir propriedades isolantes para reduzir perdas térmicas;
• Cobrir uniformemente a superfície da ferramenta para prevenir ausências 
localizadas de lubrificação e fluxos metálicos desiguais;
• Não abrasivo e não corrosivo para prevenir erosão da superfícieda 
ferramenta;
• Ser livre de resíduos que poderiam se acumular em cavidades 
profundas;
• Desenvolver pressão balanceada para auxiliar rápido alívio do forjado a 
partir da cavidade;
• Não ser poluente nem tóxico nem volátil.
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Fabricação das impressões
• Usinagem convencional por fresas, plainas, retíficas, etc.;
• Eletroerosão: método de usinagem por corrosão acelerada em meio 
dielétrico. Eletrodo: preferível de latão devido a elevada resistência a 
corrosão. Querosene: meio dielétrico que impede a formação de faíscas.
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• Ocorre a formação de um 
capacitor entre o eletrodo e a 
matriz.
• A concentração de carga 
elétrica determina o intenso 
arranchamento de partículas 
da matriz.
• Para avanços lentos o 
acabamento é melhor. 
Avanços rápidos no início e 
lentos no final.