“Influência do aço, tratamento térmico e processo de forjamento navida de ferramentais para forjamento

a quente”

Francisco Arietaf.arieta@schmolz-bickenbach.com.br

11 9681-3998

Curso Eng. Forjamento, ABM16.07.2010

� Introdução: Grupo Schmolz-Bickenbach;

� Diferenças básicas de forjamento a quente, morno e a frio;

� Aços tradicionais & última geração para forjamento a quente – características e propriedades;

� Procedimento & influência do tratamento térmico na performance de matrizes para forjamento a quente ;

Conteúdo

forjamento a quente ;

� Variáveis de processo e influências na performance de matrizes para forjamento a quente:

- Aquecimento do blank;- Lubrificação;- Temperatura do Ferramental – Máxima / Mínima;- Pré-aquecimento;- Operador, etc

� Conclusões Finais

O Grupo Schmolz -Bickenbach eO Grupo Schmolz -Bickenbach ea Schmolz-Bickenbach do Brasil

GRUPO SCHMOLZ-BICKENBACH“ O maior grupo produtor e distribuidor de aços

ferramentas e aços inoxidáveis em barras do mundo”

Sorel

GRUPO SCHMOLZ-BICKENBACH

Missão“Fornecer

soluções emaços especiais”

Divisões de Negócios do Grupo Schmolz+Bickenbach

Usinas de Produçãode Aços Especiais

Fábricas de Processamento

Centros de Distribuição e Serviços

Europa Outros Continentes

Sorel

Schmolz+Bickenbach do Brasil

Estoca e distribui emSão Paulo, Joinville eCaxias , mais de 3500toneladas de váriostipos de açosespeciais (e outrasespeciais (e outrasligas) na forma debarras forjadas oulaminadas redondas,retangulares, blocos,cortados no perfil, oupré-desbastados, etc

Aplicações: Moldes para injeçãode plásticos

Molde de para-choque automotivo

Aplicações: Trabalho a Quente

Extrusão a QuenteProcessamento de Vidros

Aplicações: Trabalho a frio

Aplicações : Ferramentas de corte

Outros serviços .................

Além da pré-usinagem, outros

serviços podem ser feitos (sob serviços podem ser feitos (sob

consulta):

• rebaixo

• cavidades para alivio de peso

• furação para transporte

• furação para alivio de usinagem

• furos já acabados

• desbaste de chavetas

• rabos de andorinha

• Canais

• qualquer tipo de usinagem

convencional

Outros serviços .................

Maquina SFT (Alemã) CNC de furação profunda

�Fabricante : SFT , Alemanha

�Ano Fabric.: 2009

�Caracteristicas Técnicas Gerais:

CNC : Siemens CNC : Siemens

Ø ext. máx de barra = 950 mmØ de Furo = 20 - 400 mmComprimento Máx = 6000 mm Ø de Furos já Disponiveis:

85, 140, 190 e 300 mm

� Materiais para Trepanar : aços carbono , de engenharia , ferramenta, aços rápidos, aços de nitretação, ligas de niquel , etc

Outros serviços .................

Unidade de Tratamento Térmico : Maio 2010 � 1 Forno Camara de Alta Temperatura

� 2 Fornos Camara para Revenimento;

�Operação Flex (gás natural / eletrico);

�Capacidade : 250 tons / mês;

�Máxima carga : 8,5 tons

�Dimensões Úteis máxima : 1800 x 2200 x

Caracteristica Básicas

�Dimensões Úteis máxima : 1800 x 2200 x 3100 mm

�Manipulador Automático para Resfriamento

�Resfriamento de Alta Eficiencia & Severidade Controlada Tempera (água + sais ou polimero);

� Sistema Computadorizado de controle e rastreamento de todo o processo(temperatura e tempo)

Matriz – São Paulo Rua José Antonio Valadares 285 \CEP 04185-020Tel: (11) 2083-9000 fax: (11) 2083-9002Email: sp@ schmolz-bickenbach.com.br

Filial JoinvilleRua Tenente Antonio João 750

Nossos endereços.................

Rua Tenente Antonio João 750Tel: (47) 3435-1731 fax: 3435-1741Email: jl@ schmolz-bickenbach.com.br

Filial CaxiasRua Giusepe Formolo 400Tel: (54) 3212-1300 fax: 3212-1214Email: cx@ schmolz-bickenbach.com.br

Área Tecnica (Eng. F. Arieta, Diego.Tel: (11) 2083-9032 / 9033 / 9035Consulte nosso site:

www.schmolz-bickenbach.com.br

Forjamento a quente , morno e a frio:Forjamento a quente , morno e a frio:Diferenças Básicas

•Quente

•MornoComo

•Morno

•Frio

ComoDefinir ?FORJAMENTO

60

80

100

120

Con

form

abili

dade

Forjamento :Morno QuenteFrio

Faixas Tipicas

Diferenças básicas:Forjamento a quente, morno e frio;

0

20

40

60

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1TH =Temperatura Homóloga

TH= Temp Forj. ( oK) / Temp Fusão( oK) Liga Metálica

Con

form

abili

dade

Forjamento a frio , a morno e a quente :Definição pela temperatura homóloga TH

TH= (Temperatura Material do Blank) / (Temperatura de Fusão da Liga)

Quente ~ 0,75 - 0,80 TF

Nota: TF= Temp. Absolutade Fusão em K ( oC +273)

Aços C /

BLAR Ligas de Cu

Ligas de Al

1100-1225oC 650-900oC 360-505 oC

Diferenças básicas:Forjamento a quente, morno e frio;

Frio < 0,20 - 0,25 TF

Morno ~ 0,55 - 0,60 TF

Quente ~ 0,75 - 0,80 TF 1100-1225 C 650-900 C 360-505 C

600-900oC 400-600oC 200-300 oC

100-200oC 20-100 oC 20-50 oC

Forjamento a Frio, Morno, Quente: Algumas Diferenças Básicas

Tipo ForjamentoCaracterist.

Frio Morno Quente

PrecisãoDimensional IT 7 -11 IT 9-12 IT 12-16

Rugosidade TípicaRugosidade TípicaRa (µm) < 10 < 50 > 100-500

Energia / Kg Forjado 40 - 42 J/ kg

40 – 42J / kg

46-49 J / kg

Aproveitamento do Blank ~ 85 - 90 % ~ 80 - 85% ~ 60-80%

MateriaisForjáveis

-Aços ( Carbono & BLAR <0.45 %C; Não Resulf. ; sem Pb), Inox Austs., etc ; Ligas de Cu; Ligas Al, etc

Todos Aços/ Ligas Cu/Al

Todos Aços/Ligas Cu/Al

Tipico Volume Produção >3000 – 10.000 > 10.000 > 500 – 3 000

Seleção de Aços Ferramentas Para ForjamentoPara Forjamento

a Quente

Caracteristicas Fisicas do Processo

Caracteristicas do Aço do Ferramental Forjamento

Temperatura Tensões Principais Falhas

Mecanismo

Trincas Térmicas Excesso

Baixa Resistência Fadiga Térmica

Deformação Plástica Elevada

Baixa Resistência Mecânica Quente

Quente

Elevada

Termo-Mecânica Elevadas

Aços ferramentas para forjamento a quente

Projeto de Liga: Aço que possua1) Alta Resistência ao Revenimento (Dureza Secundár ia) com Dureza até 54 HRC

2) Alta Resistência Mecânica à Quente;

3) Alta Resistência à Fluência;

4) Alta Tenacidade Microestrutural;

5) Alta Resistência ao Desgaste à Quente ;

6) Alta Resistência à Fadiga Termo-Mecânica;

7) Boa Condutibilidade Térmica;

Elevada Desgaste Baixa Resist. Desg.Abrasivo

Elevadas

Quebra Catastrófica

Baixa Tenacidade Microestrutural

Equipamentos tradicionais de forjamento

PrensaHidráulica

PrensaMecânica

Prensade Fuso

Martelo(03 tipos: queda livre,

queda acelarada , e contra-golpe

Fonte: Mech. Eng.Dept , Univ.Rhode Island, USA

Equipamento(capac.tipicas) Restrição

Caracteristicas Veloc(m/s)

Taxa de Deform.

Tipicas (s-1)

Prensa Hidraulica(14000 tons

matriz abertaaté 50000 tons em

matriz fechada)

SistemaHidráulico

� Velocidade constante;�Tempos de processamento mais longos;�Normal/ utilizadada para forjamento a quente de grandes dimensões�Alto investimento inicial doque prensasmecanicas porem menor custo de manutenção

0.06 -0.30 < 1

Comparativo entre os Equipamentos (em função do principio de operação)

Prensa Mecanica

(300 – 14000 tons)Curso

�Tolerancias Melhores;� Vida de Ferramenta Melhor; �Lotes de Produção Altos�produtividade & precisão superior aosmartelos

0.06 – 1.5 1-10

Prensa de Fuso(160-31500 tons) Energia

� principio de funcionamento semelhanteaos martelos;�Produções menores ;�Alta precisão

0.6- 1.2 1-30

Martelo(peso do Martelo de 180 - 4500kg G; até

22500 Kgs QA)Energia

�Custo de Operaçao barata,�Vibração� Barulho

G: 3.6 - 4.8QA: 3.0-9.0CG: 4.5-9.0

> 100

Tipode

Equip.

Principal CaracteristicasFisica do Processo e efeito no

FerramentalResultado

CaracteristicasMetalurgicas necessárias

doAço do Ferramental

Tipicos de AçosUtilizados emFerramentais

(AISI, DIN etc)

PrensaHidraulica

�Tempo de contato blank / ferramental é o mais longo .

�O ferramental tende a ficarmais quente que outros

� Desgasteprematuro, �deformação plastica� quebra advinda de tensões térmicas

� Aço para forjamento a quente de maior teor de Cr, Mo, V , Co , W � elevada resistenciamecanica desgaste a

1. H11 / 1.23432. H12 / 1.26063. H13 / 1.23444. H10 / 1.23655. 2367

Comparação entre as Caracteristicas Metalurgicas dos Aço para Matriz & Punção em Função do

Equipamento / Processo de Forjamento

Hidraulicamais quente que outrosprocessos especiial noscantos e areas mais profundasda cavidade;

tensões térmicas/choque térmicodevido a resfriamentomuito severo

mecanica desgaste a quente

5. 23676. 1.28857. H198. H21 / 1.25819. H42

PrensaMecanica

� Tempo de contato blank-ferramental é menor doque

em Prensa Hidraulica e maiorque no martelo :

� o ferramental tende a ficarquente (não tanto comoPH)

� sofre maior impactomecanico

�Desgaste,�deformacão plastica�quebra do Ferramental

�Aço para forjamento a quente de maior teor de Cr, Mo, V e menor teor de carbono�elevada resistenciamecanica e desgaste a quente�superior tenacidademicroestrutural

1. 27142. 27213. H10 / 23654. H11 / 1.23435. H13 / 1.23446. 2367

Tipode

Equip.

Principalis CaracteristicasFisicas do Processo e efeito

no Ferramental ResultadoCaracteristicas

Metalurigcas necessáriasdo

Aço do Ferrtamental

Tipicos AçosUtilizados emFerramentais

(AISI, DIN etc)

Prensa de

� Tempo de contato blank /ferramental é muito menordoque em prensa – hidraulicae menor do prensa mecanicaporém, ainda maior doquemartelo ;

� O ferramental sofreconstante e elevadoimpacto mecanico

�aumento de temperatura

�Aço com boatenacidade a fratura

� boa resistencia aodesgaste a quente

1. 27142. 1.27213. 1.27674. H11 / 2343

Comparação entre as Caracteristicas Metalurgicasdos Aço para Matriz & Punção em Função do

Equipamento / Processo de Forjamento

Prensa de Fuso

martelo ;

�Ferramental tende a sofrerimpacto junto com moderadoaumento de temperatura

temperatura

Martelo

� Tempo de contato entre blank / ferramental é muitocurto;

� Ferramental sofreconstatante elevadissimacarga ( impacto mecanico )

�O ferramental sofreconstante e elevadissimo impactomecanico

�aumento moderadotemperatura

�Aço com elevadatenacidade a fratura

1. 27672. 27213. 2714

Resumo do Processo / Equipamentos paraForjamento a Quente

Martelo:• Queda livre

•Queda acelerada• Contra -golpe

� Altas Taxas de Deformação�Elevadissimo Impacto nos Ferramentais�Tempo Curto de Contato�Temperatura mais Baixas nos ferramentais• Contra -golpe

Prensas :•Hidráulicas•Mecânicas,

•Fuso

� Baixas Taxas de Deformação� Baixo (H) , Medio(M) e Elevado impacto nosFerramentais (F)�Tempo Longo de Contato, �Temperatura mais

Elevada nos ferramentais

Caracteristicas Fisicas do Processo

Caracteristicas do Aço do Ferramental Forjamento

Temperatura Tensões Principais Falhas

Mecanismo

Trincas Térmicas Excesso

Baixa Resistência Fadiga Térmica

Deformação Plástica Elevada

Baixa Resistência Mecânica Quente

Quente

Elevada

Termo-Mecânica Elevadas

Aços Ferramentas para Forjamento a Quente

Projeto de Liga: Aço que possua1) Alta Resistência ao Revenimento (Dureza Secundár ia) com Dureza até 54 HRC

2) Alta Resistência Mecânica à Quente;

3) Alta Resistência à Fluência;

4) AltaTenacidade Microestrutural;

5) Alta Resistência ao Desgaste à Quente ;

6) Alta Resistência à Fadiga Termo-Mecânica;

7) Boa Condutibilidade Térmica;

Elevada Desgaste Baixa Resist. Desg.Abrasivo

Elevadas

Quebra Catastrófica

Baixa Tenacidade Microestrutural

Aços tradicionais & última geração para forjamento a quente – caracteristicas e forjamento a quente – caracteristicas e

propriedades

Aços para Forjamento a Quente

Tipicamente são aços com teor carbono entre 0.30-0,55% e adi ção de elementosformadores de carbonetos como Cr, Mo e V, W, Nb, etc e que apres entam resistênciamecânica a quente, resistência ao desgaste, tenacidade e re sistência ao choque térmicoe fadiga térmica, e estabilidade microestrutural, proprie dades que devem ser mantidasno ferramental de aço (matriz / punção) às temperaturas de fo rjamento a quente ”

Comparação de propriedades: resposta da dureza ao revenido

Dur

eza,

HR

C

Temperatura de revenimento oC(2 x 1hora cada / resf. ao ar)

Dur

eza,

HR

C

Res

iste

ncia

ao

Des

gast

e a

Que

nte

Comparação de propriedades: resistência ao desgaste a quente

Res

iste

ncia

ao

Des

gast

e a

Que

nte

Tena

cida

de

Comparação de propriedades: tenacidade

Tena

cida

de

Comparação de propriedades: resistência mecânica à quente

Comparação entre aços que atendem as normasdos e aços produzidos pela Schmolz-Bickenbach

Requisitos dos aços convencionais para atender normas AIS I , ASTM 681 ou DIN EN ISO 4957 :

Composição química

Dureza no estado recozido

Dureza objetivada após tratamento térmico especificado

Requisitos dos aços da DEW de alta performance atendem osRequisitos dos aços da DEW de alta performance atendem osrequisitos acima com o seguintes adicionais :

(1) Menor teor de P e S(2) Tratamento de Cálcio(3) Recozimento de Difusão(4) Tratamento Termico Special (EFS) (5) EFS Opção de Refusão via ESR ouVAR

TenacidadeMelhorada :

Menor risco deQuebra /Fratura

(1) Influencia do Teor de P e S na Tenacidade

Impa

cto

Impa

cto

% P %S

Resultado:

1. Gera inclusões globular de Sulfetos de Cálcio em vezde inclusões alongadas de MnS;

2. Melhor isotropia;3. Melhor tenacidade na Direção Transversal

(2) Globulização da Inclusões através deTratamento de Ca-Si

3. Melhor tenacidade na Direção Transversal

Com tratamento de CaSem tratamento de Ca

(3) Recozimento de Difusão dos lingotes

Recozimento à temperaturas elevadas (1300 oC) for várias Horas

Resultados :

-Redução da Segregação & Bandeamento

-Menor diferença de composição quimica ao pela secção do li ngote

-Microestrutura + uniforme

Tipicos Resultados do Processo de Recozimentopor Difusão para o Aços 2344 (AISI H13)

Gra

u de

seg

rega

ção

Gra

u de

seg

rega

ção

Temperatura oC

Combinação de vários tratamentos de recozimentoApós forjamento do lingote.

Resultado:

�dureza do estado recozimento mais baixas para melhorar

(4) Tratamento Especial EFS(Extra Fine Structure)

�dureza do estado recozimento mais baixas para melhorarUsinabilidade;

�microestrutura melhorada (minização de carbonetos emcontorno de grão);

�melhor resposta após tratamento térmico

�melhoria de tenacidade

Microestrutura de AISI H13 sem processo EFS :

a) estado recozido (carbonetos primários em CG)

b) Após tempera & revenido (carbonetos primários em CG)

c) Fratura intergranular

a) b) c)

(5) Processo de refinoVia refusão por eletro-escoria (ESR)

Tipicos valores que atendem a norma AISI H13

Após tratamento de recozimentode difusão + processo EFS

Intensidade de segregação de C, Cr, Mo e V

de difusão + processo EFS

Após tratamento de recozimentode difusão + processo EFS +

refino ESR

Evolução na tenacidade dos aços DEW de alta performanceem função de melhoria do processo de fabricação

enac

idad

e

ano

tena

cida

de

Influência do tratamento térmico na performance de matrizes para

forjamento a quenteforjamento a quente

Resumo Esquematico orientativo para TratamentoTérmico de Aço AISI H13 para Matriz de Forjamento com

dureza = 45-47 HRC

3o Preaquec..

30s / mm1010-1030oC

Alívio de deTensões

PósUsinagem/desbaste

Pre-Aquec. / Austen./ Esfriamento/Tempera / Revenimento

Tem

pera

tura

Martempera ~ 500C (~ 30-

02 horas à 600-650°C

2o Precal.30s / mm

~ 600/650°C

~ 400-450°C1o Pre aquec.

30s / mm

3o Preaquec..1 min/ mm

~ 850/900°C

Equalizar por1h/100 mm

2o Revenido 3o Revenido1o Revenido

Ar / sal / óleo

~100°C

Esfriamento

Lento dentro

do forno

ar

tempo

Tem

pera

tura

ar ar

1 h /20 mm ou02 horas mínimo

60s - depend.da secção) é o ideal ; na falta: óleo > 80C , seguido de resf. à 180-200 C e final /ao ar

Efeito da Temperatura de Austenitização do aço AISI H13 na Microstrutura após tempera e revenimento

(c) (b) (a)

50 µm 50 µm 50 µm(a) 950oC / 15’+ 595oC / 2 h +resf. ao ar + 565 oC / 2h + resf. ao ar => 44-46 HRC

Temperatura de Austenitização Incorreta : muito baixa !!! Resultado: muitocarboneto primário não dissolvido (baixa tenacidade a fra tura) e pouca durezasecundária pós-revenimento ( baixa resistencia de dureza ao calor)

(b) 1040oC / 15’+ 610oC / 2 h / resf. ao ar + 600 oC / 2h + resf. ao ar => 44-46 HRC Temperatura de Austenitização . Correta !!!!

(c) 1150oC / 15’+ 610oC / 2 h / resf. ao ar + 620 oC / 2h + resf. ao ar => 44-46 HRC Temperatura de Austenitização Incorreta : muito alta !!! Resultado : crescimento

Exagerado do grão austenitico (baixa tenacidade a fratur a)

(c) (b)

Efeito da Temperatura de Austenitização do aço AISI H13 na Microstrutura após tempera e revenimento

(c) (b) (a)

(a) 950oC / 15’+ 595oC / 2 h +resf. aoar + 565oC / 2h + resf. ao ar =>

44-46 HRC

(b) 1040oC / 15’+ 610oC / 2 h / resf. aoar + 600oC / 2h + resf. ao ar =>

44-46 HRC

1150oC / 15’+ 610oC / 2 h / resf. ao ar+ 620oC / 2h + resf. ao ar =>

44-46 HRC

50 µm 50 µm 50 µm

(c) (b)

joul

es

Resultados nos Testes de Impacto (Charpy, temperatura ambiente)

Temperatura de Austenitização

joul

es

Baixa temperatura de Austentização :maior volume de carbonetos primários (grosseiros)

=> Ruim para a tenacidade !!!

H13

H11

H11

H13 H13

H11

Temperatura de Austenitização muito Alta: elevado crescimento de grão

=> Ruim para a Tenacidade !!!

H13

H11

DiagramaTemperatura –

Cuidados extras durante o tratamento térmico:

� Resfriamento rápido entre 1000-500 oC (evitar precipitação de carbonetos pró-eutetoides)� Seguido de martêmpera à 500 oC por tempo suficiente para evitar campo bainítico

Curva de precipitação de carbonetos pró-eutetóides

Temperatura –Tempo –

TransformaçãoPara o aço

AISI H13 – DIN WNr 1.2344bainita

Variáveis de processo e influências na performance de matrizes para

forjamento a quenteforjamento a quente

� volume de produção :alta produção menos tempo para resfriamento logoo ferramental trabalha sempre mais quente econsequentemente maior desgaste;

� aquecimento do blank:

Variáveis intrinsicas processode forjamento

� aquecimento do blank:(a) se mais alto do que o necessário / especificado:aumenta a temperatura do ferramental e aumento daformaçao de carepas .Ambos aumentarão desgaste doferramental;

(b) se mais baixo : requisitará pressões de forjamentomaiores aumentando a possibilidade de quebra doferramental.

� Lubrificação

(a) Qdo usada de forma adequada a lubrificaçao pode aumentarbastante a vida do ferramental pois diminui as forças de atri to;

(b) lubrificação também atua como agente de resfriamento .

Variáveis intrinsicasprocesso de forjamento

(b) lubrificação também atua como agente de resfriamento .Dependendo do tipo (base de óleo ou água) e quantidade aplica dapode causar desgaste do ferramental (na falta ) Se usado em ex cessopode afetar negativamente particular/ lubrificante a base de grafitapois pode abaixar a temperatura do ferramental e aumentar o r isco dequebra;

� Temperatura do ferramental

(a) É primordial para todo o processo de forjamento e maximiz ação davida útil dos ferramentais que se tenha um controle da temper atura doferramental;

(b) Ferramentais Frios extraem mais calor do blank aumentando as

Variáveis intrinsicasprocesso de forjamento

(b) Ferramentais Frios extraem mais calor do blank aumentando aspressões de forjamento e consequente aumento no riscos de qu ebra. Sea temperatura do ferramental atinge valores abaixo do minim orecomendado para cada aço o mesmo o mesmo torna frágil aument andocom isso o risco de quebra;

(c) Ferramentais Quentes demais perdem logo sua resistencia aodesgaste e consequente vida;

�Temperatura do ferramental

(d) Embora não seja fácil manter as temperaturas ideais para aço deferramental devido perdas de calor via radiação, vaporizaç ão do meiorefrigerante (ex. água nos lubrificantes a base de grafita) , perdas porcondução pelo porta cavidades , etc . O correto é utilizar

Variáveis intrinsicasprocesso de forjamento

condução pelo porta cavidades , etc . O correto é utilizarlubrificante/meio refrigerante de forma regular (e nunca i ntermitente)pois com isso se gerará muito menor tensões térmicas as quaisdependendo da amplitude causa fadiga térmica e no causo maisgrave a quebra fratura prematura do ferramental .

Temperatura mínima & máxima do ferramental

Variáveis intrinsicasprocesso de forjamento

Temperatura mínima & máxima do ferramental

(a) Uma temperatura mínima será sempre recomendada desde o p ré-aquecimento e durante todo o processo de forjamento para cad aferramental. Razão : todos os aços se tornam mais frágeis abaixo desua temperatura de transição ductil-frágil ;

(b) O Niquel aumenta a temperatura de transição ductil -frágil ;

Temperatura mínima

(b) O Niquel aumenta a temperatura de transição ductil -frágil ;

(c) Os elementos de transição como o Cr, Mo, V, W, Nb a diminuie m;

(i) Efeito do Teor de Niquel na Tenacidade

Ni Abaixa a temperatura de TransiçãoDuctil / Frágil

ou seja …

Aumenta aTenacidade a Fratura

Temperatura de Transição Ductil / Frágil (DBTT)

+ NI

Cr, Mo, V , NbAumentam a Resistência ao Desgaste porém..

Abaixam a temperatura de

(ii) Efeito do Teor de Cr, Mo, V, Nb na Tenacidade

Cr, V Mo, Nb

Temperatura de Transição Ductil / Frágil (DBTT)

temperatura de Transição Ductil / Frágil

ou seja …

Diminuem aTenacidade a Fratura

(d) Logo os ferramentais feitos com o aços de alto Ni como o DIN 1.2714 e 1.2767 pode ser pre-aquecidos à temperaturas mais baixas enquanto que os aços da série H (H11, H13, 2367, etc) tem qu e ser pre-aquecidos e mantidos a temperaturas maiores ;

(e) Tipicos valores recomendados para Ferramentais de 2714 e H13 com 43-46 HRc em função da espessura do ferramental

Temperatura Minima

Aço 150 mm 250 mm 400 mm 500 mm

2714 95oC 120oC 150oC 175oC

H13 ESR2367 ESR

150oC 175oC 205oC 230oC

H13 180oC 205oC 235oC 260oC

Temperatura máxima

Duas temperaturas críticas devem ser consideradas emfunção do aço do ferramental :

(a) Temperatura de revenimento mais alta utilizadapós -tratamento térmico :

-> Depende da composição Quimica do aço usado

(b) Temperatura de mudança de faseαααα (ferrita) ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ γγγγ (austenita) durante pré-aquecimento,

produção Martesita => Austenita):

-> Depende da composição Quimica do aço usado

5 65 86 0

2 7 1 4 2 3 4 4 2 3 6 5 2 3 6 7 2 9 9 9

Curvas de revenimento dos aços THERMODUR:

2714 (6F3), 2344 (H13) , 2365 (~H10), 2367 e 2999

(a) Temperatura máxima em funçãoda resposta ao revenido

4 04 24 44 64 85 05 25 45 6

2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 T e m p e r a t u r a d e R e v e n im e n t o , o C

Dur

eza,

HR

C

THERMODUR 2344 e 2367 :Resposta ao revenido

, HR

CEfeito do tempo (horas) na dureza dos aços DIN WNr. 1.2 343 (AISI H11) e 1.2344 H13 durante exposição à 520 oC ou 570oC

Temperatura máxima em função dotipo de aço e tempo exposto à temperatura

Tempo, horas

Dur

eza

,

A = dureza de trabalho usualB= Inicio de deformação plástica

(i) Efeito do Ni na temperatura de transformação : γγγγ (austenita) ⇒⇒⇒⇒ αααα (ferrita)

O Ni abaixa a temperatura de transformação

γγγγ ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ αααα

(b) Temperatura máxima em função damudança de fase γγγγ (austenita) ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ αααα (ferrita)

e com issomaior chance de

αααα ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ γγγγ

Quando o aço é exposto a calor e alta temperatura

Consequentemente …

� Maior a chance de re-austenitização;

� Formação de martensita não revenida� Formação de martensita não revenida(no resfriamento sub-sequente) e que tem baixatenacidade a resistência e a fadiga térmica.

Máxima Temperatura no Ferramentalem Função doTeor de Niquel

2344H13

2721

2714

Conclusão : aço ferramentas contendo Níquelmais elevado são mais adequados para :

Forjamento / Operações de Alto Impacto como:

�Martelos de queda acelerada

�Martelos de contra golpes

�Forjamento de alto Impacto

�Prensas de baixa produção (ferramentais frios)

�Forjarias que pré-aquecem deficientemente suasmatrizes

Cr, V, Mo, Ti, Nb aumentam a temperatura de transformação

γγ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ αααα

Composição química: Cr, Mo, V, Ti, Nb

(ii) Efeito do Cr, Mo, V, Ti na temperatura de transformação: γγγγ (austenita) ⇒⇒⇒⇒ αααα (ferrita)

e com isso também menor a chance αααα ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ γγγγ

Quando o aço é exposto a calor e temperaturas mais

altas

Composição química: Cr, Mo, V, Nb

Contribuição do Cr, Mo,V, Nb , etc..

� Forma carbonetos duros e estáveis� Aumentam a resistência ao revenimento� Aumentam a resistência ao revenimento� Aumentam a temperatura de austentização� Aumentam a resistência mecânica a quente� Aumentam a resistência ao desgaste

Conclusão: aços ferramentas contendo teoresmais elevado Cr, Mo, V, como AISI H13, 11, 2367

são mais adequados para :

Forjamento / Operações de menorimpacto como :impacto como :

� Prensas Hidraúlicas

�Prensas Mecânicas

Conclusões Finais

Distribuição estatística tipica dos mecanismos de falha s emferramentais para forjamento a quente

Forjamento a quente: sistema tribológicomuito complexo e de variáveis

Desgaste Deform.Plastica

FadigaTermica

Prop.Aço

Fratura

Temp.Ferram.

Distr.tensões

Velocatrito

Efeito naFerramenta

Tipo Aço

ProcessoForjam.

FabricaFerram.Lubrif . Pre.Aque

Resfriam .

Tempocontato

PrensaMartelo

Tempocontato

Trat.Térmico

Oxid.

Cultura Forjam.

Distrib.pressao

Limite Escoam.

Prop. Fisicas e Termicas do

Blank

Temper. do Blank

Geometria , Tamanho do Blank Variáveis