Aos-ferramenta e ao rpidoO ao ferramenta representa uma importante fatia do segmento de aos especiais. Produzido e processado para atingir um alto grau de qualidade, o ao ferramenta empregado na fabricao de matrizes, moldes, ferramentas de corte intermitente e contnuo, ferramentas para conformao de chapas, corte a frio e componentes de mquinas. Abastecem os segmentos de autopeas, automobilstico, eletro-eletrnico e extruso de alumnio.Este tipo de ao se caracteriza pela elevada dureza e resistncia abraso. Tem boa tenacidade e mantm as propriedades de resistncia mecnica mesmo sob elevadas temperaturas. Tais caractersticas so obtidas com a adio de altos teores de carbono e ligas como tungstnio, molibdnio, vandio, mangans e cromo. A maior parte dos aos ferramenta forjada. Outra parte produzida por fundio de preciso ou por metalurgia do p.A fuso deste tipo de ao realizada, geralmente, em quantidades pequenas em fornos eltricos. A seleo de matria-prima um fator de grande importncia para o processo. Esse cuidado tambm pode ser verificado na utilizao de sucata. H ainda ateno especial com as tolerncias de composio qumica e homogeneidade do produto final. Estas e outras particularidades tornam o ao ferramenta um material de custo mais elevado em comparao com os aos comuns.Villares e Grupo Gerdau so os responsveis pela produo nacional de ao ferramenta.

Classificao e AplicaoOs aos ferramenta so classificados de acordo com suas caractersticas metalrgicas principais ou de acordo com seu nicho de aplicao. A classificao do American Iron and Steel Institute (AISI) a mais utilizada pela indstria de ferramentaria e tem se mostrado til para a seleo do produto.Apesar de existirem mais de 100 tipos de aos ferramenta normalizados internacionalmente, para as mais diversas aplicaes e solicitaes, a indstria trabalha com uma gama reduzida de opes. So preferidos aqueles que possuem suas propriedades e desempenhos consagrados ao longo do tempo, como, por exemplo, os aos AISI H13, AISI D2 e AISI M2.Os aos ferramenta so divididos em diferentes tipos, de acordo com sua aplicao e caractersticas. So eles:AO RPIDO- Desenvolvido para aplicao de usinagem em elevadas velocidades. Podem ser ao molibdnio (grupo M) e ao tungstnio (grupo T). Ambos possuem performance semelhante, entretanto os do grupo M apresentam menor custo inicial. O ao rpido ao molibdnio tem elevada dureza, resistncia ao desgaste e boa tenacidade. Este tipo de ao freqentemente temperado em banhos de sais. Aplicao: ferramentas, brocas, perfuratrizes, alargadores de furos, machos para abertura de roscas e fresas helicoidais. Alguns tipos podem ser utilizados para determinadas aplicaes a frio, como laminadores de rosca, punes e matrizes para corte de discos.AOS PARA TRABALHOS A QUENTE- Indicado para utilizao em operaes de punonamento, cisalhamento e forjamento de metais em temperaturas elevadas, condies de presso e abraso. So identificados como ao H, no sistema de classificao.So divididos em trs subgrupos: ao cromo (entre H10 e H19), ao tungstnio (de H21 a H26) e ao molibdnio (de H42 e H43). Aplicao: os aos ao cromo so utilizados em aplicaes de transformaes mecnicas a temperaturas elevadas. Os aos ao tungstnio so empregados como mandris ou matrizes de extruso para aplicaes de alta temperatura, como na extruso de ligas de cobre, ligas de nquel e ao.AO PARA DEFORMAO A FRIO- esse ao se restringe a aplicaes que no envolvam aquecimentos repetidos ou prolongados em faixas de temperatura de 205 a 260 C. Isso porque no contm elementos de liga necessrios para resistncia deformao a quente. So divididos em trs grupos: aos temperveis ao ar (grupo A), alto-carbono e alto-cromo (grupo D) e temperveis em leo (grupo O). Aplicao: os do grupo A so aplicados na produo de facas de cisalhamento, punes, corte de chapas para estampagem e matrizes para aparar. Os do grupo D so aplicados em ferramentas de forjamento, rolos de laminao de rosca, estampagem profunda, moldes de tijolo, calibres, operaes de brunimento, rolos e facas para corte de tiras. Os do grupo O so utilizados em matrizes e punes para corte de chapas para estampagem, rebarbao, trefilao, flangeamento e forjamento.AOS RESISTENTES AO CHOQUE- Seus principais elementos de liga so mangans, silcio, cromo, tungstnio e molibdnio. Quase todos os aos deste tipo (conhecidos como Grupo S) possuem contedo de carbono de aproximadamente 0,50%. Por conta disso, apresentam uma combinao de elevada resistncia e tenacidade e baixa ou mdia resistncia ao desgaste por abraso. Aplicao: talhadeiras, formes, contra-rebites, punes, brocas-guia e outras aplicaes que requerem elevada tenacidade e resistncia ao choque.AOS BAIXA-LIGA PARA APLICAES ESPECIAIS- este tipo de ao ferramenta possui pequenas quantidades de cromo, vandio, nquel e molibdnio. A demanda por estes aos vem caindo continuamente. Atualmente, existem apenas dois subgrupos, ambos temperveis a leo. So os aos do grupo L. Aplicao: so utilizados em componentes de mquinas como cames, placas, mandris e pinas de tornos.AOS PARA MOLDAGEM- Esses aos possuem cromo e nquel como principais elementos de liga. Apresentam caractersticas de baixa resistncia ao amolecimento em altas temperaturas. Aplicao: utilizados quase que exclusivamente em peas fundidas sob presso ou em moldes para injeo ou compresso de plsticos e so classificados como grupo P.AOS TEMPERVEIS EM GUA- Nestes aos o carbono o principal elemento de liga. So adicionadas, tambm, pequenas quantidades de cromo para aumentar a temperabilidade e a resistncia abraso, e de vandio, para manter uma granulao fina, e conseqentemente, maior tenacidade. Pertencem ao grupo W. Aplicao: utilizados em ferramentas para forjamento a frio, cunhagem de moedas, gravao em relevo, trabalho em madeira, corte de metais duros (machos e alargadores), cutelaria e outras que requeiram resistncia ao desgaste por abraso.

Novos Aos para Trabalho a Quente TENAX 300 e VHSUPEREm ferramentas de trabalho a quente, a superfcie da ferramenta submetida a duas solicitaes majoritrias. A primeira o aquecimento, promovido quando a ferramenta entra em contato com a pea (ou lquido) conformada, normalmente com temperaturas entre 500 e 1200C. Nestas situaes, as condies de tratamento trmico (especificamente de revenimento) do ao ferramenta so afetadas, promovendo reduo da dureza. Assim, surgem o desgaste ou deformao a quente, freqentes em operaes de forjamento ou extruso a quente.A segunda solicitao importante a ocorrncia de trincas de fadiga trmica ou trincas mecnicas. Dependendo da profundidade de propagao, estas podem levar ao fim de vida da matriz. Este caso tpico em matrizes de fundio sob presso.Os dois novos aos, TENAX 300 e VHSUPER, foram desenvolvidos para a melhoria dessas duas propriedades.Cada ao ferramenta possui um arranjo de propriedades, dependendo da composio qumica. O processo de fabricao tambm pode influenciar de maneira significativa. Como mostrado em outros estudos, a modificao do processo de fabricao do ao H13, por exemplo, promove aumento da energia de impacto sem entalhe de 60 para mais de 200J. Processos especiais, incluindo o refino por ESR (electro-slag-remelting), podem promover melhoria ainda superior.A principal melhoria do ao TENAX 300 o aumento da tenacidade, obtendo alta energia no ensaio de impacto. Esta melhoria obtida, primeiramente, com um processo de fabricao cuidadoso, envolvendo a reduo do nvel de residuais, como o P, e de elementos atuantes na fragilidade de revenido a 500C. Apesar de superior tenacidade, o material tambm possui resistncia a quente ligeiramente superior do ao H13.O ao VHSUPER possui como principal propriedade a superior resistncia a quente, avaliada pela resistncia oferecida para a queda em dureza.Os dois novos materiais foram avaliados em uma srie de ferramentas de conformao a quente. A modificao do ao convencional pelos aos modificados promove significativo ganho, relacionado melhoria obtida em suas propriedades.Para processamento de alguns polmeros, principalmente PVC, a utilizao de moldes feitos em ao inoxidvel necessria. Durante o aquecimento e processamento, este polmero libera cido clordrico, atacando a superfcie do molde. Em algumas aplicaes de alta necessidade de polimento tambm so empregados aos inoxidveis. Alguns exemplos so dispositivos pticos como faris, CDs e culos.Os aos tradicionalmente aplicados nestes moldes so aos inoxidveis martensticos, da srie 400. Como possuem a necessidade de serem endurecidos via tmpera e revenimento, algumas dificuldades podem surgir nesta etapa, em especial quanto ao risco e custo do tratamento trmico.Portanto, para promover um tratamento trmico facilitado, foi desenvolvido um novo ao inoxidvel, endurecvel por precipitao o VP80.O endurecimento por precipitao corresponde a um dos mecanismos de endurecimento de maior simplicidade quanto prtica do tratamento trmico. Ocorre em um tratamento de envelhecimento: aquecimento em forno, em temperaturas da ordem de 500C (para o ao em questo), seguido de resfriamento ao ar. Esse tipo de tratamento trmico possui as seguintes vantagens sobre o tratamento de tmpera e revenimento:- Variao dimensional previsvel e uniforme.- Reduo das distores, que podem surgir na tmpera devido ao resfriamento brusco;- Menor custo de tempo para o tratamento trmico, pois o envelhecimento muito mais simples que um tratamento de tmpera e revenimento.- Reduo de descarbonetao, que facilmente ocorre no aquecimento prvio tmpera.- A ausncia de descarbonetao, reduzindo problemas de polimento, como casca de laranja.- Dureza uniforme em funo do dimetro. No depende da profundidade de tmpera. Esta caracterstica muito importante para usinagem em alta dureza (HSM).A dureza mxima obtida de 48 a 49 HRC, prxima da dureza de trabalhos dos aos inoxidveis martensticos, como o ao AISI 420 modificado (DIN 1.2083). A dureza inicial de 35 HRC e, ao contrrio dos aos martensticos, o VP80 inoxidvel nesta condio de baixa dureza.Uma das principais vantagens do endurecimento por precipitao a ausncia de distores, que facilmente podem ocorrer durante a tmpera. Mesmo em cavidades complexas, a variao dimensional uniforme e previsvel. Tipicamente o VP80 apresenta uma contrao uniforme de 0,007mm/cm aps tratamento trmico.O ao VP80 possui alta resistncia corroso, cerca de 60% superior dos aos inoxidveis martensticos normalmente aplicados em moldes de plsticos. A maior resistncia corroso do VP80 promovida por trs fatores:1) Teor de Cr de 12%, garantindo inoxidabilidade.2) O baixssimo teor de C, que reduz a taxa de corroso, pela no formao de carbonetos com o Cr, e elimina qualquer risco de sensitizao.3) O teor de 1,5% de Mo, que aumenta consideravelmente a resistncia corroso por pites. Este mecanismo de corroso especialmente relevante em processos que envolvam ons cloreto, como a conformao de polmeros clorados. O nmero PRE, que avalia a resistncia corroso por pites, est apresentado comparativamente na Tabela 2.Alm da maior resistncia corroso, o baixo teor de carbono do VP80 tambm gera a formao de camada branca no frgil aps usinagem por eletroeroso. Contudo, a maior vantagem do baixo teor carbono refere-se soldabilidade. A soldagem muito aplicada no setor de moldes, para reparo ou mesmo pequenas mudanas da pea a ser produzida.Os aos temperveis, em que se incluem os aos inoxidveis martensticos, tm certa dificuldade para soldagem. Formam martensita de alta dureza no resfriamento aps a solda, podendo conduzir trincas ou variaes dimensionais. O mesmo no ocorre no ao VP80, tornando a operao de soldagem muito mais simples. Na soldagem do VP80, os consumveis utilizados podem ser dos aos 17-4 PH ou 13-8 Mo. Aps a soldagem, novo envelhecimento deve ser realizado, sendo ento obtida a dureza final uniforme nas regies da solda e nas regies adjacentes.