Este documento lista os requisitos desejados em ferramentas de corte, incluindo alta resistência, dureza, resistência ao desgaste e propriedades térmicas. Ao longo do tempo, novos materiais como ligas, metais duros e cerâmicas foram desenvolvidos para melhor atender a esses requisitos, porém nenhum material possui todas essas características.

1. Requisitos desejados em uma ferramentas de corte
PROCESSO DE FABRICAÇÃO • Resistência à compressão
• Dureza
• Resistência à flexão e tenacidade
• Resistência do gume
NENHUM MATERIAL • Resistência interna de ligação
POSSUI TODAS ESSAS
CARACTERÍSTICAS • Resistência a quente
• Resistência à oxidação
• Pequena tendência à fusão e caldeamento
• Resistência à abrasão
• Propriedades térmicas
FERRAMENTAS DE CORTE
Professor: Norimar de Melo Verticchio
Evolução dos materiais de ferramenta Evolução dos materiais de ferramenta
Diamante
Aço mono e
ferramenta Stellite Cerâmicas policristalino
(1868) (1910) (1938) (década de 70)
Aço rápido Metal Nitreto de
(1900) duro boro cúbico
(1926) (década de 50)

2. Evolução dos materiais de ferramenta Evolução dos materiais de ferramenta
Evolução dos materiais de ferramenta Evolução dos materiais de ferramenta

3. Aço ferramenta Aço rápido
Características Áreas de aplicação Desenvolvido por Taylor e apresentado publicamente em 1900 na Exposição
Mundial de Paris.
• Aços carbono (0,8 a 1,5 % de C); • Materiais de baixa velocidade de
• Sem ou com mínimos teores de corte
elementos de liga; • Usinagem de aços doces com
• Principal material utilizado ate 1900; Vc < 25 m/min Composição
• Baixo custo; • Brocas para uso doméstico – hobby • Principais elementos constituintes (W, Mo, Co, V), elementos que conferem
• Facilidade de afiação – obtenção de • Ferramentas para carpintaria alta tenacidade às ferramentas.
gumes vivos;
• Tratamento térmico relativamente Características
simples;
• Resistem a temperatura de até • temperatura limite de 520 a 600°C;
aproximadamente 250°C. • Dureza de 60 a 67 HRC
• maior resistência à abrasão em relação ao aço-ferramenta;
• tratamento térmico complexo.
Aço rápido Aço rápido
Aço Rápido O aço rápido ao cobalto, denominado de aço super-rápido,
Aumento no teor de elementos de liga:
com Cobalto apareceram pela primeira vez em 1921.
Maior Porém torna-se
Aumento na Aumento na
produtividade mais difícil a Maiores custos Característica maior dureza a quente;
resistência ao vida das
destes fabricação deste de produção
desgaste; ferramenta;
materiais; material;
maior resistência ao desgaste;
menor tenacidade.
Aço Rápido O revestimento de TiN é aplicado pelo processo PVD (deposição
com física a vapor) conferindo uma aparência dourada a ferramenta.
Revestimento
de nitreto de Redução do desgaste na face e no flanco da ferramenta;
Característica
titânio – TiN
Proteção do metal de base contra altas temperaturas
pelo baixo coeficiente de transmissão de calor do TiN.
Baixo atrito;
Não há formação de aresta postiça.

4. Aço rápido Ligas fundidas
Áreas de aplicação dos aços-rápidos
Dureza mantém-se constante até 700-800°C
Ferramentas Velocidades de corte superiores às utilizadas
para todas as Ferramentas Machos e Brocas com os aços rápidos
operações de para desbaste e cossinetes de helicoidais
usinagem acabamento roscas Maior tenacidade, menor dureza a quente e
resistência ao desgaste do que os carbonetos
sintetizados.
Alargadores Fresas de todos Ferramentas de Escareadores
os tipos plainar
Nomes
comerciais Áreas de aplicação das Ligas Fundidas
Ferramentas Ferramentas • Stellite Raro em
Isoladores
para trabalho a para trabalho • Tantung ferramentas
Material para térmicos,
Fundição de
para usinagem materiais
frio em madeira • Rexalloy de geometria
abrasivos isoladores cerâmicos
definida elétricos
• Chromalloy
Metal duro - Widia Metal duro - Widia
O Metal Duro (Carbonetos Sinterizados) surgiram em Características Elevada dureza;
1927 com o nome de widia (wie diamant - como
diamante), com uma composição de 81% de tungstênio,
6% de carbono e 13% de cobalto.
Elevada resistência à compressão;
Composição Elevada resistência ao desgaste;
• O metal duro é composto de
carbonetos e cobalto responsáveis Possibilidade de obter propriedades distintas
pela dureza e tenacidade,
respectivamente nos metais duros pela mudança específica dos
carbonetos e das proporções do ligante.
Controle sobre a distribuição da estrutura.

5. Metal duro - Widia Metal duro - Widia
Fatores que afetam as Carboneto de tungstênio (WC)
Carbonetos: Ligante metálico:
propriedades dos carbonetos
sintetizados: • Solúvel em Co - alta resistência de ligação interna e de gume
• fornecem dureza a • Atua na ligação dos • Boa resistência ao desgaste abrasivo (melhor que TiC e TaC)
• tipo e tamanho das partículas quente e resistência carbonetos frágeis • Limitações de vc’s devido à tendência à difusão em temperaturas elevadas
• tipo e propriedades dos ligantes ao desgaste (WC, (Co ou Ni);
• quantidade de elementos de liga TiC, TaC, NbC, ...)
Carboneto de Titânio (TiC)
• Baixa tendência à difusão
• Boa resistência à quente
• Pequena resistência de ligação interna - baixa reistência de gume
• Os metais duros com alto teor de TiC são frágeis
Carboneto de Nióbio (NbC)
• Em pequenas quantidades - refino do grão - proporciona um aumento de
tenacidade e de resistência do gume
• A resistência interna do metal duro cai menos do que quando é utilizado TiC
Metal duro - Widia Metal duro - Widia
Carboneto de Tântalo (TaC)
• Em pequenas quantidades - refino do grão - proporciona um aumento de tenacidade e
de resistência do gume
• A resistência interna do metal duro cai menos do que quando é utilizado TiC
Nitreto de titânio (TiN)
• Componente de maior influência nas propriedades dos Cermets
• Menor solubilidade no aço
• Maior resistência à difusão que o TiC
• Alta resistência ao desgaste
• Estrutura de grãos finos
Cobalto (Co)
• Melhor metal de ligação para metais duros com base em WC
• Boa solubilidade do WC
• Bom ancoramento dos cristais de WC

6. Metal duro - Widia Metal duro - Widia
Classificação dos Metais Duros Principais fatores que afetam
a escolha da pastilha:
• Divididos em três grupos (P,K e M) e classificados de acordo • Material da peça: Aço, aço inox, ferro
com à tenacidade e resistência ao desgaste, de acordo com uma fundido
numeração (p. ex. P01, P10,..., K10, ...) • Operação: Acabamento, usinagem
média, desbaste
• Condições de usinagem: Boas,
médias, difíceis
Metal duro - Widia Metal duro revestidos - Widia
Consequências do processo
sobre a ferramenta Funções dos revestimentos
• Proteção do material de base da
ferramenta
• Redução de atrito na interface
cavaco/ferramenta
• Aumento da dureza na interface
cavaco/ferramenta
• Condução rápida de calor para longe da
região de corte
• Isolamento térmico do material de base da
ferrmenta

7. Metal duro revestidos - Widia Metal duro revestidos - Widia
Substrato tenaz com revestimento duro (TiC, TiN, Ti(C,N), Al2O3, ...), combinando- Principais Carboneto de Titânio (TiC)
revestimentos
se assim uma alta resistência a choques com alta resistência a desgaste (maior vida Nitreto de titânio (TiN)
de ferramenta). Carbonitreto de titânio (Ti(C,N))
Nitreto de alumínio-titânio ((Ti, Al)N)
Óxido de Alumínio (Al2O3)
É freqüente a deposição de várias camadas
Camadas de diamante
Exigências aos revestimentos
• Espessura regular da camada sobre a face e flancos
• Composição química definida
• Possibilidade de fabricação em grandes lotes
Metal duro revestidos - Widia Metal duro revestidos - Widia
Carboneto alta dureza
de titânio
proteção contra o desgaste na superície de saída
(TiC)
tendência à difusão relativamente baixa
Nitreto de estabilidade termodinâmica
titânio
(TiN) baixa tendência à difusão
Nitreto de boa resistência à oxidação
Alumínio-
titânio boa dureza à quente
((Ti, Al)N)
Óxido de boa resistência à abrasão
alumínio
(Al2O3) boa resistência à oxidação

8. Cermet Cerâmicas
Fatores que contribuíram para o As cerâmicas são compostas de elementos metálicos e não metálicos, geralmente,
surgimento dos CERMET: Composição: Aplicações:
na forma de óxidos, carbonetos ou nitretos. A maioria tem estrutura cristalina, mas
• Adição de TIC aumenta a resistência ao • TiC • Acabamento em contraste com os metais, as ligações entre os elementos são Iônicas ou
desgaste • TiN de aços (alta
vc e baixo f) covalentes
• Escassez de Tungstênio • N (ligante)
Cerâmicas Cerâmicas
CERÂMICAS A BASE DE AL2O3 CERÂMICAS MISTAS
Composição: Base de Al2O3 + adição de TiC ou ZrO2 ou TiN
Propriedades: Aplicações: Observação:
• Alta dureza • Acabamento de materiais • Exige máquinas com alta
• Alta resistência ao desgaste fundidos rigidez e sem vibração
• Excelente estabilidade • Aços tratados
superficialmente Propriedades melhoradas:
química
• Baixa tenacidade • Aços temperados
• Maior tenacidade
• Melhores propriedades térmicas
Aplicações:
• Torneamento em geral e
mandrilamento de ferro fundido
cinzento.
• Torneamento de materiais endurecidos
(abaixo de HRC65).

9. Cerâmicas Cerâmicas
CERÂMICAS MISTAS (WHISKERS) CERÂMICAS A BASE DE Si3N4
Composição Base de Al2O3 reforçada com SiC
Composição: Composição:
• Cristais de Si3N4, com fase
Propriedades: Aplicações: integranular de SiO2 • Si, Al, O e N
Grande aumento da tenacidade Usinagem de aços duros, aços Aplicações:
Aumento da resistência ao desgaste inoxidáveis, superligas de níquel Aplicações:
Torneamento
Torneamento
e fresamento
e Fresamento
de ferro
de aço e
fundido superligas de
níquel
Alta afinidade química Baixa afinidade química
com o ferro a alta com o ferro a alta
temperatura temperatura
Materiais ultraduros para ferramentas Diamantes mono e policristalinos
Caracterísiticas Material de maior dureza encontrado na natureza
Materiais com dureza superior a 3000 HV são denominados ultraduros
Pode ser natural ou sintético
Monocristalino (anisotrópico) ou policristalino (isotrópico)
Diamantes Diamante Primeira síntese em 1954 (GE)
Diamantes Diamantes policristalino
sintéticos Síntese sob 60 a 70 kbar, 1400 a 2000 graus C
naturais mono e sintéticos
policristalinos Cobalto é usado como ligante
policristalinos monocristalinos
(PCD) Substitui metal-duro e diamante monocristalino, em alguns casos
Nitreto cubico Nitreto cubico Campo de aplicação
de boro de boro
• Usinagem de metais não ferrosos,
monocristalino policristalino plásticos, madeira, pedra, borracha, etc.
(cBN) (PcBN) • Usinagem de precisão e ultraprecisão.
• Pequenas ap e f, tolerâncias estreitas
(baixa resistência a flexão das
ferramentas)

10. Seleção de ferramentas
Nitreto de Boro cúbico
Caracterísiticas
• Segundo material de maior dureza conhecido
• Obtido sinteticamente (primeira síntese em 1957), com
transformação de estrutura hexagonal para cúbica (pressão +
temperatura)
• Quimicamente mais estável que o diamante (até 2000 graus)
Aplicações:
Emprego em
Torneamento operações
de aço Acabamento severas (corte
endurecido em fresamento interrompido),
Ligas duras tanto quanto
(HRC60) e de ferro (Ni, Co, ...);
ferro fundido fundido em
cinzento. cinzento operações de
desbaste e
acabamento.
Seleção de ferramentas Seleção de ferramentas
1 - Caracteristicas da peca: Analise as dimensões e as exigências de 1 - Após analisar a característica, é o momento de observar a peça:
qualidade do canal da peça a ser usinada:
• O material é fácil quanto à quebra de cavacos?
• Tipo de operação (interna ou externa, p.ex. corte, usinagem de canal geral, torneamento,
canais , canais frontais, perfilamento e saídas para retífica) que afeta a escolha da • A fixação da peça é boa?
ferramenta. • Escoamento de cavacos
• Profundidade de corte
• Largura de corte
• Raios do canto
• Exigência quanto à qualidade (tolerância, acabamento superficial)