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11 - Aços rápidos
São esses os principais tipos de aços utilizados em ferramentas, em face dos seus característicos de alta dureza no estado temperado e retenção da dureza em temperaturas em que o gume cortante da ferramenta se torna vermelho, devido ao calor gerado na operação de usinagem.
Os tipos convencionais de aços rápidos estão representados, quanto à sua composição nominal, na Tabela 102 (205). Em princípio, há duas categorias de aços rápidos: a categoria "T" que compreende os tipos predominantemente ao tungstênio e a categoria "M" que compreende os tipos predominantemente ao molibdênio. Essas duas categorias podem, por sua vez, ser subdivididas em duas subcategorias contendo ambas cobalto. Tem-se, pois, os tipos ao W, indicados nas classificações AISI e SAE com a letra "T"; os tipos ao W-Co, ainda indicados naquelas classificações com a letra "T"; os tipos ao Mo e ao Mo-Co, ambos indicados nas classificações AISI e SAE com a letra "M".
Como se pode verificar, todos os tipos de aços rápidos contêm ainda cromo e vanádio (*).
Seu característico principal é a capacidade de operar em velocidade e outras condições de corte que podem elevar a temperatura do gume cortante da ferramenta a cerca de 500-600 graus C, durante a operação de usinagem. Nessas temperaturas, os aços em estudo retêm a dureza que lhes permite ainda continuar na operação de usinagem; ao resfriar, depois de realizada essa operação readquirem a dureza original. Esse característico é o chamado "dureza a quente" e constitui a mais importante propriedade dos aços rápidos. Além disso, devido ao alto teor de carbono e ao elevado teor de elementos de liga formadores de carbonetos, forma-se um elevado número de carbonetos de liga, o que confere ao aço uma resistência ao desgaste superior a de outros tipos de aços para ferramenta, tornando sua durabilidade maior.
Sua composição é tal que os torna facilmente endurecíveis por têmpera através da secção inteira, mesmo pelo resfriamento em óleo ou em banho de sal; nessas condições, a tendência a empenamento ou ruptura, no resfriamento por têmpera, é menor, desde que certas precauções – como suporte adequado das peças durante o aquecimento, em vista das temperaturas de austenitização serem muito elevadas – sejam tomadas.
Seu custo, entretanto, é mais elevado do que o de outros aços para ferramentas, devido não só à sua própria composição química, como igualmente às suas operações de tratamento térmico, muito mais complexas e demoradas. São ainda mais difíceis de retificar, exigindo maiores cuidados nesse sentido.
11.1 – Composição dos aços rápidos
A Tabela 102 apresenta os vários tipos de aços rápidos. Nota-se que todos eles apresentam carbono elevado, tungstênio muito alto, podendo elevar-se a 20%, molibdênio até 8/9%, vanádio até 5% (em tipos mais recentes) e cobalto até 12% quando presente.