Os aços rápidos fazem parte da variedade de tipos de aço para ferramentas, nos quais a capacidade de corte, a dureza do produto e a retenção do núcleo são os principais critérios de avaliação. São usados na produção de ferramentas de corte, fresas, facas de desbaste e acabamento, brocas espirais e, em alguns casos, para peças de máquinas importantes, anéis, rolamentos e elementos de mola de aço rápido. Devido às suas propriedades semelhantes, mas melhores, podem ser descritos como aços para ferramentas de alta velocidade.

Caracterizam-se por uma dureza muito elevada a altas temperaturas de funcionamento, mantendo uma ductilidade adequada do núcleo, uma das maiores resistências à abrasão em comparação com os restantes aços para ferramentas e uma elevada durabilidade e resistência à fadiga. A propriedade mais valorizada dos aços de alta velocidade é a resistência ao temperamento, que atinge a temperatura de 600 ℃.

Composição química dos aços rápidos

Entre todos os aços para ferramentas, os aços rápidos são os mais caros por causa do alto teor de aditivos de liga caros, como tungsténio - W, cobalto - Co, vanádio - V, sem contar o molibdénio - Mo e o crómio - Cr, que são bem mais do que em outros aços.

Todos esses elementos - exceto o cobalto - formam carbonetos no aço dispostos na matriz, graças aos quais os aços rápidos são caracterizados por todas as características mencionadas anteriormente. O cobalto omitido impede a formação de crescimento de grãos no aço durante o tratamento térmico.

Pela alta dureza é responsável, entre outros, o carbono - C, que nos aços rápidos está na faixa de 0,7-1,15%. À medida que mais aditivos formadores de carbonetos estão presentes no aço, essa faixa de carbono deve ser aumentada proporcionalmente para manter a quantidade de carboneto em um nível adequado.

O tungsténio, que forma carbonetos duros, finos e uniformemente distribuídos com o carbono, é responsável pela alta resistência ao desgaste e evita a redução da dureza do aço durante a alta temperatura, o chamado “calor vermelho”.
O cobalto evita que o aço rápido sobreaqueça durante o endurecimento, o que aumenta a quantidade de carboneto no aço e aumenta o ponto de fusão do produto durante a operação.
O vanádio também proporciona maior resistência à abrasão e é bom para a estrutura de grão fino do produto. Melhora a resistência a altas temperaturas.
O cromo melhora a capacidade de endurecimento do aço e o molibdénio, em certa medida, substitui o tungsténio com maior resistência à abrasão.

Os aços rápidos podem ser divididos em aços rápidos de cobalto - aços de cobalto com aditivo de vanádio, molibdénio ou com adição de carbono - e aços rápidos sem cobalto, aços rápidos de tungsténio, tungsténio com molibdénio ou carbono - onde todos os tipos são referidos como aço ledeburítico rápido.

Tratamento térmico e mecânico de aços rápidos

O tratamento térmico de aços rápidos é uma série de processos lentos e precisos que consistem no aquecimento em duas ou até três etapas dos aços até temperaturas iniciais, dependendo da secção transversal do elemento temperado.

Os aços rápidos fornecidos em estado amolecido são caracterizados por uma condutividade térmica muito baixa e, portanto, o processo de aquecimento deve ser realizado de forma lenta e precisa, devido ao risco de tensão do material causar deformação e fissuras durante a usinagem.

Após o tratamento mecânico inicial que resulta em tensão, o produto deve ser arrefecido a uma temperatura de 600-650 ℃. Após o arrefecimento lento, o produto pode ser acabado antes do revenimento.

Para secções transversais maiores, o produto é aquecido três vezes a uma temperatura crescente de 500 ℃-1050 ℃. Para componentes com dimensões menores e menos complexas, é suficiente aquecer duas vezes. O pré-aquecimento dos materiais é realizado em fornos de câmara e fornos de banho de sal (em soluções SH430, SH960).

A temperaturas de 1000-1100 ℃, os carbonetos M₂₃C, M₆C e M₄C₃ dissolvem-se, os quais são responsáveis pelas propriedades mecânicas do produto após o tratamento. O endurecimento dos aços rápidos ocorre a temperaturas de 1100-1300 ℃, dependendo do tipo de produto. Para reduzir as tensões, manter a ductilidade e a dureza do material, é realizado um revenimento duas ou até três vezes a temperaturas de 520-600 ℃.

O aço rápido após a usinagem tem uma estrutura martensítica laminada. Além do endurecimento do elemento descrito, outros métodos de tratamento térmico estão disponíveis, como tratamento termoquímico, fornos a vácuo e fornos com atmosfera protetora. Esses são apenas alguns dos outros métodos de processamento disponíveis e, com o desenvolvimento da tecnologia metalúrgica, o número de métodos de tratamento térmico pode ter aumentado.

Normas

Os aços para ferramentas rápidos descritos acima são definidos pela Norma PN-86/H-85022, pela Norma Industrial BN-77/0631-05 e pela Norma PN-EN ISO 4957, de acordo com as quais fornecemos:

Chapas de aço rápido de acordo com PN-H-92130, PN-86/H-92139, PN-EN ISO 4957
Barras forjadas e forjadas feitas de aço rápido de acordo com PN-94/H-93012, PN-79/H-94500, PN-EN ISO 4957
Fitas de aço rápido laminadas a frio de acordo com PN-77/H-92330-00, PN-77/H-92330-01, PN-84/H-92331, PN-75/H-92335, PN-EN 10132,
Barras de aço rápido de acordo com PN-94/H-93012. PN-75/H-93200, PN-72/H-93201, PN-72/H-93202, PN-EN 10058, PN-EN 10059, PN-EN 10060
Barras de aço rápido retificadas de acordo com PN-86/H-93209, PN-76/H-93006, PN-EN 10278