BRPI1012814B1

BRPI1012814B1 - Método para usinar aço para uso em estruturas de máquinas

Info

Publication number: BRPI1012814B1
Application number: BRPI1012814-0A
Authority: BR
Inventors: Toshiharu Aiso; Hajime Saitoh; Atsushi Mizuno
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2019-02-19
Also published as: KR101313373B1; JP5218575B2; US20110239835A1; TW201103989A; KR20110067158A; JPWO2010134583A1; TWI428452B; CN102209798A; CN102209798B; EP2357261A1; EP2357261A4; US9725783B2; BRPI1012814A2; JP2011098437A; WO2010134583A1

Abstract

"método para usinar aço para uso em estruturas de máquinas". a presente invenção refere-se a aço para uso em estruturas de máquinas excelente em vida útil de ferramenta em uma ampla 5 faixa de velocidades de corte independentemente de usinagem contínua, usinagem intermitente, ou outros sistemas e também em vários ambientes de usinagem tais como uso de um fluido de corte ou um ambiente seco, semisseco e enriquecido com oxigênio, tendo uma composição química contendo, em % em 10 massa, c: 0,01 a 1,2%, si: 0,005 a 3,0%, mn: 0,05 a 3,0%, p: 0,0001 a 0,2%, s: 0,0001 a 0,35%, n: 0,0005 a 0,035%, e al: 0,05 a 1,0%, satisfazendo [al%]-(27/14)x[n%] maior ou igual a 0,05%, e tendo um saldo de fe e as inevitáveis impurezas e formando um revestimento de al2o3 na superfície de uma ferramenta de corte por usinagem usando-se uma ferramenta de corte revestida na 15 superfície que contata o material usinado com óxidos metálicos com um valor de padrão de energia livre de formação a 1300°c igual ao valor do al2o3 ou mais, e um método de usinagem do mesmo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA USINAR AÇO PARA USO EM ESTRUTURAS DE MÁQUINAS. Campo Técnico

A presente invenção refere-se a aço para uso em estrutura de máquina excelente em vida útil da ferramenta de corte e um método de usinagem da mesma.

Antecedentes da Técnica

Em anos recentes, foi feito progresso no aumento da resistência do aço. Por outro lado, surgiu o problema de uma queda na capacidade de usinagem. Por essa razão, há a necessidade crescente de manter a resistência enquanto se evita a queda na eficiência de usinagem.

No passado, para melhorar a capacidade de usinagem do aço, há o método de adicionar Pb ou S como ingrediente, mas o Pb tem o problema de carga ambiental. Com o S, há o problema de que aumentando-se a quantidade adicionada, as propriedades mecânicas são degradadas.

Além disso, o fato de que pela adição de Ca os óxidos no aço são amaciados e feitos depositar na superfície da ferramenta durante a usinagem de modo a proteger a ferramenta, o assim chamado belag, é utilizado de acordo com a necessidade. Entretanto, com o uso do belag, há muitos limites nas condições de usinagem e ingredientes. Isto, portanto, em geral não é usado.

Com isto como cenário, aços de corte livre de novas composições de ingredientes e métodos de usinagem do mesmo foram descritos.

A PLT 1 descreve um aço para uso em estrutura de máquina que define os ingredientes do aço para uso em estrutura de máquina em uma faixa predeterminada de modo a dar uma excelente capacidade de usinagem em uma ampla região de velocidades de corte e dá tanto altas características de impacto quanto uma alta razão de rendimento.

A PLT 2 descreve um método de usinagem para aço para uso em estrutura de máquina excelente em vida útil de ferramenta em usinagem intermitente que corta o aço para uso em estrutura de máquina de uma

Petição 870180145406, de 29/10/2018, pág. 8/16

2/49 composição predeterminada de ingredientes por uma ferramenta predeterminada e o tempo de contato e o tempo de não contato para o aço para uso em estrutura de máquina por uma velocidade de corte de 50 m/min ou mais de modo a formar uma película protetora compreendida principalmente de óxidos na superfície da ferramenta.

Lista de Citações

Literatura de Patente

PLT 1: Publicação de Patente Japonesa (A) n° 2008-13788

PLT 2: Publicação de Patente Japonesa (A) n° 2008-36769 Sumário da Invenção Problema Técnico

Entretanto, na técnica anterior, aconteceram os seguintes problemas:

Na invenção descrita na PLT 1, ajustando-se as quantidades de adição de Al e outros elementos formadores de nitretos e N e executando-se o tratamento térmico adequado, o N soluto prejudicial à capacidade de usinagem é mantido baixo. Além disso, quantidades adequadas de Al soluto para melhorar a capacidade de usinagem pela fragilização a alta temperatura e AIN para melhorar a capacidade de usinagem pelo efeito de fragilização a alta temperatura e uma estrutura de cristal do tipo de divagem são garantidas. Como resultado, uma capacidade de usinagem superior é obtida por uma ampla faixa de velocidades de corte desde uma baixa velocidade até uma alta velocidade.

Entretanto, apenas os ingredientes do aço são definidos. O método de usinagem específico e as condições de usinagem específicas não são descritos.

Na invenção descrita na PLT-2, para formação de uma película protetora tendo o efeito de supressão de desgaste da ferramenta, é necessário que o oxigênio da atmosfera se difunda para as superfícies de contato da ferramenta e do material usinado. Por essa razão, com o sistema de usinagem contínua onde o aço para uso em estrutura de máquinas e cavacos contatam continuamente a ferramenta e o oxigênio da atmosfera têm dificuldade de difundir até as superfícies de contato da ferramenta e do material

3/49 usinado, o efeito de melhoria da vida útil da ferramenta não pode ser obtido.

Além disso, se a velocidade de corte for menor que 50 m/min, o efeito é pequeno. Além disso, o uso de um fluido de corte ou outro óleo lubrificante é também limitado a uma extensão mínima.

Portanto, em máquinas contínuas como perfuração ou torneamento, frequentemente usadas na produção de peças para uso em estruturas de máquinas, onde o oxigênio da atmosfera tem dificuldade de difundir para as superfícies de contato da ferramenta e do material usinado, é impossível estender a vida útil da ferramenta.

No aço para uso em estrutura de máquina, perfuração, torneamento, vazamento, e outras usinagens contínuas e moagem final, fresagem, e outras usinagens intermitentes e outras várias operações de usinagem são executadas. Juntamente com isso, as velocidades de corte têm uma faixa ampla. Além disso, há vários ambientes de de usinagem bem como tal uso 15 de fluidos de corte e ambientes secos, semissecos, e enriquecidos com oxigênio. Entretanto, nenhuma técnica foi proposta para estender a vida útil das ferramentas sob todas as condições de usinagem.

A presente invenção foi feita em consideração do problema acima mencionado e tem como seu objetivo o fornecimento de aço para uso em 20 estrutura de máquinas excelente em vida útil da ferramenta sob uma ampla faixa de velocidades de corte independentemente da usinagem contínua, usinagem intermitente, ou outro sistema e também sob vários ambientes de usinagem tal como uso de fluido de corte e ambientes secos- semissecos e enriquecidos com oxigênio e um método de usinagem para o mesmo.

Solução para o Problema

Os inventores se engajaram em pesquisa intensa para resolver os problemas acima e como resultado descobriram as seguintes novas descobertas:

(a) Aumentando-se a quantidade de Al nos ingredientes do aço e usinan30 do-se peio uso de uma ferramenta revestida com óxidos metálicos com um padrão de energia livre de formação a 1300°C maior que o padrão de energia livre de formação de AI2O3, o Al soluto no aço e os óxidos

4/49 metálicos na superfície da ferramenta sofrem uma reação química, um revestimento de AI2O3 é formado na superfície da ferramenta, e uma capacidade superior de lubrificação e de vida útil da ferramenta são obtidos devido ao revestimento de AJ₂O₃.

(b) Mesmo aplicando-se usinagem usando uma ferramenta revestida com óxidos metálicos com um padrão de energia livre de formação de AI₂O₃, se a quantidade de Al soíuto for pequena, um revestimento de AI₂O₃ de espessura suficiente para transmitir resistência ao desgaste à ferramenta não pode ser obtido, e a vida útil da ferramenta não é melhorada. Especificamente, se o Al soluto for 0,05% em massa ou mais, um revestimento de AI₂O₃ com espessura suficiente é obtido.

(c) mesmo quando o Al soluto no aço é 0,05% em massa ou mais, usinando-se com uma ferramenta coberta com óxidos metálicos com um padrão de energia livre de formação a 1300°C do padrão de energia livre de formação de AI₂O₃ ou menos ou se usinar-se com uma ferramenta não incluindo óxidos na superfície da ferramenta, Jnenhuma reação química ocorre para formação de AI₂O₃ e a vida útil da ferramenta não é melhorada.

A presente invenção foi obtida como resultado de outro estudo detalhado com base nas descobertas acima e tem como sua essência o seguinte:

(1) Aço para uso em estrutura de máquinas contendo, em % em massa,

C: 0,01 a 1,2%,

Si: 0,005 a 3,0%,

Mn: 0,05% a 3,0%,

P: 0,0001 a 0,2%,

S: 0,0001 a 0,35%,

Al: 0,05 a 1,0%, e

N: 0,0005 a 0,035%, satisfazendo [AI%]-(27/14)x[N%]>0,05%, e tendo um saldo de Fe e as inevitáveis impurezas, onde,

5/49 por esse aço ser usinado por uma ferramenta de fluido de corte revestida, em sua superfície que contata o material usinado, de óxidos metálicos tendo um padrão de energia livre de formação a 1300°C maior que o padrão de energia livre de formação de AI2O3, um revestimento de AI₂O₃ é formado na 5 superfície da ferramenta de corte.

(2) Aço para uso em estrutura de máquinas conforme apresentado no item (1), onde o aço também contém, em % em massa,

Ca: 0,0001 a 0,02%.

(3) Aço para uso em estrutura de máquinas conforme apresentado no item (1) ou (2), onde o aço também contém, em % em massa, um ou mais elementos entre:

Ti: 0,0005 a 0,5%,

Nb: 0,0005 a 0,5%,

W: 0,0005 a 1,0%,

V: 0,0005 a 1,0%,

Ta: 0,0001 a 0,2%,

Hf: 0,0001 a 0,2%,

Cr: 0,001 a 3,0%,

Mo: 0,001 a 1,0%,

Ni: 0,001 a 5,0%, e

Cu: 0,001 a 5,0%.

4) Aço para uso em estrutura de máquinas conforme apresentado no item (1) ou (2), onde o aço também contém, em % em massa, um óu mais elementos entre:

Mg: 0,0001 a 0,2%,

Zr: 0,0001 a 0,02%, e

Rem: 0,0001 a 0,02%.

(5) Aço para uso em estrutura de máquinas conforme apresentado no item (3), onde 0 aço também contém, em % em massa, um ou mais elemen30 tos entre:

Mg: 0,0001 a 0,02%,

Zr: 0,0001 a 0,02%, e

6/49

Rem: 0,0001 a 0,02%.

(6) Aço para uso em estrutura de máquinas conforme apresentado no item (1) ou (2), onde o aço também contém, em % em massa, um ou mais elementos entre:

Sb: 0,0001 a 0,015%,

Sn: 0,0005 a 2,0%,

Zn: 0,0005 a 0,5%,

B: 0,0001 a 0,015%,

Te: 0,0003 a 0,2,

Se: 0,0003 a 0,2,

Bi: 0,001 a 0,5%,

Pb: 0,001 a 0,5%,

Li: 0,00001 a 0,005%,

Na: 0,00001 a 0,005%,

K: 0,00001 a 0,005%,

Ba: 0,00001 a 0,005%, e

Sr: 0,00001 a 0,005%.

(7) Aço para uso em estrutura de máquinas conforme apresentado no item (3), onde o aço também contém, em % em massa, um ou mais elemen- tos entre:

Sb: 0,0001 a 0,015%,

Sn: 0,0005 a 2,0%,

Zn: 0,0005 a 0,5%,

B: 0,0001 a 0,015%,

Te: 0,0003 a 0,2,

Se: 0,.0003 a 0,2,

Bi: 0,001 a 0,5%,

Pb: 0,001 a 0,5%,

Li: 0,00001 a 0,005%,

Na: 0,00001 a 0,005%,

K: 0,00001 a 0,005%,

Ba: 0,00001 a 0,005%, e

7/49

Sr: 0,00001 a 0,005%.

(8) Aço para uso em estrutura de máquinas coforme apresentado no item (4) , onde o aço também contém, em % em massa, um ou mais elementos entre:

Sb: 0,0001 a 0,015%,

Sn: 0,0005 a 2,0%,

Zn: 0,0005 a 0,5%,

B: 0,0001 a 0,015%,

Te: 0,0003 a 0,2,

Se: 0,0003 8 0,2,

Bi: 0,001 a 0,5%,

Pb: 0,001 a 0,5%,

Li: 0,00001 a 0,005%,

Na: 0,00001 a 0,005%,

K: 0,00001 a 0,005%,

Ba: 0,00001 a 0,005%, e

Sr: 0,00001 a 0,005%.

(9) Aço para uso em estrutura de máquinas conforme apresentado no item (5) , onde o aço também contém, em % em massa, um ou mais elementos entre:

Sb: 0,0001 a 0,015%,

Sn: 0,0005 a 2,0%,

Zn: 0,0005 a 0,5%,

B: 0,0001 a 0,015%,

Te: 0,0003 a 0,2,

Se: 0,0003 a 0,2,

Bi: 0,001 a 0,5%,

Pb: 0,001 a 0,5%,

Li: 0,00001 a 0,005%,

Na: 0,00001 a 0,005%,

K: 0,00001 a 0,005%,

Ba: 0,00001 a 0,005%, e

8/49

Sr: 0,00001 a 0,005%.

(10) Aço para uso em estrutura de máquinas conforme apresentado no item (1) ou (2), onde os óxidos metálicos tendo um padrão de energia livre de formação a 1300°C maior que o padrão de energia livre de formação de AI2O3 são óxidos incluindo óxidos de Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Nb, Mo, Ta, W, Si, Zn, e Sn ou óxidos incluindo dois ou mais tipos de elementos metálicos entre esses elementos.

(11) Aço para uso em estrutura de máquinas conforme apresentado no item (1) ou (2), onde a ferramenta de corte revestida com óxidos metálicos na superfície que contata o material usinado é fabricada por PVD ou CVD.

(12) Aço para uso em estrutura de máquinas conforme apresentado no item (1) ou (2) onde a espessura dos óxidos metálicos revestidos na ferramenta de corte é 50 nm a menos de 1 pm.

(13) Aço para uso em estruturas de máquinas conforme apresentado no item (1) ou (2), onde, na usinagem, o fluido de corte ou outro óleo lubrificante é usado.

(14) Aço para uso em estrutura de máquinas conforme apresentado nos itens (1) a (13), onde o fluido de corte ou outro óleo lubrificante é um fluido de corte insolúvel em água.

(15) Aço para uso em estrutura de máquinas conforme apresentado nos itens (1) ou (2), onde a usinagem é usinagem contínua.

(16) Um método de usinagem para aço para uso em estrutura de máquinas compreendendo usinar o aço para uso em estrutura de máquinas contendo, em % em massa,

C: 0,01 a 1,2%,

Si: 0,005 3 3,0%,

Mn: 0,05% a 3,0%,

P: 0,0001 a 0,2%,

S: 0,0001 a 0,35%,

Al: 0,05 a 1,0%, e

N: 0,0005 a 0,035%,

9/49 satisfazendo [AI%]-(27/14)x[N%]>0,05%, e tendo um saldo de Fe e as inevitáveis impurezas, usando uma ferramenta de corte revestida, em sua superfície que contata o material usinado, de óxidos metálicos tendo um padrão de energia livre de formação a 1300°C maior que o padrão de energia livre de formação de AI₂O₃.

(17) Um método de usinagem para o aço para uso em estrutura de máquinas do item (16), onde o aço para uso em estruturas de máquinas tam- bém contém, em % em massa,

Ca: 0,0001 a 0,02%.

(18) Um método de usinagem para o aço para uso em estruturas de máquinas do item (16) ou (17), onde o aço para uso em estrutura de máquinas também contém, em % em massa, um ou mais elementos entre:

Ti: 0,0005 a 0,5%,

Nb: 0,0005 a 0,5%,

W: 0,0005 a 1,0%,

V: 0,0005 a 1,0%,

Ta: 0,0001 a 0,2%,

Hf: 0,0001 a 0,2%,

Cr: 0,001 a 3,0%,

Mo: 0,001 a 1,0%,

Ni: 0,001 a 5,0%, e

Cu: 0,001 a 5,0%.

(19) Um método de usinagem para aço para uso em estruturas de máquinas do item (16) ou (17), onde o aço para uso em estrutura de máquinas também contém, em % em massa, um ou mais elementos entre: Mg: 0,0001 a 0,02%,

Zr: 0,0001 a 0,02%, e

Rem; 0,0001 a 0,02%.

(20) Um método de usinagem para aço para uso em estruturas de máquinas do item (18), onde o aço para uso em estruturas de máquinas tam10/49 bém contém, em % em massa, um ou mais elementos entre:

Mg: 0,0001 a 0,02%,

Zr: 0,0001 a 0,02%, e

Rem: 0,0001 a 0,02%.

(21) Um método de usinagem para o aço para uso em estruturas de máquinas do item (16) ou (17), onde o aço para uso em estruturas de máquinas também contém, em % em massa, um ou mais elementos entre:

Sb: 0,0001 a 0,015%,

Sn: 0,0005 a 2,0%,

Zn: 0,0005 a 0,5%,

B: 0,0001 a 0,015%,

Te: 0,0003 a 0,2,

Se: 0,0003 a 0,2,

Bi: 0,001 a 0,5%,

Pb: 0,001 a 0,5%,

Li: 0,00001 a 0,005%,

Na: 0,00001 a 0,005%,

K: 0,00001 a 0,005%,

Ba: 0,00001 a 0,005%, e

Sr: 0,00001 a 0,005%.

(22) Um método de usinagem para aço para uso em estruturas de máquinas do item (18), onde o aço para uso em estruturas de máquinas também contém, em % em massa, um ou mais elementos entre:

Sb: 0,0001 a 0,015%,

Sn: 0,0005 a 2,0%,

Zn: 0,0005 a 0,5%,

B: 0,0001 a 0,015%,

Te: 0,0003 a 0,2,

Se: 0,0003 a 0,2,

Bi: 0,001 a 0,5%,

Pb: 0,001 a 0,5%,

Li: 0,00001 a 0,005%,

11/49

Na: 0,00001 a 0,005%,

K: 0,00001 a 0,005%,

Ba: 0,00001 a 0,005%, e

Sr: 0,00001 a 0,005%.

(23) Um método de usinagem para aço para uso em estruturas de máquinas do item (19), onde o aço para uso em estruturas de máquinas também contém, em % em massa, um ou mais elementos entre:

Sb: 0,0001 a 0,015%,

Sn: 0,0005 a 2,0%,

1-0 Zn: 0,0005 a 0,5%,

B: 0,0001 a 0,015%,

Te: 0,0003 a 0,2,

Se: 0.0003 to 0.2,

Bi: 0,001 a 0,5%,

Pb: 0,001 a 0,5%,

Lí: 0,00001 a 0,005%,

Na: 0,00001 a 0,005%,

K: 0,00001 a 0,005%,

Ba: 0,00001 a 0,005%, e

Sr: 0,00001 a 0,005%.

(24) Um método de usinagem para aço para uso em estruturas de máquinas do item (20), onde o aço para estruturas de máquinas também ocorrem, em % em massa, um ou mais entre

Sb: 0,0001 a 0,015%,

Sn: 0,0005 a 2,0%,

Zn: 0,0005 a 0,5%,

B: 0,0001 a 0,015%,

Te: 0,0003 a 0,2,

Se: 0,0003 a 0,2,

Bi: 0,001 a 0,5%,

Pb: 0,001 a 0,5%,

Li: 0,00001 a 0,005%,

12/49

Na: 0,00001 a 0,005%,

K: 0,00001 a 0,005%,

Ba: 0,00001 a 0,005%, e

Sr: 0,00001 a 0,005%.

(25) Um método de usinagem para aço para uso em estruturas de máquinas do item (16) ou (17), onde os óxidos metálicos tendo um padrão de energia livre de formação a 1300/C maior que o padrão de energia livre da formação de AI₂O₃ são óxidos incluindo óxidos de Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Nb, Mo, Ta, W, Si, Zn, e Sn ou óxidos incluindo dois ou mais tipos de elementos metálicos entre esses elementos.

(26) Um método de usinagem para aço para uso em estruturas de máquinas do item (16) ou (17), onde a ferramenta de corte revestida com os óxidos metálicos na superfície que contata o material usinado é fabricado ou por PVD ou por CVD.

(27) Um método de usinagem para aço para uso em estruturas de máquinas do item (16) ou (17), onde a espessura dos óxidos metálicos revestidos na ferramenta de corte é 50 nm a menos de 1 gm.

(28) Um método de usinagem para aço para uso em estruturas de máquinas do item (16) ou (17), onde é usado na usinagem um fluido de corte ou outro óleo lubrificante.

(29) Um método de usinagem para aço para uso em estruturas de máquinas do item (28), onde o fluido de corte ou outro óleo lubrificante é um fluido de corte insolúvel em água.

(30) Um método de usinagem para aço para uso em estruturas de máquinas do item (16) ou (17), onde a usinagem é usinagem contínua.

Efeitos Vantajosos da Invenção

De acordo com a presente invenção, é possível fornecer aço para uso em estruturas de máquinas dando uma capacidade de lubrificação e vida útil da ferramenta superiores, pela formação de um revestimento de AI₂O₃ por uma reação química na superfície da ferramenta, sob uma ampla faixa de velocidades de corte independentemente da usinagem contínua, da usinagem intermitente, ou outro sistema e também sob vários ambientes de

13/49 usinagem tais como o uso de um fluido de corte ou seco, semisseco e ambiente enriquecido com oxigênio e um método de usinagem do mesmo.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 dá imagens SEM-EDS das vizinhanças das bordas de corte de ferramentas após a usinagem de aços diferentes em quantidade de Al soluto usando furos feitos por aço de alta velocidade revestido nas camadas de superfície por revestimentos de Fe₃O₄ por tratamento homogêneo.

A figura 2 dá vistas mostrando as seções transversais das bordas das ferramentas após a usinagem de aços que diferem em quantidade 10 de Al soluto usando furos feitos por aço de alta velocidade revestido na superfície das camadas por revestimentos de Fe₃O₄ por tratamento homogêneo.

A figura 3 dá vistas mostrando as seções transversais das bordas das ferramentas após a usinagem de aços que diferem em quantidades 15 de Al soluto usando ferramentas dadas com revestimento de TiO₂ nas camadas de superfície de revestimentos TiAIN.

Descrição das Modalidades

Abaixo, modalidades da presente invenção serão explicadas em detalhes.

A presente invenção fornece aço para uso em estruturas de máquinas caracterizado pela formação de um revestimento de AI₂O₃ na superfície de uma ferramenta de corte quando se usa uma ferramenta de corte tendo um revestimento de camada de superfície compreendido de óxidos de metais predeterminados para usinagem do ai para uso em estruturas de má25 quinas tendo uma composição predeterminada de ingredientes e um método de usinagem do mesmo.

Inicialmente serão explicados detalhes da composição dos ingredientes do aço para uso em estruturas de máquinas e o revestimento da superfície de uma ferramenta.

Na usinagem de um material metálico ferroso, o material usinado sofre grande deformação plástica na borda da ferramenta enquanto cavacos são produzidos e separados do material usinado. Cerca de 95% de energia

14/49 usada na deformação se dispersa como calor.

A velocidade de corte é geralmente várias dezenas de m/min ou mais, então a deformação plástica se torna uma deformação de alta taxa de tensão de uma taxa de tensão de 1000/s ou mais. Como resultado, não há tempo suficiente para difusão do calor.

Na usinagem, uma grande deformação de tensão a uma alta velocidade é executada concentrada localmente, então a temperatura na região de deformação aumenta e a temperatura nas superfícies de contato da ferramenta com o material de aço se toma várias centenas de °C a 1000°C 1Ό ou mais. Além disso, as superfícies de contato da ferramenta e do material de aço se tornam um estado de alta pressão.

À alta temperatura, superfícies de contato de alta pressão, é promovida uma reação química entre as superfícies de contato e a superfície da ferramenta se torna desgastada. Essa reação é chamada de desgaste 15 de difusão ou desgaste químico dependendo do tipo de reação.

Por exemplo, se se usinar aço carbono por uma ferramenta de liga cementada tendo WC e Co como ingredientes principais, o WC na liga cementada se quebra e o C se difunde para o lado do aço carbono ou o Co flui para as interfaces. O Fe se difunde do lado do aço carbono para o lado 20 da liga cementada e forma um produto de reação complicada próximo à interface entre a ferramenta e o material usinado.

Tal produto de reação é geralmente mais fraco que o material base. Além disso, a fase de ligação circundante cai em resistência, então é facilmente levada junto com os cavacos resultando em outra progressão do 25 desgaste da ferramenta.

Dessa forma, no passado, a reação química que ocorre nas superfícies de contato da ferramenta e do material de aço provocou o desgaste da ferramenta. Os inventores descobriram um método de usar efetivamente uma reação química que geralmente provocam o desgaste da ferramenta 30 para evitar o desgaste da ferramenta.

Para aumentar a resistência ao desgaste de uma ferramenta de corte, uma ferramenta feita de um material base da liga cementada, aço de

15/49 alta velocidade, etc. ao qual é dado um revestimento cerâmico duro é frequentemente usado.

Entre esses, em geral, AI2O3 revestido por CVD é duro e excelente em resistência à oxidação, então melhora grandemente a vida útil da ferramenta.

Portanto, os inventores se engajaram em pesquisa intensa de um método que usa uma reação química durante a usinagem de modo a formar um revestimento de AI₂O₃ na superfície da ferramenta e assim suprimir o desgaste da ferramentas.

Geralmente o Al é adicionado ao aço como elemento desoxidante e/ou é adicionado com o propósito de prevenção do embrutecímento dos grãos de cristal pelo AIN. Adicionando-se mais do que a quantidade de Al necessária para esses propósitos, o Al se torna Al soluto no aço.

Os inventores confirmaram que ao usinar-se aço contendo uma grande quantidade de Al soluto usando-se uma ferramenta coberta por óxidos feita de um elemento metálico com uma afinidade com o oxigênio maior que o Al, isto é, óxidos metálicos com um padrão de energia livre de formação maior que o valor de AI2O3, ocorre uma reação química nas superfícies de contato entre a ferramenta e o material de aço e um revestimento de Al₂O₃₌ é formado na camada de superfície da ferramenta. Eles fizeram isso analisando a superfície da ferramenta após a usinagem por SEM-EDS ou espectroscopia eletrônica Auger.

Como um exemplo, a figura 1 mostra os resultados da usinagem de um aço contendo uma grande quantidade de Al soluto (0,12% em massa de Al - 0,0050% em massa de N) e aço não contendo muito Al soluto (0,03% em massa de Al - 0,0050% em massa de N) por um furo feito de aço de alta velocidade tratado por tratamento de vapor chamado tratamento homogêneo para formar um revestimento de Fe₃O₄ de uma espessura de 5 μηη na camada de superfície da ferramenta e analisando-se a superfície da ferramenta próximo da borda de corte da ferramenta por SEM-EDS. Na figura 1, quanto mais brilhante a cor, maior a concentração do elemento mostrado na figura.

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A figura 1(a) mostra uma ferramenta incomum. Na camada de superfície da ferramenta, o tratamento homo resulta na presença de Fe₃O₄ com um padrão de energia livre de formação maior que o padrão de energia livre de formação do AI₂O₃. Fe e O foram observados.

A figura 1(b) mostra uma ferramenta usinando um material de aço incluindo uma grande quantidade de Al soluto. Al é observado na superfície da ferramenta. Quando se analisa a região em que o Al é observado por espectroscopía eletrônica Auger, Al e O estavam presentes nas mesmas posições e a composição se tornou próxima do AI₂O₃. Desses resultados, foi descoberto que AI₂O₃ foi formado na superfície da ferramenta.

A figura 1(c) mostra uma ferramenta usinando um material de aço não incluindo muita quantidade de Al soluto. Próximo à borda de corte, é observada uma região onde O não é observado e a concentração de Fe é alta. Isto mostra que devido à progressão do desgaste da ferramenta, o Fe₃O₄ na camada de superfície é consumido e o aço de alta velocidade do material base é exposto ou os cavacos aderem.

A figura 2 mostra esquematicamente a estrutura da seção transversal próxima da borda da ferramenta após a usinagem. A figura 2(a) mostra uma ferramenta incomum. A figura 2(b) mostra uma ferramenta usinando um material de aço contendo uma grande quantidade de Al soluto. A figura 2(c) mostra uma ferramenta usinando um material de aço não contendo muito Al soluto. A direção acima da superfície do papel mostra o lado da superfície da ferramenta, enquanto a direção abaixo da superfície do papel mostra o lado do material base da ferramenta.

A figura 2(b) mostra o estado em que o Al soluto e o Fe₃O₄ 22 reagem quimicamente resultando na formação de um revestimento de AI₂O₃23 no revestimento Fe₃O₄ 22 e a cobertura da superfície da ferramenta. O revestimento de AI₂O₃ formado 23 suprime o desgaste da ferramenta.

Por outro lado, a figura 2(c) mostra o estado em que o desgaste progride, o revestimento Fe₃O₄22 é consumido, e o aço de alta velocidade 21 do material base é exposto na superfície ou os cavacos 24 aderem parcialmente.

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Como outro exemplo, a figura 3 mostra esquematicamente a estrutura de seção transversal próxima à borda de corte da ferramenta após a usinagem de um aço contendo uma grande quantidade de Al soluto (0,12% em massa de Al - 0,0050% em massa de N) e o aço não contendo muito Al soluto (0,03% em massa de Al - 0,0050% em massa de N) usando uma ferramenta de liga cementada 31 dado um revestimento TiAIN 32 na camada de superfície da qual o revestimento TiO₂ 33 de uma espessura de 200 nm é também dado.

A figura 3(a) mostra uma ferramenta incomum. A figura 3(b) mostra uma ferramenta usinando um material de aço contendo uma grande quantidade de Al soluto. A figura 3(c) mostra uma ferramenta usinando um material de aço não contendo muito Al soluto.

A figura 3(b) mostra o estado onde o Al soluto e o TiO₂ reagem quimicamente enquanto um revestimento de AI₂O₃ 23 é formado no revestimento de TiO₂ 33 e a superfície da ferramenta é coberta. O revestimento formado de AI₂O₃ 23 suprime o desgaste da ferramenta.

A figura 3(c) mostra o estado onde o desgaste progride, o revestimento TiO₂33 e o revestimento TiAIN 32 na camada de superfície são consumidas, e a liga cementada 31 do material base é exposta na superfície ou os cavacos 24 aderem parcialmente.

Como será entendido dos exemplos acima, usínando-se um aço contendo uma grande quantidade de Al soluto por uma ferramenta revestida de com óxidos metálicos com um padrão de energia livre de formação maior que o padrão de energia livre de formação de AI₂O₃, um revestimento de AI₂O₃ é formado na superfície da ferramenta. Como resultado, a resistência ao desgaste da ferramenta é melhorada e o desgaste da ferramenta é suprimido, então a vida útil da ferramenta é melhorada.

O exposto acima é uma nova descoberta nunca conhecida antes e feita pelos inventores.

Antes dessa descoberta ser obtida, foi assumido que, por exemplo, quando, conforme mostrado na figura 3, a camada de revestimento da superfície da ferramenta foi feita de TiO₂ ou outros óxidos mais estáveis que

18/49 o Fe₃O₄, isto é, óxidos com um padrão de energia livre de formação menor que o padrão de energia livre de formação menor que o padrão de energia livre de formação do Fe₃O_4l a reação química com o Al soluto se torna mais duro e um revestimento de AI₂O₃ não foi formado na superfície da ferramen5 ta.

Além disso, o revestimento de Fe₃O₄ formado no tratamento homogêneo tem uma espessura relativamente grossa de cerca de 5 pm. Por essa razão, foi assumido que quando o revestimento óxido for fino como no caso da figura 3, o revestimento de AI₂O₃ formado na superfície da ferra10 menta foi fino e o desgaste da ferramenta não foi suprimido.

O fato de que quando a ferramenta é revestida de óxidos diferentes do Fe₃O₄ formado por tratamento homogêneo e a espessura do revestimento é fina, da ordem de 200 nm, a otimização da composição dos ingredientes do aço e revestindo-se a ferramenta com um revestimento de 15 camada de superfície adequado, é possível suprimir o desgaste da ferramenta pela formação de revestimento de AI₂O₃, é uma descoberta particularmente nova dos inventores.

Usinando-se um aço de uma composição predeterminada de ingredientes por uma ferramenta revestida por um revestimento de camada de 20 superfície predeterminado, a vida útil da ferramenta na usinagem do aço para uso em estruturas de máquinas é melhorada.

A seguir serão explicadas as razões para a definição do revestimento da camada de superfície da ferramenta usada para usinar o aço para uso em estruturas de máquinas.

O aspecto que caracteriza o aço para uso em máquinas da presente invenção e o método de usinagem do mesmo é o ponto de uso de uma ferramenta de corte revestida na superfície que contata o material usinado por óxidos metálicos com um padrão de energia livre de formação a 1300°C maior que o padrão de energia livre de formação de AI₂O₃ e o ponto 30 em que quando se usa aquela ferramenta de corte para usinagem, um revestimento de AI₂O₃ é formado na superfície da ferramenta de corte.

Durante a usinagem, as superfícies de contato da ferramenta e

19/49 do material de aço formam um ambiente de alta temperatura, alta pressão e ocorre uma reação química entre a ferramenta e o material de aço.

Se for usada uma ferramenta coberta na superfície que contata o material usinado por óxidos metálicos com um padrão de energia livre de 5 formação a 1300°C maior que o padrão de energia livre de formação de AI2O3 de modo a usinar o aço para uso em estruturas de máquinas da presente invenção, o Al soluto no aço e os óxidos metálicos na superfície da ferramenta sofrem uma reação química enquanto um revestimento de AI₂O₃é formado na superfície da ferramenta.

1Ό O revestimento de AI₂O₃ é duro, então age como uma película protetora, suprime o desgaste da ferramenta, e como efeito melhora a vida útil da ferramenta.

Além disso, o revestimento de AI₂O₃ tem uma grande afinidade com inclusões à base de MnS no aço e apresenta os efeitos de depositar 15 seletivamente inclusões à base de MnS na superfície da ferramenta, então transmite uma capacidade de lubrificação.

A temperatura das superfícies de contato da ferramenta e do material de aço durante a usinagem alcança de várias centenas de °C a 1000°C ou mais. Quando se examinam os cavacos produzidos quando da 20 usinagem na faixa da presente invenção, nenhuma pista de fundidos pode ser vista. A partir disso, é considerado que a temperatura das superfícies de contato não alcança o ponto de fusão.

Portanto, para o padrão de energia livre de formação de óxidos metálicos, foi decidido usar o valor de 1300°C.

Óxidos metálicos com um padrão de energia livre de formação de AI₂O₃ são óxidos metálicos que são mais facilmente reduzidos a metal se comparado com AI₂O₃.

Como óxidos metálicos com um padrão de energia livre de formação a 1300°C maior que o padrão de energia livre de formação de AI₂O₃, 30 por exemplo, óxidos de Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Nb, Mo, Ta, W, Si, Zn, Sn, ou outros óxidos e óxidos incluindo dois ou mais tipos de elementos metálicos entre esses elementos podem ser mencionados.

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O “padrão de energia livre de formação a 1300°C de óxidos metálicos pode ser descoberto pela fórmula da Tabela 1-1 descrita no Third Edition Steel Handbook, Vol. I, Fundamentais, 20 de Junho de 1981, editado pelo íron and Steel ínstitute of Japan, publicado por Maruzen, páginas 14 a

15.

Por exemplo, o padrão de energia livre de formação a 1300°C AG de AI2O3 e NiO são descobertos como segue:

(a) Padrão de energia livre de formação a 1300°C de AI₂O₃

AG = -1121,94 + 0,21630 χ (1300 + 273)

1Ό = -782(kJ) (b) Padrão de energia livre de formação a 1300°C de NiO

AG = -465,74 + 0,16646 χ (1300 + 273) = -204(kJ)

O padrão de energia livre de formação no caso em que os óxi15 dos metálicos incluem dois ou mais tipos de elementos metálicos não é mostrado na Tabela 1-1 acima. Nesse caso, é usado o valor dos óxidos com o menor padrão de energia livre entre os óxidos de diferentes elementos metálicos.

Por exemplo, no caso do óxido metálico de NiCrO incluindo Ni e 20 Cr, o padrão de energia livre de formação de Cr₂O₃ é menor que o padrão de energia livre de formação de NiO, então o padrão de energia livre de formação de Cr₂O₃ é usado.

Esses óxidos metálicos podem ser formados na camada de superfície de uma ferramenta que tenha aço ferramenta, aço de alta velocida25 de, liga cementada, metal cerâmico, cerâmica, etc. como material base. Além disso, eles podem ser formados na camada de superfície de uma ferramenta feita usando-se esses como materiais base também revestido com uma substância dura incluindo uma, ou uma combinação de, TiN, TiC, TiCN, TiAIN, AI₂O₃, etc.

Como método para formação de um revestimento de Fe₃O₄ na camada de superfície da ferramenta, há o “tratamento homogêneo que usa tratamento de vapor para formar um revestimento Fe₃O₄. Esse método é

21/49 limitado na aplicação a ferramentas de aço ferramenta, aço de alta velocidade, ou outros materiais ferrosos e não pode ser usado para ligas cementadas, metal cerâmico, cerâmica, e ferramentas revestidas com substâncias duras usadas frequentemente em usinagem de aço para uso em estruturas de máquinas.

Consequentemente, os óxidos metálicos da presente invenção são preferivelmente feitos de revestimentos diferentes do Fe₃O₄ formado por tratamento homogêneo.

Quando se depositam óxidos metálicos usando PVD, CVD, etc., é possível também formar revestimento de AI2O3 não apenas na camada de superfície de ferramentas feitas de aço ferramenta, aço de alta velocidade, liga cementada, metal cerâmico, cerâmica, etc. como material base, mas também em um revestimento de múltiplas camadas tal como no exemplo da figura 3. Por essa razão, é possível melhorar notavelmente a resistência ao desgaste se comparado com o caso de uso de tratamento homogêneo. Portanto, os óxidos metálicos são preferivelmente formados em um revestimento por CVD, revestimento de ions ou outros PVD.

Além disso, quando se usa PVD, o estresse residual compressivo é introduzido na película de revestimento, de modo que a resistência é melhorada e também a resistência ao desgaste é melhorada. Consequentemente, a formação por PVD é mais preferível.

Para obter uma espessura suficiente de revestimento de AI₂O₃para reagir com o Al soluto durante a usinagem para transmitir resistência ao desgaste para a ferramenta, a espessura dos óxidos metálicos revestidos na ferramenta é preferivelmente feito 10 nm ou mais. Mais preferivelmente, a espessura é feita 50 nm ou mais.

Se a espessura dos óxidos metálicos revestidos na ferramenta é menor que 10 nm, não é possível obter uma espessura suficiente de revestimento de AI2O3 para transmitir resistência ao desgaste para a ferramenta e não é possível aumentar a vida útil da ferramenta.

Se a espessura se torna 10 pm ou mais, o descascamento do revestimento e recorte e rebarbação da ferramenta ocorrem facilmente, en22/49 tão menos de 10 pm é preferível. A espessura mais preferível é menos de 5 pm, a espessura mais preferível é menos de 3 pm, e ainda a espessura mais preferível é menos de 1 pm.

Se a espessura dos óxidos metálicos for menor que 500 nm, ela pode ser medida por uma espectroscopia eletrônica Auger, enquanto se for 500 nm ou mais ela pode ser medida por FE-SEM.

A reação química para a formação do revestimento de AI2O3 ocorre entre os óxidos metálicos na camada de superfície da ferramenta e o material de aço, então o oxigênio na atmosfera não é necessário. Por essa 10 razão, não apenas usinagem a seco, lubrificação em neblina, ou outra usinagem semisseca e usinagem em atmosfera enriquecida com oxigênio, mas também o uso de fluido de corte ou outro óleo lubrificante ou Ar e N₂ ou outro gás inerte para resfriamento é eficaz mesmo em um estado facilmente cortado da atmosfera e pode ser aplicado em uma ampla faixa de ambien15 tes.

Em particular, usando-se um fluido de corte ou outro óleo lubrificante, a capacidade de lubrificação também aumenta e a vida útil da ferramenta é melhorada.

Fluidos de corte podem ser grosseiramente divididos em fluidos 20 de corte insolúveis em água e fluidos de corte solúveis em água, mas usando-se fluidos de corte insolúveis em água com um alto efeito lubrificante, a capacidde de lubrificação é também aumentada e a vida útil da feramenta é melhorada.

A reação química para formação de revestimento AI₂O₃ não re25 quer oxigênio na atmosfera, então ela é particularmente eficaz para perfuração, torneamento, vazamento ou outras usínagens contínuas onde o aço para uso em estruturas de máquinas e os cavacos contatam continuamente a ferramenta e o oxigênio da atmosfera é inibido de difundir para as superfícies de contato da ferramenta e do material usinado.

Na moagem final, fresagem, bem como em outras usinagens intermitentes, é possível melhorar similarmente a vida útil da ferramenta.

A seguir serão explicadas as razões para limitação da composi23/49 çâo de ingredientes do aço para uso em estruturas de máquinas. Abaixo, % significa % em massa.

C tem um grande efeito na resistência básica dos materiais de aço. Se o teor de C for menor que 0,01%, uma resistência suficiente não pode ser obtida. Se o teor de C estiver acima de 1,2%, uma grande quantidade de carbonetos duros se precipita, então a capacidade de usinagem cai notavelmente. Consequentemente, para obter uma resistência e capacidade de usinagem suficientes, o teor de C é feito 0,01 a 1,2%, preferivelmente 0,05 a 0,8%.

Si é geralmente adicionado como um elemento desoxidante, mas também tem o efeito de reforçar a ferrita e transmitir resistência ao amolecimento da têmpera. Se o teor de Si for menor que 0,005%, um efeito desoxidante suficiente não pode ser obtido. Se o teor de Si estiver acima de 3,0%, a tenacidade e a ductilidade se tornam menores e a capacidade de usinagem é degradada. Consequentemente, o teor de Si é feito 0,005 a 3,0%, preferivelmente é feito 0,01 a 2,2%.

Mn forma uma solução sólida na matriz de modo a melhorar a capacidade de resfriamento e garantir a resistência após o resfriamento e simultaneamente combina com o S no aço para formar sulfetos à base de MnS e, como efeito, melhorar a capacidade de usinagem. Se o teor de Mn for menor que 0,05%, o S no aço combina com o Fe para formar FeS resultando em o aço se tornar frágil. Se o teor de Mn estiver acima de 3,0%, a dureza do material se torna maior e a capacidade de trabalho cai. Consequentemente, o teor de Mn é feito 0,05 a 3,0%, preferivelmente é feito 0,2 a 2,2%.

P torna melhor a capacidade de usinagem. Se o teor de P for menor que 0,0001%, o efeito não pode ser obtido. Se o teor de P estiver acima de 0,2%, a tenacidade é feita deteriorar grandemente e simultaneamente a dureza do material se tona maior no aço e não apenas a capacidade de trabalho a frio, mas também a capacidade de trabalho a quente e as características de lingotamento declinam. Consequentemente, o teor de P é feito 0,0001 a 0,2%, preferivelmente é feito 0,001 a 0,1%.

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S combina com Mn para permanecer presente como sulfetos à base de MnS. O MnS melhora a capacidade de usinagem. Se o teor de S for menor que 0,001%, o efeito não pode ser obtido. Se o teor de S estiver acima de -0,35%, a tenacidade e a resistência à fadiga caem notavelmente.

Consequentemente, o teor de S é feito 0,0001 a 0,35%, preferivelmente é feito 0,001 a 0,2%.

N combina com Al, Ti, V, Nb, etc. para formar nitretos ou carbonitretos e suprimir o embrutecimento dos grãos de cristal. Se o teor de N for menor que 0,0005%, o efeito de suprimir o embrutecimento dos grãos de 1-0 cristal é insuficiente. Se o teor de N estiver acima de 0,035%, o efeito de suprimir o embrutecimento dos grãos de cristal se torna saturado, a ductibílidade a quente é notavelmente deteriorada, e a produção de material de aço laminado se torna extremamente difícil. Consequentemente, N é feito 0,0005 a 0,035%, preferivelmente é feito 0,002 a 0,02%.

Al é o elemento mais importante na presente invenção.

Al melhora a qualidade interna do material de aço como elemento desoxidante. Ao mesmo tempo, o Al soluto sofre uma reação química com os óxidos metálicos da superfície da ferramenta na superfície da ferramenta durante a usinagem para formar um revestimento de AI2O3, de modo que a 20 capacidade de lubrificação e a vida útil da ferramenta são melhorados.

Se o teor de Al for menor que 0,05%, o Al soluto eficaz para melhorar a vida útil da ferramenta não é produzido suficientemente. Se o teor de Al estiver acima de 1,0%, uma grande quantidade de óxidos duros, com alto ponto de fusão, é formada e aumenta o desgaste da ferramenta no mo25 mento da usinagem. Consequentemente, o teor de Al é feito 0,05 a 1m0%, preferivelmente é feito acima de 0,1 a 0,5%.

Se o N estiver presente no aço, AiN é formado. O peso atômico de N é 14, enquanto o peso atômico de Al é 27. Por exemplo, se N for adicionado a 0,01%, 27/14 vezes, isto é, cerca de 2 vezes a quantidade de N, isto é, 0,02% de Al soluto, é reduzido. Como resultado, o foco da presente invenção, isto é, o efeito de melhoria da vida útil da ferramenta, cai.

O Al soluto tem que ser pelo menos 0,05%, então se N não for

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0%, é necessário adicionar uma quantidade de Al considerando-se a quantidade de N.

Isto é, a quantidade de Al e a quantidade de N deve satisfazer [AI%]-(27/14)x[N%]>0,05% e preferivelmente satisfaz [AI%]-(27/14)x[N%]>0,1%

O aço para uso em estruturas de máquinas da presente invenção pode ter Ca adicionado a ele em adição aos ingredientes acima para melhorar a capacidade de usinagem.

1Ό Ca é um elemento desoxidante. Ele diminui o ponto de fusão do

AI2O3 ou outros óxidos duros para amolecer o aço e suprimir o desgaste da ferramenta. Se o teor de Ca for menor que 0,0001%, o efeito de melhoria da capacidade de usinagem não pode ser obtido. Se o teor de Ca estiver acima de 0,02%, CaS se forma no aço e a capacidade de usinagem cai. Conse15 quentemente, quando se adiciona Ca, o teor é feito 0,0001 a 0,02%, preferivelmente é feito 0,0004 a 0,005%.

No aço para uso em estruturas de máquinas da presente invenção, quando se formam carbonitretos e uma maior resistência é necessária, em adição aos ingredientes acima, um ou mais tipos de elementos entre Ti: 20 0,0005 a 0,5%, Nb: 0,0005 a 0,5%, W: 0,0005 a 1,0%, e V: 0,0005 a 1,0% podem ser adicionados.

Ti é um elemento que forma carbonitretos, suprime o crescimento dos grãos de austenita, e contribui para o reforço. Ti é usado como elemento de controle do tamanho dos grãos para evitar grãos brutos para o aço 25 no qual é necessária uma resistência aumentada e o aço no qual é necessária uma baixa tensão. Ti é também um elemento desoxidante. Pela formação de óxidos macios, a capacidade de usinagem é melhorada.

Se o teor de Ti for menor que 0,0005%, o efeito não pode ser obtido. Se o teor estiver acima de 0,5%, carbonitretos brutos não dissolvidos que provocam fratura a quente se precipitam e as propriedades mecânicas são prejudicadas. Consequentemente, quando se adiciona Ti, o teor é feito

0,0005 a 0,5%, preferivelmente é feito 0,01 a 0,3%.

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Nb forma carbonitretos, reforça o aço por endurecimento por precipitação secundária, suprime o crescimento dos grãos de austenita, e contribui para o reforço. Nb é usado como um elemento de controle do tamanho de grão para evitar grãos brutos para o aço no qual é necessária uma resistência aumentada e o aço no qual é necessária uma baixa tensão.

Se o teor de Nb for menos que 0,0005%, o efeito de aumentar a resistência não pode ser obtido. Se o teor de Nb estiver acima de 0,5%, carbonitretos brutos não dissolvidos que provocam fratura a quente se precipitam e as propriedades mecânicas são prejudicadas. Consequentemente, quando se adiciona Nb, o teor é feito 0,0005 a 0,5%, preferivelmente é feito 0,005 a 0,2%.

W pode formar carbonitretos e reforçar o aço pelo endurecimento por precipitação secundária. Se o teor de W for menor que 0,0005%, o efeito de aumentar a resistência não pode ser obtido. Se o teor de W estiver acima de 1,0%, carbonitretos brutos não dissolvidos que provocam fratura a quente se precipitam e as propriedades mecânicas são prejudicadas. Consequentemente, quando se adiciona W, o teor é feito 0,0005 a 1,0%, preferivelmente 0,01 a 0,8%.

V pode formar carbonitretos e reforçar o aço por endurecimento por precipitação secundária. V é adequadamente adicionado ao aço que requer um aumento na resistência. Se o teor de V for menor que 0,0005%, o efeito de aumentar a resistência não pode ser obtido. Se o teor de V estiver acima de 1,0%, carbonitretos brutos não dissolvidos que provocam fratura a quente se precipitam e as propriedades mecânicas são prejudicadas. Consequentemente, quando se adiciona V, o teor é feito 0,0005% a 1,0%, preferivelmente 0,01 a 0,8%.

No aço para uso em estruturas de máquinas da presente invenção, quando uma resistência maior é necessária, em adição aos ingredientes acima, Ta: 0,0001 a 0,2% e/ou Hf: 0,0001 a 0,2% podem também ser adicionados.

Ta reforça o aço pelo endurecimento por precipitação secundária, suprime o crescimento dos grãos de austenita, e contribui para o reforço.

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Ta é usado como elemento de controle do tamanho de grão para evitar o embrutecimento dos grãos para o aço no qual é necessária uma resistência aumentada e o aço no qual é necessária uma tensão baixa.

Se o teor de Ta for menor que 0,0001%, o efeito de aumentar a resistência não pode ser obtido. Se o teor de Ta estiver acima de 0,2%, precipitados brutos não dissolvidos que provocam fratura a quente fazem as propriedades mecânicas serem prejudicadas. Consequentemente, quando se adiciona Ta, o teor é feito 0,0001 a 0,2%, preferivelmente 0,001 a 0,1%.

Hf suprime o crescimento dos grãos de austenita e contribui para o reforço. Hf é usado como um elemento de controle do tamanho do grão para evitar grãos brutos para o aço no qual é necessária uma resistência aumentada e para o aço no qual é necessária uma baixa resistência. Se o teor de Hf for menor que 0,0001%, o efeito de aumentar a resistência não pode ser obtido. Se o teor de Hf estiver acima de 0,2%, precipitados brutos não dissolvidos que provocam fratura a quente fazem as propriedades mecânicas serem prejudicadas. Consequentemente, quando se adiciona Hf, o teor é feito 0,0001 a 0,2%, preferivelmente é feito 0,001 a 0,1 %.

No aço para uso em estruturas de máquinas da presente invenção, quando se controla o modo de sulfetos pelo ajuste pela desoxidação, 20 em adição aos ingredientes acima, um ou mais tipos entre Mg: 0,0001 a 0,02%, Zr: 0,0001 a 0,02%, e Rem: 0,0001 a 0,02% pode ser adicionado.

Mg é um elemento desoxidante e forma óxidos no aço. Se se executar a desoxidação ao Al, o AI₂O₃ prejudicial à capacidade de usinagem é reformado para MgO ou AI₂O₃-MgO que é relativamente macio e é fina25 mente disperso. Além disso, os óxidos formam facilmente núcleos para MnS e provocam a dispersão fina do MnS como um efeito.

Se o teor de Mg for menor que 0,0001%, esses efeitos não podem ser obtidos.

Mg forma sulfetos complexos com MnS para tornar o MnS esfé30 rico. Se o teor de Mg estiver acima de 0,2%, ele promove a formação de MgS solo e faz a capacidade de usinagem se deteriorar. Consequentemente, quando se adiciona Mg, o teor é feito 0,0001 a 0,02%, preferivelmente

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0,0003 a 0,0040%.

Zr é um elemento desoxidante e forma óxidos no aço. Os óxidos são considerados ser ZrO₂. Esses óxidos formam núcleos para precipitação de MnS, então têm os efeitos de aumentar os locais de precipitação de MnS 5 e provocar dispersão uniforme de MnS. Além disso, o Zr forma uma solução sólida em MnS para formar sulfetos complexos. Ele age também, portanto, para diminuir a capacidade de deformação e suprimir o alongamento da forma do MnS no momento da laminação e do forjamento a quente. Dessa forma, Zr é um elemento eficaz para reduzir a anisotropia.

Se o teor de Zr for menor que 0,0001%, esses efeitos não podem ser obtidos. Se o teor de Zr estiver acima de 0,02%, o rendimento se torna extremamente pobre. Além disso, ZrO₂ e ZrS e outros compostos duros são formados em grandes quantidades enquanto a capacidade de usinagem, valor de impacto e características de fadiga e outras propriedades mecânicas caem. Consequentemente, quando se adiciona o Zr, o teor é feito 0,0001 a 0,02%, preferivelmente é feito 0,0003 a 0,01%.

Rem (metal de terra rara) é um elemento desoxidante. Ele forma óxidos de baixo ponto de fusão e suprime o entupimento do bocal no momento de lingotamento. Rem forma uma solução sólida ou aglutina com o 20 MnS para diminuir a capacidade de deformação e suprimir o alongamento da forma do MnS no momento da laminação e do forjamento a quente. Dessa forma, um Rem é um elemento eficaz para reduzir a anisotropia.

Se o teor de Rem for menor que o total de 0,0001%, esses efeitos não podem ser obtidos. Se o teor de Rem estiver acima de 0,02%, sulfe25 tos de Rem são formados em grandes quantidades e a capacidade de usinagem deteriora. Consequentemente, quando se adiciona um Rem, o teor é feito 0,0001 a 0,02$, preferivelmente 0,0003 a 0,015%.

No aço para uso em estruturas de máquinas da presente invenção, quando se melhora a capacidade de usinagem, em adição aos ingredi30 entes acima, é também possível adicionar um ou mais tipos de elementos entre Sb: 0,0001 a 0,015%, Sn: 0,0005 a 2,0%, Zn: 0,0005 a 0,5%, B: 0,0001 a 0,015%, Te: 0,0003 a 0,2%, Se: 0,0003 a 0,2%, Bi: 0,001 a 0,5%, e Pb:

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0,001 a 0,5%.

O Sb fragiliza a ferrita e melhora a capacidade de usinagem. Se o teor de Sb for 0,0001%, o efeito não pode ser obtido. Se o teor de Sb estiver acima de 0,015%, a macroprecipitação do Sb se torna excessiva e o valor de impacto cai grandemente. Consequentemente, quando se adiciona Sb, o teor é feito 0,0001 a 0,015%, preferivelmente é feito 0,0005 a 0,012%.

Sn fragiliza a ferrita para estender a vida útil da ferramenta e melhorar a rugosidade de superfície. Se o teor de Sn for menor que 0,0005%, o efeito não pode ser obtido. Se o teor de Sn estiver acima de 2,0%, o efeito se torna saturado. Consequentemente, quando se adiciona Sn, o teor é feito 0,0005 a 2,0%, preferivelmente é feito 0,002 a 1,0%.

Zn fragiliza a ferrita para estender a vida útil da ferramenta e melhorar a rugosidade de superfície. Se o teor de Zn for menor que 0,0005%, o efeito não pode ser obtido. Se mais de 0,5% de Zn forem adicionados, o efeito se torna saturado. Consequentemente, quando se adiciona Zn, o teor é feito 0,0005 a 0,5%, preferivelmente é feito 0,002 a 0,3%.

B tem um efeito na precipitação nas bordas dos grãos e na capacidade de resfriamento quando se forma uma solução sólida e precipitados como BN e melhora a capacidade de usinagem quando da precipitação. Se o teor de B for menor que 0,0001%, esses efeitos não podem ser obtidos. Se o teor de B estiver acima de 0,015%, o efeito se torna saturado. Quando o BN se precipita muito, as propriedades mecânicas do aço são prejudicadas. Consequentemente, quando se adiciona Β, o teor é feito 0,0001 a 0,015%, preferivelmente é feito 0,0005 a 0,01%.

Te melhora a capacidade de usinagem. Além disso, ele age para formar MnTe e, pela copresença com MnS, provoca a queda na capacidade de deformação de MnS e suprime o alongamento da forma do MnS. Dessa forma, Te é um elemento eficaz para reduzir a anisotropia.

Se o teor de Te for menor que 0,0003%, esses efeitos não podem ser obtidos. Se o teor de Te estiver acima de 0,2%, não apenas o efeito se torna saturado, mas também a ductibilidade a quente cai e facilmente se torna a causa de falhas. Consequentemente, quando se adiciona Te, o teor

30/49 é feto 0,0003 a 0,2%, preferivelmente é feito 0,001 a 0,1%.

Se é um elemento que melhora a capacidade de usinagem. Além disso, ele age para formar MnSe e, pela copresença com MnS, provoca uma queda na capacidade de deformação de MnS e suprime o alongamento 5 ada forma do MnS. Dessa forma, Se é um elemento eficaz para reduzir a anisotropia.

Se o teor de Se for menor que 0,0003%, esses efeitos não podem ser obtidos. Se o teor de Se estiver acima de 0,2%, o efeito se torna saturado. Consequentemente, quando se adiciona Se, o teor é feito 0,0003 a 1Ό 0,2%, preferivelmente é feito 0,001 a 0,1%.

Bi melhora a capacidade de usinagem. Se o teor de Bi for menor que 0,001%, o efeito não pode ser obtido. Se o teor de Bi estiver acima de 0,5%, não apenas o efeito de melhorar a capacidade de usinagem se torna saturado, mas também a ductibilidade a quente cai e se torna facilmente a 15 causa de falhas. Consequentemente, quando se adiciona Bi, o teor é feito 0,001 a 0,5%, preferivelmente é feito 0,005 a 0,3%.

Pb melhora a capacidade de usinagem. Se o teor de Pb for menor que 0,001%, o efeito não pode ser obtido. Mesmo se mais de 0,5% de Pb forem adicionados, ão apenas o efeito de melhorar a capacidade de usi20 nagem se torna saturado, mas também a ductibilidade a quente cai e se torna facilmente a causa de falhas. Consequentemente, quando se adiciona Pb. O teor é feito 0,001 a 0,5%, preferivelmente é feito 0,005 a 0,3%.

No aço para uso em estruturas de máquinas da presente invenção, quando se melhora a capacidade de resfriamento, melhorando a resis25 tência ao amolecimento da têmpera, e transmitindo resistência ao material de aço, em adição aos ingredientes acima, é possível adicionar Cr: 0,001 a 3,0% e/ou Mo: 0,001 a 1,0%.

Cr melhora a capacidade de resfriamento e transmite resistência ao amolecimento da têmpera. O Cr é adicionado ao aço que necessite um aumento na resistência. Se o teor de Cr for menor que 0,001 %, esses efeitos não podem ser obtidos. Se o teor de Cr estiver acima de 3,0%, carbonetos de Cr são formados e o aço é fragilizado. Consequentemente, quando se

31/49 adiciona Cr, o teor é feito 0,001 a 3,0%, preferivelmente é feito 0,01 a 2,0%.

Mo transmite a resistência ao amolecimento da têmpera e melhora a capacidade de resfriamento. Mo é adicionado ao aço que necessite um aumento na resistência. Se o teor de Mn for menor que 0,001%, esses 5 efeitos não podem ser obtidos. Se o teor de Mo estiver acima de 1,0%, o efeito é saturado. Consequentemente, quando se adiciona Mo, o teor é feito 0,001 a 1m0%, preferivelmente 0,01 a 0,8%.

No aço para uso em estruturas de máquinas da presente invenção, quando se fortalece a ferrita, em adição aos ingredientes acima, é pos1Ό sível adicionar Ni: 0,001 a 5,0% e/ou Cu: 0,001 a 5,0%.

Ni reforça a ferrita e melhora a dúctil idade. Ni é também eficaz para melhorar a capacidade de resfriamento e melhorar a resistência à corrosão. Se o teor de Ni for menor que 0,001%, o efeito não pode ser obtido. Se o teor de Ni estiver acima de 5,0%, o efeito se torna saturado no ponto 15 das propriedades mecânicas e a capacidade de usinagem cai. Consequentemente, quando se adiciona Ni, o teor é feito 0,001 a 5,0%, preferivelmente efeito 0,05 a 2,0%.

Cu reforça a ferrita e melhora a capacidade de resfriamento e a resistência à corrosão. Se o teor de Cu for menor que 0,001%, o efeito não 20 pode ser obtido. Se o teor de Cu estiver acima de 5,0%, o efeito se toma saturado no ponto das propriedades mecânicas. Consequentemente, quando se adiciona Cu, o teor é feito 0,001 a 5,0%, preferivelmente é feito 0,01 a 2,0%.

Cu em particular reduz a ductibilidade a quente e se torna facil25 mente a causa de falhas no momento da laminação, então é preferivelmente adicionado ao mesmo tempo que Ni.

Para transmitir capacidade de usinagem ao aço para uso estrutural da presente invenção, em adição aos ingredientes acima, um ou mais tipos de elementos entre Li: 0,00001 a 0,005%, Na: 0,00001 a 0,005%, K:

0,00001 a 0,005%, Ba: 0,00001 a 0,005%, e Sr: 0,00001 a 0,005% podem ser adicionados.

U forma óxidos no aço e forma óxidos de baixo ponto de fusão

32/49 para assim suprimir o desgaste da ferramenta. Se o teor de Li for menor que 0,00001%, o efeito não pode ser obtido. Se o teor de Li estiver acima de 0,005%, o efeito é saturado e, além disso, é provocada a perda de fundido dos refratários etc. Consequentemente, quando se adiciona Li, o teor é feito 5 0,00001 a 0,005%, preferivelmente é feito 0,0001 a 0,0045%.

Na forma óxidos no aço e forma óxidos de baixo ponto de fusão para assim suprimir o desgaste da ferramenta. Se o teor de Na for menor que 0,00001%, o efeito não pode ser obtido. Se o teor de Na estiver acima de 0,005%, o efeito é saturado e, além disso, é provocada a perda de fundi1-0 do dos refratários, etc. Consequentemente, quando se adiciona Na, o teor é feito 0,00001 a 0,005%, preferivelmente é feito 0,0001 a 0,0045%.

K forma óxidos no aço e forma óxidos de baixo ponto de fusão para assim suprimir o desgaste da ferramenta. Se o teor de K for menor que 0,00001%, o efeito não pode ser obtido. Se o teor de K estiver acima de 15 0,005%, o efeito é saturado e, além disso, é provocada a perda de fndido dos refratários, etc. Consequentemente. Quando se adiciona K, o teor é feito 0,00001 a 0,005%, preferivelmente é feito 0,0001 a 0,0045%.

Ba forma óxidos no aço e forma óxidos de baixo ponto de fusão para assim suprimir o desgaste da ferramenta. Se o teor de Ba for menor 20 que 0,00001%, o efeito não pode ser obtido. Se o teor de Ba estiver acima de 0,005%, o efeito é saturado e, além disso, é provocada a perda de fundido dos refratários, etc. Consequentemente, quando se adiciona Ba, o teor é feito 0,00001 a 0,005%, preferivelmente é feito 0,0001 a 0,0045%.

Sr forma óxidos no aço e forma óxidos de baixo ponto de fusão para assim suprimir o desgaste da ferramenta. Se o teor de Cr estiver acima de 0,005%, o efeito é saturado e, além disso, é provocada a perda de fundido dos refratários, etc. Consequentemente, quando se adiciona Sr, o teor é feito 0,00001 a 0,005%, preferivelmente é feito 0,0001 a 0,0045%.

Conforme explicado acima, de acordo com o aço para uso em estruturas de máquinas da presente invenção e o método para usinagem do mesmo, é possível obter capacidade superior de lubrificação e vida útil da ferramenta pela formação de um revestimento de AI₂O₃ por uma reação

33/49 química na superfície da ferramenta durante a usinagem em uma ampla faixa de velocidades de corte independentemente de usinagem continua, usinagem intermitente ou outros sistemas.

EXEMPLOS

Abaixo serão usados exemplos para explicar especificamente os efeitos da presente invenção.

Aços das composições mostradas nas Tabelas 1 a 8 foram fundidos em um forno de fundição a vácuo de 150 kg, então forjados a quente sob condições de temperatura de 1250°C para produzir varas com 65 mm de diâmetro. A seguir, essas foram laminadas a quente a 1300°C por 2 horas, e então resfriadas a ar, e então recozidas (aquecidas até 900°C por 1 hora, e então resfriadas a ar), e então foram cortados corpos de prova para avaliação da vida útil da ferramenta e usados para os testes.

Para as ferramentas de corte, foram usados cinco tipos feitos de liga cementada revestida de TiAIN, aço de alta velocidade, liga cementada, aço de alta velocidade revestido com TiC, e aço de alta velocidade revestido com TiAIN. Nas camadas de superfície dessas ferramentas, foram formados os revestimentos de óxido metálico mostrados nas Tabelas 1 a 8.

Os revestimentos de óxido metálico foram óxidos metálicos formados por PVD e Fe₃O₄ formado por tratamento homogêneo. A espessura do revestimento de óxido metálico Auger foi medida por espectroscopia eletrônica Auger quando menor que 500 nm, enquanto foi medido por FE-SEM quando for 500 nm ou mais.

As Tabelas 1 a 8 mostram as energias livres de formação de óxidos a 1300°C dos óxidos metálicos formados nas camadas de superfície das ferramentas. Os sublinhados nas Tabelas 1 a 8 mostram que os requisitos da presente invenção não são satisfeitos.

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Tabela 1

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Espessura do revestimento (pm)	&	8 o	fe o	§	g	8 o	3	B
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Esses aços e ferramentas foram usados para os cinco tipos de teste a seguir.

Sob as condições mostradas na Tabela 9, testes de perfuração com brocas foram executados. O número de furos até as brocas quebrarem foi usado como um índice de avaliação para avaliar a vida útil da ferramenta quando usinando materiais de aço dos exemplos da invenção e dos exemplos comparativos. Os testes foram executados usando-se fluidos de corte insolúveis em água e fluidos de corte solúveis em água e secos (sopro de ar).

Tabela 9

Condições de usinagem	Velocidade	150 m/min
Alimentação	0,25 mm/rev
Broca	Tamanho da broca	Φ3 mm
Material	Liga cementada revestida com TiAIN
Projeção	45 mm
Outras	Profundidade do furo	9 mm
Vida útil da ferramenta	Até a quebra

Sob as condições mostradas na Tabela 10, foram executados testes de perfuração com brocas. A velocidade máxima de corte VL1000 que permitiu usinagem até uma profundidade de furo cumulativa de 1000 mm foi usada como um índice de avaliação para avaliar a vida úitil da ferramenta quando usinando os materiais de aço dos exemplos da invenção e dos exemplos comparativos. Os testes foram executados usando-se fluidos de corte insolúveis em água e secos (sopro de ar).

Tabela 10

Condições de usinagem	Velocidade	10 a 140 m/min
Alimentação	0,1 mm/rev
Broca	Tamanho da broca	Φ3 mm
Material	Aço de alta velocidade
Projeção	45 mm
Outros	Profundidade	9 mm

43/49

Condições de usinagem	Velocidade	10 a 140 m/min
Alimentação	0,1 mm/rev
	do furo
Vida útil da ferramenta	Até a quebra

Sob as condições mostradas na Tabela 11, foram executados testes de rotação longitudinal. O desgaste máximo VB máx da superfície em relevo após a usinagem por 10 minutos foi usado como um índice de avaliação para avaliar a vida útil da ferramenta quando se usina os materiais de 5 aço dos exemplos da invenção e dos exemplos comparativos. Os testes foram executados usando-se fluidos de corte insolúveis em água e fluidos de corte solúveis em água e secos (sopro de ar).

Tabela 11

Condições de usinagem	Velocidade	250 m/min
Alimentação	0,3 mm/rev
Profundidade de corte	1,5 mm
Tempo de corte	10 min
Ferramenta	Material	Liga cementada
Forma	SNGA120408

Sob as condições mostradas na Tabela 12, foram executados testes de vazamento. O desgaste máximo VB da superfície em relevo da borda de corte do ponto de partida da usinagem após 2000 peças ]foi usado como um índice de avaliação para avaliar a vida útil da ferramenta quando se usinam materiais de aço dos exemplos da invenção e dos exemplos comparativos. Os testes foram executados usando-se fluidos de corte inso15 lúveis em água.

Tabela 12

Condições de usinagem	Velocidade	10 m/min
Furo da base	φ5χ15 mm (furo de parada)
Comprimento do vazamento	10 mm
N° de cortes	2000 peças

44/49

Condições de usinagem	Velocidade	10 m/min
Furo da base	φ5χ15 mm (furo de parada)
Comprimento do vazamento	10 mm
N° de cortes	2000 peças
Ferramenta	Material	Aço de alta velocidade revestido com TiC
Tamanho	Μ6χ1 OH2 2.5P

Sob as condições mostradas na Tabela 13, testes de usinagem intermitente simulada de fresagem de engrenagens foram executados sem uso de ferramentas. O desgaste máximo VB máx da superfície em relevo após a usinagem de 18 m foi usado como um índice de avaliação para avali'5 ar a vida útil da ferramenta quando se usinam materiais de aço dos exemplos da invenção e dos exemplos comparativos. Os testes foram executados usando-se fluidos de corte insolúveis em água e condições de lubrificação a seco.

Tabela 13

Condições de usinagem	Velocidade	100 m/min
Alimentação	0,28 mm/rev
Profundidade de corte	4,5 mm
Comprimento do corte	18 m
Ferramenta	Material	Aço de alta velocidade revestido com TiAIN

As Tabelas 1 a 4 mostram os resultados dos testes de perfuração de brocas sob as condições da Tabela 9 em ferramentas compreendidas de materiais base de ligas cementadas revestidas com TiAIN revestidas com vários óxidos metálicos.

Os Exemplos da Invenção n^os 1 a 78 estavam na faixa da pre15 sente invenção e tiveram grande número de furos perfurados antes da quebra. Isto é, foram obtidas vidas úteis superiores da ferramenta.

Os Exemplos Comparativos n^os 79 a 83 tiveram um teor de Al total fora da faixa da presente invenção, então tiveram uma vida útil da ferra45/49 menta inferior em comparação com os exemplos da invenção.

O Exemplo Comparativo n° 84 teve um teor total de Al fora da faixa da presente invenção, então não satisfez [AI%]-(27/14)x[N%]>0.05%, então teve uma vida útil de ferramenta inferior se comparado com os exemplos da invenção.

Os Exemplos Comparativos n^os 85 a 87 tiveram três energias de formação de óxidos dos óxidos metálicos da camada de superfície da ferramenta abaixo da energia livre de formação de óxidos de Al₂O₃, isto é, -782 kJ, ou for a da faixa da presente invenção, então tiveram vidas úteis de ferramenta inferiores comparado com os exemplos da invenção.

O Exemplo Comparativo n° 88 não teve um revestimento de óxido metálico na camada de superfície da ferramenta, então teve uma vida útil de ferramenta inferior se comparado com os exemplos da invenção.

A Tabela 5 mostra os resultados dos testes de perfuração de furos sob as condições da Tabela 10 em ferramentas compreendidas de materiais base de aço de alta velocidade revestido com vários óxidos metálicos.

Os Exemplos da Invenção n^os 89 a 97 estavam na faixa da presente invenção e tiveram grande VL1000. Isto é, foram obtidas vidas úteis de ferramenta superiores.

Os Exemplos Comparativos n^os 98 e 99 tiveram teores totais de Al dos materiais de aço fora da faixa da presente invenção, então tiveram vidas úteis de ferramenta inferiores se comparado co os Exemplos da Invenção.

O Exemplo Comparativo n° 100 teve um teor total de Al na faixa da presente invenção, mas não satisfez [AI%]-(27/14)x[N%]>0,05%, então teve uma vida útil de ferramenta inferior se comparado com os Exemplos da Invenção.

O Exemplo Comparativo n° 101 teve uma energia livre de formação de óxidos dos óxidos metálicos da camada de superfície da ferramenta abaixo da energia livre de formação de óxidos de AI₂O₃, isto é, -782kJ, ou fora da faixa da presente invenção, então tiveram vida útil de ferramenta inferior comparado com os exemplos da invenção.

46/49

O Exemplo Comparativo n° 102 não teve um revestimento de óxido metálico na camada de superfície da ferramenta, então teve uma vida útil de ferramenta inferior em comparação com os exemplos da invenção.

A Tabeía 6 mostra os resultados dos testes de rotação longitudi5 nal sob as condições da Tabela 11 em ferramentas compreendidas de materiais base de ligas cementadas revestidas com vários óxidos metálicos.

Os Exemplos da Invenção n^os 103 a 116 estavam na faixa da presente invenção, tiveram pequeno desgaste máximo VB máx das superfícies em relevo, e deram vidas úteis de ferramentas superiores.

1-0 Os exemplos Comparativos n^os 117 e 118 tiveram teores totais de Al dos materiais de aço for a da faixa da presente invenção, então tiveram maiores extensões de desgaste e vidas úteis de ferramenta inferiores se comparado com os exemplos da invenção.

O Exemplo Comparativo n° 119 teve um teor total de Al na faixa da presente invenção, mas não satisfez [Al%]-(27/14)x[N%]>0.05%, então teve uma maior extensão de desgaste e uma vida útil de ferramenta inferior comparado com os exemplos da invenção.

O Exemplo Comparativo n° 120 teve uma energia livre de formação de óxidos dos óxidos metálicos da camada de superfície da ferramenta 20 abaicxo da energia livre de formação de óxidos d AI₂O₃, isto é, -782kJ, ou fora da faixa da presente invenção, então teve uma maior extensão de desgaste e vida útil de ferramenta inferior comparado com os exemplos da invenção.

O Exemplo Comparativo n° 121 não teve um revestimento de ó25 xido metálico na camada de superfície da ferramenta, então teve uma vida útil de ferramenta inferior se comparado com os exemplos da invenção.

A Tabela 7 mostra os resultados dos testes de vazamento sob as condições da Tabela 12 em ferramentas compreendidas de materiais base de aço de alta velocidade revestido com TiC revestido com vários óxidos 30 metálicos.

Exemplos da Invenção n^os 122 a 133 estavam na faixa da presente invenção, tiveram pequeno desgaste máximo VB máx das superfícies

47/49 em relevo, e deram vidas úteis de ferramenta superiores.

Os Exemplos Comparativos n^os 134 e 135 tiveram teores totais de Al dos materiais de aço for a da faixa da presente invenção, então tiveram maiores extensões de desgaste e tempos de vida útil da ferramenta inferiores se comparado com os exemplos da invenção.

O Exemplo Comparativo n° 136 teve um teor total de Al na faixa da presente invenção, mas não satisfez [AI%]-(27/14)x[N%]>0,05%, então tiveram uma maior extensão de desgaste e uma vida útil de ferramenta inferior se comparado com os exemplos da invenção.

O Exemplo Comparativo n° 137 teve uma energia livre de formação de óxidos dos óxidos metálicos da camada de superfície da ferramenta abaixo da energia livre de formação de óxidos de AI₂O₃, isto é, -782kJ, ou fora da faixa da presente invenção, então tiveram uma maior extensão de desgaste e vida útil de ferramenta inferior comparado com os exemplos da invenção.

O Exemplo Comparativo n° 138 não foi provido de um revestimento óxido na camada de superfície da ferramenta, então teve uma vida útil de feramenta inferior se comparado com os exemplos da invenção.

A Tabela 8 mostra os resultados dos testes de fresagem de engrenagem sob as condições da Tabela 13 em ferramentas compreendidas de materiais base de aço de alta velocidade revestido de TiAIN revestidos com vários óxidos metálicos.

Os Exemplos da Invenção n^os 139 a 150 estavam na faixa da presente invenção, tiveram pequeno desgaste máximo VB máx das superfícies em relevo, e deram vidas úteis de ferramenta superiores.

Os Exemplos Comparativos n^os 151 e 152 tiveram teores totais de Al dos materiais de aço fora da faixa da presente invenção,então tiveram maiores extensões de desgaste e vidas úteis de ferramenta inferiores se comparado com os exemplos da invenção.

O exemplo Comparativo n° 153 teve um teor total de Al na faixa da presente invenção, mas não satisfez [AI%]-(27/14)x[N%]>0,05%, então teve uma maior extensão de desgaste e uma vida útil de ferramenta inferior

48/49 comparado com os exemplos da invenção.

O Exemplo Comparativo n° 154 teve uma energia livre de formação de óxidos dos óxidos metálicos da camada de superfície da ferramenta abaixo da energia livre da formação de óxidos de AI2O3, isto é, -782kJ, ou for 5 a da faixa da presente invenção, então tiveram uma maior extensão de desgaste e uma vida útil de ferramenta inferior se comparado com os exemplos da invenção.

O Exemplo Comparativo n° 155 não foi provido de um revestimento óxido na camada de superfície da ferramenta, então tiveram uma vida 1Ό útil de ferramenta inferior se comparado com os exemplos da invenção.

Acima foram explicados exemplos. Como será entendido dos exemplos, na presente invenção uma melhoria na vida útil da ferramenta pode ser obtida na perfuração, rotação longitudinal, vazamento, ou outras usinagens contínuas ou fresagem de engrenagens simulada e outras usina15 gens intermitentes e também sob todo tipo de estados lubrificados tais como fluidos de corte insolúveis em água, fluidos de corte solúveis em água estados secos, etc.

O que é dado como exemplos como o aço para uso em estruturas de máquinas e usinagem do mesmo são apenas ilustrações. A essência 20 da presente invenção não é limitada a esses exemplos.

Aplicabilidade Industrial

De acordo com a presente invenção, é possível fornecer aço para uso em estruturas de máquinas excelente em capacidade de lubrificação e vida útil de ferramenta em uma ampla faixa de velocidades de corte inde25 pendentemente de usinagem contínua, usinagem intermitente ou outros sistemas e também em vários ambientes de usinagem tais como uso de um fluido de corte e um ambiente seco, semisseco e enriquecido com oxigênio, e um método de usinagem do mesmo, então a contribuição para a indústria de usinagem é grande.

LISTAGEM DE REFERÊNCIA aço de alta velocidade revestimento de Fe₃O₄

49/49 revestimento de AI₂O₃ sucatas (principalmente Fe) liga cementada revestimento de TiAIN

33 revestimento de TiO₂

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para usinar aço para uso em estruturas de máquinas, caracterizado pelo fato de que compreende o aço de corte para uso em estruturas de máquinas consistindo em, em % em massa:

C: 0,01 a 1,2%,

Si: 0,005 a 3,0%,

Mn: 0,05 a 3,0%,

P: 0,0001 a 0,2%,

S: 0,0001 a 0,35%,

Al: 0,05 a 1,0%, e

N: 0,0005 a 0,035%, opcionalmente,

Ca: 0,0001 a 0,02%

Ti: 0,0005 a 0,5%,

Nb: 0,0005 a 0,5%,

W: 0,0005 a 1,0%,

V: 0,0005 a 1,0%,

Ta: 0,0001 a 0,2%,

Hf: 0,0001 a 0,2%,

Cr: 0,001 a 3,0%,

Mo: 0,001 a 1,0%,

Ni: 0,001 a 5,0%,

Cu: 0,001 a 5,0%,

Mg: 0,0001 a 0,02%,

Zr: 0,0001 a 0,02%,

Rem: 0,0001 a 0,02%,

Sb: 0,0001 a 0,015%,

Sn: 0,0005 a 2,0%,

Zn: 0,0005 a 0,5%,

B: 0,0001 a 0,015%,

Te: 0,0003 a 0,2%,

Se: 0,0003 a 0,2%,

Petição 870180145406, de 29/10/2018, pág. 9/16
2/3

Bi: 0,001 a 0,5%,

Pb: 0,001 a 0,5%,

Li: 0,00001 a 0,005%,

Na: 0,00001 a 0,005%,

K: 0,00001 a 0,005%,

Ba: 0,00001 a 0,005%, e

Sr: 0,00001 a 0,005%;

satisfazendo [Al%]-(27/14)x[N%]>0,05%, e apresentando um saldo de Fe e as inevitáveis impurezas, usando uma ferramenta de corte revestida, cuja superfície contata o aço, com óxidos metálicos apresentando um padrão de energia livre de formação a 1300° C maior que o padrão de energia livre de formação de Al2O3.

2. Método para usinar para aço para uso em estruturas de máquinas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos óxidos metálicos apresentando um padrão de energia livre de formação a 1300° C maior que o padrão de energia livre de formação de AbO3 são óxidos incluindo óxidos de Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Nb, Mo, Ta, W, Si, Zn, e Sn ou óxidos incluindo dois ou mais tipos de elementos metálicos entre esses elementos.
3. Método para usinar para aço para uso em estruturas de máquinas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita ferramenta de corte revestida com os ditos óxidos metálicos na superfície que contata o aço é fabricado ou por PVD ou por CVD.
4. Método para usinar para aço para uso em estruturas de máquinas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura dos óxidos metálicos revestidos na dita ferramenta de corte é 50 nm a menos de 1 mm.
5. Método para usinar para aço para uso em estruturas de máquinas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na dita usinagem, é usado um fluido de corte ou outro óleo lubrificante.

Petição 870180145406, de 29/10/2018, pág. 10/16

3/3
6. Método para usinar para aço para uso em estruturas de máquinas, da reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dito fluido de corte ou outro óleo lubrificante é um fluido de corte insolúvel em água.
7. Método para usinar para aço para uso em estruturas de má-

5 quinas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito corte é usinagem contínua.