O efeito da taxa de resfriamento e tratamento criogênico sobre a tenacidade à fratura do aço ferramenta ABNT D2

Abstract

Aços utilizados em ferramentas de corte precisam ter uma ótima relação entre dureza e tenacidade para garantir um bom desempenho em trabalho. O controle sobre a morfologia e distribuição dos carbonetos, bem como as fases presentes após o tratamento térmico tem grande influência sobre a tenacidade. Como a taxa de resfriamento e a inserção do tratamento criogênico modificam estas características, o objetivo do trabalho é estudar a influência destes parâmetros sobre a microestrutura e a correspondente tenacidade. Com isso, avaliar o impacto destes fatores no ciclo de tratamento térmico do material ABNT D2 na faixa de dureza de 58-60 HRC. Para isso serão realizados ciclos de tratamentos térmicos em diferentes condições para análise das curvas de resfriamento, fases presentes e sua proporção através de difração de raios-X, tamanho e distribuição dos carbonetos através de metalografia e MEV, medição de dureza Rockwell C e ensaio de tenacidade à fratura. Os resultados permitem avaliar o impacto da taxa de resfriamento e tratamento criogênico sobre a tenacidade à fratura, mostrando que os melhores resultados são obtidos para os ciclos sem criogenia, havendo uma redução de 8% da tenacidade à fratura para ciclos criogênicos. No entanto, a quantidade de carbonetos secundários menores foi maior para os ciclos com criogenia, sendo o ciclo com criogenia e menor taxa de resfriamento a condição que apresentou maior precipitação durante o revenimento, cerca de 51% de acréscimo em relação a condição inicial. Desta forma, o trabalho foi capaz de elucidar os impactos das diferentes rotas de tratamento térmico sobre a dureza e tenacidade à fratura.

Steel used in cutting tools need to have good relationship between its hardness and its toughness in order to ensure good performance. The control over morphology and distribution of carbides, as well as their phases after heat treatment has great influence on the material toughness. As the cooling rate and the insertion of the cryogenic treatment modify these characteristics, the objective of this study is to understand the influence of these parameters on the microstructure and the resulting toughness. Therefore, it allows an evaluation of the impact of these factors in the thermal treatment cycle of the ABNT2 material in the hardness ange of 58-60 HRC. To accomplish this, cycles of heat treatment in different conditions will be made for the analysis of the cooling curves, current phases and their proportion through X-ray diffraction, sizes and distribution of the carbides through metallography and SEM, measurements of Rockwell C hardness and test of fracture toughness. The results allow an evaluation of the impact of the cooling rate and cryogenic treatment on fracture toughness, showing that the best results are obtained for cycles without cryogenics, with a reduction of 8% in fracture toughness for cryogenic cycles. However, the number of minor secondary precipitates were shown to be higher for cryogenic cycles, with the cryogenic cycle and lower cooling rate being the condition that has presented higher recipitation during the tempering process, showing 51% increase over the initial condition. Therefore, this study was able to elucidate the impact of the different thermal treatment routes on the hardness and fracture toughness.