Title

ANÁLISE DE FALHA EM MATRIZ DE FORJAMENTO NITRETADA

FAILURE ANALYSIS IN NITRIDING FORGING DIE

Authorship

ZIMMER, CÍNTHIA; REGULY, AFONSO

ZIMMER, CÍNTHIA

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REGULY, AFONSO

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DOI

10.5151/2594-5327-0464

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Abstract

O desempenho de componentes em serviço depende de fatores que variam desde sua estrutura cristalina, negligência de projeto, uso inadequado bem como seu processo de fabricação. Através de uma metodologia de ensaios e análises adquire-se conhecimento para prevenir ou evitar ocorrências de novas falhas. Neste trabalho foi analisada a fratura de uma matriz de forjamento, fabricada a partir do aço SAE H13 tratada e revenida. Sendo uma ferramenta de alta solicitação e desgaste foi nitretada em banho de sal, com intuito de aumentar a vida útil, porém o resultado foi insatisfatório e ela acabou rompendo antes do tempo esperado. Pela morfologia da fratura, fica evidente que a peça rompeu de forma frágil. A trinca teve inicio no canto de um dos rebaixos existente na ferramenta, partindo desde a camada nitretada até colapso final do componente. Para execução do trabalho, um corpo de prova foi extraído da região de interesse e encaminhada ao Microscópio Eletrônico de Varredura, identificando os mecanismos da fratura. Após, a amostra foi preparada segundo procedimentos padrões de metalografia e realizados os ensaios de: metalografia, espectrometria de emissão ótica e ensaio de microdureza. Pelos aspectos micrográficos, observou-se que uma grosseira rede de carbonetos foi formada na camada de difusão nos contornos de grão, acarretando em dureza elevada. No núcleo da matriz o material se apresentou com microestrutura, dureza, e composição química adequadas. A partir desses dados é permitido associar que o tratamento térmico superficial aplicado acabou introduzindo defeitos, propiciando assim o rompimento prematuro do componente.

The components’s performance depends of factors that can vary since structure that poduction. With a methodology of analysis we can get acquirements to prevent or avoid futures failures. This paper analyses a failure case in a forging die, produced by SAE Hl3 steel, treated and tempering. Forging die is a tool of high solicitation and wearing-way, so it was nitrated in salt bath to get more useful life, but the result was not satisfactory and it ruptured before of expected time. Through fracture morphology, be evident that is fragile rupture. The crack starts from the corner of a lowering of the tool going since nitro-hardened till the fracture end. The following techniques were used: macroscopic visual inspection, scanning electron microscope on failure surface, metallography, spectroscopy and microhardness test. From the aspects micrografycs, was observe that a carbide net coarse was formed on the surface diffusion in the grains bondary, causing high hardness. In the nucleus of the forging die the microstructure, hardeness and chemical testing was adequated. With the results we can associate the failure case with the surfacing thermic treatment instead of to get better qualities (acabou) intoducing defects propitiating the breaking of the toll .

Keywords

Análise de falha, Tratamento térmico, Nitretação, Banho de Sal

Failure analysis, Thermic treatment, Nitriding, Salt bath.