Title

AÇOS FERRAMENTA PARA TRABALHO A QUENTE COM BAIXO TEOR DE SILÍCIO: CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÕES

LOW SILICON HOT WORK TOOL STEELS: CHARACTERIZATION AND APPLICATIONS

Authorship

Mesquita, Rafael Agnelli; Barbosa, Celso Antonio; Gonçalves, Cristiane Sales; Kestenbach, Hans-Jürgen

Mesquita, Rafael Agnelli

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Barbosa, Celso Antonio

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Gonçalves, Cristiane Sales

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Kestenbach, Hans-Jürgen

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DOI

10.5151/2594-5327-0021

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Abstract

Os aços ferramenta para trabalho a quente são empregados como matrizes para conformação de metais em alta temperatura. Recentemente, novos aços ferramenta, com menor teor de silício, têm sido utilizados, gerando substancial melhoria de desempenho das matrizes. O presente trabalho discute resultados da caracterização mecânica e microestrutural de tais aços, também apresentando algumas análises de casos. As propriedades mecânicas foram avaliadas quanto à dureza e tenacidade em impacto, em função da temperatura de revenimento. Para caracterização microestrutural, foi utilizada a técnica de microscopia eletrônica de transmissão, com o objetivo de caracterizar os carbonetos secundários, os principais responsáveis pelo endurecimento dos materiais. São observadas diferenças significativas dos carbonetos secundários em função do teor de silício, estando relacionadas, diretamente, às propriedades mecânicas avaliadas. A redução do teor de silício diminui a presença de carbonetos finos e agulhados; isto pode explicar a menor tenacidade dos aços ferramenta de alto teor de silício, sendo proposto um possível mecanismo. Desta forma, os resultados mecânicos e microestruturais justificam o aumento de desempenho desta nova classe de aços ferramenta para trabalho a quente, com menor teor de silício.

Hot work tool steels are mainly used as dies for hot forming processes. New grades have been recently developed, with lower silicon content, leading to substantial performance increase. The present paper describes the mechanical properties and microstructural characterization of such hot work steels, as well as case studies. Hardness and toughness were determined for a wide range of tempering temperatures; concerning microstructural characterization, transmission electron microcopy was used for observing secondary carbides – the main responsible for the hot strength of these steels. Important differences were observed regarding the secondary carbides versus silicon content, being also directly related to mechanical properties. The reduction in silicon content reduces the amount of fine needle shaped carbides; this can explain the lower toughness of high silicon content grades and a possible mechanism is proposed. Therefore, the microstructural and mechanical results enable the understanding of the higher performance of this new class of hot work tool steels, with lower silicon content.

Keywords

Aço ferramenta para trabalho a quente; H11; Silício; Tenacidade.

Hot work tool steel; H11; Phosphorous; Silicon; Toughness.