Title

AVALIAÇÃO DA TENACIDADE À FRATURA DE AÇOS FERRAMENTA AISI D2 E VF800AT

EVALUATION OF TOUGHNESS OF AISI D2 AND VF800AT TOOL STEELS

Authorship

Bressan, José Divo; Gilapa, Leonidas M.; Tramontin, Andrei; Effting, Carmeane

Bressan, José Divo

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Gilapa, Leonidas M.

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Tramontin, Andrei

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Effting, Carmeane

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DOI

10.5151/5463-5463-4707

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Abstract

Uma das principais propriedades dos materiais utilizados na industria metal mecânica para fabricação de ferramentas de conformação e corte à frio é a resistência ao desgaste. No entanto, falhas por trincas ou desgaste por microlascamento podem ocorrer devido à baixa tenacidade dos aços. O presente trabalho avalia a tenacidade a fratura dos aços ferramenta para os processos de corte e conformação à frio. Os testes de tenacidade foram realizadas de acordo a norma ASTM E 399; os corpos de prova foram de aço ferramenta AISI D2 e VF 800 AT com tratamento térmico, ambos com dureza superficial de 57 RC. A tenacidade dos materiais foi avaliada através do ensaio de flexão em três pontos. Inicialmente, dez cdp’s do tipo SENB de cada material de 11x22x90 mm foram usinados e tratados termicamente por tempera seguida de dois revenimentos a fim de se atingir a dureza de 57 RC. Em seguida, gerou-se uma trinca inicial no fundo do entalhe usinado, feita com um equipamento de laboratório de pré- trincamento de trinca por fadiga e com o comprimento total dentro dos limites da norma ASTM E 399. Foram ensaiados os corpos de prova de cada material, usando o ensaio estático de flexão à três pontos numa máquina universal de ensaios mecânicos com célula de carga de 2 toneladas, marca EMIC ano 2001. Registrou-se a abertura da boca da trinca CMOD através de um “clip gauge” preso no cdp e a carga aplicada lentamente través de leitura de multímetro digital. Finalmente, traçou- se as curvas de carga versus CMOD para o cálculo da tenacidade à fratura KC de cada aço. Obteve-se os seguintes valores de tenacidade à fratura dos aços: aço D2: 21 MPa.m e aço VF800AT: 25 MPa.m. Através do MEV, caracterizou-se a superfície de fratura e os mecanismos de fratura frágil desses materias. O Mecanismo de fratura de ambos aços é do tipo fratura frágil intergranular.

Wear resistance is one main property of materials used in metal-mechanics industries for manufacturing tools and dies for cold metal forming and blanking. However, cracks failure or wear by microdelamination can occur due to low toughness of these steels. Present work evaluates fracture toughness of tool steels for cold blanking and metal forming. Toughness tests were carried out according to the ASTM E 399 standard; the specimen were AISI D2 and VF800AT tool steels with heat treatment, both had 57 RC of superficial hardness. Material toughness were evaluated through the three point bending tests. Initially, ten SENB specimens of each steel with dimensions 11x22x90 mm were shaped by cutting and were quenched followed by two tempers in order to obtain 57 RC of hardness. Next, an initial pre-crack was generated by fatigue and with a total length in the limits established by ASTM E 399 standard. Specimens of each material were tested using the static three point bending test in an universal tensile test machine with load cell of 2 ton, made EMIC, year 2001. The crack mouth opening displacement CMOD were obtained by a clip gauge attached to the specimen and the statically applied load by a digital multimeter. Finally, the load versus CMOD curves were plotted for calculation of the fracture toughness of each steel. The following values of tool steel toughness were obtained: AISI D2 was 21 MPa.m1/2 and VF800AT was 25 MPa.m by SEM and the mechanisms of brittle fracture were identified. The fracture mechanism of both steels are intergranular brittle fracture type. The specimens surfaces of fracture were characterised by SEM and the mechanisms of brittle fracture were identified. The fracture mechanism of both steels are intergranular brittle fracture type.

Keywords

Ensaio de tenacidade, aços ferramenta, corte, conformação à frio.

Fracture toughness test, AISI D2, VF800AT, metal forming, blanking.