Title

CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL COMPARATIVA DE MACROREGIÕES DE AMOSTRA DE AÇO FERRAMENTA H13 PRODUZIDA VIA DEPOSIÇÃO POR ENERGIA DIRECIONADA A LASER (L-DED)

COMPARATIVE MICROSTRUCTURAL CHARACTERIZATION OF MACROREGIONS IN A LASER DIRECT ENERGY DEPOSITION (L-DED) H13 TOOL STEEL SPECIMEN

Authorship

RAMOS, RAFAEL; SÉNÉCHAL, NAIARA VIEIRA LE; DYER, PAULO PAIVA OLIVEIRA LEITE; GARCIA, JULIANNA MAGALHÃES; GONÇALVES, DANILO ABÍLIO CORRÊA; VASCONCELOS, GETÚLIO DE; PAULA, ANDERSAN DOS SANTOS

RAMOS, RAFAEL

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SÉNÉCHAL, NAIARA VIEIRA LE

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DYER, PAULO PAIVA OLIVEIRA LEITE

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GARCIA, JULIANNA MAGALHÃES

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GONÇALVES, DANILO ABÍLIO CORRÊA

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VASCONCELOS, GETÚLIO DE

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PAULA, ANDERSAN DOS SANTOS

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DOI

10.5151/5463-5463-41243

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Abstract

O AçO FERRAMENTA H13 é EXTENSIVAMENTE UTILIZADO PELA INDúSTRIA DE FERRAMENTAS POR MANTER BOAS PROPRIEDADES EM ALTAS TEMPERATURAS, EXISTINDO PROCESSOS ESTABELECIDOS PARA SEU PROCESSAMENTO, COM ETAPAS DE CONFORMAçãO MECâNICA SEGUIDAS POR TRATAMENTOS TéRMICOS. OBSERVA-SE AUMENTO NO INTERESSE EM PROCESSAR ESTE MATERIAL POR TéCNICAS DE MANUFATURA ADITIVA, PELO POTENCIAL DESTA REDUZIR TEMPOS DE FABRICAçãO, PERMITIR O REPARO E A GERAçãO DE FERRAMENTAL COM FORMAS COMPLEXAS E SOFISTICADA REDE DE CANAIS DE REFRIGERAçãO. ENTRETANTO, OS PRODUTOS “COMO FABRICADOS” POR ESTA TéCNICA APRESENTAM MICROESTRUTURA E PROPRIEDADES NãO UNIFORMES, DEPENDENTES DA ORIENTAçãO DAS PEçAS EM RELAçãO A DIREçãO DE CONSTRUçãO, EM VIRTUDE DOS DIFERENTES CICLOS TéRMICOS GERADOS PELA SUCESSIVA DEPOSIçãO DE TRILHAS QUE REFUNDEM E REAQUECEM REGIõES ADJACENTES, ALéM DE GERAR MICROESTRUTURAS FORTEMENTE ORIENTADAS NA SOLIDIFICAçãO. ESTE TRABALHO OBJETIVOU CARACTERIZAR MACRORREGIõES à ESQUERDA, AO CENTRO E à DIREITA EM AMOSTRA FABRICADA POR L-DED (DEPOSIçãO POR ENERGIA DIRECIONADA A LASER), COMPARANDO-AS COM AS MICROGRAFIAS REGISTRADAS A PARTIR DAS MICROSCOPIAS óTICA (MO) E ELETRôNICA DE VARREDURA (MEV), ESTA úLTIMA ASSOCIADA à MICROANáLISE QUíMICA ELEMENTAR POR ESPECTROSCOPIA DE RAIOS X POR ENERGIA DISPERSIVA (EDS), E ENSAIOS DE MICRODUREZA VICKERS. VERIFICOU-SE QUE A NíVEL MACROGRáFICO A AMOSTRA FABRICADO POR L-DED APRESENTAVA-SE COM ASPECTO SEMELHANTE NAS DISTINTAS REGIõES ANALISADAS, PORéM SUA MICROESTRUTURA CONSTAVA DE ALGUMA HETEROGENEIDADE ENTRE ZONAS FUNDIDA/REFUNDIDAS (ESTRUTURAS CELULARES/DENDRíTICAS) E TERMICAMENTE AFETADAS, DESTACANDO EVIDêNCIAS DE MARTENSITAS TEMPERADA/REVENIDA, PRECIPITAçãO DE CARBONETOS E INDíCIOS DE PRESENçA DE AUSTENITA RETIDA, PERMITINDO CONCLUIR PELA NECESSIDADE DE TRATAMENTOS TéRMICOS POSTERIORES PARA HOMOGENEIZAçãO MICROESTRUTURAL.

H13 TOOL STEEL IS EXTENSIVELY USED IN TOOLING INDUSTRY DUE TO KEEP GOOD PROPERTIES UNDER HIGHER TEMPERATURES, WITH STABLISHED PROCESSES TO MANUFACTURING IT, COMPRISING MECHANICAL FORMING STEPS FOLLOWED BY HEAT TREATMENTS. THERE IS AN INCREASED INTEREST IN PROCESSING THIS MATERIAL THROUGH ADDITIVE MANUFACTURING TECHNIQUES, OWING TO ITS POTENTIAL TO REDUCE MANUFACTURING TIMES, ALLOW REPAIRING AND COMPLEX SHAPES TOOLING FABRICATION, CONTAINING INTRICATE COOLING CHANNELS NET. NEVERTHELESS, THIS TECHNIQUE “AS-BUILT” PRODUCTS PRESENT NON-UNIFORM MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES, DEPENDENT ON THE ORIENTATION OF THE PIECES IN RELATION TO THE CONSTRUCTION DIRECTION, OWING TO DIFFERENT THERMAL CYCLES BECAUSE OF SUCCESSIVE TRACKS’ DEPOSITION THAT REMELT AND REHEAT ADJACENT REGIONS, IN ADDITION TO GENERATING STRONGLY ORIENTED MICROSTRUCTURES DURING SOLIDIFICATION. THIS WORK AIMED AT CHARACTERIZING MACROREGIONS AT THE LEFT, AT THE CENTER AND AT THE RIGHT OF A L-DED (LASER DIRECT ENERGY DEPOSITION) MANUFACTURED SPECIMEN, MICROSTRUCTURALLY COMPARING THEM WITH OPTICAL (OM) AND ELECTRON SCANNING MICROSCOPY (SEM), THE LATTER ASSOCIATED WITH ELEMENTARY CHEMICAL MICROANALYSIS BY X-RAY ENERGY DISPERSIVE SPECTROSCOPY (EDS), AND MICROHARDNESS VICKERS TESTS. IT WAS FOUND THAT AT A MACROGRAPHIC LEVEL, THE SAMPLE MANUFACTURED BY L-DED PRESENTED A SIMILAR APPEARANCE IN THE DIFFERENT REGIONS ANALYZED, HOWEVER ITS MICROSTRUCTURE CONSISTED OF SOME HETEROGENEITY BETWEEN MELTED/REMELTED ZONE (CELLULAR/DENDRITIC STRUCTURES) AND HEAT AFFECTED ZONE, HIGHLIGHTING EVIDENCE OF QUENCHED/TEMPERED MARTENSITE, CARBIDE PRECIPITATION AND EVIDENCE OF RETAINED AUSTENITE PRESENCE, ALLOWING TO CONCLUDE THAT THERE IS A NEED FOR SUBSEQUENT HEAT TREATMENTS FOR MICROSTRUCTURAL HOMOGENIZATION.

Keywords

aço ferramenta H13; manufatura aditiva; deposição por energia direcionada a laser.

H13 tool steel; additive manufacturing; Laser direct energy deposition.