Title

DESENVOLVIMENTO DE UM NOVO AÇO FERRAMENTA COM SUPERIOR RESISTÊNCIA A QUENTE

DEVELOPMENT OF A NEW HOT WORK TOOL STEEL WITH IMPROVED HOT RESISTANCE

Authorship

Mesquita, Rafael Agnelli; Barbosa, Celso Antonio

Mesquita, Rafael Agnelli

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Barbosa, Celso Antonio

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DOI

10.5151/2594-5327-0003

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Abstract

Os aços ferramenta para trabalho a quente são principalmente empregados em processos de conformação a quente de metais, em especial em matrizes de forjamento, extrusão e fundição sob pressão. Em tais aplicações, a resistência a quente do aço ferramenta é essencial, retardando falhas por desgaste e deformação plástica a quente. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo descrever o desenvolvimento de um novo aço ferramenta com melhoria desta propriedade. Durante o trabalho, as superfícies das matrizes de conformação a quente são submetidas a altas temperaturas, em que as reações de revenido voltam a ocorrer. Portanto, para promover melhoria da resistência a quente, estes fenômenos devem ser retardados e, assim, a resistência ao revenido torna-se fundamental. O novo material, denominado VHSUPER, foi desenvolvido focando a melhoria desta propriedade. Modificando principalmente os teores de Mo, Cr, Si e P, corridas em escala piloto foram produzidas e caracterizadas. Após a definição da melhor composição química, corridas industriais foram produzidas e testes de campo foram realizados. O ensaio de resistência à perda em dureza mostrou que o novo aço possui resistência ao revenido significativamente superior aos aços tradicionais, H11 e H13. A principal causa é o aumento no teor de Mo, formador de carbonetos estáveis no endurecimento secundário. Apesar da melhoria da resistência ao revenido, a tenacidade não foi prejudicada, como confirmado pelos ensaios de impacto. Os testes de campo, em matrizes de forjamento a quente de aços, mostraram que o novo material gera expressiva melhoria de vida útil, indicando sua adequação aos processos de conformação a quente mais solicitados.

Hot work tool steels are mainly employed in hot metal forming processes, especially as dies for forging, extrusion or die casting. In such applications, tool steel hot resistance is essential. Consequently, the present work aimed to describe the development of a new hot work steel with enhanced hot resistance. In tooling operations, hot work dies are exposed to high temperatures, in which tempering reactions are able to occur. Therefore, increased hot resistance can only be attained if such reactions are retarded and thus tempering resistance becomes a crucial property. The new material, named VHSUPER, was developed focusing the increase in this property. By composition changes, in Mo, Cr, Si and P contents, pilot scale heats were produced and characterized. After establishing an ideal composition, industrial heats were produced and field testes were performed. The tempering resistance test showed the superior behavior of the new steel in comparison to H11 and H13 grades. This mainly results from the higher Mo content, which forms stables carbides during secondary hardening. In spite of the higher tempering resistance, impact tests showed that toughness was not reduced. The field testes, in hot forging dies, resulted in substantial increase in die life for the new material, indicating its potential for highly stressed hot forming tools.

Keywords

Aço ferramenta para trabalho a quente; Resistência ao revenido; Tenacidade.

Hot work tool steels; Tempering resistance; Toughness.