Title

PRODUÇÃO DE METAL DURO POR HPHT UTILIZANDO O SISTEMA WC-NI-NB

CEMENTED CARBIDE PRODUCTION BY HPHT USING WC-NI-NB SYSTEM

Authorship

OLIVEIRA, MICHEL PICANCO; NASCIMENTO, GABRIEL VINCO DO; VALANE, GABRIEL MENDONÇA; LOPES, FELIPE PERISSÉ DUARTE; OLIVEIRA, BARBARA FERREIRA DE

OLIVEIRA, MICHEL PICANCO

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NASCIMENTO, GABRIEL VINCO DO

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VALANE, GABRIEL MENDONÇA

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LOPES, FELIPE PERISSÉ DUARTE

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OLIVEIRA, BARBARA FERREIRA DE

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DOI

10.5151/2594-5327-41846

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Abstract

Com o crescimento do setor metal-mecânico, diversos estudos têm sido conduzidos com foco no desenvolvimento de materiais com potencial aplicação em processos de usinagem, visando principalmente a redução do consumo energético e do tempo de processamento. As pastilhas de metal duro são amplamente utilizadas como ferramentas de corte, sendo geralmente produzidas com cobalto (Co) como elemento ligante. No entanto, o cobalto apresenta limitações significativas, como a escassez no mercado nacional, o elevado custo e a alta toxicidade. Diante desse cenário, o presente trabalho tem como objetivo a produção de pastilhas de metal duro por meio do processo de sinterização sob altas pressões e temperaturas (HP-HT), empregando elementos ligantes alternativos ao cobalto, como nióbio (Nb) e níquel (Ni), que apresentam maior disponibilidade e menor custo. As pastilhas foram sinterizadas sob pressão de 7,7 GPa, em temperaturas variando entre 1550 °C e 1850 °C. Os resultados obtidos demonstraram excelente densificação, além de elevados valores de dureza e tenacidade, indicando o potencial desses ligantes alternativos para aplicação em ferramentas de usinagem. A caracterização das fases formadas foi realizada por difração de raios X (DRX), enquanto a análise microestrutural foi conduzida por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia óptica confocal.

WITH THE GROWTH OF THE METAL-MECHANICAL SECTOR, SEVERAL STUDIES HAVE BEEN CONDUCTED FOCUSING ON THE DEVELOPMENT OF MATERIALS WITH POTENTIAL APPLICATIONS IN MACHINING PROCESSES, AIMING PRIMARILY AT REDUCING ENERGY CONSUMPTION AND PROCESSING TIME. CEMENTED CARBIDE INSERTS ARE WIDELY USED AS CUTTING TOOLS AND ARE TYPICALLY PRODUCED USING COBALT (CO) AS THE BINDING ELEMENT. HOWEVER, CO PRESENTS SIGNIFICANT LIMITATIONS, SUCH AS SCARCITY IN THE DOMESTIC MARKET, HIGH COST, AND CONSIDERABLE TOXICITY. IN THIS CONTEXT, THE PRESENT STUDY AIMED TO PRODUCE CEMENTED CARBIDE INSERTS THROUGH THE HIGH-PRESSURE AND HIGH-TEMPERATURE (HPHT) SINTERING PROCESS, EMPLOYING ALTERNATIVE BINDERS TO COBALT, SUCH AS NIOBIUM (NB) AND NICKEL (NI), WHICH OFFER GREATER AVAILABILITY AND LOWER COST. THE INSERTS WERE SINTERED UNDER A PRESSURE OF 7.7 GPA AT TEMPERATURES RANGING FROM 1550 °C TO 1850 °C. THE RESULTS SHOWED EXCELLENT DENSIFICATION, AS WELL AS HIGH HARDNESS AND FRACTURE TOUGHNESS VALUES, INDICATING THE POTENTIAL OF THESE ALTERNATIVE BINDERS FOR APPLICATION IN MACHINING TOOLS. THE PHASE CHARACTERIZATION WAS PERFORMED BY X-RAY DIFFRACTION (XRD), WHILE MICROSTRUCTURAL ANALYSIS WAS CONDUCTED USING SCANNING ELECTRON MICROSCOPY (SEM) AND CONFOCAL OPTICAL MICROSCOPY

Keywords

Usinagem, HPHT, Nióbio, Ferramentas de corte, Microestrutura.

Machining, Niobium, Cutting tools, Microstructure