Título

CARACTERIZAÇÃO E AVALIAÇÃO DE TRATAMENTOS DUPLEX PARA UTILIZAÇÃO EM FERRAMENTAS DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA

CHARACTERIZATION AND EVALUATION OF DUPLEX TREATMENTS FOR USE IN METAL FORMING TOOLS

Autoria

Both, Guilherme Brandes; Rocha, Alexandre da Silva; Hirsch, Thomas; Santos, Giovanni Rocha dos

DOI

10.5151/2594-5327-18000

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Resumo

O objetivo deste trabalho foi investigar as propriedades físicas e metalúrgicas de aços ferramenta com aplicação de tratamento duplex e os aspectos de interesse no seu uso como materiais de matrizes para operações de conformação de metais. O tratamento duplex desenvolvido consiste de um endurecimento superficial prévio por nitretação a plasma seguido por deposição de revestimentos por PAPVD. O estudo englobou os aços AISI H13 (ideal para forjamento a quente) e DIN X100CrMoV8-1-1 (ideal para forjamento a frio), sem e com nitretação a plasma prévia, sem revestimento ou revestidos com TiCN ou AlCrN. A caracterização dos materiais consistiu de análise de fases e medição de tensões residuais por difração de raios-x, determinação do perfil de composição química e espessura dos revestimentos por GDOES, perfis de microdureza dos materiais-base, ultramicrodureza para determinação da dureza e módulo de elasticidade dos revestimentos, levantamento da rugosidade superficial, avaliação da adesão dos revestimentos pelo método de indentação Rockwell, coeficiente de atrito e avaliação da resistência ao desgaste por ensaio pino-disco. Os resultados demonstraram quais as melhores condições dos aços para a deposição dos revestimentos e quais combinações de aço, tratamento superficial e revestimento possuem as características apropriadas para uso em ferramentas de conformação.

 

The purpose of this work was investigating physical and metallurgical properties of tool steels with duplex treatment and the related features for their use as forming tools materials. The developed duplex treatment is a prior surface hardening by plasma nitriding followed by PAPVD coatings deposition. The study evolved the steels AISI H13 (common in hot forging) and DIN X100CrMoV8-1-1 (ideal for cold forging), with and without prior plasma nitriding, without coating or coated with TiCN or AlCrN. Materials characterization consisted of phase analysis and residual stresses measurement by x-ray diffraction, determination of chemical composition profile and coatings thickness by GDOES, microhardness profile of bulk materials, ultramicrohardness for hardness and elastic modulus measurement of coatings, surface roughness measurements, coatings adhesion evaluation by Rockwell indentation method, and friction coefficient and wear resistance evaluation by pin-on-disc test. The results showed which are the best conditions in the steels for coatings deposition and what combinations of steel, surface treatment and coating have the adequate features for use as metal forming tools.

Palavras-chave

Tratamento duplex; Nitretação a plasma; TiCN; AlCrN.

Duplex treatment; Plasma nitriding; TiCN; AlCrN.