Título

DESENVOLVIMENTO DO AÇO VLS – AÇO RÁPIDO LIGADO AO NIÓBIO

DEVELOPMENT OF VLS – NIOBIUM ALLOYED HIGH-SPEED STEEL

Autoria

Mesquita, Rafael Agnelli; Barbosa, Celso Antonio

DOI

10.5151/2594-5327-15246

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Resumo

Os aços rápidos são principalmente empregados em ferramentas de corte, como brocas, machos e fresas de topo. Sua microestrutura é composta por martensita, com alta dureza e alta resistência ao revenido, e carbonetos nela dispersos. Os principais elementos de liga empregados nos aços rápidos são Mo, W e V. O presente trabalho discute o emprego de Nb em ligas alternativas, com menor teor de Mo, W e V. As ligas estudadas foram produzidas em forno de escala piloto, forjadas e laminadas para obtenção de formas finais em barras. As composições foram focadas para aplicação em serras ou brocas que já aplicam aços rápidos menos ligados. Por isso, os aços DIN 1.3333 e AISI M50 foram tomados como referência. Às composições com adição de Nb, também foram feitas alterações, via adição de Al e Si. Os resultados obtidos foram baseados em análise da resposta ao tratamento térmico e microscopia óptica e eletrônica de varredura. O Nb, assim como o V, forma os carbonetos primários tipo MC, de altíssima dureza e, portanto, importantes para a resistência ao desgaste. Contudo, estes carbonetos possuem menor teor de Mo, W e V em sua composição. Desta forma, aumenta o teor desses elementos em solução sólida após a têmpera, intensificando a precipitação secundária. E, como conseqüência, a adição de Nb possibilita a redução do teor total de W, Mo e V. O Si também possui um importante efeito no aumento da dureza de pico. Portanto, a combinação dos dois efeitos torna os novos aços interessantes alternativas para ferramentas de corte.

 

High-speed steels are mainly employed in cutting tools, such as twist drills, taps and milling cutters. These materials have a typical microstructure of high hardness and temper-resistant martensitic matrix, with dispersed carbides. The main alloy elements for these steels are Mo, W and V. The present paper discuss the employment of alternative alloys, Nb alloyed and with lower content of W, Mo and V. The studied alloys were cast in a pilot-scale furnace, and the ingots were forged and rolled to final shape bars. The alloy design was focused to saws and tools which already employ lower alloyed grades, being a reference the DIN 1.3333 steel. In addition, Nb alloyed compositions were also modified with Si and Al additions. The results are based on the heat treating response and microstructural analysis through optical and electronprobe microscopy. Niobium as well as vanadium form MC type carbides, with extremely high hardness and thus important for wear resistance. Nevertheless, an important difference is observed in Nb rich carbides, as they have much lower Mo, W and V content in the composition. Therefore, the solution content of alloy elements after hardening is increased, enhancing the secondary hardening. As a consequence, this enable the reduction in Mo, W, and V contents. Silicon also plays an important hole in increasing the peak- hardness. The combination of these two effects thus makes the new materials interesting alternative grades for cutting tools.

Palavras-chave

Aço rápido; Adição de nióbio; Microestrutura; Resposta ao tratamento térmico; Adição de silício e alumínio.

High-speed steels; Niobium alloying; Microstructure; Heat treating response; Silicon and aluminum additions.