Título

EFEITO DO Si E P NA TENACIDADE DO AÇO H11, UTILIZADO EM FERRAMENTAS DE TRABALHO A QUENTE

EFFECT OF SILICON AND PHOSPHOROUS ON THE TOUGHNESS OF H11 HOT WORK TOOL STEEL

Autoria

Mesquita, Rafael Agnelli; Barbosa, Celso Antonio; Gonçalves, Cristiane Sales; Kestenbach, Hans-Jürgen

DOI

10.5151/2594-5327-0311

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Resumo

Aços ferramenta para trabalho a quente são utilizados em matrizes de conformação a quente de metais, principalmente aços, ou fundição de ligas não ferrosas. Nessas aplicações, são submetidos a choques térmicos e esforços mecânicos sob concentradores de tensão, tornando a incidência de trincas um importante modo de falha. O presente trabalho discute o efeito do Si e P na tenacidade do aço H11 – um dos principais aços desta classe e base para novos aços, que apresentam menor teor desses elementos. O aço H11 e composições variando os teores de P e Si foram produzidos em lingotes de escala piloto, obtidos em forno de indução a vácuo. Após forjamento e recozimento, as composições foram avaliadas quanto à resposta ao tratamento térmico e tenacidade em impacto (Charpy V). Os resultados obtidos são correlacionados à microestrutura dos carbonetos secundários, precipitados no revenimento, através da análise por microscopia eletrônica de transmissão. No aço H11, o aumento da temperatura de revenimento entre 450 e 600oC causa redução da dureza e aumento da energia de impacto. Contudo, entre 600 e 650 oC, observa-se redução da energia de impacto, indicando uma fragilidade de revenido próxima a 625 oC. Este fenômeno depende significativamente do teor de Si, sendo menos intenso para as composições com Si igual ou menor que 0,3% e mais intenso para composições com 1 e 2% de Si. As razões para o efeito do Si são discutidas, baseadas em informações de literatura e resultados de microscopia eletrônica de transmissão obtidos no presente trabalho.

 

Hot work tool steels are used in dies for hot metal forming, mainly steels, or casting dies for non- ferrous alloys. In such applications, they are exposed to thermal shocks and inhomogeneous stress distributions (mechanical stressing under stress-risers), making the occurrence of cracks an important failure mode. The present paper discusses the effect of Si and P on the toughness of H11 steel – an important grade for industrial applications and base for several new grades, which present lower amounts of these elements. Several alloy compositions of H11 type steel were prepared under industrial laboratory conditions, varying the contents of P and Si. After hot forging and annealing, the alloys were characterized with respect to their heat treating response and impact toughness (Charpy V). The results were correlated with the tempering precipitates, by means of transmission electron microscopy. In H11 steel, an increase in tempering temperatures causes reduction of hardness and increase of impact strength. However, between 600 and 650 oC, impact toughness is reduced, indicating temper embrittlement for temperatures close to 625oC. This phenomenon strongly depends on Si, being less intense for Si contents of 0,3% or below, and more intense for compositions with 1 or 2% Si. The reasons for such effects are discussed, based on literature information and on the present paper’s transmission electron microscopy results.

Palavras-chave

Aço ferramenta para trabalho a quente; H11; Fósforo; Silício; Tenacidade.

Hot work tool steel; H11; Phosphorous; Silicon; Toughness.