LIGAS "AÇO MATRIZ + NBC" - CARACTERIZAÇÃO NO ESTADO BRUTO DE FUNDIÇÃO
"MATRIX STEEL + NBC" ALLOYS - CHARACTERIZATION IN THE AS CAST CONDITION
Silva, Paula Fernanda da; Farina, Alexandre Bellegard; Boccalini Junior, Mario
http://dx.doi.org/10.4322/tmm.00403008
Tecnol. Metal. Mater., vol.4, n3, p.43-49, 2008
Resumo
O presente trabalho insere-se em uma linha de pesquisa que visa, a partir do conceito de "aço matriz + NbC", produzir ligas com a matriz do aço rápido AISI M2 (Fe balanço - 0,5 %C – 2 %W – 3 %Mo – 4,6 %Cr – 1%V em peso), apresentando variadas frações volumétricas de carbonetos de nióbio. Foram fundidas cinco ligas, sendo uma delas com a composição química da matriz do aço AISI M2 e as demais com nióbio (2,5% e 5%) e carbono estequiométricos para a formação de carbonetos NbC. Foi adicionado 0,1%Ti para modificação da morfologia dos carbonetos NbC. As ligas foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura. As microestruturas das ligas são correlacionadas com diagramas de equilíbrio de fases e de solidificação Scheil, calculados com uso da metodologia CALPHAD, permitindo definir a seqüência de solidificação das ligas. Verifica-se uma boa correlação entre os diagramas de equilíbrio e de solidificação Scheil calculados, com a microestrutura no estado bruto de fundição.
Palavras-chave
Aço rápido, Nióbio, Titânio, Termodinâmica computacional
Abstract
This work is part of a research line in which the "matrix steel concept + NbC" is used to develop alloys with the AISI M2 high speed steel matrix (Fe bal. - 0.5 wt%C – 2 wt%W – 3 wt%Mo – 4.6 wt%Cr – 1 wt%V) and different volume fractions of niobium carbides. Five alloys were cast to obtain one with the matrix of the AISI M2 HSS composition and the others with Niobium (2.5% and 5%) and stoichiometric carbon to produce NbC carbides. Titanium was added in 0.1wt% to modify de NbC carbides morphology. The alloys were characterized by optical microscopy and scanning electron microscopy. The alloys microstructures are correlated to phase equilibrium diagrams and Scheil solidification diagrams, calculated with the CALPHAD methodology, allowing to define the alloys solidification path. It is verified a good correlation between the equilibrium and Scheil solidification diagrams and the as cast microstructure.
Keywords
High-speed steel, Niobium, Titanium, Computational thermodynamics
References
1 ROBERTS, G.A. Vanadium in high-speed steel. Transactions of the Metallurgical Society of AIME, v. 236, n. 7, p. 950-63, 1966.
2 GOLDENSTEIN, H.; VATAVUK, J. Aços Hadfield contendo carbonetos de Nb e Ti. In: ENCONTRO DE TECNOLOGIA E UTILIZAÇÃO DOS AÇOS NACIONAIS, 2., 1987. Rio de Janeiro. Rio de Janeiro: Coppe/UFRJ, 1987. p. 151-169.
3 SOUZA, M.H.C.; FALLEIROS, I.G.S.; BARBOSA, C.A.; MORI, F.Y. Uso do nióbio como substituto do vanádio em aços rápidos. Metalurgia e Materiais, v. 38, n. 290, p. 19-25, 1982.
4 CESCON, T.; PAPALÉO, R. Estrutura bruta de fusão de materiais para aços-ferramenta, contendo nióbio. Metalurgia e Materiais, v. 38, n. 293, p. 221-4, 1982.
5 CESCON, T. Desenvolvimento de aços rápidos contendo nióbio baseados no conceito de “matrix steel”. In: CONGRESSO ANUAL DA ABM, 37., 1982, Rio de Janeiro. São Paulo: ABM, 1982. v. 1.
6 GOLDENSTEIN, H.; VATAVUK, J. Aço ferramenta para trabalho a frio contendo carbonetos de nióbio. In: CONGRESSO ANUAL DA ABM, 39., 1984, Belo Horizonte. São Paulo: ABM, 1984, v 1.
7 CESCON, T.; CARNEIRO, T. Otimização de composição e morfologia dos carbonetos em aços rápidos contendo nióbio. Metalurgia e Materiais, v. 40, n. 315, p. 79-82, 1984.
8 BOCCALINI JR., M.; SINATORA, A.; MATSUBARA, Y.; SERANTONI, C.R.; Effects of vanadium content and cooling rate on the solidification of multi-component white cast iron. In: INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE SCIENCE OF CASTING AND SOLIDIFICATION, 2001, Lux Libris – Romênia. [S.n.t.]. p.393-8.
9 ADNANE, L.; KESRI, R. Vanadium carbides formed from the melt by solidification in Fe-V-X-C alloys (X=Cr, Mo, Nb). Journal of Alloys and Compounds, v. 178, p. 71-84, 1992.
10 SILVA, P.F.; BOCCALINI Jr., M. Efeitos do teor de vanádio e da velocidade de resfriamento sobre a solidificação de ferros fundidos brancos multicomponentes contendo nióbio. In: CBECIMAT, 16., 2004, Porto Alegre. Anais... Porto Alegre: s.ed., 2004. 1 CD-ROM
11 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Escola Politécnica. Hélio Goldenstein; Jan Vatavuk. Aço ferramenta de titânio para obtenção de ferramentas fundidas. BR PI 8703784-0, 05 jan. 1988.
12 COELHO, G.C.; GOLCZEWSKI, J.A.; FISCHMEISTER, H.F. Thermodynamic Calculations for Nb- Containing High- Speed Steels and White-Cast-Irons Alloys. Metallurgical and Materials Transactions A, v. 34A, n. 9, p. 1749-58, 2003.
13 SHOKUHFAR, A.; SHOKUHFAR, T. Thermal analysis and microstructural evaluation of conventional land developed high speed tool steels. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, v. 36, n.10, p. 557-60, 2005.
14 FISCHMEISTER, H.; KARAGOZ, S.; LARSSON, S.; LIEM, I.; SOTKOVSZKI, P. Nucleation of Primary MC carbides in a high speed steel: a study by ion microprobe and STEM-EDS. Sonderbände der Praktischen Metallographien, v.18, n.?, p. 467-78, 1987.
15 SILVA, P.F. Desgaste e fadiga térmica de ligas “aço matriz + NbC”. 2006. 164p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Metalúrgica) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006.
16 TCFE2. Banco de dados termodinâmicos. S.l.: Thermocalc, 2000.
17 FARINA, A.B. Uso do Software ThermoCalc para cálculos de dados termodinâmicos. In: Curso de aprendizagem da utilização do programa ThermoCalc®. São Paulo, 2004. [Apostila].
18 FARINA, A.B. Aplicações da modelagem termodinâmica – Utilização, desenvolvimento e otimização de bancos de dados termodinâmicos. 2007. 282 p. Trabalho de formatura – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007.
Facebook
Google+
Twitter
LinkedIn
Mendeley
StumbleUpon
CiteULike
Reddit
Email