Ref.: MmeCa28-012
Apresentador: Eduardo Bertoni Fonseca
Autores (Instituição): Fonseca, E.B.(Universidade Estadual de Campinas); Gabriel, A.H.(Universidade Estadual de Campinas); Avila, J.A.(Universidade Estadual Paulista); Vaz, R.(Centro de Proyección Térmica); Valim, D.B.(Universidade Estadual de Campinas); Cano, I.G.(Centre de Proyección Térmica); Lopes, Ã.S.(Universidade Estadual de Campinas);
Resumo:
As técnicas de manufatura aditiva (MA) permitem a fabricação de peças com geometrias complexas, o que oferece vantagens tecnológicas para diversos setores industriais. Dentre eles, está a fabricação de moldes e matrizes para fundição, injeção e forjamento, tipicamente fabricadas em aço ferramenta AISI H13. Isso porque a MA permite que sejam fabricadas ferramentas com sistemas de resfriamento interno complexos, que seguem a geometria superficial das cavidades, aumentando a vida útil das ferramentas e melhorando a qualidade das peças produzidas. No entanto, o processamento do aço H13 por fusão a laser em leito de pó (PBF-LB), uma técnica de MA, promove rápida solidificação, refusão e reaquecimento, resultando em uma microestrutura caracterizada por microssegregação, elevada fração de austenita retida e heterogeneidade de propriedades. Por isso, é necessário desenvolver rotas de tratamento térmico para peças de aço H13 fabricadas por PBF-LB. Nesse trabalho, investigamos diferentes rotas de tratamento térmico e avaliamos a correlação entre a microestrutura e as propriedades mecânicas por meio de ensaios de compressão, tenacidade à fratura e resistência ao desgaste. Foram realizados tratamentos térmicos de revenimento direto, de forma a preservar a microestrutura refinada obtida por PBF-LB, ou rotas de austenitização e têmpera, com posterior revenimento, para garantir a homogeneidade da microestrutura. Dessa forma, foi avaliada a evolução da microestrutura martensÃtica, além da decomposição da austenita retida e a precipitação de carbonetos para compreender os mecanismos de aumento de resistência e tenacidade. Para isso, foram utilizadas técnicas de caracterização como microscopia eletrônica de varredura e transmissão, difração de raios X e difração de elétrons retroespalhados. Observou-se que o revenimento direto em baixa temperatura (550 °C) proporcionou menor tenacidade à fratura (KQ = 36 MPa.m0,5, J = 6,5 kJ.m-2, ? = 2,0 µm), maior resistência mecânica (limite de escoamento até 2270 MPa) e menor taxa de desgaste (cerca de 2,0 x 10-5 mm3/N.m), associada à microestrutura refinada, à precipitação de carbonetos e à manutenção da elevada densidade de discordâncias. Por outro lado, a rota de austenitização, têmpera e revenimento em alta temperatura (650 °C) proporcionou a melhor tenacidade à fratura (KQ = 87 MPa.m0,5, J = 70 kJ.m-2, ? = 40 µm), com resistência mecânica (limite de escoamento de 1104 MPa) e taxa de desgaste (3,4 x 10-5 mm3/N.m) intermediárias devido a microestrutura grosseira porém homogênea, similar à quela do aço H13 obtida por rotas convencionais de processamento. Assim, diferentes rotas de tratamento térmico podem ser utilizadas em peças de aço H13 fabricadas por PBF-LB dependendo das exigências da aplicação almejada.