Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Estudo da reutilização do aço uddeholm vanadis® 8 superclean pela rota da metalurgia do pó a partir da técnica de moagem de alta energia (mechanical milling)
Autor(es): GONÇALVES, Pedro Henrique
Primeiro Orientador: SILVA, Gilbert
metadata.dc.contributor.advisor-co1: SILVA, Antonio Augusto Araújo Pinto da
Resumo: O aço Uddeholm Vanadis®8 Superclean corresponde à classe de aços ferramenta para trabalho a frio contendo altos teores de carbono, vanádio, cromo e molibdênio apresentando alta resistência ao desgaste, elevada resistência mecânica e dureza, estabilidade dimensional e boa tenacidade, sendo utilizados em diversas aplicações como na fabricação de matrizes para conformação mecânica, extrusoras, cutelaria. São fornecidos para a demanda em forma de lingotes e tarugos na qual precisam ser usinados para dar forma no produto final. Os cavacos gerados no processo de usinagem muitas vezes são refundidos e/ou talvez até descartados o que prejudica o meio ambiente, além da perda do valor agregado do material. Com o intuito de reutilizar os resíduos metálicos, a rota de Metalurgia do Pó (MP) tem mostrado ser uma alternativa eficiente por ter elevado aproveitamento da matéria-prima, baixo consumo energético, produção de peças / componentes de homogeneidade estrutural e mecânica e bom acabamento superficial. Deste modo, este trabalho teve como objetivo a produção de pós metálicos pelo processo de moagem de alta energia (MAE) a partir da reutilização dos cavacos do aço Vanadis®8 com e sem adição de carbetos. Como efeito comparativo na eficiência da MAE, determinou-se três séries: com adição de carbetos de vanádio (V8VC), mistura de carbetos de vanádio, cromo e molibdênio - V8(VMoCr)C e sem adição de carbetos (V8SC). As análises de morfologia e granulometria dos pós em diferentes tempos de moagem foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura e análise de tamanho de partículas por difração a laser. A caracterização estrutural e mecânica das amostras sinterizadas, temperadas e revenidas foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica, difratograma de raios X, densidade aparente via Arquimedes e por MO, microdureza Vickers e ensaio de compressão. Os resultados revelam que todas condições estabelecidas na MAE foram eficientes com destaque da série V8(VMoCr)C, com tamanho médio de partícula de 11,48 μm. Os parâmetros de sinterização se mostraram eficientes, apresentando densificação média de 86,31% em relação ao material CR, com destaque para a série V8SC (87,46%), evidenciado pela menor porosidade aparente. Os tratamentos térmicos de têmpera e revenimento promoveram um aumento da dureza e resistência à compressão dos novos materiais desenvolvidos, principalmente após o revenimento, onde a dureza foi próxima do material CR, também tratado. Em relação aos resultados de resistência máxima à compressão e módulo de elasticidade, as três séries apresentaram valores aproximadamente iguais, considerando o desvio padrão, com destaque para as amostras com adição de V8VC que apresentou resistência máxima à compressão de 1710,29 MPa e das amostras V8(VMoCr)C que apresentaram um módulo de elasticidade de 17945,28 MPa. As transformações microestruturais das amostras desenvolvidas neste trabalho foram semelhantes àquelas do aço Vanadis®8 como recebido. Logo, o processo de MP com a utilização da técnica de MAE se mostrou ser uma rota alternativa eficiente na reutilização dos cavacos do aço ferramenta Vanadis®8.
Abstract: Uddeholm Vanadis®8 Superclean steel corresponds to the grade of cold work tool steels containing high contents of carbon, vanadium, chromium and molybdenum, high wear resistance, high mechanical strength and hardness, dimensional stability and good toughness, being used in various applications as in the manufacture of dies for mechanical forming, extruders, cutlery. They are supplied to demand in the form of ingots and billets which need to be machined to form the final product. The chips generated in the machining process are often remelted and/or maybe even discarded, which harms the environment, in addition to the loss of the material's added value. In order to reuse metallic waste, the Powder Metallurgy (PM) route has proven to be an efficient alternative for having high use of raw material, low energy consumption, production of parts / components with structural and mechanical homogeneity and good superficial finish. Thus, this work had as objective the production of metallic powders by the process of high energy ball milling (HEBM) from the reuse of Vanadis®8 steel chips with and without addition of carbides. As a comparative effect on the efficiency of the HEM, three series were determined: with addition of vanadium carbides (V8VC), a mixture of vanadium, chromium and molybdenum carbides - V8(VMoCr)C and without addition of carbides (V8SC). The morphology and granulometry analyzes of the powders at different milling times were performed by scanning electron microscopy and particle size analysis by laser diffraction. The structural and mechanical characterization of the sintered, quenched and tempered were performed by scanning electron microscopy, optical microscopy, X-ray diffraction, bulk density via Archimedes and by MO, Vickers microhardness and compression testing. The results reveal that all the usual conditions in the HEBM were efficient, with an emphasis on the V8(VMoCr)C series, with an average particle size of 11.48 µm. The sintering parameters improve, increasing the average density by 86.31% in relation to the CR material, with an emphasis on a V8SC series (87.46%), evidenced by the lower apparent porosity. The quenching and tempering heat treatments promoted an increase in the microhardness and compressive strength of the new materials developed, mainly after the tempering, where the microhardness was close to the CR material, also treated. Regarding the results of maximum compressive strength and modulus of elasticity, as three series presented approximately equal values, considering the standard deviation, with emphasis on the additions of V8VC, which presented high compressive strength of 1710.29 MPa, and for the samples V8(VMoCr )C wich presented an elastic modulus of 17945.28 MPa. The microstructural transformations for the materials developed in this work were similar to Vanadis®8 steel as received. Therefore, the PM process using the HEBM technique proves to be an efficient alternative route in the reuse of Vanadis®8 tool steel chips.
Palavras-chave: Vanadis®8
Reciclagem de cavacos
Adição de carbetos
Metalurgia do pó
Moagem de alta energia
Sinterização
Tratamentos térmicos
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IFQ - Instituto de Física e Química
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado Profissional - Engenharia de Materiais
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2495
Data do documento: 3-Ago-2021
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