Ferramentas de corte a base de carbonetos cimentados (metais duros) aplicadas ao torneamento de aço AISI 4340 endurecido: contribuição ao estudo de substituição ao sistema WC-Co por uma alternativa NbC-Ni.

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Fernandes, Laerte José
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: AISI 4340 steel; Cermet; Cutting tools; Hardmetal; Machining; Metalurgia do pó; NbC; Nickel; Nióbio; Níquel; Powder metallurgy; SinterHip; Sintering; Sinterização; Torneamento; Turning; Usinagem; Wear
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-16072021-141142/

O desenvolvimento de ferramentas de corte é desafio constante, que visa melhorar o desempenho e reduzir a dependência de matérias-primas como WC e Co. A demanda por Co, já escasso, vem aumentando com uso em baterias para carros elétricos, ocasionando flutuação de preços. Além disto, matérias-primas usadas na produção de WC-Co são associadas a doenças de trabalho (toxicidade). O objetivo deste estudo é investigar a alternativa para ferramentas de corte, NbC, investigando relações entre fabricação-microestrutura-propriedades no desempenho durante torneamento do aço AISI 4340, possibilitando a substituição de ferramentas tradicionais, WC. Foram desenvolvidas cinco classes de insertos (testes de torneamento), NbC-Ni, variando formulação e condições de sinterização. Estas foram caracterizadas (dureza, tenacidade a fratura e densidade), mecanismos de desgaste foram abordados, e o tempo médio de vida da aresta de corte determinado. Como referência quanto ao desempenho, incluiu-se um inserto de metal-duro comercial, classe ISO P10. A classe NbC_Ni-967 (10%p Ni) apresentou resultado superior se comparado com os obtidos para outras classes NbC-Ni e para o ISO P10. Entretanto, a vida da aresta apresentou dispersão (15%) superior à obtida para a referência (3%), fato que deve estar ligado a heterogeneidades microestruturais, como porosidade e contiguidade entre carbonetos, que foram mitigadas com uma moagem mais intensa (dobro do tempo) e com uma ressinterização sob pressão (SinterHip), dando origem as classes SH1 e SH2. O desempenho para a classe SH2 foi estatisticamente igual ao da classe NbC_Ni-967, portanto superior ao WC-Co referência, porém com uma redução na dispersão do tempo de vida da aresta (4%). Houve redução da porosidade, mas a microestrutura continuou heterogênea. Concluiu-se que há potencial para ferramentas de corte à base de NbC-Ni, podendo estas substituírem parcialmente as convencionais.