Orientador : Ettore Bresciani Filho

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas

Resumo: O desenvolvimento tecnológico e a crise dos metais forçam os pesquisadores a procurar soluções alternativas cara os materiais ate agora utilizados. O nióbio, por ser um metal relativamente abundante, surge como una opção viável de elemento substitutivo em vários setores. Um deles, ainda em...

Resumo: O desenvolvimento tecnológico e a crise dos metais forçam os pesquisadores a procurar soluções alternativas cara os materiais ate agora utilizados. O nióbio, por ser um metal relativamente abundante, surge como una opção viável de elemento substitutivo em vários setores. Um deles, ainda em fase de exploração, e o dos aços-ferramenta. Para que se conheça qual a melhor forma de atuação desse metal como elemento de liga, e necessário estudar como se desenvolve o processo de solidificação de um novo aço produzido. Para tanto, foi construído um aparelho de analise térmica, e os aços analisados foram o aço rápido do tipo M2 como referência e três aços modificados, onde o tungsténio foi total ou parcialmente substituído por nióbio. As técnicas de analise utilizadas foram a analise térmica (onde o comportamento da amostra durante o resfriamento a uma velocidade predeterminada é registrado através de uma curva tempo-temperatura, de pois que a amostra e aquecida, fundida e superaquecida) e o congelamento de amostras em temperaturas convenientes, de maneira a correlacionar a microestrutura com as reações observadas na curva de solidificação. Esses me todos permitiram a sugestão das reações de solidificação e do mecanismo através do qual elas se manifestam. Verificou-se que a substituição total de tungsténio por nióbio transforma a estrutura do aço rápido M2 num eutético de ferrita e carboneto de nióbio, com uma fase idiomórica primaria de carboneto de nióbio e outra de contorno de grão, composta de carbonetos e intermetálicos dos outros elementos de liga. A solidificação se dá numa faixa bem estreita de temperaturas de tal forma que a liga se comporta como um eutético de' fases complexas. O mecanismo de solidificação proposto é baseado no conceito de zona de cresci mento conjunto. A substituição parcial do tungsténio por nióbio resultou em aços que se comportam durante de resfriamento de forma semelhante aos aços rápidos, pois a solidificação se dá em varias reações

Abstract: Technological development and short age of metals require new alternatives for materials in current use . Hiobi um is one of the metals in abundance nowadays, and its utilization is conquering many fields. One of them, being still in exploration, is the tool steels sector. In order to...

Abstract: Technological development and short age of metals require new alternatives for materials in current use . Hiobi um is one of the metals in abundance nowadays, and its utilization is conquering many fields. One of them, being still in exploration, is the tool steels sector. In order to get a better understanding on how to make substitutions of the many alloy elements in steel by niobium, it is necessary to know how the solidification process develops. To attain this objective, which is the main reason of this work, a thermal analysis apparatus was built.The steel in study was the Wl type high speed steel, where tungsten was partial and tottaly substituted by niobium. The techniques employed were thermal analysis (where the sample is heated, melted and after a superheating, is left to cool and solidify in a pre-determined rate, with it's time-temperature curve registered), and freezing of samples at convenient temperatures, so that the microstructural changes could be analysed during the cooling process. These studies resulted in a proposition for the reaction sequence and mechanism of solidification for the modified steels. It was verified that the total substitution of tungsten by niobium transforms the M2 high speed steel in a ferrite-niopium carbide eutectic, with a primary niobium carbide idiomorphic phase and a grain boundary phase constituted of other alloy carbide and intermetallies. The solidification mechanism suggested is based in the coupled zone concept. The partial substitution of tungsten by niobium
resulted in steels that behave in the same way high speed steels, in the sense of the solidification process developing in many reactions