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INFLUÊNCIA DO TEOR DE CARBONO DE PÓS DE AÇO INOX 440-C NA MICRODUREZA DE COMPONENTES OBTIDOS VIA MPI

L.H.S. de Almeida (1), W. Ristow Jr (2)

(1) Laboratório de Materiais, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Universitário Trindade, Florianópolis SC, cep: 88040-900.
(2) Lupatech S/A - Divisão Steelinject, Rua Dalton Lahn dos Reis, 201, Caxias do Sul RS, cep: 95112-090

Palavras-chave:Aço inox 440-C, Moldagem de Pós por Injeção, Sinterização.

Resumo

A moldagem de pós por injeção (MPI) vem consolidando-se entre os processos de fabricação principalmente por possibilitar ampla liberdade geométrica em seus componentes. Tal característica é possível porque os pós, metálicos ou cerâmicos, são adequadamente homogeneizados com um sistema de ligante, geralmente polimérico, e essa mistura, graças às suas características reológicas sob certas temperaturas, é injetada em uma matriz. Após a injeção o sistema de ligante é removido e os componentes são sinterizados, alcançando-se assim as propriedades desejadas.

A aplicação de aços com considerável teor de carbono em suas composições químicas ainda é restrita dentro da moldagem de pós por injeção, tendo em vista que o controle do teor de tal elemento dentro do processo é bastante difícil e pode ser influenciado por fornos, ciclos e atmosferas de remoção de ligante e sinterização. Dessa forma, o escopo do presente trabalho é analisar a microdureza e o teor de carbono em peças de aço inox 440-C fabricadas via MPI partindo-se de pós com porcentagens distintas de carbono em suas composições químicas.

Preparou-se adequadamente as misturas A e B para injeção, ambas misturas foram compostas pelo mesmo sistema de ligante e pela mesma porcentagem de carregamento sólido. Alterou-se apenas o pó de aço inox 440-C utilizado em cada mistura. A Tabela 1 mostra as composições químicas, segundo fabricante, dos pós utilizados em cada mistura.


Os pós utilizados nas misturas A e B possuem partículas que tendem a geometria esférica. A Tabela 2 mostra o diâmetro médio das partículas, a densidade e a densidade batida dos pós, segundo dados do fabricante.

Após a homogeneização das misturas, os componentes foram injetados em uma matriz. Em seguida procedeu-se a remoção do sistema de ligante, tal etapa foi realizada em dois passos: remoção química através de solvente e remoção térmica em forno resistivo sob fluxo de uma mistura gasosa composta por 90% de Ar e 10% de H2.

A sinterização ocorreu em um forno a vácuo com resistências de molibdênio sob fluxo de uma mistura gasosa composta por 90% de Ar e 10% de H2, a pressão de trabalho ficou próxima à 0,35x10-3torr e as peças foram mantidas por sete horas na temperatura de 1250ºC.

A caracterização dos componentes sinterizados foi realizada através de microdureza superficial Hv com 200gf de carga e quantificação do teor de carbono. Os ensaios de microdureza foram realizados em duas amostras provenientes de cada mistura e executou-se três medições em cada amostra, os resultados encontram-se na Tabela 3. Quantificou-se o teor de carbono de três amostras oriundas de cada mistura, a Tabela 4 mostra os resultados.


Analisando as porcentagens de carbono dos componentes sinterizados e comparando-as com as porcentagens dos pós nota-se que as amostras provenientes da mistura A perderam em média 0,277% de C em massa, enquanto as amostras oriundas da mistura B perderam 0,241% de C em massa. Os valores de microdurezas obtidos foram distintos para as duas misturas, sendo que as amostras da mistura A apresentaram valores mais elevados, apesar de suas porcentagens inferiores de carbono.

Dessa forma, pode-se concluir que quantidades maiores de carbono não contribuíram para o aumento da microdureza das amostras. Tal efeito pode estar relacionado a diminuição da sinterabilidade com o aumento da porcentagem de carbono do material. Por outro lado, pode se afirmar que, segundo Silva e Mei (1988), os valores mais elevados de microdureza estão relacionados com maiores percentuais de mânganes no pó utilizado na mistura A, tendo em vista que tal elemento é endurecedor em aços. Conclui-se também que, de acordo com Metals Handbook (1992), o pó utilizado na mistura A não foi adequado para gerar o percentual especificado de carbono nos componentes de aço inox 440-C para os materiais e métodos empregados nesse trabalho.


Agradecimentos: Os autores agradecem à empresa Lupatech S/A - Divisão Steelinject pelo suporte financeiro.

Referências Bibliográficas:

German, R.M., Bose, A., Injection Molding of Metals and Ceramics, MPIF 1997.
Silva, A.L.C. , Mei, P.R., Aços e Ligas Especiais, Eletrometal Metais Especiais, 1988.
Metals Handbook, Desk Edition 1992.