Efeito do forjamento a frio no envelhecimento isotérmico de aços maraging C300

Abstract

Os aços maraging são ligas de baixo carbono e elevado teor de elementos de liga e associam uma alta resistência mecânica com uma elevada tenacidade à fratura. Estas propriedades são obtidas através do endurecimento por precipitação durante o tratamento térmico de envelhecimento em uma matriz martensítica. Pelo fato de o custo de produção ser muito alto, os aços maraging são utilizados em aplicações específicas em que há altíssimas solicitações mecânicas. A conformação mecânica nos aços maraging é uma alternativa de processo de fabricação que permite alterar as propriedades mecânicas e a cinética de precipitação. O presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito do forjamento a frio no envelhecimento isotérmico de um aço maraging C300. Foi estudado o envelhecimento de amostras na condição não deformada e deformada por forjamento a frio da martensita. Através da comparação das amostras nessas duas condições e utilizando de ensaios de dilatometria, microdureza Vickers e análise metalográfica por microscopia óptica e eletrônica de varredura, foi possível analisar a cinética de formação de novas fases durante o envelhecimento realizado em diferentes temperaturas. Estas análises permitiram obter diagramas tempo-temperatura-transformação para o estado deformado e não deformado. Os resultados obtidos revelaram que o estado deformado possui um valor de dureza Vickers maior que o estado não deformado, devido ao encruamento que ocorre no material. Além disso, foi constatado que o estado deformado acelera a precipitação dos compostos intermetálicos, pois aumenta os sítios preferenciais de nucleação, ao gerar uma maior densidade de discordâncias. A formação da austenita reversa em tempos/temperaturas mais elevadas ocasiona uma redução no valor da dureza do material.

Abstract: Maraging steels are low carbon and high alloying element alloys that combine high mechanical strength with high fracture toughness. These properties are obtained through precipitation hardening during the age-hardening heat treatment in a martensitic matrix. Due to the high production cost, maraging steels are used in specific applications that require very high mechanical loading. Cold forging is a mechanical forming process that allows altering the mechanical properties and precipitation kinetics without the addition of further alloying elements. The aim of this work was to study the effect of cold forging on the isothermal aging of a maraging steel C300. The aging of samples in the non-deformed and deformed condition by cold forging of the martensite were studied. Through the comparison of the samples in these two conditions and using dilatometry tests, Vickers microhardness and metallographic analysis by optical and scanning electron microscopy, it was possible to analyze the kinetics of formation of new phases during the aging performed at different temperatures. These analyses allowed obtaining time-temperature-transformation diagrams for the deformed and non-deformed states. The obtained results revealed that the deformed state has a higher Vickers hardness value than the non-deformed state, due to the work hardening that occurs in the material. In addition, it was found that the deformed state accelerates the precipitation of intermetallic compounds, as it increases the preferential nucleation sites by generating a higher density of dislocations. The formation of reverse austenite at higher times/temperatures causes a reduction in the hardness value of the material.