Avaliação do efeito do tratamento térmico no tamanho do grão do aço AISI 430F ressulfurado

Abstract

O mercado automotivo exige, cada vez mais, processos de manufatura que sejam mais eficientes e economicamente viáveis, permitindo maior espaço para o crescimento competitivo das empresas que nele atuam. Olhando para esta cadeia, é de grande importância que os fornecedores de matéria prima desenvolvam técnicas que possibilitem a entrega de produtos com características cada vez mais próximas às especificados para o produto. De forma a garantir estas entregas, o ciclo produtivo deve ser avaliado e etapas de processamento podem e muitas vezes devem ser adicionadas, de forma a garantir melhorias em propriedades, bem como permitir a otimização de etapas posteriores de processamento. Neste contexto, para materiais metálicos, o ajuste composicional e a aplicação de ciclos de tratamento térmico são fundamentais para garantia de determinadas propriedades, como a dureza e tamanho de grãos, visto que os aportes térmicos permitem energia suficiente para o processo de recristalização e crescimento de grãos. Tendo isso em mente, este trabalho visa avaliar o efeito da adição de enxofre e do tratamento térmico na dureza, no tamanho, na homogeneidade e na distribuição de grãos no aço inoxidável AISI 430F. Uma análise inicial de corridas piloto realizadas na Villares Metals, mostrou que o menor teor de enxofre garante um maior tamanho de grão médio, provavelmente pela menor formação de sulfetos de manganês. No entanto, para garantir uma boa usinabilidade do material, propõe-se aplicar diferentes ciclos térmicos em materiais industriais com enxofre adicionado. Para avaliação da efetividade destes ciclos de tratamento térmico, foram realizadas análises de dureza e de microscopia óptica, para validação do tamanho, distribuição e homogeneidade dos grãos, bem como o efeito dos sulfetos de manganês na cinética de crescimento de grão. Com estes resultados, foi possível verificar os efeitos de tempo e temperatura na cinética de crescimento de grãos.

The automotive market increasingly demands manufacturing processes that are more efficient and economically viable, allowing greater room for the competitive growth of the companies involved. Looking at this chain, it is of great importance that raw material suppliers develop techniques that enable the delivery of products with characteristics increasingly close to those specified for the product. To ensure these deliveries, the production cycle must be evaluated, and processing stages can and often should be added to ensure improvements in properties, as well as to allow the optimization of subsequent processing stages. In this context, for metallic materials, compositional adjustment and the application of heat treatment cycles are fundamental to guarantee certain properties, such as hardness and grain size, as thermal inputs provide sufficient energy for the recrystallization process and grain growth. With this in mind, this work aims to evaluate the effect of sulfur addition and heat treatment on the hardness, size, homogeneity, and grain distribution in AISI 430F stainless steel. An initial analysis of pilot runs carried out at Villares Metals showed that a lower sulfur content ensures a larger average grain size, probably due to the lower formation of manganese sulfides. However, to ensure good machinability of the material, it is proposed to apply different thermal cycles to industrial materials with added sulfur. To evaluate the effectiveness of these heat treatment cycles, hardness and optical microscopy analyses were performed to validate the size, distribution, and homogeneity of the grains, as well as the effect of manganese sulfides on the grain growth kinetics. With these results, it was possible to verify the effects of time and temperature on the grain growth kinetics.