Estudo da sinterização de carbeto de tungstênio utilizando ligantes alternativos 316L e FeNi com adição de cromo

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Autor(a) principal: Santos, Alessandra Agna Araújo dos
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24639
Resumo: Metal duro do tipo WC-Co é utilizado na usinagem, perfuração e ou fabricação de ferramentas de corte. Atualmente, 70% das ferramentas de corte são carbetos do tipo WCligante. Em números de produção, aproximadamente 40,000 MT de ferramentas à base de WC foram produzidas mundialmente desde 2011. Hoje, mais de 90% da produção de todo o metal duro, do tipo WC-ligante, utiliza o cobalto como ligante principal. A superioridade do cobalto em relação a outros ligantes está ligada a vários fatores, sendo o principal a largura da janela de carbono no diagrama de fase. As pesquisas por ligantes alternativos que possam vir a substituir ao menos de forma parcial o cobalto são de extrema importância, devido: á escassez e preço do cobalto e principalmente pelo sistema WC-Co ser carcinogênico. O objetivo da referida tese de doutorado foi analisar a viabilidade do uso dos ligantes alternativos 316L e FeNi com adição de cromo no WC. Ambos os sistemas WC-316L (teores de ligante de 5, 7 e 20%) e WC-20%FeNi com adição de cromo (em 5, 10 e 20%) foram processados pela rota de metalurgia do pó, seguindo as etapas: preparação das misturas, moagem (1h, 24h), compactação uniaxial (200 MPa) e sinterização a vácuo (1400oC/1h). As caracterizações realizadas em todas as amostras sinterizadas foram: microscópia ótica e eletrônica, difração de raios x, saturação magnética e coercitividade, dureza, ataque químico eletrolítico. Foi realizado cálculos das secções verticais dos diagramas de fase para o sistema WC-FeNi com adição de cromo. Os resultados obtidos e discutidos demonstram que o ligante 316L não é uma alternativa viavél em metal duro devido conter elevado teor de cromo. O ligante alternativo 316L quando sinterizado com carbeto de tungstênio sempre precipitará fase eta, fato que inviabiliza sua aplicação como ligante alternativo em WC. Para o ligante FeNi com adição de cromo, os resultados demonstram que o máximo teor de cromo que pode estar contido em solução em WC, de forma que não haja precipitação de carbeto de cromo é de aproximadamente 4%. A adição de cromo acima de 4% em solução, leva à precipitação de carbetos complexos de cromo, e ainda reduz drasticamente a janela de carbono do compósito.
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Em números de produção, aproximadamente 40,000 MT de ferramentas à base de WC foram produzidas mundialmente desde 2011. Hoje, mais de 90% da produção de todo o metal duro, do tipo WC-ligante, utiliza o cobalto como ligante principal. A superioridade do cobalto em relação a outros ligantes está ligada a vários fatores, sendo o principal a largura da janela de carbono no diagrama de fase. As pesquisas por ligantes alternativos que possam vir a substituir ao menos de forma parcial o cobalto são de extrema importância, devido: á escassez e preço do cobalto e principalmente pelo sistema WC-Co ser carcinogênico. O objetivo da referida tese de doutorado foi analisar a viabilidade do uso dos ligantes alternativos 316L e FeNi com adição de cromo no WC. Ambos os sistemas WC-316L (teores de ligante de 5, 7 e 20%) e WC-20%FeNi com adição de cromo (em 5, 10 e 20%) foram processados pela rota de metalurgia do pó, seguindo as etapas: preparação das misturas, moagem (1h, 24h), compactação uniaxial (200 MPa) e sinterização a vácuo (1400oC/1h). As caracterizações realizadas em todas as amostras sinterizadas foram: microscópia ótica e eletrônica, difração de raios x, saturação magnética e coercitividade, dureza, ataque químico eletrolítico. Foi realizado cálculos das secções verticais dos diagramas de fase para o sistema WC-FeNi com adição de cromo. Os resultados obtidos e discutidos demonstram que o ligante 316L não é uma alternativa viavél em metal duro devido conter elevado teor de cromo. O ligante alternativo 316L quando sinterizado com carbeto de tungstênio sempre precipitará fase eta, fato que inviabiliza sua aplicação como ligante alternativo em WC. Para o ligante FeNi com adição de cromo, os resultados demonstram que o máximo teor de cromo que pode estar contido em solução em WC, de forma que não haja precipitação de carbeto de cromo é de aproximadamente 4%. A adição de cromo acima de 4% em solução, leva à precipitação de carbetos complexos de cromo, e ainda reduz drasticamente a janela de carbono do compósito.Hard metal WC-Co is used in the machining, drilling and or manufacturing of cutting tools. Currently, 70% of the cutting tools are WC-binder carbides. In production numbers, approximately 40,000 MT of WC-binder tools have been produced worldwide since 2011. Today, more than 90% of all WC-binder production uses cobalt as the main binder. The superiority of cobalt over other binders is linked to several factors, the main being the width of the carbon window in the phase diagram. The search for alternative binders that may at least partially replace cobalt is of extreme importance due to the scarcity and price of cobalt and especially the WC-Co system being carcinogenic. The goal of this doctoral thesis was to analyze the feasibility of using alternatives binders 316L stainless steel and FeNiCr alloy, in tungsten carbide. Both system WC-316L (5, 7 and 20% of binder contents) and WC-20%FeNi with addition of chromium (in 5, 10 and 20% in solution) were processed by powder metallurgy route following the steps: preparation of the mixtures, milling (1h, 24h), compaction uniaxial (200MPa) and vacuum sintering (1400oC/1h). The all samples were characterized by optical and electron microscopy, xray diffraction, magnetic saturation and coercivity, hardness and electrolytic etching. The calculation of vertical sections of the phase diagrams for the system WC-FeNiCr was made. The results obtained and discussed demonstrate that the binder 316L, is not a viable alternative in hard metal because it contains high chromium content. The binder 316L when sintered with tungsten carbide will always precipitate eta phase, which makes its application as an alternative binder in WC impossible. For the binder FeNiCr, the results demonstrate that the maximum content of chromium that may be contained in solution in tungsten carbide that there is no precipitation of chromium carbide is approximately 4%. The addition of chromium above 4% in solution leads to the precipitation of chromium complex carbides, and further drastically reduces the carbon window of the composite.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAMetalurgia do póMetal duroLigantes alternativosAço inoxidável austenítico 316LLigante FeNiFase eta ηCarbeto de cromoEstudo da sinterização de carbeto de tungstênio utilizando ligantes alternativos 316L e FeNi com adição de cromoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISUFRNBrasilinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNTEXTEstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdf.txtEstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdf.txtExtracted texttext/plain187198https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/24639/2/EstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdf.txtc1186f029eff0168c843b97f4ede2346MD52THUMBNAILEstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdf.jpgEstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg3944https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/24639/3/EstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdf.jpg48113491592dd802361ae6421dd6c0bbMD53TEXTEstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdf.txtEstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdf.txtExtracted texttext/plain187198https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/24639/2/EstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdf.txtc1186f029eff0168c843b97f4ede2346MD52THUMBNAILEstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdf.jpgEstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg3944https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/24639/3/EstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdf.jpg48113491592dd802361ae6421dd6c0bbMD53ORIGINALEstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdfEstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdfapplication/pdf10115995https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/24639/1/EstudoSinterizacaoCarbeto_Santos_2017.pdf2ef57b4047d8375ca3e774e85cda20d4MD51123456789/246392022-09-30 18:09:47.994oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/24639Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2022-09-30T21:09:47Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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