APLICAÇÃO DE NITRETAÇÃO E TRATAMENTO DUPLEX EM BROCAS DE AÇO RÁPIDO - HSS

Abstract

RESUMO: A vida útil das ferramentas está diretamente ligada à produtividade e à competitividade das indústrias manufatureiras. Nesse contexto, a aplicação de revestimentos superficiais é a melhor alternativa para otimização de brocas helicoidais, especialmente as de pequeno diâmetro. O objetivo do presente trabalho é avaliar a aplicação de nitretação a plasma (nas temperaturas de 450 ºC e 500 °C) e de tratamento duplex em brocas de aço rápido - HSS. A nitretação a plasma produz uma camada superficial com elevada dureza e resistência ao desgaste, com a vantagem de manter a tenacidade do núcleo. O tratamento duplex consiste na deposição de um filme fino (o filme de nitreto de titânio - TiN apresenta elevada dureza, resistência ao desgaste e estabilidade térmica) associados a um tratamento preliminar de nitretação (importante para melhorar a adesão do filme). As brocas foram caracterizadas por Ensaio de Microdureza Vickers, Microscopia Eletrônica de varredura – MEV, Espectroscopia por Dispersão de Energia – EDS e ensaio de desempenho, onde foram medidos o desgaste de flanco na aresta de corte e os diâmetros dos furos usinados em corpos de prova de aço SAE1045. Todos os tratamentos resultaram em uma dureza superficial maior do que a do material de partida. As ferramentas submetidas à nitretação a 500 °C e ao tratamento duplex, apresentaram desempenho abaixo do esperado, não apresentando viabilidade para aplicação nessas condições. A broca nitretada a 450 °C apresentou maior vida útil do que a broca sem tratamento, e produziu todos os furos respeitando os limites definidos pela tolerância 9H12. O trabalho mostrou que a aplicação de nitretação a plasma (temperatura de 450°C) contribui para o aumento da vida útil de brocas de aço rápido HSS e para melhoria da qualidade dimensional dos furos.

ABSTRACT: The useful life of the tools is directly linked to the productivity and competitiveness of the manufacturing industries. In this context, the application of surface coatings is the best alternative for optimization of helical drills, especially those of small diameter. The objective of the present work is to evaluate the application of plasma nitriding (at temperatures of 450 ° C and 500 ° C) and duplex treatment in drills of high speed steel HSS. Plasma nitriding produces a surface layer with high hardness and wear resistance, with the advantage of maintaining nucleus tenacity. The duplex treatment consists of the deposition of a thin film (TiN titanium nitride film exhibits high hardness, wear resistance and thermal stability) associated with a preliminary nitriding treatment (important for improving film adhesion). The drills were characterized by Vickers Microhardness Test, Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersion Spectroscopy (EDS) and performance test, where the flank wear was measured at the cutting edge and the diameters of the holes machined in steel SAE1045. All treatments resulted in a higher surface hardness than that of the starting material. The tools submitted to nitriding at 500 ° C and to the duplex treatment presented below-expected performance, not presenting viability for application under these conditions. The nitrided drill at 450 ° C had a longer life than the untreated drill and produced all holes within the limits defined by the tolerance 9H12. The work showed that the application of plasma nitriding (temperature of 450 ° C) contributes to increase the useful life of high speed steel drills - HSS and to improve the dimensional quality of the holes.