Transverse rupture strength on high speed steel AISI M2 produced by powder metallurgy and subject to a different treatments conditions

O objetivo do trabalho é analisar os mecanismos que se destacaram na fratura sob diferentes condições de tratamento. As condições estudadas foram: Sinterizada (sem tratamento posterior a sinterização), Temperada e Revenida, Boretada, Normalizada, Temperada e Revenida com superfície jateada e Boretada + Revestimento de nitreto de titânio (TiN). Neste trabalho foram realizados ensaios de resistência à ruptura transversal (TRS) em aços rápidos (HSS) AISI M2 produzidos por metalurgia do pó (MP) e com diferentes condições de tratamentos térmicos aplicadas. As amostras foram produzidas com o pó do aço rápido AISI M2 atomizado à água, compactado uniaxialmente em matriz flutuante de duplo efeito e sinterizadas em forno à vácuo. Foram feitas 15 amostras por condição de forma a obter um controle estatístico da variação da porosidade das amostras. Ensaios TRS foram realizados levando os corpos de prova ao rompimento de forma abrupta, sem características de deformação plástica, o que caracterizou as fraturas como frágil. Em uma análise levando em conta a TRS, a dureza e a porosidade, evidenciou-se que a TRS e a dureza não são diretamente proporcionais, porém a TRS é sensível a porosidade, sendo que para variações de 3% na porosidade a TRS pode variar em até 20%. Observando as fractografias, notou-se que as amostras Boretadas, possuem mecanismos de preenchimento de poros através do crescimento da camada de boretos, o que é um fator positivo em relação a TRS. Outro mecanismo observado nas amostras boretadas, é o fato de ocorrer 2 modos de fratura na camada de boretos, o modo I, modo de abertura normal de trinca, e o modo II, modo deslizante de cisalhamento. Esse fato pode ser explicado pela diferença entre os módulos de Elasticidade entre as fases FeB e Fe2B da camada boretada, alterando o comportamento da curva de tensão-deformação, causando uma grande concentração de tensão na região e favorecendo a ocorrência deste efeito. Porosidades do tipo interligadas foram observadas na matriz de todas as condições analisadas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

Effect of Boride Layer on PM HSS AISI M2 on the Mechanisms Acting in the Transverse Rupture Strength Test

<div><p>Herein, it was conducted a study in order to examine the main fracture characteristics in the transverse rupture strength test (TRS) of a high speed steel (HSS) AISI M2 produced by powder metallurgy (PM) and with boriding treatment. Four conditions have been studied: as-sintered, borided, normalized and borided + TiN. The TRS tests were conducted in accordance with ASTM B528-12 standard. Density, Vickers hardness and transverse rupture strength properties were evaluated. Fractography was observed by scanning electron microscope (SEM). TRS test in the as-sintered condition had the best performance. The fractography of samples showed very irregular appearance, with interconnected porosity for the matrix of the samples and the boride layer had a smooth surface with low porosity. It was observed on the boride layer, the growth of boride layers inside the pores, filling them, which is a positive factor on the TRS. However, cracks were observed in the FeB/Fe2B interface of boride layer, which embrittle the material and reduce the TRS. In fractography of borided samples, it is observed that two fracture modes occur, mode I and mode II. This should be explained owing to the difference between the elasticity modulus of FeB and Fe2B interface.</p></div