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APLICAÇÃO DA DESCARBONETAÇÃO VISANDO A OTIMIZAÇÃO DE PROCESSOS PARA A FABRICAÇÃO DE FACAS MOLDÁVEIS Thiene Jorge Galutti (1) , Carlos Roberto Gianini Junior (2) e Jorge Kolososki (3) (1) [email protected] - Engenheira de Materiais; (2) Engenheiro Metalurgista da Mangels Industrial S.A; (3) Professor do Departamento de Engenharia de Materiais da FEI - Fundação Educacional Inaciana. RESUMO Este trabalho apresenta um estudo sobre o efeito da descarbonetação nas propriedades de um aço ABNT 1050 utilizado na fabricação de facas moldáveis. Os resultados obtidos revelaram a boa influência do fenômeno de descarbonetação em processos de conformação do material, reproduzindo as características de facas importadas de alta qualidade, as quais ao serem dobradas a 180° não apresentaram fraturas ou trincas. Para a realização da descarbonetação verificou-se a importância do controle da atmosfera do forno, constituída de 5 % de hidrogênio e 95% de nitrogênio, a qual evita a oxidação do material, sendo a água o principal agente descarbonetante. Amostras foram descarbonetadas á 700 ºC durante quatro horas, e resfriadas dentro do forno. Através do tratamento térmico de austêmpera com temperatura de austenitização de 840 °C por 10 minutos e resfriamento em banho de sal a 380 °C por 25 minutos, obteve-se um material com estrutura bainítica e dureza 302 HV, proporcionando resistência para o corte do couro e, ao mesmo tempo, a ductilidade necessária para conformação da faca. Palavras-chave: Descarbonetação; Facas moldáveis; Dobramento. TTT 2012 - VI Conferência Brasileira sobre Temas de Tratamento Térmico 17 a 20 de Junho de 2012, Atibaia, SP, Brasil 133
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  • APLICAO DA DESCARBONETAO VISANDO A OTIMIZAO DE

    PROCESSOS PARA A FABRICAO DE FACAS MOLDVEIS

    Thiene Jorge Galutti(1)

    , Carlos Roberto Gianini Junior(2)

    e Jorge Kolososki(3)

    (1) [email protected] - Engenheira de Materiais;

    (2) Engenheiro Metalurgista da Mangels Industrial S.A;

    (3) Professor do Departamento de Engenharia de Materiais da FEI - Fundao Educacional Inaciana.

    RESUMO

    Este trabalho apresenta um estudo sobre o efeito da descarbonetao nas

    propriedades de um ao ABNT 1050 utilizado na fabricao de facas moldveis. Os

    resultados obtidos revelaram a boa influncia do fenmeno de descarbonetao em

    processos de conformao do material, reproduzindo as caractersticas de facas

    importadas de alta qualidade, as quais ao serem dobradas a 180 no apresentaram

    fraturas ou trincas. Para a realizao da descarbonetao verificou-se a importncia

    do controle da atmosfera do forno, constituda de 5 % de hidrognio e 95% de

    nitrognio, a qual evita a oxidao do material, sendo a gua o principal agente

    descarbonetante. Amostras foram descarbonetadas 700 C durante quatro horas,

    e resfriadas dentro do forno. Atravs do tratamento trmico de austmpera com

    temperatura de austenitizao de 840 C por 10 minutos e resfriamento em banho

    de sal a 380 C por 25 minutos, obteve-se um material com estrutura baintica e

    dureza 302 HV, proporcionando resistncia para o corte do couro e, ao mesmo

    tempo, a ductilidade necessria para conformao da faca.

    Palavras-chave: Descarbonetao; Facas moldveis; Dobramento.

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    mailto:[email protected]

  • ABSTRACT

    This work presents a study about the effect of decarburization on the properties of an

    AISI 1050 steel used in the manufacture of moldable knives. The results revealed the

    good influence of the decarburization in sheet-metal forming manufacturing

    processes, reproducing the characteristics of imported high quality knives, which are

    bent to 180 showing no fractures or cracks. To perform the decarburization verified

    the importance of controlling the furnace atmosphere consisting of 5% hydrogen and

    95% nitrogen, which prevents oxidation of the material being the water the primary

    agent of decarburization. Samples were decarburizated at 700C for four hours, and

    cooled inside the oven. By the heat treatment of austempering with austenitizing

    temperature of 840C for 10 minutes and cooling in a salt bath at 380C for 25

    minutes gave a material with bainitic structure and hardness HV 302, providing

    resistance to cut the leather and at the same time, the ductility necessary to forming

    the knife.

    Key words: Decarburization; Moldable knives, Bending.

    I. INTRODUO

    Nos dias atuais o fenmeno de descarbonetao de ao controlado e est sendo

    cada vez mais estudado e utilizado em determinadas aplicaes, como no caso de

    facas moldveis, utilizada no corte de couro de sapatos. Neste conjunto as facas

    devem possuir uma estrutura com altas resistncias mecnica e ao desgaste para

    possibilitar o corte do couro atravs de foras de impacto, porm precisa possuir

    certa ductilidade para que formato da ferramenta de corte desejado seja adquirido,

    conforme mostrado na figura 1.

    Figura 1 Facas moldveis utilizadas para corte de couro. Fonte: autor

    Faca

    Suporte

    Faca

    Pinos-guia

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  • importante ressaltar que a ferramenta de corte constituda de vrias

    partes, fabricadas utilizando diversos tipos de aos, o que impede a realizao do

    tratamento trmico aps montagem final. Assim, importante que cada parte

    utilizada na montagem desta ferramenta esteja tratada e j possua a estrutura

    necessria para suportar os esforos a que ser submetida durante as operaes de

    corte.

    Atravs da caracterizao de facas importadas ser possvel aprimorar o

    processo de fabricao e, consequentemente, as propriedades do produto nacional,

    obtendo-se, assim, facas de alta qualidade e funcionalidade que sejam iguais ou

    superiores aos produtos importados, desenvolvendo o mercado nacional.

    Os resultados deste trabalho podero auxiliar pequenas empresas nacionais na

    adequao de seus processos para obteno de tiras de ao que so utilizadas na

    fabricao de facas moldveis, com reduo de custos e melhoria na qualidade,

    tornando-as competitivas frente aos fornecedores externos.

    Este trabalho tem por objetivo caracterizar amostras de alta qualidade de faca

    moldvel importada e reproduzir, atravs de descarbonetao e austmpera tais

    propriedades no material nacional, visando a otimizao dos processos nacionais de

    fabricao e o aumento da qualidade.

    II. MATERIAIS E MTODOS

    Anlise Qumica

    Visando a identificao do ao utilizado na fabricao das facas importadas

    realizou-se uma anlise qumica, utilizando o mtodo de espectrometria de emisso

    atmica.

    Anlise Metalogrfica e Medidas de Dureza

    Para a realizao da anlise metalogrfica as amostras foram cortadas

    transversalmente e embutidas em baquelite utilizando uma prensa automtica marca

    Techpress 2. A seguir foram lixadas utilizando a seguinte sequncia de lixas: #220,

    #320, #400 e #600. O polimento foi realizado em politrizes mecnicas usando como

    abrasivo pasta de diamante com #6 microns e #2 microns. Para evidenciar a

    estrutura do material as amostras foram atacadas com Nital 2%. Para determinao

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  • da dureza utilizou-se um durmetro marca Shimadzu e escala micro-Vickers com

    carga de 200g.

    Descarbonetao

    A descarbonetao foi realizada em parceria com a empresa Mangels

    Industrial S/A. Para isto utilizou-se um forno industrial eltrico, com atmosfera

    controlada constituda por 5% de hidrognio (H2) e 95% de nitrognio (N2), a uma

    vazo de 10 m/h, visando trs vezes a troca de toda atmosfera contida no forno em

    uma hora de tratamento. importante ressaltar que durante o tratamento houve

    gotejamento de gua, proporcionando vapor em abundncia misturado com a

    atmosfera. Treze amostras de ao ABNT 1050 nacional, com dimenses de 19 mm

    por 150 mm e 2 mm de espessura (padro para as facas) foram colocadas no forno

    temperatura ambiente. Iniciou o aquecimento e, em 5 horas atingiu a temperatura

    pretendida de tratamento de 700C. As amostras permaneceram na temperatura de

    tratamento por 4 horas e foram resfriadas dentro do forno.

    Tratamento Trmico - Austmpera

    O tratamento trmico foi realizado na empresa Austemp Tratamento Trmico

    de Metais Ltda. As amostras descarbonetadas foram austenitizadas 840 C por 10

    minutos e resfriadas em banho de sal 380 C onde permaneceram por 25 minutos,

    seguido de resfriamento ao ar calmo at a temperatura ambiente.

    Ensaios de Dobramento

    Os ensaios de dobramento foram realizados utilizando-se um dispositivo

    prprio de dobramento conforme norma ASTM E 290-09, objetivando-se uma dobra

    de 180 no material, com posterior avaliao visual para detectar a presena de

    trincas e fissuras.

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  • III. RESULTADOS E DISCUSSES

    Anlise qumica

    O resultado da anlise qumica indicou que os materiais importado e nacional

    so semelhantes: segundo norma da ABNT NBR NM 87:2000 o ao nacional o

    ABNT 1050 e o ao importado o ABNT 1045, ambos apropriados para esta

    aplicao.

    Metalografia e Microdureza para Caracterizao das Amostras

    Corpos de prova dos materiais nacional e importado foram preparados e

    analisados microscopicamente. Inicialmente, sem ataque, nenhum deles apresentou

    quantidade significante de incluses que pudessem ser prejudiciais s propriedades

    dos mesmos. Aps ataque com Nital 2% foram novamente examinados, objetivando

    a identificao da estrutura. Os resultados obtidos esto mostrados nas figuras 2 e

    3.

    Figura 2 Micrografia com ataque mostrando a ponta de corte temperada.

    Seo transversal. Materiais (a) Nacional e (b) Importado. Fonte: autor

    Nas figuras 2 (a) e (b) observa-se que a regio de corte de ambas as

    amostras so, aps usinadas (afiadas), temperadas localmente visando elevada

    dureza e resistncia ao desgaste, permitindo assim o corte do couro.

    A faca importada, diferentemente da nacional, possui uma camada superficial

    descarbonetada (regio clara, mostrada na foto 3), a qual possui uma quantidade de

    carbono praticamente nula, proporcionando maior facilidade de conformao. Esta

    camada descarbonetada um dos principais fatores responsveis pela alta

    qualidade das facas moldveis importadas. Nota-se que na regio de corte, durante

    (a) (b)

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  • o processo de afiao, esta camada removida, no influenciando, portanto na

    performance do produto.

    As figuras 4 (a) e (b) apresentam as estruturas das amostras nacional e importada e

    ao compar-las, verifica-se que a amostra naciona