Estudo de aços inoxidáveis martensíticos para aplicações em cutelaria

Abstract

O objetivo desta dissertação é a compreensão da composição química de aços inoxidáveis no desempenho de facas para várias utilizações, desde a faca de chefe de cozinha até à tátil, ou seja, vulgarmente designada por faca de ponta em mola. A referência que é assumida no estudo é a normalmente utilizada na empresa ICEL. Com efeito, aços do tipo AISI 420 MoV são muitas vezes utilizados nestas aplicações. Contudo, com o avançar do tempo têm aparecido no mercado novas soluções de aços, para aplicações congéneres, cuja composição química apresenta elevadas concentrações de vanádio, com teores de carbono elevados ou mesmo com nitrogénio. Assim, foram considerados sempre os tratamentos e ciclos térmicos adotados pela ICEL e estudado o seu efeito na microestrutura e dureza após têmpera. Do estudo realizado, pode ser concluido que a velocidade de arrefecimento usada (com ou sem chiller) conduz a uma estrutura similar onde estão sempre presentes carbonetos primários (carbonetos de elevada dimensão) e carbonetos secundários formados durante o arrefecimento (de pequena dimensão). Este tipo de microestrutura pós-têmpera, que ocorre, nos aços AISI 420 MoV, necessariamente contribui para uma diminuição da resistência à corrosão e da dureza após revenido. Portanto, há duas soluções: uma que é aumentar a temperatura de austenitização e a velocidade de arrefecimento, se bem que o incremento da temperatura de austenitização, acima da temperatura típica de dissolução do carboneto de crómio (〖Cr〗_23 C_6), típico deste aço, só contribui para o aumento do tamanho de grão. Da análise de catálagos de aços inoxidáveis e de trabalhos publicados, mostra cada vez mais o interesse acrescido, para as aplicações referidas, de aços inoxidáveis com elevados teores em vanádio e, consequentemente, em carbono e em alguns casos mesmo em nitrogénio. As vantagens indicadas estão normalmente relacionadas com maior resistência à oxidação/ corrosão, ao desgaste, tenacidade e à manutenção durante mais tempo do fio da superfície cortante. A comparação das propriedades resultantes da adoção destes aços revela que há acrescendo significativo de custo resultante da estabilização da austenite residual pela presença de carbono e, particularmente, de nitrogénio, que obriga à utilização de têmperas criogénicas de elevado custo. De notar também que para iguais condições de aquecimento a melhoria atingida não justifica o custo. Em conclusão, deverá ser dada particular importância a dois parâmetros, à temperatura real de aquecimento e à velocidade de arrefecimento, mas, sobretudo, atuar na temperatura e números de revenidos.

The aim of this dissertation is to understand the chemical composition of stainless steels in the performance of various uses, from a chef knife to tactile, ie commonly referred to as the spring tip knife. A reference that is assumed in the study is usually used in the company ICEL. Indeed, AISI 420 MoV types are often used in such applications. However, with the advancement of time, these devices do not appear on the market new solutions for similar applications, whose chemical composition presents variations of audio, with high carbon content or even with nitrogen. Thus, the procedures and thermal cycles adopted by ICEL and always studied or their effect on microstructure and duration after temperatures were always considered. The study can be concluded with a used cooling speed (with or without chiller), conducted by a similar structure, where primary carbides (high density carbides) and secondary carbides formed during cooling (small size) are always present. . This type of post quench microstructure, which occurs in AISI 420 MoV, includes contributions to decreased corrosion resistance and hardness after tempering. Therefore, there are two solutions: one is to increase the austenitization temperature and the cooling rate, although the increase in the austenitization temperature above the typical chromium carbide dissolution temperature (〖Cr〗 _23 C_6) typical of this steel only contributes to the increase in grain size. From the analysis of catalogs of stainless steels and published works, it is increasingly showing the increased interest for the above applications of stainless steels with a high content of vanadium and, consequently, carbon and in some cases even nitrogen. The indicated advantages are usually related to increased oxidation / corrosion resistance, wear, toughness and longer maintenance of the cutting edge wire. Comparison of the properties resulting from the adoption of these steels shows that there is a significant cost increase resulting from the stabilization of residual austenite by the presence of carbon and particularly nitrogen, which requires the use of high cost cryogenic tempering. Note also that for equal heating conditions the improvement achieved does not justify the cost. In conclusion, particular importance should be given to two parameters, the actual heating temperature and the cooling speed, but above all to act on the temperature and tempering numbers.