High speed steel M2 solidification study in diferent ingots and its effects in the microestructure and mechanical properties

Os aços rápidos são principalmente empregados em ferramentas de corte, como brocas, machos e fresas de topo. Sua microestrutura é composta por martensita, com alta dureza e alta resistência ao revenido, e carbonetos nela dispersos na condição final de trabalho. Os principais elementos de liga empregados no aço rápido M2 são Mo, W e V. O presente trabalho analisa 3 tipos de lingotes: de 150 Kg, de 850 Kg e de 1700Kg, todos com relação H/D (altura/seção transversal) igual a 3. É estudada a correlação dos dois principais parâmetros do processamento dos aços rápidos, tamanhos dos lingotes e conformação a quente, avaliado por medidas microestruturais e propriedades mecânicas. Os efeitos do tamanho de lingotes, do tamanho das células e das taxas de resfriamento na microestrutura bruta de solidificação e seus efeitos na microestrutura e propriedades mecânicas após conformação a quente por forjamento foram abordados. A taxas de resfriamento, relacionada ao tamanho dos lingotes, são variáveis que afetam diretamente o tamanho e a distribuição desses carbonetos após forjamento, que vão agir diretamente nas propriedades finais desses materiais, principalmente resistência ao desgaste e tenacidade. Os resultados mostraram que, apesar dos lingotes menores proporcionarem taxas de resfriamento mais altas, suas dimensões não são suficientes grandes para proporcionar grau de redução de área suficiente na deformação a quente, capaz de proporcionar propriedades mecânicas adequadas. Além disso, lingotes muito pequenos são improdutivos industrialmente. Já os lingotes maiores, apesar de permitirem taxas de deformação mais altas e proporcionar maior produtividade, geram segregações que comprometem a tenacidade final nos tarugos. O compromisso entre a produtividade e qualidade são fundamentais e precisam ser considerados.The high speed steels are mostly applied in cutting tools, like drills, cores and top milling cutter. Its microstructure is composed by martensite, with high hardness, strong tempering resistance and disperses carbides on its final work condition. The main alloys elements used in the M2 high speed steel are the Mo, W and V. It was studied 3 types of ingots: 150 Kg, 850 Kg and 1700Kg, all of them with a H/D relation (high/ transversal section) = 3. Also, its was studied two of the principal process parameters of the high speed steels, ingot sizes and hot deformation, analyzed by microstructure sizes and mechanical properties. It was analyzed the effects of the ingots sizes, cells sizes and cooling rates in the ingots microstructures and its effects in the microstructure and mechanical properties after the hot deformation by the forging process. The cooling rates, related to the ingot sizes, are variables that affect directly the size and carbides distribution after the forging process, and they will act directly in the final properties of these materials, especially in the wear resistance and toughness. The results show that, even the smaller ingots provide higher cooling rates; its dimensions are not big enough to provide a sufficient reduction area degree in the hot deformation, able to provide adequate mechanical properties. Also, too small ingots are not industrial productiveness. In the other hand, the big ingots, in spite of allow higher deformation rates, and provide more productivity; generate segregation that compromised the final toughness in the ingots. The commitment between the productiveness and the quality are essential and must be considered