EFFECT OF HEAT TREATMENT ON MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF TOOL STEELS FOR COLD WORK APPLICATION

Os aços-ferramenta têm importante participação no mercado mundial de aços. São usados na indústria metal-mecânica como ferramentas de corte, moldes, punções, matrizes, etc. Devido ao uso de grande responsabilidade, é importante discutir a relação entre microestrutura e propriedades mecânicas, porque é uma prática comum na indústria especificar os tratamentos térmicos com base principalmente na dureza final do material, sem considerar que para um mesmo valor de dureza um aço-ferramenta pode apresentar diferenças nas propriedades mecânicas, dependendo do ciclo de tratamento térmico aplicado. Logo, esta seleção de tratamento térmico é um aspecto tecnológico relevante no desempenho de aços-ferramentas.Os materiais selecionados foram os aços VND, Calmax, VF-800 e Vanadis 10, sendo os três primeiros produzidos por fundição – rota convencional e o último produzido por processo de pressão isostática a quente (HIP) – rota sinterizada.O objetivo deste trabalho foi avaliar o tratamento térmico, a microestrutura e as propriedades mecânicas destes quatro açosferramenta para trabalho a frio, para determinar o tratamento térmico capaz de promover a melhor relação dureza-tenacidade. Os resultados mostraram para o aço VND a possibilidade de se trabalhar com nível de dureza um pouco superior ao recomendado pelo fabricante, com sensível melhora nos parâmetros de resistência sem, no entanto, a ocorrência de um decréscimo importante em termos de tenacidade. Para o aço Calmax os resultados mostraram a possibilidade de trabalhar com dureza um pouco inferior à recomendada pelo fabricante, com significativa melhora nos parâmetros de tenacidade, sem a ocorrência de um decréscimo na resistência. Para os aços VF-800 e Vanadis 10, os resultados obtidos utilizando-se temperatura de revenimento inferior à recomendada pelo fabricante mostraram um ótimo desempenho em todos os ensaios, com particular atenção aos resultados de energia absorvida.Tool steels have important participation in the worldwide market of steels. They are used by metal-mechanical industry as cutting tools, molds, punches, dies etc.Due to the use of great responsibility, it is important to discuss the relationship between microstructure and mechanical properties because it is a common practice in industry to specify heat treatments based mainly in the final hardness of the material without considerations about that for the same value of hardness a tool-steel can present differences in mechanical properties, depending on the heat treatment cycle applied. Thus, the selection of the heat treatment is a relevant technological aspect in the performance of tool steels. The materials selected were VND, Calmax, VF800 and Vanadis 10, being the three first produced by hot ingot casting followed by hot working - conventional route, and the last one by hot isostatic pressing (HIP) process – sintering route. The aim of this work was to evaluate the heat treatment, microstructure and mechanical properties of these four tool steels for cold work application in order to determine the heat treatment able to promote the best relationship hardness-toughness. The results have shown for VND steel the possibility of working with hardness slightly higher than that recommended by the manufacturer, with sensible improvement of strength without, however, the occurrence of an important decrease in toughness. For the Calmax steel the results have shown the possibility of working with hardness values slightly lower than that recommended by the manufacturer, with significant improvement in toughness, without the occurrence of a strength decreasing. For the steels VF-800 and Vanadis 10, the results of lower temperature of tempering than the recommended by the manufacturer have indicated good performance in all mechanical tests, with attention to the absorbed energy results