Estudo da sinterização do aço inox 316L reforçado com 3% Carbeto de Tântalo - TaC

The present work shows a contribution to the studies of development and solid sinterization of a metallic matrix composite MMC that has as starter materials 316L stainless steel atomized with water, and two different Tantalum Carbide TaC powders, with averages crystallite sizes of 13.78 nm and 40.66 nm. Aiming the metallic matrix s density and hardness increase was added different nanometric sizes of TaC by dispersion. The 316L stainless steel is an alloy largely used because it s high resistance to corrosion property. Although, its application is limited by the low wear resistance, consequence of its low hardness. Besides this, it shows low sinterability and it cannot be hardened by thermal treatments traditional methods because of the austenitic structure, face centered cubic, stabilized mainly in nickel presence. Steel samples added with TaC 3% wt (each sample with different type of carbide), following a mechanical milling route using conventional mill for 24 hours. Each one of the resulted samples, as well as the pure steel sample, were compacted at 700 MPa, room temperature, without any addictive, uniaxial tension, using a 5 mm diameter cylindrical mold, and quantity calculated to obtain compacted final average height of 5 mm. Subsequently, were sintered in vacuum atmosphere, temperature of 1290ºC, heating rate of 20ºC/min, using different soaking times of 30 and 60 min and cooled at room temperature. The sintered samples were submitted to density and micro-hardness analysis. The TaC reforced samples showed higher density values and an expressive hardness increase. The complementary analysis in optical microscope, scanning electronic microscope and X ray diffractometer, showed that the TaC, processed form, contributed with the hardness increase, by densification, itself hardness and grains growth control at the metallic matrix, segregating itself to the grain boarders

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

O presente trabalho apresenta uma contribuição ao estudo do desenvolvimento e sinterização sólida de um Compósito de Matriz Metálica CMM que tem como materiais de partida um aço inoxidável 316L atomizado a água, e duas partidas diferentes de Carbeto de Tântalo TaC, com tamanhos médios de cristalitos de 13,78 nm e 40,66 nm. Objetivando aumentar a densidade e dureza da matriz metálica foi adicionado, por dispersão diferentes partículas nanométricas de TaC. O aço inoxidável 316L é uma liga largamente utilizada pela sua propriedade de alta resistência à corrosão. Contudo, sua aplicação é limitada pela baixa resistência ao desgaste, conseqüência da sua baixa dureza. Além disso, apresenta baixa sinterabilidade e não pode ser endurecido pelos métodos tradicionais de tratamentos térmicos, devido a sua estrutura austenítica, cúbica de face centrada, estabilizada principalmente pela presença do Níquel. Amostras de aços adicionadas com 3% em peso de TaC (cada amostra com carbetos de partidas diferentes), seguiram uma rota de moagem mecânica em moinho convencional por 24 horas. Cada uma das amostras resultantes, assim como amostras do aço puro foram compactados a 700 MPa, a frio, sem nenhum aditivo, uniaxialmente, em uma matriz cilíndrica de 5 mm de diâmetro, em quantidade calculada para ter uma altura média final do compactado de 5 mm. Posteriormente, foram sinterizadas em forno a vácuo, em temperatura de até 1290° C com incremento de 20 °C por minuto, sendo mantidas neste patamar por 30 ou 60 minutos e resfriadas à temperatura ambiente. As amostras sinterizadas foram submetidas aos ensaios para a medição da densidade e da micro-dureza. As amostras contendo o reforço de TaC apresentaram maiores valores de densidade e um aumento significativo na sua dureza. As análises complementares no microscópio ótico, no microscópio eletrônico de varredura e no difratômetro de raios-X, mostram que o TaC, na forma processada, contribuiu com o aumento da dureza, pela densificação, pela sua própria dureza e pelo controle do crescimento dos grãos da matriz metálica, segregando-se nos seus contornos