Estudo do comportamento metalúrgico do aço 17-4 PH impresso tridimensionalmente por manufatura aditiva incorporado ao processo de moldagem de metais por injeção nitretado em atmosfera gasosa

Abstract

Com a busca pelo aumento da eficiência e melhoria dos processos contidos nos modelos de produção, surgem inovações tecnológicas no campo da automação, nascendo assim, a Indústria 4.0. Um dos pilares dessa Quarta Revolução Industrial é a Manufatura Aditiva (MA) que permite projetar e produzir, de forma rápida, peças com geometrias complexas, atendendo assim a demanda de vários segmentos da indústria. Dessa forma, o presente trabalho estuda o comportamento metalúrgico do aço 17-4 PH impresso tridimensionalmente por Manufatura Aditiva (MA), incorporado ao processo de Moldagem de Metais por Injeção (MIM) e posteriormente submetido ao tratamento termoquímico de nitretação gasosa por 96 horas. Para o estudo foram utilizados dois materiais, sendo o Material A fabricado por MA e MIM e o Material B fabricado somente por MIM. A caracterização para ambos os materiais foi realizada através da análise química, do ensaio de microdureza Vickers, da análise micrográfica por Microscópio Óptico (MO) e por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), da avaliação da porosidade e do ensaio de Difração de Raios X (DRX). Após a nitretação gasosa, o Material A obteve uma dureza superficial média de 895,5 HV , , 365 % acima da dureza obtida no metal de base para esse material, já para o Material B, esses resultados foram de 854,6 HV , e 285 %, respectivamente. Os resultados obtidos se mostraram satisfatórios uma vez que evidencia a possibilidade da fabricação de peças com um alto grau de complexidade geométrico, com uma alta dureza superficial, na velocidade e qualidade que a Indústria 4.0 necessita.

With the search for increased efficiency and improvement of the processes contained in the production models, technological innovations in the field of automation emerge, thus giving rise to Industry 4.0. One of the pillars of this Fourth Industrial Revolution is Additive Manufacturing (AM), which allows the rapid design and production of parts with complex geometries, thus meeting the demand of various segments of the industry. Thus, the present work studies the metallurgical behavior of 17-4 PH steel three-dimensionally printed by Additive Manufacturing (AM), incorporated into the Metal Injection Molding (MIM) process and subsequently subjected to the thermochemical treatment of gas nitriding for 96 hours. For the study, two materials were used, Material A manufactured by MA and MIM and Material B manufactured only by MIM. The characterization for both materials was carried out through chemical analysis, Vickers microhardness test, micrographic analysis by Optical Microscope (OM) and Scanning Electron Microscopy (SEM), porosity evaluation and X-Ray Diffraction (XRD) test. After gas nitriding, Material A obtained an average surface hardness of 895,5 HV , , 365 % higher the hardness obtained in the base metal for this material, as for Material B, these results were 854,6 HV , and 285 %, respectively. The results obtained were satisfactory since it shows the possibility of manufacturing parts with a high degree of geometric complexity, with a high surface hardness, at the speed and quality that Industry 4.0 requires.