Influence of heat treatment and surface engineering on thermal fatigue behaviour of tool steel

Abstract

Thermal fatigue (TF) is a common problem in many tool steel components. It is caused by thermal cycling in presence of internal constraints. The resulting thermomechanical stresses induce thermal cracking (heat checking). A laboratory test was developed to reproduce TF damage on a laboratory scale, under oxidizing conditions. Two different test configurations were used to induce unidirectional and bidirectional cracking. Nitriding impairs TF resistance of plain steel due to the easier propagation of cracks through the diffusion layer. The efficacy of PVD coatings is dependent on their oxidation resistance and microstructure. The higher oxidation resistance of AlCrN/AlTiN than CrN results in delayed crack initiation. TF resistance is increased if the coating is free of defects and the interface adhesion is good.

Efeitos Dos Revestimentos Pvd, CVD E Duplex Em Ferramentas Para Trabalho a Quente

“…A aplicação da composição camada nitretada/revestimento PVD para neutralizar o processo de deformação plástica, oxidação, erosão ou desgaste abrasivo tem sido confirmada por muitos resultados de pesquisas (BARRAU et al, 2003;UGUES;CIPOLLONI, 2013;SAIKI et al, 2001). De fato, a elevada dureza a quente dos revestimentos PVD e a alta tensão residual compressiva que eles apresentam contribuem para o aumento da resistência à fadiga térmica dos aços ferramentas para trabalho a quente.…”

Fadiga térmica: equipamento para ensaio e influências dos tratamentos térmicos e superficiais

“…As condições da atmosfera podem produzir efeitos na nucleação e propagação de trincas em aços ferramentas submetidos à fadiga térmica. Estudos têm apontado que a oxidação da superfície facilita o crescimento inicial de trincas na superfície (EGOROV; PLEKHANOV, 1971;LAMESLE et al, 2008;UGUES;CIPOLLONI, 2013;PERSSON;HOGMARK;BERGSTRÖM, 2004a). Em virtude disto, é sempre importante que uma avaliação da oxidação seja realizada.…”

“…Era esperado que as superfícies nitretadas fossem capazes de minimizar o processo de deformação plástica dos corpos de prova (BARRAU et al, 2003;UGUES;CIPOLLONI, 2013;SAIKI et al, 2001;SMOLIK;MAZURKIEWICZ, 2011); porém isto não foi observada para todas as amostras submetidas ao tratamento termoquímico de nitretação.…”