Brasagem de aços inoxidáveis martensíticos com metal de adição à base de níquel em forno a vácuo

Abstract

Aços inoxidáveis martensíticos são largamente utilizados pela indústria cuteleira, especialmente para produtos que tem contato com alimento. Nesta aplicação algumas propriedades são importantes, como resistência à corrosão, tenacidade e estabilidade do gume – esta última fortemente influenciada pela limpeza do aço. No entanto, aços com tais propriedades tendem a ser caros e possuem baixa soldabilidade. O objetivo deste trabalho é desenvolver a união por brasagem entre os aços inoxidáveis martensíticos Uddeholm Elmax SuperClean e DIN EN 1.4110, a fim de usar o Uddeholm Elmax SuperClean apenas na região do gume, reduzindo custos para um provável futuro produto (ainda que este trabalho não trate de custos). Uma pasta classificada como DIN EN ISO 3677 B-Ni60CrPSi-980/1040 foi utilizada como metal de adição. O processo de brasagem foi conduzido em forno a vácuo e possibilitou a brasagem simultânea à têmpera dos metais base, um processo inédito aplicado a estes materiais. Os parâmetros testados foram: tempo de brasagem (5, 10 e 30 min), temperatura de brasagem (1080, 1100 e 1120 oC) e tamanho da folga (0,03; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0.25 mm). Os corpos de prova foram submetidos à tração e analisados por microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura (MEV), além de medições de dureza e microdureza. Os maiores valores para carga de ruptura durante o tracionamento foram encontrados nas amostras brasadas com tempo de 10 min (11166 N), temperatura de 1120 oC (11759 N) e folga de 0,03 mm (12234 N). Foi evidenciado que a folga real é maior que a folga no momento da montagem do conjunto para brasagem, possivelmente devido à têmpera dos metais base. Foi possível brasar os materiais de acordo com o objetivo deste trabalho assim como temperar os metais base simultaneamente à brasagem.

Martensitic stainless steels are widely used in the cutlery industry especially for food contact products. In this application, some properties are important like the corrosion resistance, toughness and edge stability - the latter strongly influenced by the cleanliness of the steel. However, steels with such properties tend to be expensive materials and have low weldability. The aim of this work is to develop a brazed joint between martensitic stainless steels Uddeholm Elmax and DIN EN 1.4110 in order to use the Uddeholm Elmax only in the cutting edge, reducing costs for a probable future product (although this work does not discuss costs). A paste classified as DIN EN ISO 3677 B-Ni60CrPSi-980/1040 was used as filler metal. The brazing process was performed in a vacuum furnace which allowed the simultaneous brazing and hardening of the base metals, an inedited process applied to these materials. The tested parameters were: dwell time (5, 10 and 30 min), brazing temperature (1080, 1100 e 1120 oC) and gap width (0,03; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0.25 mm). The samples were submitted to traction and analysed in a light microscope and Scanning Electron Microscope (SEM), in addition to hardness and microhardness measurements. The highest values of load before failure were found to be the 10 min (11166 N), temperature of 1120 oC (11759 N) and gap width of 0,03 mm (12234 N) brazed samples. It was found that the real gap width is bigger than the gap width at the moment of the gauge assembly for brazing, possibly due to the hardening of the base metals. It was possible to braze the materials according the objective of this work as to simultaneously harden and braze the base metals.