Mathematical modeling of dilatometric behavior of 420A and 440C martensitic stainless steels used in surgical tools / Modelamento matemático de ensaio dilatométrico em aços inoxidáveis martensíticos 420A e 440C utilizados em ferramental cirúrgico

ABSTRACT

This research consisted of implementing and evaluating an empirical mathematical model to reproduce analytically the dilatometric behavior of ASTM 420A and ASTM 440C martensitic stainless steels, widely used for manufacturing surgical tools. Martensitic stainless steels can be subdivided into three subgroups low-carbon, medium-carbon and high-carbon steels. The microstructure of each group is also characteristic as needlelike martensitic; very fine martensitic; and ultra-fine martensitic containing carbides. The proposed method was based on experimental data obtained from the dilatometric testing of the steel samples applying low heating rates. It was possible to determine the formation of phase fields near the equilibrium conditions. The method, being based on empirical data, ensured a greater approximation to the experimental values, verifying that it can be applied as a useful tool in the evaluation of industrial heat treatments for surgical tools.

RESUMO

O presente trabalho consistiu em implementar e avaliar um modelo matemático empírico que reproduz analiticamente o comportamento dilatométrico dos aços inoxidáveis martensíticos ASTM 420A e ASTM 440C, utilizados em ferramental cirúrgico. Aços inoxidáveis martensíticos podem ser subdivididos em três subgrupos, ou seja, baixo carbono; médio carbono e alto carbono. A microestrutura de cada grupo é caracterizada por martensita em forma de agulha; martensita fina e martensita ultra-fina contendo carbetos. A elaboração do método matemático se baseou em dados extraídos de ensaios dilatométricos sob baixas taxas de aquecimento. Foi possível determinar a formação dos campos de fase próximos às condições de equilíbrio. Os resultados obtidos garantiram boa aproximação com os valores experimentais, evidenciando que o modelo aplicado é um instrumento útil na avaliação dos tratamentos térmicos industriais para ferramental cirúrgico.