Steel turning inserts cemented carbides have a binder phase consisting of cobalt (Co). However, in recent years a study from the United States National Toxicity Program (NTP) found that cobalt powder is carcinogenic upon inhalation. The European Union's REACH have therefore also classified cobalt powder as carcinogenic upon inhalation. The worldwide search to find a replacement has therefore lately intensified. It is important that the alternative binder phase has no negative effects on the properties of the insert. In this thesis the adhesion between a multilayer ceramic chemical vapor deposition (CVD) coating and a cemented carbide with the alternative binder phases consisting of iron (Fe), nickel (Ni) and cobalt (Co) has been studied. First of all, the fracture surfaces showed that the CVD coating was able to grow on all cemented carbides, regardless of which binder phase. To evaluate the adhesion, scratch tests were performed on all samples. The results from the scratch tests were not as expected. No chipping of the coating down to the cemented carbide occurred on any of the samples and the samples with the hardest cemented carbide did not get the highest critical load, which it should according to the literature if all other parameters were the same. Instead the sample with the binder phase consisting of 73 wt% iron and 27 wt% nickel had the highest critical load. This is thought to be due to that during the scratch test the binder phase in this cemented carbide would most likely transform into deformation martensite.

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Entretanto para alcançar tais objetivos melhorias nas propriedades das ferramentas se faz necessária. Neste seguimento, os revestimentos vêm apresentando avanços significativos, como pode-se destacar o revestimento por CVD (deposição química a vapor) que permite que a ferramenta seja empregada nas temperaturas em torno de 1200ºC. Nesta mesma linha vale destacar o revestimento por PVD (deposição física a vapor) normalmente em uma única camada, o qual permite que a aresta de corte seja positiva, possa trabalhar com menor esforço de corte, e em temperatura aproximadamente em 700ºC. Este trabalho tem como objetivo analisar comparativamente o desempenho de ferramentas de metal duro revestidas pelo processo CVD e PVD no torneamento do aço ABNT 8620 sem uso de fluido de corte. Foram utilizadas duas pastilhas de metal duro revestidas pelo processo de PVD e CVD, com mesma geometria para efeito comparativo. A pastilha revestida por PVD tem espessura do revestimento de 3µm, enquanto que a pastilha revestida por CVD tem espessura do revestimento de 16µm. As pastilhas revestidas foram caracterizadas quanto a composição química dos elementos de revestimentos utilizando um microscópio eletrônico de varredura pela técnica de linescan e mapping. Posteriormente as ferramentas foram aplicadas ao torneamento nas velocidades de corte (Vc) entre 350 a 500m/min, avanço (f) de 0,20mm/rot e profundidade de corte (ap) de 1,00mm, utilizando um torno da marca ROMI, modelo GL240M. As caracterizações foram realizadas com uso de um microscópio óptico, microscópio eletrônico de varredura e um rugosímetro. Os resultados demonstraram que a ferramenta revestida pelo processo CVD apresenta um melhor rendimento, quando comparado ao processo PVD, este fato ocorreu porque a ferramenta revestida pelo processo CVD apresenta um revestimento multicamadas, possuindo um aporte térmico mais elevado, suportando assim, temperaturas de corte mais elevadas durante a usinagem e promovendo um menor desgaste de flanco e de superfície de saída. Portanto, este trabalho demonstra que para uso em uma indústria que torneia o aço ABNT 8620, as ferramentas revestidas com CVD apresentam melhor desempenho, levando a um menor consumo de pastilhas e uma expressiva redução de custos. / With the current advancement of material properties, new alternatives are being sought for manufacturing these materials. Among the processes, machining is characterized as a process that employs millions of people. However to achieve such goals improvements in the tools properties is necessary. In this follow-up, the coatings have shown significant advances, as can highlight the coating by CVD (chemical vapor deposition) that allows the tool to be used at temperatures around 1200°C. In the same line it is worth highlighting the coating by PVD (physical vapor deposition) usually in a single layer, which allows the cutting edge is positive, can work with less shear stress, and temperature approximately 700°C. This study aims at comparing the performance of carbide tools coated by the CVD process and PVD in the steel turning ABNT 8620 without the use of cutting fluid. We used two carbide inserts coated by the PVD and CVD process, with the same geometry for comparison purposes. The tablet is coated by PVD coating thickness of 3μm, while the tablet is coated by CVD coating thickness of 16μm. The coated tablets were characterized as the chemical composition of coatings elements using a scanning electron microscope for linescan technique and mapping. Subsequently the tools were applied to turning the cutting speed (Vc) between 350 to 500 m/min, feed (f) 0.20 mm/rev and depth of cut (ap) of 1.00mm using a lathe ROMI mark, GL240M model. The characterizations were carried out using an optical microscope, scanning electron microscope and roughness. The results demonstrated that the tool coated by the CVD process has a better performance when compared to PVD this occurred because the tool coated by the CVD process has a multilayer coating having a higher heat input, supporting thus cutting temperatures over high during machining and promote a smaller flank wear and output surface. Therefore, this work shows that for use in an industry that sidesteps steel ABNT 8620, tools coated with CVD have better performance, leading to lower consumption of pellets and a significant cost reduction.

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