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CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTADUAL DA ZONA OESTE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MATERAIS
Metodologia experimental para determinação do tempo mínimo de austenitização para aços baixa liga.
Italo de Carvalho Italo
Rio de Janeiro 2016
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CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTADUAL DA ZONA OESTE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MATERAIS
Metodologia experimental para determinação do tempo mínimo de austenitização para aços baixa liga
Dissertação apresentada, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre, ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, do Centro Universitário Estadual da Zona Oeste. Área de concentração: Ciência e Tecnologia de Materiais.
Orientador: Prof. Dr. Mauro Carlos Lopes Souza
Rio de Janeiro 2016
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X000Italo, Italo de carvalho Metodologia experimental para determinação do tempo mínimo de
austenitização para aços baixa liga /Italo de carvalho Italo. – 2016. 133f.
Orientador: Mauro Carlos Lopes Souza Dissertação (Mestrado) – Centro Universitário Estadual da Zona Oeste,
Rio de Janeiro. 1. Matéria Condensada – Teses. 2.Monte Carlo, Método de -
XXX 000.000
___________________________ __________________________________
Data Italo de Carvalho Italo
Italo de Carvalho italo
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Metodologia experimental para determinação do tempo mínimo de austenitização para aços baixa liga
Dissertação apresentada, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre, ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, do Centro Universitário Estadual da Zona Oeste. Área de concentração: Ciência e Tecnologia de Materiais.
Aprovado em: ….de setembro de 2016
Banca Examinadora:
_____________________________________________________ Prof. Mauro Carlos Lopes Souza, DSc(Orientador) Centro Setorial de Produção Industrial – UEZO
_____________________________________________________ Prof. Carlos Alberto Martins Ferreira, DSc Centro Setorial de Produção Industrial – UEZO
_____________________________________________________ Prof. Alisson Clay Rios da Silva, DSc..
Universidade Federal do Pará - UFPa
Rio de Janeiro 2016
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Dedico a Deus, minha família, amigos,
colegas de trabalho e orientadores pelo
apoio, força, incentivo, companheirismo e
amizade. Sem eles nada disso seria
possível.
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AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus pela conclusão de mais uma etapa.
À minha família por tudo.
Com muita gratidão ao meu orientador Prof. Mauro C.L. Souza, pelo incentivo e
toda orientação dada não somente durante o trabalho, mas também durante todo
o período final do curso.
À Empresa Brastêmpera, por todo o auxílio, apoio e dedicação durante os
trabalhos experimentais.
À Empresa tecmetal Consultoria
À todos os professores do Curso de Mestrado da UEZO, pelo estímulo e
ensinamentos.
Aos colegas de turma que muito me incentivaram.
A todos que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho.
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“O único modo de escapar da corrupção
causada pelo sucesso é continuar
trabalhando.”
Albert Einstein
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RESUMO
ÍTALO, Ítalo de Carvalho. Metodologia experimental para determinação do tempo mínimo de
austenitização para aços baixa liga. 2016. Dissertação (Mestrado Profissional). Programa de
Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais – Centro Universitário Estadual da Zona
Oeste.
Este presente trabalho visou á determinação do menor tempo possível para austenitização do aço
SAE 4140. A importância desse trabalho dentro da indústria é que qualquer tempo por menor que
seja que possa ser reduzido em um processo pode gerar ganhos altíssimos para uma planta de
tratamento térmico com vários fornos, a estimativa que cada minuto a menos por forno custa R$
3,40, supondo que uma empresa tenha 20 fornos e cada forno faz 15 cargas por dia então um
minuto apenas de redução de processo já geraria uma economia de R$ 1020,00/ dia e cerca de R$
350.000 por ano em uma empresa de grande porte. E a escolha do aço SAE 4140 foi por ele ser
um dos aços mais utilizados na indústria mecânica, devidos as suas propriedades físicas e
metalúrgicas adquiridas facilmente após tratamento térmico. O trabalho consistiu na aquisição de
uma amostra do aço 4140 de grandes dimensões, essa amostra ser cortada em 5 fatias de 1” e 2
pedaços de 2,5” x 4” , sendo essas fatias de 1” temperadas e condições constantes variando-se
apenas o tempo de patamar., Em cada amostra foi feita dureza superficial HRC e analise
mecanográfica afim de se determinar qual o menor tempo necessário para completa
austenitização. Após a determinação desse tempo mínimo em função da espessura( polegadas)
esse tempo será aplicado em uma peça de grandes dimensões e para se verificar se o tempo
determinado como mínimo no experimento foi necessário para a completa transformação
martensítica do material.
Palavras-chave: Austenitização, tratamento térmico, açoSAE 4140 e martensita.
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ABSTRACT ÍTALO, ItaloCarvalho. Experimental methodology for determining the minimum austenitizing
time to low-alloy steels. 2016. Dissertation (Professional Master). Graduate Program in Materials
Science and Technology - State University Center of the West Zone.
This present study aimed at determining the shortest possible time for austenitizing steel SAE 4140.
The importance of this work within the industry is that any time no matter how small it can be
reduced in a process can generate extremely high gains for a heat treatment plant with several
ovens, estimated that every minute less per furnace costs $ 3.40, assuming a firm has 20 ovens
and each oven is 15 loads per day then one minute reduction process only ever generate savings
of R $ 1,020 00 / day and about $ 350,000 a year in a large company. And the choice of SAE 4140
steel was because he was one of the most steels used in mechanical industry due to their physical
and metallurgical properties easily acquired after heat treatment.The work consisted of the
acquisition of a sample of 4140 steel large, this sample is cut into 5 slices of 1 "and 2 pieces of 2.5"
x 4 ", and these slices 1" temperate and conditions are varying only the threshold time., in each
sample was taken HRC hardness and metallographic analysis in order to determine the shortest
time required to complete austenitization. After determining that minimum time depending on the
thickness (inches) this time will be applied on a piece of large and to verify that the specified time as
a minimum in the experiment was necessary for the complete transformation of the martensitic
material.
Keywords: austenitization, heat treatment, steel SAE 4140 and martensitic.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
Figura 2 – Esquema de uma microestrutura típica dos aços ferramenta e seus principais
constituintes.
Figura 3 – Esquema representando o cisalhamento e a superfície associados à formação da
martensita.
Figura 4 – Célula TCC e a relação c/a.
Figura 5 – Efeito do teor de carbono nos parâmetros a e c da martensita.
Figura 6 – Aspecto da estrutura típica de uma martensita escorregada (0,03%C, 2%Mn). Ataque
Nital 2%.
Figura 7 – Martensitamaclada (1,2%C). Ataque Nital 2%.
Figura 8 – Estrutura martensítica mista (0,57%C). Martensitamaclada (M) presente em martensita
escorregada.
Figura 9 – Esquema simplificado da têmpera por indução.
Figura 10 - Esquema simplificado da têmpera por chama.
Figura 11 – Barra adquirida junto à empresa Gerdau Aços Especiais
Figura 12 – Amostra sendo cortada através de maquina de fita de serra.
Figura 13 – Amostras cortadas e tipadas preparadas para tratamento térmico.
Figura 14 –Detalhes da tipagem.
Figura 15– Forno de atmosfera controlada- fabricante Combustol.
Figura 16 – Entrada no forno câmara, para tratamento de têmpera.
Figura 17 –Saída do tratamento de têmpera.
Figura 18 – Forno câmara Nº 22.
Figura 19 – Gráfico da amostra 1 tempo de 5 minutos.
Figura 20 – Gráfico da amostra 2 tempo de 10 minutos.
Figura 21 – Gráfico da amostra 3 tempo de 15 minutos.
Figura 22 – Gráfico da amostra 4 tempo de 20 minutos.
Figura 23 – Gráfico da amostra 5 tempo de 25 minutos.
Figura 24 – Teste de dureza Rockwell C na amostra R.
Figura 25 – Teste de dureza Rockwell C na amostra nº 1.
Figura 26 – Teste de dureza Rockwell C na amostra nº 3.
Figura 27 – Teste de dureza Rockwell C na amostra nº 4.
Figura 28 – Cortadora metalográgica, marca TECLAGO.
Figura 29 – Microscópio digital, marca OPTON.
Figura 30 – Velocidade de transformação da martensita.
Figura 31 –Transformação da austenita e martensita
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Figura 32 – Dureza x charpy (Resistência ao Impacto).
Figura 33 – (a) micrografia da martensita e (b) micrografia do revenido.
Figura 34 –Transformação da martensita x Temperatura.
Figura 35 – Equipamento de ensaio de dureza Rockell, marca PANTEC.
Figura 36 –metalografia amostra 1 aumento 200X
Figura 37 – metalografia amostra 1 aumento 400X
Figura 38 – metalografia amostra 2 aumento 200X
Figura 39 –metalografia amostra 2 aumento 400X
Figura 40 – metalografia amostra 3 aumento 200X
Figura 41 –metalografia amostra 3 aumento 400X
Figura 42 – metalografia amostra 4 aumento 200X
Figura 43 – metalografia amostra 4 aumento 400X
Figura 44 – metalografia amostra 5 aumento 200X
Figura 45 – metalografia amostra 5 aumento 400X
Figura 45 – metalografia amostra R aumento 400X
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Influência dos metais de liga nos aços ferramentas.
Tabela 2 – Elementos constituintes da microestrutura dos aços ferramenta e suas propriedades.
Tabela 3 – Dados sobre difusão do B, C e Ni no Ferro.
Tabela 4 – Composição SAE 4140.
Tabela 5 –Distribuição para tratamento das amostras.
Tabela 6 –Aplicações para diferentes métodos de dureza Rockwell.
Tabela 7 – Resultados do ensaio de dureza Rockwell
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AISI - American Iron and Steel Institute
CIMM – Centro de Informação Metal Mecânica
M/P – Metalurgia do Pó
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SUMÁRIO
Resumo Abstract Lista de figuras Lista de tabelas Lista de abreviaturas e siglas 1. INTRODUÇÃO............................................................................................... 2. OBJETIVOS................................................................................................... 2.1. Objetivo Geral ................................................................................. 2.2. Objetivo Específico ......................................................................... 2.3. Justificativa ..................................................................................... 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................
3.1. Aço SAE 4140................................................................................... 3.2. Diagrama de equilíbrio Fe-C ............................................................ 3.3. Influência dos elementos de liga...................................................... 3.4. Microestrutura ................................................................................. 3.4.1. Martensita ..................................................................................... 3.4.2. Martensita revenida....................................................................... 3.5. Tratamentos .................................................................................... 3.6. Tratamentos Térmicos..................................................................... 3.6.1. Têmpera (austenitização) ............................................................. 3.6.2. Revenido ...................................................................................... 3.6.2.1. RevenimentoPrensado ............................................................. 3.7. Tratamento Termoquímico ..............................................................
4. MATERIAIS E MÉTODOS.............................................................................
4.1. Material de base do estudo ............................................................. 4.2. Tratamento térmico .......................................................................... 4.3. Teste de Dureza Rockwell................................................................ 4.3.1. Preparação da Superfície ............................................................. 4.3.2. .Realização do Ensaio .................................................................. 4.4. Microscópica Óptica.........................................................................
5. RESULTADOS E DISCURSSÕES................................................................
5.1. Resultado gráfico do tratamento térmico.......................................... 5.1.1. Efeito da velocidade de resfriamento............................................. 5.1.2. Têmpera e Revenido..................................................................... 5.2. Resultado do teste de dureza ..........................................................
I II III VI VII 16 17 17 17 17 18 18 18 20 22 24 30 31 31 33 35 35 36 37 37 40 46 47 47 50 52 52 52 53
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5.3. Microestrutura .................................................................................. 5.3.1Comentários sobre asmicroestruturas............................................. 6. CONCLUSÕES.............................................................................................. 7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS............................................ 8. REFERÊNCIABIBLIOGRÁFICA....................................................................
57 62 66 67 68
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1. Introdução
Com o avanço de novas tecnologias, aumento da competitividade e busca por otimização
de processos, qualquer ganho na cadeia produtiva terá um impacto bem expressivo em um
resultado da operação de uma planta produtiva.
Os tratamentos térmicos visam melhorar as qualidades e resistência do material em
questão, fornecendo-os qualidades mais especificas para cada tipo de aço a ser usado. Eles
apresentam grande importância, pois os mesmos mudam a estrutura do material e não afetam sua
composição química, exceto os tratamentos termoquímicos que alteram superficialmente as
composições químicas, acrescentam muitas vezes carbonetos.
Os estudos presentes abordam a determinação do menor tempo possível para que ocorra
completa austenitização de um dos aços mais utilizados pela indústria metal mecânica da nossa
atualidade que é o aço SAE 4140.
O aço SAE 4140 é um aço carbono de baixa liga, membro da família dos aços ferramenta,
que se caracteriza por pequenas quantidades de elementos de liga. Esses elementos adicionados
ao aço 4140 melhora muito suas características. Assim sendo, pelo fato do aço 4140 manter-se
relativamente simples, é utilizado em um número bastante elevado de aplicações, quando
comparado a muitos outros aços mais especializados, como, por exemplo, os das séries D e S.
O teor de carbono nos aços 4140 varia entre 37 e 43%C. Os principais elementos de liga
são o Manganes, Cromo, Molibdênio e Si. Possui ainda como elementos residuais o Fosforo (0,033
%) e o Enxofre (0,04%), inerentes ao processo de produção do aço, na aciaria. Por isso, possui
boa resistência mecânica; média usinabilidade, média soldabilidade e média temperabilidade.
Pelo fato do aço SAE 4140 ser moderadamente simples, com razoável grau de dureza
(após a têmpera) e resistência à tração, ele é extremamente útil para aplicações como:
engrenagens usinadas, parafusos, porcas, rolamentos, cilindros, eixos hidráulicos, anéis, pinos,
bielas, eixos de manivelas, entre outras aplicações. É também utilizado em componentes
estruturais, na indústria agrícola, na indústria automobilística em geral, máquinas e equipamentos.
No presente trabalho, amostras do aço SAE 4140foram submetidos à têmpera em
condições controladas, com variações de tempo de patamar para se chegar a um determinante de
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qual o menor tempo necessário. Após o tratamento térmico, as amostras foram submetidas a
ensaios de dureza superficial, dureza de núcleo. Foram feitos estudos metalográficos para
determinar se ocorreu a transformação completa para estrutura martensítica que é o que se busca
se falando de aços para utilização em componentes mecânicos.
2.Objetivos
2.1. Objetivo geral
• Aumentar produtividade e reduzir custos em uma planta de tratamento térmico.
2.2Objetivo específico
• Estudar o comportamento metalográfico.
• Qualificar e deteminar o tempo mínimo necessário para a completa austenitização de um aço
baixa liga
• Mensurar a economia de tempo e custo.
2.3 Justificativa
Competitividade do mundo globalizado, as empresas buscam soluções para reduzir seus custos
de produção.
Sensíveis economias na produção de peças de tratamento térmico podem ser observadas
com a diminuição de paradas para reparo, com decréscimo de rejeito de ferramentas após o
Tratamento Térmico (devido a distorções, trincas, dentre outros). Além disso, torna-se importante
acrescentar que, a troca de ferramentas pode ser um trabalho longo e difícil, causando atrasos na
produção.
Nesse contexto qualquer ganho de tempo em uma simples fornada de tratamento térmico
ao se avaliar como uma grande ou média indústria com elevado numero de fornos já chega-se a
uma economia bastante relativa que para a nossa atualidade atual de nossas indústrias é algo
que não pode ser ignorado.
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3. Revisão Bibliográfica
3.1. Aço SAE 4140
De uma forma geral, os aços encontram grande empregabilidade em uma série de
aplicações, entre eles os aços de baixa liga da família SAE 4140. Esses aços com teores médios de
0,4% de carbono, ligados ao Cromo e Molibdênio, atingem altaresistência e elevada dureza,
através de tratamentos térmicos de têmpera e revenido (RIBEIRO, 2009). São amplamente
utilizados na indústria, não somente em equipamentos de baixo custo, mas também em
equipamentos de alta responsabilidade que requerem tensão limite de escoamento entre 410
MPa e 965 Mpa, podendo alcançar um limite de resistência à tração de até 1650 Mpa. Esses
valores podem ser obtidos através de tratamentos convencionais de têmpera e revenido. O aço
SAE 4140 pode assumir os teores de carbono entre 0,37% e 0,43% (CHIAVERINI, 1971). Os
principais aços da família são AISI/SAE 4130, 4140 e 4145, sendo os dois últimos os mais aplicados
na indústria metal-mecânica (ASM Handbook, 1990). O aço da série 4140, também chamado de
aço-cromo-molibdênio é classificado como aço médio carbono ligado para beneficiamento,
podendo ser usado em temperaturas relativamente altas de até 480°C, pois acima disso sua
resistência diminui rapidamente com o aumento da temperatura (Rocha, 2004). Este tipo de aço
possui em torno de 0,4% de carbono em sua estrutura, sendo considerado um aço de médio
carbono. Possui características tais como alta temperabilidade, má soldabilidade e usinabilidade
razoável; além disso, este aço apresenta boa resistência à torção e à fadiga e a dureza na condição
temperada varia de 54 a 59 HRC. Este aço é empregado em peças que exigem elevada dureza,
resistência e tenacidade, sendo de uso recorrente na fabricação de automóveis, aviões,
virabrequins, bielas, eixos, engrenagens, armas, parafusos, equipamentos para petróleo, dentre
outros (Rocha, 2004).
3.2. Diagrama de equilíbrio Fe
A base para se compreender as estruturas
de resfriamento,com taxas dif
1, a seguir. Este diagrama define a composição das regiões de temperatura em que as várias fases
em aço estão estáveis, assim como os limites de equilíbrio
1994).
Figur
Neste diagrama são consideradas duas regiões, uma até 2% de carbono, que corresponde
aos aços e outra acima desse valor, que compreende os ferros fundidos.
Diagrama de equilíbrio Fe-C
A base para se compreender as estruturas obtidas para diferentes tempera
com taxas diferentes, está descrita no diagrama ferro carbono,
Este diagrama define a composição das regiões de temperatura em que as várias fases
em aço estão estáveis, assim como os limites de equilíbrio entre os campos de fase (KARUSS
Figura 1 – Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono.
Neste diagrama são consideradas duas regiões, uma até 2% de carbono, que corresponde
aos aços e outra acima desse valor, que compreende os ferros fundidos.
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obtidas para diferentes temperaturas e meios
crita no diagrama ferro carbono, mostrado nafigura
Este diagrama define a composição das regiões de temperatura em que as várias fases
entre os campos de fase (KARUSS,
Neste diagrama são consideradas duas regiões, uma até 2% de carbono, que corresponde
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3.3. Influência dos elementos de liga
Para cada material é necessário um conjunto de propriedades diferentes. A classificação
do American Iron and Steel Institute (AISI) é a mais utilizada na indústria de ferramentas, e é
mostrado na tabela 1 abaixo:
Como cada elemento de liga dá ao aço uma característica bem singular, e suas
combinações favorecem certos tratamentos ou aplicabilidades distintas, suas combinações devem
ser feitas de acordo com o produto final ou de acordo com o local de trabalho do mesmo. A adição
de elementos de ligas e seus conteúdos são feitos em função da aplicação em cada aço.
As principais características dos metais de liga adicionados aos açossão mostradas na
Tabela 1:
Tabela 1 – Influência dos metais de liga nos aços ferramentas (CIMM - Centro de
Informação Metal Mecânica).
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Os elementos de liga, adicionados aos aços ferramenta, além das características mostradas na
Tabela 1, apresentam outras características muito importantes, as quais são a seguir descritas:
• Manganês: Reduz óxidos e evita a incidência de fragilização ao quente causado por
sulfeto de ferro. O manganês reduz a temperatura de austenitização e aumenta a
têmperabilidade, mas somente para o manganês (Mn) com teores de 0,3 a 0,8 %. Caso
teor seja maior (entre 1,2% a 1,6%), há a possibilidade de têmpera com resfriamento mais
brando.
• Molibdênio: Tem a capacidade de formar carbonetos muito complexos no ferro Alfa (α) e
no ferro gama (γ), sua curva TTT (tempo-temperatura-transformação) similaridades com a
do Cromo (Cr). Como o molibdênio (Mo) diminui a temperatura necessária para os
tratamentos de têmpera, e aumenta a têmperabilidade. Este elemento também ajuda a
aumentar a dureza ao quente e a resistência ao desgaste.
• Cromo: Têm a capacidade de formar carbonetos, mas suas dimensões são diferentes das
do manganês e do tungstênio, sendo maior que Mn e menor que W. Possui também as
seguintes características: acelerar o crescimento de grãos aumenta resistência à corrosão
e oxidação, e ainda, a resistência à alta temperatura.
• Vanádio (V): É formador de carbonetos e em pequenas quantidades, aumenta a
tenacidade por reduzir o tamanho de grão. Acima de 1% de Vanádio dá alta resistência ao
desgaste. Em combinação com outros elementos de liga como Cr, Mo e Tungstênio (W)
promovem o aumento da resistência ao rubro.
• Silício (Si): Atua como um elemento endurecedor dissolvendo-se na ferrita. Aumento da
temperatura de transformação reduz a variação de volume γ- α. Quando está presente
entre teores 0,01% e 0,06%, apresenta boa capacidade de têmpera e pode reduzir a
velocidade crítica do resfriamento.
• Níquel (Ni): Possui característica de diminuir a velocidade crítica de resfriamento,
oferecendo maior profundidade da têmpera. Implica diretamente no tamanho do grão, o
tornando mais fino. Pode fornecer mais resistência à corrosão e ao calor quando em teores
elevados e em combinação com o cromo.
• Tungstênio: Forma carbonetos aumentando a dureza, a resistência à alta temperatura, o
limite de resistência à tração, a resistência à abrasão e a dureza a quente. Porém reduz a
condutividade térmica dos aços.
Os elementos de ligas oferecem uma possibilidade de combinações grandes quando, se é
efetuado os tratamentos térmicos e termoquímicos. Suas opções aumentam e fornecem a
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variabilidade necessária para cumprir requisitos tecnológicos e industriais. Estes tratamentos
envolvem modificações estruturais na cristalização dos metais, e alguns numa recombinação
superficial envolvendo esses elementos. (CIMM)
3.4 Microestrutura
Os aços ferramenta, de uma maneira geral, são fornecidos pelos fabricantes na condição
recozida e aplicados após Tratamento de Têmpera e Revenido.
O fornecimento dos aços ferramenta na condição recozida (dureza na faixa de HV 220 a
300) se justifica pela facilidade de se conformar e usinar os mesmos neste estado. A aplicação dos
aços ferramenta após a seqüência de tratamentos como Austenitização, Têmpera e Revenido se
baseia na necessidade destes materiais resistirem aos fenômenos de desgaste, presentes nas
operações envolvendo ferramentas.
Os mais relevantes elementos microestruturais, presentes nos aços ferramenta são a
matriz metálica, os finos precipitados nela presentes e as partículas duras, também envolvidas pela
matriz.
A matriz é responsável pela maior fração volumétrica da microestrutura, sendo esta
normalmente martensita revenida. Já os finos precipitados apresentam tamanho máximo de 50nm
e na maioria dos casos são coerentes com a matriz, destacando-se os carbonetos de
endurecimento secundário e fases intermetálicas (JUNIOR, A. B., 2001).
A figura 2 apresenta, de forma esquemática, os principais elementos microestruturais
presentes nos aços ferramenta Temperados e Revenidos (JUNIOR, A. B., 2001).
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Figura 2 – Esquema de uma microestrutura típica dos aços ferramenta e seus principais
constituintes (JUNIOR, A. B., 2001).
A tabela 2 apresenta uma relação entre os elementos principais constituintes da
microestrutura dos aços ferramenta, mostrados na figura 2, e suas respectivas propriedades:
Constituintes Propriedades Relacionadas
Matriz Metálica
(Martensita revenida)
- Tenacidade
- Dureza
- Fonte de C para endurecimento secundário
- Fixar e estabilizar precipitados duros
Tabela 2 – Elementos constituintes da microestrutura dos aços ferramenta e suas propriedades
(JUNIOR, A. B., 2001).
Observa-se pela tabela 2 e figura 2 que o desenvolvimento de novas ligas de aço ferramenta,
passa por uma otimização, dos seus principais constituintes microestruturais, com o objetivo de se
alcançar as propriedades específicas para uma dada aplicação.
24
3.4.1 Martensita
Embora os aços ferramenta sejam fornecidos pelos fabricantes no estado recozido, os mesmo são
aplicados nas condições temperados e revenidos, visando aliar alta dureza e parcial tenacidade.
Em se tratando de Metalurgia, transformações martensíticas ocorrem em aços, outras ligas
a base de ferro e sistemas não ferrosos como Cu-Al e Au-Cd (REED-HILL, R.E, 1973).
No caso particular dos aços, a martensita é o produto do resfriamento rápido da austenita,
caracterizando a transformação de fase pela não presença da difusão atômica. O resfriamento
rápido é necessário para justamente prevenir a decomposição da austenita por processo
difusional, formando produtos como a Ferrita e a Perlita (American Society For Metals, 1983). Isto
significa que sob determinadas taxas de resfriamento, os átomos de carbono podem se difundir
fora da estrutura austenítica (CFC - cúbica de face centrada) quando esta lentamente se
transforma em ferrita (CCC - cúbica de corpo centrada). Esta transformação da austenita para
ferrita ocorre através dos processos de nucleação e crescimento, sendo dependente do tempo.
Com um significante aumento na taxa de resfriamento, o carbono não possui tempo suficiente para
se difundir, embora átomos de ferro tenham se movimentado. A estrutura resultante, neste caso,
não se transforma em cúbica de corpo centrada, uma vez que o carbono fica preso na solução. A
estrutura resultante é chama de martensita, estrutura esta supersaturada de carbono, responsável
pela alta resistência mecânica, associada à alta dureza e resistência ao desgaste. Tais
características são atribuídas às mencionada estrutura supersaturada de carbono, bem como à
fina condição que se apresenta à subestrutura desta fase (AVNER, S.H., 1974).
A transformação martensítica inclui ainda vários aspectos como geometrias resultantes,
estruturas cristalinas unitárias e subestruturas, aspectos estes que variam conforme a composição
química do aço em questão.
A martensita se forma por mecanismo de cisalhamento representando na figura 3, a qual
traz os mais relevantes aspectos desta transformação (JUNIOR, A. B., 2001).
Figura 3 – Esquema representando o cisalhamento e a superfície associados à formação da
As setas verdes da figura 3 indicam a direção do cisalhamento no plano que a
transformação se iniciou. O cisalhamento resulta numa rotação do plano horizontal original da fase
austenítica precursora, característica importante da transformação
Os planos cristalográficos preferenciais da austenita, os quais variam de acordo com a
composição química do aço, são aqueles onde os cristais de martensita se
planos de hábito, um deles representado na figura
Outra característica importante representada na figura 3 é a chamada “espinha de peixe”,
considerada como o plano de início da formação de uma placa de martensita.
Nosaços, a martensita é derivada da austenita que apresenta estrutura cúbica
(CFC). A martensita por sua vez pode se apresentar cúbica de corpo centrada (CCC), hexagonal
compacta (HC) ou tetragonal de corpo centrado (TCC).
A maioria dos aços médios e alto carbono, como os aços ferramenta, formam mart
como estrutura tetragonal de corpo centrado (TCC), uma forma distorcida da estrutura cúbica de
corpo centrado (CCC). Tal fato se dá porque os átomos de carbono nestes aços ocupam apenas
uma das três possíveis posições intersticiais do octaedro. A te
entre os eixos a e c, aumenta com o teor de carbono, conforme equação 1 e figura 4 (JUNIOR, A.
B., 2001).
Esquema representando o cisalhamento e a superfície associados à formação da
martensita.
As setas verdes da figura 3 indicam a direção do cisalhamento no plano que a
transformação se iniciou. O cisalhamento resulta numa rotação do plano horizontal original da fase
austenítica precursora, característica importante da transformação martensítica.
Os planos cristalográficos preferenciais da austenita, os quais variam de acordo com a
composição química do aço, são aqueles onde os cristais de martensita se formam
planos de hábito, um deles representado na figura 3.
Outra característica importante representada na figura 3 é a chamada “espinha de peixe”,
considerada como o plano de início da formação de uma placa de martensita.
Nosaços, a martensita é derivada da austenita que apresenta estrutura cúbica
(CFC). A martensita por sua vez pode se apresentar cúbica de corpo centrada (CCC), hexagonal
compacta (HC) ou tetragonal de corpo centrado (TCC).
A maioria dos aços médios e alto carbono, como os aços ferramenta, formam mart
como estrutura tetragonal de corpo centrado (TCC), uma forma distorcida da estrutura cúbica de
corpo centrado (CCC). Tal fato se dá porque os átomos de carbono nestes aços ocupam apenas
uma das três possíveis posições intersticiais do octaedro. A tetragonalidade, medida pela relação
, aumenta com o teor de carbono, conforme equação 1 e figura 4 (JUNIOR, A.
25
Esquema representando o cisalhamento e a superfície associados à formação da
As setas verdes da figura 3 indicam a direção do cisalhamento no plano que a
transformação se iniciou. O cisalhamento resulta numa rotação do plano horizontal original da fase
martensítica.
Os planos cristalográficos preferenciais da austenita, os quais variam de acordo com a
formam chamados de
Outra característica importante representada na figura 3 é a chamada “espinha de peixe”,
Nosaços, a martensita é derivada da austenita que apresenta estrutura cúbica de face centrada
(CFC). A martensita por sua vez pode se apresentar cúbica de corpo centrada (CCC), hexagonal
A maioria dos aços médios e alto carbono, como os aços ferramenta, formam martensita
como estrutura tetragonal de corpo centrado (TCC), uma forma distorcida da estrutura cúbica de
corpo centrado (CCC). Tal fato se dá porque os átomos de carbono nestes aços ocupam apenas
tragonalidade, medida pela relação
, aumenta com o teor de carbono, conforme equação 1 e figura 4 (JUNIOR, A.
(1)
A figura 4 e a equação 1 mostram que para uma porcentagem nula de C, obtêm
estrutura cúbica, livre de distorção.
O efeito do teor de carbono nos parâmetros
figura 5 (JUNIOR, A. B., 2001).
Figura 5 – Efeito do teor de carbono nos parâmetros
Figura 4 – Célula TCC e a relação c/a.
4 e a equação 1 mostram que para uma porcentagem nula de C, obtêm
estrutura cúbica, livre de distorção.
O efeito do teor de carbono nos parâmetros a e c da martensita também se encontram na
figura 5 (JUNIOR, A. B., 2001).
ito do teor de carbono nos parâmetros a e c da martensita.
26
4 e a equação 1 mostram que para uma porcentagem nula de C, obtêm-se
da martensita também se encontram na
da martensita.
Observa-se pela figura 5 que à medida que se eleva o teor de C nos aços, maior a relação
c/a, portanto maior a tetragonalidade da martensita formada.
Assim como inúmeros campos de pesquisa incluídos na Metalurgia Física, o entendimento
da estrutura martensítica dos metais ferrosos, obteve importante avanço quando as técnicas de
microscopia eletrônica de transmissão foram empregadas para ob
dois mecanismos de deformação plástica, escorregamento e maclação, observados nas
transformações martensíticas, pode ser mais compreendido. A partir deste período, sob o ponto de
vista cristalográfico, a martensita pode ser cla
(“lathmartensite”) e martensitamaclada (“platemartensite”) (JUNIOR, A. B., 2001).
A martensita escorregada, mais comum em aço baixo e médio carbono, possuem planos
de hábitos que normalmente podem sofrer var
de acordo com a porcentagem de carbono. Aços com baixo teores de carbono apresentam plano
de hábito enquanto 0,5 a 1,4% de carbono apresentam plano de hábito
com carbono superior a 1,4% de carbono
orientação entre o novo reticulado martensítico, tetragonal, com a austenita (JUNIOR, A. B., 2001).
As unidades de martensita se formam no contorno das linhas de escorregamento,
agrupadas em grandes pacotes. A subestrutura consiste de alta densidade de discordâncias
arranjadas em células. Cada martensita escorregada é composta de inúmeras células de
discordâncias com largura média de 2500
é estimada em 0,3 a 0,9x1012
Figura 6 – Aspecto da estrutura típica de uma martensita escorregada (0,03%C, 2%Mn). Ataque
Nital 2% (American Society For Metals, 1983).
se pela figura 5 que à medida que se eleva o teor de C nos aços, maior a relação
, portanto maior a tetragonalidade da martensita formada.
Assim como inúmeros campos de pesquisa incluídos na Metalurgia Física, o entendimento
da estrutura martensítica dos metais ferrosos, obteve importante avanço quando as técnicas de
microscopia eletrônica de transmissão foram empregadas para observação desta estrutura. Os
de deformação plástica, escorregamento e maclação, observados nas
transformações martensíticas, pode ser mais compreendido. A partir deste período, sob o ponto de
vista cristalográfico, a martensita pode ser classificada em martensita escorregada
(“lathmartensite”) e martensitamaclada (“platemartensite”) (JUNIOR, A. B., 2001).
A martensita escorregada, mais comum em aço baixo e médio carbono, possuem planos
de hábitos que normalmente podem sofrer variações dentro de casa grão. O plano de hábito muda
de acordo com a porcentagem de carbono. Aços com baixo teores de carbono apresentam plano
enquanto 0,5 a 1,4% de carbono apresentam plano de hábito
com carbono superior a 1,4% de carbono apresentam plano . Há também uma relação da
orientação entre o novo reticulado martensítico, tetragonal, com a austenita (JUNIOR, A. B., 2001).
As unidades de martensita se formam no contorno das linhas de escorregamento,
s pacotes. A subestrutura consiste de alta densidade de discordâncias
arranjadas em células. Cada martensita escorregada é composta de inúmeras células de
discordâncias com largura média de 2500 ( SPEICH, G.R., 1969). A densidade de discordâncias 12 cm/cm³.
Aspecto da estrutura típica de uma martensita escorregada (0,03%C, 2%Mn). Ataque
Nital 2% (American Society For Metals, 1983).
27
se pela figura 5 que à medida que se eleva o teor de C nos aços, maior a relação
Assim como inúmeros campos de pesquisa incluídos na Metalurgia Física, o entendimento
da estrutura martensítica dos metais ferrosos, obteve importante avanço quando as técnicas de
servação desta estrutura. Os
de deformação plástica, escorregamento e maclação, observados nas
transformações martensíticas, pode ser mais compreendido. A partir deste período, sob o ponto de
ssificada em martensita escorregada
(“lathmartensite”) e martensitamaclada (“platemartensite”) (JUNIOR, A. B., 2001).
A martensita escorregada, mais comum em aço baixo e médio carbono, possuem planos
iações dentro de casa grão. O plano de hábito muda
de acordo com a porcentagem de carbono. Aços com baixo teores de carbono apresentam plano
enquanto 0,5 a 1,4% de carbono apresentam plano de hábito . Aços
. Há também uma relação da
orientação entre o novo reticulado martensítico, tetragonal, com a austenita (JUNIOR, A. B., 2001).
As unidades de martensita se formam no contorno das linhas de escorregamento,
s pacotes. A subestrutura consiste de alta densidade de discordâncias
arranjadas em células. Cada martensita escorregada é composta de inúmeras células de
( SPEICH, G.R., 1969). A densidade de discordâncias
Aspecto da estrutura típica de uma martensita escorregada (0,03%C, 2%Mn). Ataque
Outro tipo de martensita, mais predominante em aços alto carbono é a martensitamaclada
unidades de martensita se formam como placas lenticulares individuais. A subestrutura da
martensitamaclada consiste de finas maclas com espaçamento de aproximadamente 50
maclas geralmente não se prolongam para fora dos limites de placa, mas s
deslocamentos complexos junto à periferia da placa. A figura 7 apresenta uma estrutura típica de
martensitamaclada em aço baixo carbono 1,2%C.
Figura 7 – Martensitamaclada (1,2%C). Ataque Nital 2% (American Society For Metals, 1983).
Aços médio carbono podem apresentar uma mistura de martensita escorregada e
maclada, conformo mostra a figura 8:
Figura 8 – Estrutura martensítica mista (0,57%C). Martensitamaclada (M) presente em martensita
escorregada (American Society For
Outro tipo de martensita, mais predominante em aços alto carbono é a martensitamaclada
unidades de martensita se formam como placas lenticulares individuais. A subestrutura da
martensitamaclada consiste de finas maclas com espaçamento de aproximadamente 50
maclas geralmente não se prolongam para fora dos limites de placa, mas s
deslocamentos complexos junto à periferia da placa. A figura 7 apresenta uma estrutura típica de
martensitamaclada em aço baixo carbono 1,2%C.
Martensitamaclada (1,2%C). Ataque Nital 2% (American Society For Metals, 1983).
Aços médio carbono podem apresentar uma mistura de martensita escorregada e
maclada, conformo mostra a figura 8:
Estrutura martensítica mista (0,57%C). Martensitamaclada (M) presente em martensita
escorregada (American Society For Metals, 1983).
28
Outro tipo de martensita, mais predominante em aços alto carbono é a martensitamaclada. As
unidades de martensita se formam como placas lenticulares individuais. A subestrutura da
martensitamaclada consiste de finas maclas com espaçamento de aproximadamente 50 . Essas
maclas geralmente não se prolongam para fora dos limites de placa, mas se degeneram em
deslocamentos complexos junto à periferia da placa. A figura 7 apresenta uma estrutura típica de
Martensitamaclada (1,2%C). Ataque Nital 2% (American Society For Metals, 1983).
Aços médio carbono podem apresentar uma mistura de martensita escorregada e
Estrutura martensítica mista (0,57%C). Martensitamaclada (M) presente em martensita
29
3.4.2.Martensita revenida
Uma vez que as estruturas martensíticas são reconhecidamente frágeis, o tratamento térmico do
Revenido se torna fundamental para o resgate parcial de uma estrutura com maior tenacidade. Na
prática, o Revenido é um tratamento térmico subcrítico que consiste em submeter os aços
temperados a uma faixa de temperatura inferior a eutetóide, promovendo um patamar, seguido
novamente de resfriamento até a temperatura ambiente, por repetidas vezes, se necessário
(WILSON, R., 1975). Tal processo envolve a segregação do carbono em defeitos do reticulado, a
precipitação de carbonetos, a decomposição da austenita retida e a recuperação e recristalização
da estrutura martensítica. Assim, o objetivo do tratamento do Revenido é facilitar fenômenos de
difusão para se alcançar uma estrutura mais estável e menos frágil. Tais fenômenos ocorrem em
escala nanoscópica e assim como no caso da martensita, somente a partir do aperfeiçoamento das
técnicas de microscopia eletrônica de transmissão (MET) em meados da década de 50, assim
como do desenvolvimento de ensaios de difração de elétrons em áreas selecionadas, foi possível
se compreender com mais exatidão os detalhes de uma estrutura martensítica revenida
(MONTEIRO, W.A.; BUSO, E.J. 2000).
Antes mesmo de se aplicar o tratamento térmico do Revenido, os aços temperáveis
podem, durante o próprio processo de resfriamento da temperam, sofrer um processo de
Revenimento enquanto se forma a martensita, principalmente quando a temperatura de início de
formação desta última é relativamente elevada, possibilitando os processos de difusão do carbono.
Este fenômeno recebe o nome de auto-revenido, sendo dependente da velocidade de
resfriamento, responsável por ditar o tempo de permanência nessas temperaturas. Devido aos
campos de tensão que circundam individualmente cada discordância e cada parede de martensita,
certas posições intersticiais do reticulado, próximas a estes defeitos, promovem locais de baixa
energia para o carbono, em relação às posições intersticiais normais do reticulado. Na realidade,
quando a martensita é revenida a baixas temperaturas, o primeiro fenômeno observado é a
redistribuição do carbono para estes locais de baixa energia. Tal segregação ou redistribuição do
carbono não pode ser detectada por ensaios convencionais, como técnicas metalográficas
(JUNIOR, A. B., 2001).
3.5. Tratamentos
30
Como os processos de produção nem sempre fornecem materiais com a estrutura
requerida para determinada utilização, se faz necessário passar por alguns tratamentos térmicos
ou termoquímicos.
“Operações de aquecimento e resfriamento subsequentes dentro de condições controladas
de temperatura, tempo à temperatura, ambiente de aquecimento e velocidade de resfriamento”
(CHIAVERINI, V., 1986,) e “tratamentos de aquecimento e resfriamento controlados, são
destinados a mudar as características dos aços e das ligas especiais” (SANTOS, R.R., 2014), são
definições básicas para os tratamentos térmicos.
Os tratamentos térmicos têm duas divisões, os tratamentos térmicos também, conhecido
como tratamento termomecânico (quando existem esforços mecânicos além de sua temperatura),
e os tratamentos termoquímicos. Enquanto os tratamentos térmicos têm por definição: mudar
apenas as estruturas dos materiais sem que se altere de maneira ou forma alguma a sua
composição química, temos os tratamentos termoquímicos que como no nome, são tratamentos
que em sua maioria, altera por princípio similar as estruturas dos materiais, mas com acréscimo de
material químico no processo.
3.6. Tratamentos Térmicos
Os tratamentos termoquímicos são processos que visam à adição de Carbono, Nitrogênio e Boro
na superfície dos aços e ligas. Como a difusão desses elementos nos aços só é significativa em
temperaturas elevadas (500-1000 oC) esses tratamentos são chamados de Termoquímicos
(VILLARES METALS, 2014).
Essa modificação é dada através da aplicação de calor em um meio apropriado. A alteração
da composição química do aço atinge uma profundidade da camada que depende da temperatura
de aquecimento e do tempo de permanência a essa temperatura no meio escolhido. Durante a
exposição, a peça é enriquecida de elementos exterior, por difusão. A maioria dos processos
industriais de tratamentos termoquímicos inclui o enriquecimento, por difusão, das camadas
superficiais da peça com metais e não metais do meio exterior ativo (CHIAVERINI, V., 2003).
O objetivo principal é aumentar a dureza e a resistência ao desgaste da superfície, sem
afetar o núcleo do material, que deve ser mantido dúctil. Existem alguns fatores fundamentais que
influenciam o controle do processo. Entre eles pode ser destacado:
O Potencial do Meio: Sendo esse meio sólido, liquido ou gasoso de fornecer os elementos
químicos, entre eles o carbono, o nitrogênio ou o boro. Além disso, outro fato muito importante é a
capacidade da peça de absorver o elemento químico que ela foi submetida à reação. Devido à
31
solubilidade e difusão do elemento químico no aço. .Afinal cada elemento possui uma determinada
afinidade com outra substância (HONEYCOMBE, R.W.K., 1982).
Segundo SARTORI, ao contrário do que muitos pensam o principal objetivo do tratamento
térmico não é aumentar a resistência a desgaste.
De fato o tratamento térmico, afeta o aço como um todo, enquanto que a questão do
desgaste limita-se à superfície. Na realidade, o verdadeiro objetivo do tratamento térmico é
promover uma MODIFICAÇÃO MICROESTRUTURAL. Também no caso dos aços ferramenta, o
grande objetivo do tratamento térmico, particularmente a têmpera é fazer uma alteração
microestrutural, obtendo-se uma estrutura de alta resistência mecânica, usualmente traduzida por
um aumento de dureza. Entretanto, o aumento de dureza é apenas uma conseqüência desta
alteração microestrutural, não devendo, nunca ser considerado um fim em si mesma (SARTORI,
C.H., 2015).
Para garantir o enriquecimento da peça com elementos do exterior existem três processos
que ocorrem simultaneamente. O primeiro processo é a formação do elemento químico no estado
atômico ativo como resultado de vaporização. O segundo processo é a adsorção dos átomos na
superfície da peça. O processo pode incluir a simples adsorção física onde formam camadas
monoatômicas ou poliatômicas de adsorção em toda a superfície da peça, ou em suas regiões
ativas que formam as camadas pelas forças de Wan der Waals. O terceiro processo seria a difusão
dos átomos adsorvidos desde a superfície para o interior da peça. A adsorção ocorre muito rápido,
e a difusão ocorre lentamente. A concentração do interior da peça depende da difusão (tabela 3).
Por isso a atenção básica é outorgada aos princípios da difusão (HONEYCOMBE, R.W.K., 1982).
Elemento
Ferro α Ferro y
Q Q
Cal/mol /s Cal/mol
Boro 62000 21000
Carbono 19300 3,3x 27000
Nitrogênio 18900 7,8x 40000
Tabela 3 – Dados sobre difusão do B, C e Ni no Ferro (NOVIKOV, I., 1994)
Para a engenharia essas possíveis aplicações têm uma grande importância, pois permite que se
empreguem aços com elementos de liga, conseguindo um núcleo de elevada resistência e com
uma superfície dura, o que resulta materiais que suportam elevados graus de tensões.
3.6.1. Têmpera (austenitização)
A Têmpera é um dos processos utilizados no tratamento térmico de metais para aumentar
a dureza e conseqüente resistência dos mesmos. O processo da têmpera consiste em duas
32
etapas: aquecimento e esfriamento rápido. O aquecimento visa obter a organização dos cristais do
metal, numa fase chamada austenitização. O esfriamento brusco visa obter a estrutura martensita
(METAL HARTE, 2014; FERMAC, 2014).
Na têmpera o aquecimento é superior à temperatura crítica, que é de 727°C. O objetivo é
conduzir o aço a uma fase, na qual se obtém o melhor arranjo possível dos cristais do aço, para
obter a futura dureza. Após dessa fase o aço pode ser submetido a outras fases, dependendo das
necessidades. A temperatura nessa fase é temperatura de austenização. Cada aço tem sua
composição à temperatura que varia de aço para aço. A têmpera é obtida em temperaturas
diferentes, o que depende da composição do aço da peça e dos seus objetivos. Portanto, a
têmpera de uma dada peça leva em consideração muitos fatores (FERMAC, 2014).
O próprio tempo de exposição da peça na temperatura de austenização é considerado
quando se faz a sua têmpera. Cada aço tem uma temperatura de austenização, e que é aquela
que proporciona o máximo de dureza. Essa temperatura é obtida dentro de fornos, os quais podem
ser por chama ou por indução elétrica. A austenização, e conseqüentemente a têmpera, pode
ocorrer apenas na superfície da peça ou em toda ela.
Figura 9 – Esquema simplificado da têmpera por indução (MSPC, 2014)
A figura 9 exibe um esquema simplificado da têmpera por indução. O aquecimento é
dado por uma bobina de indução à qual se aplica por um determinado certo tempo, uma corrente
alternada cuja freqüência pode ser de alguns quilohertz a poucos mega-hertz, dependendo das
dimensões da peça e da profundidade desejada de têmpera. Em geral, a bobina tem algum meio
33
de refrigeração para prevenir o próprio aquecimento, como tubo com água conforme a figura 9
(MSPC, 2014).
Figura 10 - Esquema simplificado da têmpera por chama (MSPC, 2014)
Na têmpera por chama, o aquecimento é dado pela combustão de algum gás como
acetileno, propano ou outros. A figura 10 exibe um esquema simplificado. Nos equipamentos
práticos, a peça pode girar para obter um aquecimento uniforme; ou vários outros arranjos podem
ser usados de acordo com a geometria da peça, como aplicações comuns de barramento, dentes
de engrenagens, cames, eixos e outros (MSPC, 2014).
Alguns valores típicos de têmpera por chama são: temperatura 815°C, profundidade
4,5mm, dureza até 65HRC. Naturalmente, para ambos os processos (indução e chama), o aço
deve ter teor de carbono suficiente para permitir a têmpera, em geral acima de 0,4%C (MSPC,
2014).
A segunda etapa da têmpera é o resfriamento, o qual deve ser brusco, em óleo ou água.
A rapidez do resfriamento é importante para impedir que o aço mude para fase diferente daquela
que se obteve na temperatura de austenização (obter estrutura martensítica). Quase sempre, após
a têmpera, a peça é submetida ao Revenimento (FERMAC, 2014).
A têmpera aumenta a dureza do aço e tornar mais elevado seu limite de escoamento e
sua resistência à tração, à compressão e ao desgaste. A resistência elétrica também se eleva. Em
conseqüência da têmpera diminuem, porém, a resistência ao choque, o alongamento, a estricção,
a ductilidade, etc. (COLPAERT, H., 1974).
Contudo, dá ainda aos aços duros a faculdade de manter melhor o magnetismo, isto é,
conservar-se imantado mais fortemente, depois de submetido a um campo magnético. Por isso,
34
são aço temperado os ímãs permanentes, como os dos magnetos, as agulhas das bússolas, etc.
(COLPAERT, H., 1974).
3.6.2. Revenido
O processo térmico de Revenimento tem por objetivo corrigir aços cuja tenacidade é frágil
e a dureza excessiva, resultando em aços de tenacidade aumentadas (METAL HARTE, 2014).
Revenimento é o reaquecimento das peças temperadas, a temperaturas abaixo da linha inferior de
transformação do aço. Dependendo da temperatura resulta em pequena ou grande transformação
da estrutura martensítica. (FERMAC, 2014).
Na faixa de 140°C e 200°C não há alterações expressivas num aço, a dureza cai para 58
a 60RC dependendo da composição do aço. O revenimento, nesta faixa de temperatura mudou
pouco o aço.
Na faixa de 210°C e 260°C as tensões são alteradas, e começa a baixar a dureza, e não
teve nenhuma modificação na estrutura considerável. O revenimento inicia a alteração da
estrutura.
Na faixa de 270°C e 360°C começa a precipitação de carbonetos finos. O revenimento já
faz mudanças maiores na estrutura.
Na faixa 370°C e 730ºC a transformação na estrutura é maior. Conforme a temperatura de
revenimento é maior, a Cementita precipita fica mais grossa e se tornam visíveis numa matriz
férrica. A 730ºC o revenimento pode levar a uma queda da dureza significativa.
Aços altamente ligados apresentam um comportamento diferente no revenimento, pois a
faixa de 500°C e 600ºC apresenta precipitação de carboneto de liga (endurecimento secundário).
3.6.2.1. Revenimento prensado
Este processo é determinado pela necessidade da pela manter suas dimensões críticas
dentro dos limites especificados. Ele é realizado após uma têmpera ou após um trabalho de
estampagem ou usinagem, onde se requerer que as medidas da peça (planicidade, mais
especificamente). Permaneçam ou voltem as suas condições de desenho. Todo o processo é
desenvolvido e acompanhado para cada tipo de peça em questão, com a fabricação de
dispositivos de bloqueio específicos ao Projeto (METAL HARTE, 2014).
3.7. Tratamento Termoquímico
35
Os tratamentos termoquímicos são tratamentos que utilizam a temperatura e mudança
química superficial nos materiais. Tem como objetivo aumentar dureza e resistência ao desgaste
de superfície. Mantém o interior da peça intocado, ou seja, o interior do mesmo não será afetado,
já que são tratamentos que chegam até certa profundidade e nunca ao núcleo.
Os tratamentos termoquímicos mais comuns são:
• Nitretação -Tratamento termoquímico em que se promove enriquecimento
superficial com nitrogênio em um meio líquido. Aplica-se para peças que
necessitam de alta dureza superficial, alta resistência à fadiga de contato e
submetidas a cargas superficiais elevadas. Disponível para este tratamento:
Fornos de banho de sal.
• Cementação - Tratamento termoquímico em que se promove enriquecimento
superficial com carbono. Aplica-se para peças que necessitam de alta dureza
superficial, alta resistência à fadiga de contato e submetidas a cargas superficiais
elevadas. Disponível para este tratamento: Fornos de banho de sal e fornos de
atmosfera controlada (Tipo Ypsen)
• Carbonitretação - Tratamento termoquímico em que se promove enriquecimento
superficial simultâneo com carbono e nitrogênio. Aplica-se para peças que
necessitam de alta dureza superficial, alta resistência à fadiga de contato e
submetidas a cargas superficiais moderadas. Disponível para este tratamento:
Fornos de atmosfera controlada (Tipo Ypsen)
• Cianetação
• Boretação
4. Materiais e Métodos
4.1. Material de base do estudo
Composição química do aço SAE 4140
(austenitização).
Tabela 4
As amostras de 4140
de 5” x 300mm e foram cortadas em 7 peças sendo 5 amostras de 5” de diâmetro por 1” de
espessura e duas peças maiores
Todas foram tipadas,
Figura 11 –Barra adquirida junto
Material de base do estudo
mposição química do aço SAE 4140, utilizado nos tratamento
Tabela 4 – Composição SAE 4140 (METALS HAND BOOK)
As amostras de 4140 proveniente da Gerdau Aços Especiaisforam cortadas de uma barra
cortadas em 7 peças sendo 5 amostras de 5” de diâmetro por 1” de
s maiorescortadas com 4” de comprimento.
, numeradas de 1 a 5 e a peça maior identificada
Barra adquirida junto à empresa Gerdau Aços Especiais
36
, utilizado nos tratamento de Têmpera
Composição SAE 4140 (METALS HAND BOOK)
Gerdau Aços Especiaisforam cortadas de uma barra
cortadas em 7 peças sendo 5 amostras de 5” de diâmetro por 1” de
identificada com a letra R.
empresa Gerdau Aços Especiais
37
AMOSTRAS TRATAMENTO SUBMETIDO
1 5 minutos de austenitização
2 10 minutos de austenitização
3 15 minutos de austenitização
4 20 minutos de austenitização
5 25 minutos de austenitização
R Amostra representando uma peça de produção
Tabela 5 – Distribuição para tratamento das amostras
As amostras foram cortadas em uma maquina de corte de fita de serra com velocidade bem lenta
com a finalidade de evitar ao máximo qualquer alteração na estrutura proveniente de deformações
mecânicas e/ou oriundas de aumento de temperatura durante o corte.
Figura 12 – Amostra sendo cortada através de maquina de fita de serra.
Após o corte as amostras foram tipadas conforme a tabela 05.
38
Figura 13 – Amostras cortadas e tipadas preparadas para tratamento térmico.
Figura 14 – Detalhes da tipagem.
39
4.2. Tratamento térmico
Todas as amostras foram submetidas aos mesmos parâmetros de tratamento térmico
(temperatura/ forno/ atmosfera/meio de resfriamento) com a única variável sendo o tempo de
austenitização a qual foram submetidas.
Foi utilizado um forno de atmosfera controlada modelo T4 do fabricante combustol nos
quais foram mantidos os mesmos parâmetros para todas as peças.
• Velocidade de resfriamento do óleo 98ºC/s
• Temperatura do óleo 40ºC
• Agitação do fluído na têmpera 80 rpm
• Temperatura 860ºC
• Teor de carbono dentro da atmosfera do forno 0,39% de carbono
Figura 15 – Forno de atmosfera controlada- fabricante Combustol
40
Figura 16 – Entrada no forno câmara, para tratamento de têmpera (BRASTÊMPERA).
Sistema de têmpera em óleo: o tanque de têmpera possui camisa dupla, isolada termicamente, e
tem capacidade para aproximadamente 2.000 litros de óleo de têmpera. A recirculação do óleo é
feita por dois agitadores com hélices de ferro fundido e acionamento por motores elétricos de
dupla potência e dupla velocidade (MANUAL DE INSTRUÇÕES COMBUSTOL – Forno elétrico
tipo Batch para tratamento térmico – Modelo T-4E).
Temperatura máxima: 1000°C (forno câmara: têmpera).
É feito na câmara de resfriamento, a carga a ser temperada é transferida automaticamente da
câmara de aquecimento para a plataforma de mergulho, de acordo com o programa do CLP e
sistema supervisório.
Têmpera em óleo
A plataforma mergulha a carga no tanque de óleo, onde permanece durante o tempo determinado
na receita do programa que está sendo executado.
A agitação do óleo, para homogeneização da temperatura, é feita por dois agitadores que forçam a
passagem do óleo pela carga através dos defletores do tanque.
Durante a têmpera em óleo omotorbomba permanece ligada, recirculando o óleo pelo trocador de
calor, até que sua temperatura retorne ao setpoint ajustando no programa. No fim do ciclo a
plataforma sobe, após o término do tempo de drenagem do óleo, a carga deve ser retirada pelo
41
operador (MANUAL DE INSTRUÇÕES COMBUSTOL – Forno elétrico tipo Batch para tratamento
térmico – Modelo T-4E).
Figura 17 – Saída do tratamento de têmpera (BRASTÊMPERA).
Figura 18 – Forno câmara Nº 22 (BRASTÊMPERA).
Foram registrados nos gráficos com as curvas TEMPO x TEMPERATURA as amostras 1,2,3,4 e 5
a amostra identificada com a letra R só será ser tratada termicamente após a determinação de qual
é o tempo necessário para completa austeinitização
42
Figura 19 –Gráfico da amostra 1tempo de 5 minutos
Figura 20 – Gráfico daamostra 2 tempo de 10 minutos
43
Figura 21 – Gráfico da amostra 3 tempo de 15 minutos
Figura 22 – Gráfico da amostra 4 tempo de 20 minutos
44
Figura 23 – Gráfico da amostra 5 tempo de 25 minutos.
45
4.3. Teste de Dureza Rockwell
A primeira parte antes de se executar o ensaio de dureza é se determinar qual o tipo de ensaio
que será executado. A tabela06mostra algumas aplicações para diversos parâmetros de execução
da dureza Rockwell.
SÍMBOLO DE ESCALA
PENETRADOR CARGA
(kg) APLICAÇÕES
A (normal)
cone de diamante
120° 60
Mesmo uso em geral da escala C, somente com restrição na profundidade de camadas endurecidas e espessura da peça.
B (normal)
esfera de aço Ø 1/16"
100 Para peças recozidas e metais não ferrosos (alumínio, cobre, etc.)
C (normal)
cone de diamante
120° 150
Para aços em geral e ferros fundidos com uso acima de 100 HRB (± 20 HRC)
A (normal)
cone de diamante
120° 60
Mesmo uso em geral da escala C, somente com restrição na profundidade de camadas endurecidas e espessura da peça.
HR superficial 15 N
cone de diamante
120° 15
Mesma aplicação para aços em geral, peças cementadas e temperadas com espessuras ecamadas mais baixas.
HR superficial 30 N
cone de diamante
120° 30
Mesma aplicação para aços em geral, peças cementadas e temperadas com espessuras ecamadas mais baixas.
HR 45 N cone de
diamante 120°
45 Mesma aplicação para aços em geral, peças cementadas e temperadas com espessuras e camadas mais baixas.
HR 15 T esfera de aço
Ø 1/16" 15
Para aplicações iguais as usadas com HRB, peças recozidas, com restrições quanto a espessuras menores.
HR 30 T esfera de aço
Ø 1/16" 30
Para aplicações iguais as usadas com HRB, peças recozidas, com restrições quanto a espessuras menores.
HR 45 T esfera de aço
Ø 1/16" 45
Para aplicações iguais as usadas com HRB, peças recozidas, com restrições quanto a espessuras menores.
Tabela 06 - Aplicações para diferentes métodos de dureza Rockwell.
46
4.3.1. Preparação da Superfície
Imperativo limpar a área de apoio do corpo a ser ensaiado, eliminando qualquer vestígio
de oxidação, pó, óleo, sujeira, incluindo também ranhuras oriundas de usinagem, através de
lixamento leve (lixa manual) e em seguida limpar com pano ou estopa.
Caso seja necessário utilizar lixadeira elétrica, nos casos onde a rugosidade e ranhuras sejam
profundas, por exemplo: ensaio a ser aplicado em diâmetros onde se requer um desbaste que
atenda a impressão de ensaio HB/30D2 seguir as instruções:
A região em que você vai aplicar o penetrador não pode ser:
• Região de produto (que é, em ferramentas, a região que dá forma à peça no processo
de moldagem, injeção, forjamento, extrusão ou outro).
• Regiões vitais ao funcionamento da peça (como, por exemplo, o degrau de diâmetro
em um eixo que será o encosto de rolamento; um recartilhado; um excêntrico, ou
outros)
Quando a peça é polida e a superfície tem que ser preservada inteiramente, Em muitos casos é
necessário rebaixar a superfície por lixamento, principalmente em diâmetros, devido às suspeitas
de descarbonetação, enriquecimento ou qualquer outra razão.
4.3.2. Realização do Ensaio
a) Utilizar penetrador cone de diamante 120º.
NOTA: Verificar/realizar checagem periódica do durômetro. Só utilizar instrumento dentro dos
critérios de aceitação.
b) Ajustar carga a ser aplicada na medição: HRA = 60kgfou HRC = 150 kgf
c) Posicionar a peça no suporte adequado à geometria da peça. Mesa plana para peças
paralelas e mesa com rebaixo em "V" para peças cilíndricas.
47
d) Elevar o fuso, girando o volante no sentido horário, até fixar a peça no protetor do
penetrador (Observar no visor se o ponteiro está indicando zero, isto ocorre automaticamente
ao aplicar a pré-carga quando se fixa a peça).
e) Aplicar a carga abaixando a alavanca, e retorná-la à posição inicial suavemente, fazer a
leitura no visor, observando a escala preta (externa) HRC para 150 kg e HRA para 60 kg.
f) Aliviar a carga, girando o volante no sentido anti-horário, retirar a peça.
g) Realizar a quantidade de medições, conforme definido na OS/Plano de Controle.
Figura 24 - Teste de dureza Rockwell C na amostra R
48
Figura 25 – Teste de dureza Rockwell C na amostra nº 1
Figura 26 – Teste de dureza Rockwell C na amostra nº 3
49
Figura 27 - Teste de dureza Rockwell C na amostra nº 4
4.4. Microscópica Óptica
As bolachas com 1” de espessura, foram seccionadas para que fossem retiradas amostras no
núcleo do material na posição longitudinal. Todas as cinco amostras foram analisadas, e também a
peça de teste identificada pela letra R.
As análises metalográficas foram realizadas no Laboratório da BRASTEMPERA, com um
Microscópio Óptico OPTON, com analisador de imagem. O objetivo desta análise é capturar a
imagem para posterior análise do índice de transformação martensítica.
Figura 28 – Cortadora metalográfica, marca TECLAGO
50
Figura 29 – Microscópio digital, marca OPTON
5. Resultados e discussões
5.1. Resultado gráfico do tratamentotérmico
5.1.1. Efeito da velocidade de resfriamento
As transformações vistas no diagrama Fe-C pressupõem velocidades de resfriamento bastante
baixas, de forma que todos os rearranjos atômicos possam se completar. Mudanças importantes
podem acontecer se o aço, sob temperatura acima de 727°C, for bruscamente resfriado. As
transformações podem não se efetivar totalmente e outras podem ocorrer, afetando sensivelmente
as propriedades mecânicas.
O gráfico da figura 30 é um exemplo aproximado para um aço eutetóide, considerado
inicialmente em temperatura na região da austenita (acima de 727°C, linha A) e posteriormente
resfriado.
51
Figura 30 – Velocidade de transformação da martensita.
Essas curvas são conhecidas como TTT (tempo, temperatura, transformação).
Exemplo: se rapidamente resfriado para T = 500°C e mantido nessa temperatura, a
transformação da austenita começa em t0 e termina em t1. Ou melhor, a curva vermelha marca o
início da transformação e a azul, o término.
Na parte superior (de 700 até aproximadamente 560°C) há formação de perlita, tanto mais
fina (e dura) quanto menor a temperatura.
Na parte inferior (de 560 até cerca de 200°C) há formação de bainita (ferrita mais
carboneto de ferro fino), de dureza maior que a perlita anterior e, de forma similar, mais dura em
temperaturas mais baixas.
Entretanto, na faixa de 200°C, há formação de uma nova estrutura, a martensita, em
forma de agulhas e bastante dura (superior às anteriores). A linha Horizontal Mi marca o início e a
Mf, o fim da transformação.
52
A formação da martensita é o princípio básico da têmpera dos aços, isto é, o tratamento
térmico para aumentar a dureza. Entretanto, nem todos os aços admitem têmpera. Em geral,
somente com teor de carbono acima de 0,3% e velocidade de resfriamento alta.
5.1.2. Têmpera e Revenido
Conforme visto em página anterior, a martensita é a estrutura básica formada no processo
de têmpera, que tem como resultado um expressivo aumento da dureza do aço.
Em razão das posições das linhas de início e de fim da transformação (Mi e Mf no diagrama), há
necessidade de um rápido resfriamento para que ela ocorra.
Figura 31 –Transformação da austenita e martensita
Na prática, isso é obtido através da imersão da peça em um meio adequado (água ou óleo,
por exemplo). Em alguns casos, jatos de ar são suficientes para a operação.A linha indicativa do
processo no diagrama TTT da figura 31 ao lado dá uma ideia das etapas. O resfriamento é a parte
esquerda da curva, isto é, da temperatura pouco acima de A até pouco abaixo de Mf.Considerando
a inércia térmica do metal e a rapidez do resfriamento, conclui-se que este último não se dá de
maneira uniforme. Quanto mais próximo do meio de resfriamento, maior a velocidade. Assim, há
53
duas curvas extremas, uma para a superfície e outra para a região central. A dureza da martensita
e as tensões resultantes das diferenças estruturais provocadas pelas diferentes velocidades de
resfriamento resultam em um material bastante duro, mas frágil e com reais possibilidades de
trincas ou deformações, a depender do nível dessas tensões.
Figura 32 – Dureza x charpy (Resistência ao Impacto)
Em peças de pequenas dimensões ou seções, esses efeitos podem ser algumas vezes
tolerados, mas são bastante prejudiciais ou inaceitáveis na maioria dos casos.
O revenido é um tratamento posterior à têmpera, que consiste em elevar a temperatura
até certo nível e manter por algum tempo, conforme restante da curva verde da figura 31.
O resultado é um alívio das tensões internas e redução da dureza, tanto maior quanto
maiores a temperatura e o tempo de revenido.
Pode-se dizer, portanto, que a operação de revenido ajusta a dureza desejada da peça. Se
a dureza diminui, a ductilidade aumenta e, por conseqüência, a resistência ao impacto. Na Figura
32, a variação aproximada desses parâmetros versus temperatura de revenido para aço com
0,45% C.
A temperatura de aquecimento para a têmpera deve estar um pouco acima de um
determinado nível A, indicado na figura 31.
Esse valor deve ser tal que a estrutura do aço, antes de iniciar o resfriamento, seja
formada basicamente pela austenita.
54
No caso de aços hipereutetóides, a presença de alguma cementita não traz maiores
conseqüências. Portanto, o nível A pode ser a temperatura crítica inferior A1. Aços hipoeutetóides
contêm ferrita logo acima de A1, o que produz um endurecimento incompleto. Para esses aços, o
nível A deve ser a temperatura crítica superior, linha A3 no diagrama Fe-C.
Figura 33 – (a) micrografia da martensita e (b) micrografia do revenido.
A figura 33 (a) dá o aspecto micrográfico típico da martensita obtida após o resfriamento.
Notar a estrutura agulheada. Em (b) temos o aspecto após o revenido. A estrutura é transformada
em finos grãos de cementita distribuídos em uma matriz de ferrita.
A transformação da austenita em martensita não é um processo de difusão. É um rearranjo
atômico e a martensita pode ser considerada uma solução sólida supersaturada de carbono em
ferro alfa. A estrutura é tetragonal de corpo centrado, diferente da cúbica de face centrada da
austenita.
A martensita não aparece no diagrama ferro-carbono porque é uma condição metaestável, que
pode permanecer indefinidamente sob temperatura ambiente, mas retorna às fases de equilíbrio
mediante recozimento. A martensita e outras fases ou estruturas do sistema ferro-carbono podem
coexistir.
Figura 34 – Transformação da martensita x Temperatura
55
As temperaturas de início e fim da transformação da martensita (Mi e Mf da figura 31)
variam de acordo com a composição do aço. A figura 34 mostra uma variação típica com o teor de
carbono. Elementos de liga também exercem considerável influência. Isso significa que, em alguns
aços, a temperatura de término da transformação Mf pode ficar abaixo da ambiente. E uma
têmpera convencional deixa algum resíduo de austenita, comumente denominada austenita retida.
O efeito da austenita retida é uma instabilidade dimensional, que pode ser inadmissível para certas
aplicações. Há alguns meios para a sua remoção. Um deles é uma segunda etapa de revenido,
entre 200 e 300ºC, que transforma o resíduo de austenita em bainita. Outro meio é o uso de
refrigeração mecânica ou criogênica (dióxido de carbono, nitrogênio líquido, etc) para efetuar o
tratamento subzero, isto é, a redução de temperatura até a transformação completa.
5.2. Resultado do teste de dureza
Resultado do ensaio de dureza Rockwellcom carga de 150Kg e penetrador de diamante,
medidos 3 pontos de dureza em cada amostra.
AMOSTRAS DUREZA SUPERFICIAL HRC
1 38 / 40 / 39
2 43 / 44 / 44
3 44 / 44 / 44
4 45 / 44 /45
5 47 /46 / 48
R 49 / 48 / 48
Tabela 7 – Resultados do ensaio de dureza Rockwell
Figura 35 – Equipamento de ensaio de dureza Rockell, marca PANTEC.
56
5.3. Microestrutura Foram analisadas as 5 amostras e o corpo de provas identificado pela letra R coma finalidade
de se determinar se ocorreu a austeinitização em todo o interior da peça com os tempos aplicados,
a seguir será apresentado todas as micrografias das amostras 1 a 5 e o corpo de provas R, onde
pode se notar nitidamente que até o tempo de 15 minutos, grande região do interior dos corpos de
prova não sofreram austenitização, somente a partir do tempo de 20 minutos que já ocorreu uma
austeinitização mais completa e homogênea, o resfriamento das amostras não foi o mais rápido
possível para que a transformação martensitica fosse completa, mas o objetivo do trabalho é
verificar se o tempo foi suficiente para a austeinitização.
Figura 36 - amostra nº1(200x) tempo 5 minutos
57
Figura 37 - amostra nº1 (400x) tempo 5 minutos
Figura 38 – amostra nº2 (200x) tempo 10 minutos
58
Figura 39 - amostra nº2 (400x) tempo 10 minutos
Figura 40 - amostra nº3 (200x) tempo 15 minutos
59
Figura 41 - amostra nº3 (400x) tempo 15 minutos
Figura 42 - amostra nº4 (200x) tempo 20 minutos
60
Figura 43 - amostra nº4 (400x) tempo 20 minutos
Figura 44 - amostra nº5 (200x) tempo 25 minutos
61
Figura 45 - amostra nº5 (400x) tempo 25 minutos
Figura 46 amostra nº R (400x) tempo 20 minutos
62
5.3.1 Comentários sobre as microestruturas obtidas
Foi verificado que as amostras números 1,2,3 com tempos de 5, 10 e 15 minutos
respectivamente não conseguiram uma completa homogeneização do núcleo do material, nota-se
claramente que não ocorreu mudanças de fases ( austenita) devido ao pouco tempo não ter sido o
suficiente para que a temperatura fizesse que ocorresse a transformação e fases( zonas claras
indicando que não ocorreu mudança de fases), sendo assim só observamos algumas fases nas
amostras 1,2 e 3 na superfície do material onde a temperatura mesmo com pouco tempo conseguir
alterá-las, nas amostras 4 e 5 nota-se que ocorrem fases em todo o interior do material, fases
como martensita não revenida, bainita.
Não foi necessário fazer uma amostra com 30 minutos( tempo padrão utilizado pelas
empresas para fins comparativos) pois com 20 e 25 minutos o tempo já foi suficiente para que toda
temperatura atingisse o interior do material fazendo com todo o interior dos corpos de prova
números 4 e 5 atingissem a fase austenítica e no resfriamento evidenciasse as fases esperadas
par esse tipo de aço e meio de resfriamento
63
6. Conclusão
Após todas as análises chegou-se a conclusão que a amostra queapresentou os melhores
resultados com o menor tempo para que ocorresse a austeinitização foi a amostra nº04 com o
tempo de 20 minutos por polegada de espessura pois apresentou uma dureza superficial de 45
HRC e uma microestrutura que foi totalmente austenitizada antes de sofrer têmpera , a partir
desses dados esse tempo de 20 minutos/polegada foi utilizado para se calcular o tempo que a
amostra nºR deveria ficar no forno. O tempo encontrado para peça de produção a partir dos
experimentos foi de50 minutos. Então a peça foi colocada ao forno com a mesma temperatura de
860ºc por um tempo de 50 minutos ( baseado no resultado experimental) e a peça nº R apresentou
um ótimo resultado de dureza superficial 48 HRC e metalografia comprovando-se assim que o
tempo de 20minutos/polegada de espessura pode ser aplicado a várias dimensões de peças
produzidas em aço 4140 e subsequente em aços da mesma família.
A empresa Brastêmperaassim como outras empresas do setor utilizam como padrão o
tempo de 30 minutos/pol de espessura com esses novos parâmetros que poderá reduzir para um
tempo de 20 minutos por espessura dando um aumento de produtividade de 33 % que é um valor
bastante significativo para uma empresa de tratamento térmico onde seu maior insumo é energia X
tempo de processo.
64
7. Sugestões para trabalhos futuros
Presente trabalho permite sugerir os seguintes trabalhos futuros:
• Realizar análise de tensões residuais.
• Realizar ensaio de charpy.
• Verificar se esse tempo mínimo determinado nessa dissertação pode ser aplicado em
processos contínuos.
65
8. Referência Bibliográfica
• American Society For Metals. Metals Handbook.V. 1,9. Ed., 1983.
• AVNER,S.H. Introduction to Physical Metallurgy. 2.ed., McGraw-Hill, 1974.
• CHIAVERINI, Vicente. Tratamentos Térmicos das Ligas Metálicas/ Vicente Chiaverini –
1º ed – São Paulo: ABM, 2003.
• CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecânica/ Vicente Chiaverini – 2.ed. - São Paulo: Mc
Graw – Hill, 1986.
• COLPAERT, Hubertus. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. 3.ed. – São
Paulo, Edgard Blucher, 1974.
• CULLITY, B. D. 1978. Elements of X-ray diffraction. 2.ed. Reading: Addison-
Wesley,1978.
• BLEICHER , L. SASAKI,J.M. Introdução à difração de Raios-X em cristais. UFC, 2000.
• FERMAC. Tratamento Térmico. Tratamento Térmico: http://.tratamentotermico.com/index-
4.html - São Paulo - SP. Acesso 22 jan. 2015.
• HONEYCOMBE, R.W.K. Aços: Microestrutura e Propriedades. Fundação
CalousteGulbenkian, Lisboa – 1º ed., 1982.
• MACHADO, Andressa Legora. Nitretação Líquida do aço AISI H13/ Andressa Legora
Machado – Rio de Janeiro: UEZO, 2012.
• METAL HARTE. Tratamento Térmico. Processos: www.metalharte.com.br – Vila Socorro
– São Paulo – SP. Acesso 22 jan. 2015
• MONTEIRO, W.A.; BUSO,S.J. Caracterização de materiais por métodos físicos.
(Apostila de curso) Técnicas de microscopia eletrônica aplicada a materiais de interesse
nuclear. Pós-graduação – Instituto de Pesquisa Energéticas e Nucleares, USP, 2000.
• MSPC. Informações técnicas. Ferros & aços 1-80: Tratamentos Térmicos: Têmpera
Superficial: www.mspc.eng.br/ciemat/aco180.shtml. Acesso 22 jan. 2015.
• NOYAN, I.C., COHEN,J. B.,Residual Stress: Measurement by Diffraction and
Interpretation, Springer-Verlag, p.276, 1987.
• NOVIKOV, Ilia. Teoria dos tratamentos térmicos dos metais/ IliaNovikov – 1ºed - Rio de
Janeiro: UFRJ, 1994.
• JUNIOR, AdayrBôrro. Estudo do efeito da nitretação líquida e gasosa no
comportamento mecânico de um aço ferramenta para trabalho a frio sinterizado
2,3%C – 12,5%Cr -1,1%Mo – 4%V, temperado e revenido. AdayrBôrro Junior – São
Paulo: USP, 2001.
66
• REED – HILL, R.E. Physical Metallurgy Principles. 2.ed., London: N.Y.: Van Nostrand
Reinhold, 1973.
• RIBEIRO, Paulo Sérgio. Desenvolvimento de um novo aço para moldes de plástico/
Paulo Sergio Ribeiro – São Paulo, 2009
• ROBERTS, G.; KRAUSS,G.; KENNEDY,R. Tool Steels. 5. Ed., American Society for
Metals, Metals Park, Oh., 1998.
• RODRIGUES, L.D. Medição de tensões residuais em tubos visando a determinação
de esforços em dutos enterrados. 155p. Dissertação (Mestrado em Engenharia
Mecânica)–Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2007.
• SANTOS, Rayssa Rodrigues dos. Estudo da nitretação líquida, têmpera e Revenido no
aço P-20 utilizado em moldes/ Rayssa Rodrigues dos Santos– Rio de Janeiro: UEZO,
2014.
• SARTORI, Carlos Humberto. Tratamentos Térmicos de Aços Ferramenta. ABM:
www.itarai.com.br/files/H.pdf . Acesso: 04 fev. 2015.
• SPEICH, G.R. Tempering of Low-Carbon Martensite. Trans TMS-AIME, v.245, p.2553-
2564, 1969.
• TIMOSHENKO, S.; GERE, J. E. Mecânica dos sólidos. Rio de Janeiro: LTC –Livros
Técnicos e Científicos, 1994.
• TIMOSHENKO, S.P., Theory of elasticity, J.N.Goodier, Ed.3, 1976.
• VENDRAMIM, João Carmo. Influência da Nitretação na Resistência à Fadiga por
Flexão Rotativa de Molas para Válvulas Automotivas/ João Carmo Vendramim –
Faculdade de Engenharia Mecânica da UNICAMP, Dissertação de Mestrado, 2002.
• VENDRAMIM, João Carmo. Seleção de materiais para nitretação. (Apostila industrial)
ISOFLAMA: Tratamento Térmico: www.isoflama.com.br – Idaiatuba – SP. Acesso 22 jan
2015.
• VILLARES METALS. Aços para molde. Catálogo: www.villaresmetals.com.br – Sumaré,
SP. Acesso 19 nov. 2015.
• WELDING HANDBOOK, Vol. 1, 8th ed., American Welding Society, Miami, FL, 1991, pp.
2–32.
• WILSON, R. Metallurgy and Heat Treatment of Tool Steels. London, N.Y.: McGraw-Hill,
1975.