ENDURECIMENTO DO AÇO AISI 1140 POR TÊMPERA

ENDURECIMENTO DO AÇO AISI 1140 POR TÊMPERA

Géssica Padilha de Souza1
Adielson Rafael Oliveira Marinho2
João Henrique Assunção Vieira3

Resumo

Nos dias atuais, tem-se uma busca incessante por materiais que atendam às solicitações de trabalho exigidas, mas que possuam um baixo custo de fabricação. Diante disso, esse trabalho tem por objetivo o endurecimento do aço AISI 1140, que foi normalizado, temperado com resfriamento em salmoura e seguido de revenimento, com posterior caracterização metalográfica e ensaio de dureza HRC. Através desses tratamentos, foi possível aumentar significativamente a dureza do aço em questão, além das modificações nas fases da microestrutura e consequentemente, de suas propriedades.

Palavras-chave: Aço AISI 1140; Têmpera; Endurecimento.

HARDENING OF THE AISI 1140 STELL BY QUENCHING

Abstract

Nowadays, there is a constant search for materials that meet the required work requests, but with a low manufacturing cost. Therefore, this study aims to steel hardening AISI 1140, which was normalized, hardened with cooling in brine and followed by tempering, with further characterization metallographic and HRC hardness testing. By these treatments, it was possible to significantly increase the hardness of the steel in question, in addition to changes in the phases of the microstructure and hence its properties.

Keywords:  AISI 1140 Steel; Quenching; Hardening.

1 Engenharia de Materiais, estudante de graduação, FEMAT, Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará, Marabá, Pará, Brasil.

2 Engenharia de Materiais, estudante de graduação, FEMAT, Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará, Marabá, Pará, Brasil.

3 Engenharia de Materiais, estudante de graduação, FEMAT, Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará, Marabá, Pará, Brasil.

1. INTRODUÇÃO

Há milhares de anos a.C.,com a descoberta do aço a humanidade aprendeu que, com aquecimento e resfriamento dos aços ou trabalhando com aços de teores de carbono mais elevados, podia modificar suas propriedades mecânicas e metalúrgicas, tornando-os mais duros, trabalháveis, moles, resistentes, frágeis, dentre outras características.[1]

O tratamento térmico é o processo de aquecimento e resfriamento, em condições controladas de ligas metálicas, ferrosas e não ferrosas, onde se objetiva modificar as suas propriedades. Dessa forma obtém-se uma variedade de propriedades que permitem que as ligas sejam adequadas a diversas aplicações, conseguindo-se tais efeitos com reduzidos gastos financeiros. [1]

Dentre os tratamentos térmicos aplicados aos aços tem-se a têmpera e o revenimento, cujo objetivo fundamental é obter uma estrutura martensítica, o que exige um aquecimento acima de sua zona crítica durante o tempo necessário, seguido de resfriamento rápido em um meio como o óleo, água ou salmoura [2], propiciando ao aço aumento na sua dureza e na sua resistência a tração. O revenimento tem por finalidade aliviar ou eliminar tensões internas geradas pela têmpera, conferindo ao aço aumento na ductilidade e resistência ao choque térmico. [2]

O aço carbono AISI 1140 é um aço de corte rápido que possui uma resistência elevada, e é combinado com enxofre a fim de aumentar a sua usinabilidade característica. Por conta dessa característica, esse tipo de aço é tipo como de “corte fácil”. A melhoria da usinabilidade confere velocidade e produtividade aos processos industriais com esse tipo de aço. [3]

Por se tratar de um aço médio carbono, o aumento da dureza por têmpera nesse tipo de aço é viável e, dessa forma, esse trabalho objetiva o endurecimento do aço AISI 1140, por meio dos tratamentos térmicos de têmpera e revenido. Tal endurecimento será comprovado por ensaio de dureza. A microscopia óptica será aplicada para visualização da formação de fases e microconstituintes, antes e após os tratamentos térmicos.

1. MATERIAIS E MÉTODOS

1. Metodologia dos Tratamentos Térmicos

Os corpos de prova (CP’s) do aço AISI 1140 foram normalizados à uma temperatura de 860° C [4] por 1 hora, sendo o tempo suficiente para a geometria e espessura da peça, seguindo com um resfriamento ao ar estático. Após o resfriamento os CP’s foram preparados para a caracterização metalográfica, seguindo com o ensaio de dureza nos mesmos.

Em seguida, foi realizada a têmpera nos CP’s onde estes foram aquecidos a 830 ºC [3], mantidos por 1 hora, sendo estes resfriados rapidamente em salmoura. Depois, foram para a caracterização metalográfica e para o ensaio de dureza.

O revenimento dos CP’s do aço 1140 foi feito à 350 °C [3] por 1 hora seguindo com resfriamento moderado ao ar estático [5]. Os CP’s foram para a caracterização metalográfica e para o ensaio de dureza. A Figura 1 mostra esquematicamente os tratamentos térmicos realizado no aço AISI 1140.

Fonte: [autor]

[pic 1]

Figura 1: Esquema dos tratamentos térmicos realizados no aço AISI 1140.

1. Caracterização metalográfica

A caracterização metalográfica realizada foi a micrografica. Os CP’s do aço AISI 1140, depois do tratamento térmico, foram lixados na sequencia de lixas: 80, 100, 220, 320, 400, 600, 1200, 1500 e polidos com pasta de diamante (6, 3 e 1μm). Os CP’s polidos foram atacados com Nital 3%, para visualização da microestrutura em microscópio ótico. De cada tratamento foi retirado uma amostra que foi lixada somente até a malha 600, para realização do ensaio de dureza Rockwell C, HRc.

1. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Com base nos resultados do ensaio de dureza do aço AISI 1140 mediante os tratamentos térmicos realizados, disposto na Tabela 2, percebe-se um aumento significativo na dureza.

Tabela 1. Resultados do ensaio de dureza do aço AISI 1140

	Normalizado	Temperado	Revenido
Dureza HRc	9,5	55	48
Desvio Padrão	0,8	2,7	1,3

Fonte: [autor]

A partir desses resultados do ensaio de dureza, percebe que a normalização foi satisfatória, já que esta apresentou dureza baixa, significando que ocorreu a remoção de qualquer tratamento que este aço tenha sofrido anteriormente. Observando o resultado da dureza do aço temperado, verifica-se o aumento de quase seis vezes o valor da dureza do aço normalizado, mostrando que o tratamento foi eficiente, além deste ter apresentado a dureza próxima da martensita. Através da figura 2, utilizando a quantidade de carbono do aço e a dureza alcançada, pode-se estimar que se tenha em torno de 97% de fase martensita formada no tratamento de têmpera do aço AISI 1140.