MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA -  UFSM

ENGENHARIA MECÂNICA

Denison Moraes

Leonardo Löbell

TEMPERAMENTO POR INDUÇÃO VS TEMPERAMENTO CONVENCIONAL DE UM AÇO TRATÁVEL COM CALOR

Cachoeira do Sul, RS

2017

Denison Moraes

Leonardo Löbell

TEMPERAMENTO POR INDUÇÃO VS TEMPERAMENTO CONVENCIONAL DE UM AÇO TRATÁVEL COM CALOR

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Prof. MSc. Sabrina Marques

Cachoeira do Sul

2017

1. INTRODUÇÃO

O processo de endurecimento das ligas de aços está cada vez mais ganhando espaço no mercado metalmecânico. Especialmente devido ao processo gerar maior resistência da liga metálica. O tratamento por indução é vantajoso comparado com o tratamento térmico convencional. Além de ser mais rápido o processo também tem benefícios economicamente no custo. O tratamento térmico por indução é benéfico, mas em outros casos, leva a uma deterioração da propriedade mecânica.

1. Apresentação

Um estudo prévio dos autores, referenciado no nº 6 na indução e endurecimento convencional do aço comercial tratável termicamente liga 42CrMo4 demonstrou que devido ao processo de fabricação os elementos bem como o carbono é distribuído igualmente após a extinção. A austenitização em caso de endurecimento por indução não obtém uma distribuição de carbono homogênea, o que resulta em diferenças no tamanho do bloco martensítico. Em consequência, isso leva a uma resistência a tração reduzida em comparação ao aço tratado termicamente convencional. Os endurecimentos de aços termicamente tratáveis são geralmente temperados para obter uma boa combinação de força e ductilidade. Durante as modificações das microestruturas ocorrem precipitações de carbonetos e transformações de fases. A faixa de temperatura para a fase I está entre 373,15 K e 473,15 K (100º C e 200º C). O carbono intersticial já pode se difundir a temperatura ambiente com uma perda de tetragonalidade e o carboneto precipita na martensita. Na fase II de têmpera, que gera temperaturas de 503,15 K para 593,15 K (230 ° C a 320 ° C), a austenite retida se decompõe a ferrite e cementite. Na fase III a temperatura de revenimento de 473.15K a 623,15 K (200 ° C a 350 ° C), a tetragonalidade da martensita diminui totalmente. A estrutura martensítica permanece estável até recuperação e recristalização começar a se transformar em grãos ferríticos, que ocorre no estágio IV. Apesar das elevadas taxas de aquecimento presentes no temperamento de indução das quatro fases de têmpera é esperado que continue durante o aquecimento.

1. Justificativa

As diferenças na indução e a têmpera convencional do aço tratável pelo calor, como a liga  42CrMo4, nunca foi estudado sistematicamente. Além disso, para entender as propriedades mecânicas resultantes do processo de tratamento térmico industrial, é necessária uma correlação entre as propriedades microestruturais.

Portanto, este estudo compara o tratamento térmico por indução com o tratamento térmico convencional de um aço tratável pelo calor 42CrMo4.

Os tempos de têmpera e das temperaturas, bem como as taxas de aquecimento e extinção são baseadas em dois processos industriais. Para as investigações microestruturais, realizam-se microscopia óptica de luz (LOM), difração de retrodifusão de elétrons (EBSD), micro-análise de sonda de elétrons (EPMA) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM).

1. Objetivo

O principal objetivo realizado nesse estudo é comparar o tratamento térmico por indução com o tratamento térmico convencional de um aço tratável (42CrMo4). Foram realizados testes para verificação dos tratamentos com analises metalograficas. Além disso, testes mecânicos, tais como testes de tração e testes de impacto Charpy.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

O aço investigado é um liga 42CrMo4 tratável pelo calor. O material de partida foi moldado continuamente e posteriormente laminado a quente. O perfil de temperatura do tratamento térmico convencional industrial foi simulado em um forno de laboratório e o perfil de temperatura foi registrado com um termopar, fixado em uma amostra. Subsequentemente, todas as amostras microestruturais foram tratadas termicamente e investigadas. Além de serem austenitizadas a 1123,15 K (850 ° C) durante 30 minutos e temperadas a 853,15 K (580 ° C) durante 1 hora. A austenitização e as temperaturas de tempera para o tratamento térmico por indução foram 1233,15 K (960 C) e 973,15 K (700 C), respectivamente. Com os tempos de espera entre 3 e 2 segundos para austenitização  e temperagem. A taxa de aquecimento para o tratamento térmico por indução foi ajustada para aproximadamente 10 K / s (10 C / s).

Em ambos os casos, isto é, convencional, bem como o temperamento por indução, foi selecionada uma taxa de extinção de k = 0,03 após a austenitização e k = 0,1 após a temperatura. Neste estudo, k refere-se a resfriamento exponencial, onde, por exemplo, para k = 0,03 arrefecimento de 1073,15 K a 773,15 K (800 C a 500 C) Deve ser alcançado em 3 segundos.

1. Materiais e Equipamentos

• Dilatômetro DIL805A
• Aço liga 42CrMo4
• Forno para tratamento térmico de indução
• Forno para tratamento térmico convencional
• Termopar do tipo S
• Microscópio (Zeiss Axio Imager)
• Polidor vibratório (Buehler VibroMet2)
• Microscópio (Dual Beam Versa 3D)
• Software TSL OIM Analysis 7
• Microscópio (JXA8500F Hyperprobe JEOL)
• Aparelho de jato (TenuPol-5 De Struers)
• Microscópio (FEI TECNAI F20)
• Maquina ensaio de tração (Instron 8803)
• Maquina teste de charpy (Zwick / Roell RKP300)
• Microscópio eletrônico de transmissão (TEM)
• Microscópio óptico de luz (LOM)
• Microssonda eletrônica (EPMA)

1. Procedimentos

A caracterização microestrutural foi realizada por LOM, EBSD, EPMA e TEM. As amostras para LOM, EBSD e EPMA foram preparadas por moagem e polimento padrão.