INFLUÊNCIA DA TÊMPERA E REVENIMENTO NO AÇO 1040

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Materiais

Autores

Santiago, J.C.C. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO PARÁ) ; Silva, F.I.N. (INSTITUTO FEDERAL DO PARÁ) ; Silva, E.S. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO PARÁ) ; Leder, P.J.S. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO PARÁ) ; Lima, M.H.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Aragão, C.G.G. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO PARÁ)

Resumo

Neste trabalho foram estudados os efeitos do tratamento térmico sobre as propriedades mecânicas do aço 1040. Este aço foi submetido ao tratamentos térmico de têmpera, seguida de um posterior revenimento. Os corpos de prova foram adquiridos a partir do corte transversal de um cilindro de aço, com a dimensão de sua altura igual ao seu diâmetro. Para análise metalográfica, os corpos de prova foram desbastados com lixas d’água, polidas e atacados quimicamente com o objetivo de revelar as interfaces dos diferentes constituintes do metal. Para caracterização mecânica após o tratamento, os corpos de prova foram submetidos ao ensaio de dureza Rockwell segundo a NBR NM 146-1.

Palavras chaves

Aço 1040; Têmpera; Revenimento

Introdução

O tratamento térmico consiste em um ciclo de aquecimento e resfriamento realizado nos metais com o intuito de alterar suas propriedades sem, contudo, alterar sua forma. Normalmente o tratamento térmico é associado com o aumento da resistência do material, no entanto, o mesmo pode ser utilizado também para melhorar a conformabilidade e restaurar a ductilidade após um processo de trabalho a frio. Logo, pode ser considerado como um processo que ajuda na melhoria de desempenho dos produtos, aumentando sua resistência ou alterando características desejáveis (GULHÁEV, 1988). A têmpera consiste no aquecimento até uma temperatura de 50 °C acima da temperatura crítica, seguida de resfriamento brusco em água, óleo ou em meios de têmpera de composição química especial. Isto resulta, nos aços temperados, modificações estruturais muito intensas que levam a um grande aumento da dureza, da resistência ao desgaste, da resistência à tração, ao mesmo tempo em que diminui as propriedades relacionadas com a ductilidade, sofrendo uma apreciável diminuição. Após a têmpera, o aço é imediatamente submetido ao processo de revenimento, a temperaturas inferiores à da zona crítica, resultando em modificação da estrutura obtida na têmpera. A alteração estrutural que se verifica no aço temperado em consequência do revenimento imprime menores valores de dureza e resistência a tração em relação ao aço temperado, porém possui maior ductilidade devido as tensões internas que são aliviadas ou eliminadas após o revenimento (CHIAVERINI, 1986). Desse modo, este trabalho teve por objetivo realizar o tratamento térmico em questão a fim de modificar e potencializar as propriedades do aço 1040, bem como analisar a influência da têmpera e do revenimento sobre este material.

Material e métodos

Foi confeccionado 1 corpo de prova com diâmetro e comprimento de 20 mm através de corte de um cilindro de aço através de uma serra elétrica. A amostra foi tratada em um forno do tipo mufla, com uma temperatura em torno de 915 °C. O tempo de permanência no forno utilizado para o tratamento térmico foi determinado de acordo com a fórmula: Tempo total (Tt) = Tempo de aquecimento (Taq) + Tempo de repouso (Tr). Sendo que para aços carbonos a Tr pode ser considerada igual a 1 minuto para peças de tamanho médio e pequeno, já a Taq foi determinada pelo produto do valor mínimo da seção máxima do corpo de prova pelas constantes k1, k2 e k3 onde: k1 é coeficiente do meio ambiente (para o gás = 2); k2 coeficiente da forma (para o cilindro = 2); k3 coeficiente de regularidade do aquecimento (aquecimento por dois lados = 2) (GULHÁEV, 1988). Após o período de aquecimento (17 minutos) o corpo de prova foi resfriado em água, em seguida reaquecido a uma temperatura de 650 °C por 2 horas. Finalizado o processo de tratamentos térmico, os corpo de prova passou por uma série de lixas com graduações de 100, 220, 320, 400, 600, 1200. Após o lixamento, a amostra foi polida em uma politriz semiautomática, com aplicação de pasta de alumina de 1um e rotação angular de 550 RPM. Após o polimento a amostra foi atacada com o reagente nital 3%, que é um reativo para micrografia de aço e ferro não ligado e de baixa liga, metal branco, ligas de magnésio (ROHDE, 2005). Por meio do microscópico ótico se obteve uma imagem em seguida o polimento para observação de inclusões, e posteriormente ao ataque químico para a caracterização microestrutural. Após a captura das imagens foi realizado o ensaio de dureza.

Resultado e discussão

A partir dos procedimentos de caracterização das amostras, obtiveram-se imagens da microestrutura referente aos tratamentos térmicos de têmpera e revenimento, bem como suas respectivas resistências mecânicas (Imagem 1). Na Imagem 1 (A) é muito baixa a presença de inclusões no aço utilizado no tratamento térmico. Analisando-se a Imagem 1 (B) pode-se observar a formação da martensita esfeirodizada durante o revenimento pós têmpera, isso ocorreu pelo crescimento da cementação, a formação de esferas e sua coalescência. A estrutura de martensita esfeirodizada possui dureza inferior às estruturas martensíticas obtidas pela têmpera isolada, porém possui uma alta ductilidade com uma dureza considerável conforme mostrado na Tabela 1.

(A) micrografia corpo de prova temperado e revenido sem ataque químico. (B) micrografia corpo de prova temperado e revenido pós ataque químico.


Dureza Hockwell C do corpo de prova após têmpera e revenimento.

Conclusões

O tratamento térmico é uma importante ferramenta para modificar e potencializar as propriedades dos materiais, de acordo com a aplicação em questão. No tratamento de têmpera seguida de revenimento realizado no aço 1038, pode-se observar claramente os efeitos esperados para os procedimentos realizados, através da micrografia, e ensaio de dureza realizado no corpo de prova, que evidenciaram a formação de uma estrutura característica do revenimento pós têmpera e uma dureza considerável.

Agradecimentos

Referências

CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica: processo de fabricação e tratamentos. Vol. II. 2a. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 1986b.

GULHÁEV, A. P. Metais e ligas. 1988.

ROHDE, R. A. Metalografia preparação de amostras: Uma abordagem pratica Versão-3.0. Laboratório de Ensaios Mecânicos e Materiais (LEMM), Outubro, 2005. Disponível em: < http://www.urisan.tche.br/~lemm/metalografia.pdf>. Acesso em 16 de novembro 2015.