O efeito do tratamento criogênico nas propriedades mecânicas e estruturais do aço SAE 4340

Abstract

Estudos revelam que a criogenia pode melhorar as propriedades mecânicas e estruturais dos aços temperados e revenidos, reduzindo a presença da austenita retida e precipitando os microcarbonetos. A transformação da austenita retida em martensita e a precipitação de microcarbonetos são os mecanismos responsáveis pelo aumento da dureza e resistência ao desgaste nos aços. Tais mudanças resultam em uma melhor estabilidade dimensional, ganho em tenacidade e resistência mecânica, por isso este método é amplamente utilizado em aços-ferramenta. Neste trabalho, foi desenvolvido um estudo comparativo das mudanças estruturais e mecânicas, por meio da difração de raio X, microscopia eletrônica de varredura, de ensaios de tração e dureza, no aço SAE 4340 submetido a dois tipos de tratamento descritos a seguir: grupo 1) têmpera – revenido e grupo 2) têmpera – tratamento criogênico profundo – revenido. Os corpos de prova do grupo 1 foram aquecidos em forno tipo mufla a 850ºC e temperados em óleo automotivo com posterior revenido a uma temperatura de 200ºC por 25 minutos. Os corpos de prova do grupo 2 foram aquecidos em forno tipo mufla a 850ºC e também temperados em óleo automotivo. Posteriormente, foram submetidos ao tratamento criogênico profundo de -196ºC por um tempo de 15 e 24 horas e, por fim, passaram pelo processo de revenido a uma temperatura de 200ºC por 25 minutos. Os corpos de prova nestas condições foram analisados por ensaio de tração, os quais apresentaram um LRT de 1847±6,7 MPa na condição do grupo 1 e de 1867,4±0,6 MPa na condição do grupo 2. As amostras foram submetidas a ensaio de dureza Rockwell C, onde obteve-se uma dureza de 46,2±7,7 HRC para o grupo 1 e de 53,3±0,2 HRC para o grupo 2, confirmando a possibilidade de ganho de dureza através de tratamento criogênico profundo. Preparações metalográficas foram feitas para analisar as microestruturas obtidas com os diferentes tratamentos. Para efeito de comparação, as amostras sem nenhum tipo de tratamento também foram analisadas. Foi possível concluir que os tratamentos criogênicos empregados são efetivos no que se refere a transformação da austenita retida em martensita, os quais apresentaram porcentagem de martensita na faixa de 96,2-96,78%.