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Título: O efeito do tratamento criogênico nas propriedades mecânicas e estruturais do aço SAE 4340
Autor(es): Teixeira, Leone Braga
Orientador(es): Muñoz Meneses, Rodrigo Arbey
Assunto: Aço - estruturas
Criogenia
Data de apresentação: 6-Dez-2017
Data de publicação: 16-Abr-2018
Referência: TEIXEIRA, Leone Braga. O efeito do tratamento criogênico nas propriedades mecânicas e estruturais do aço SAE 4340. 2017. xix, 78 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Automotiva)—Universidade de Brasília, Brasília, 2017.
Resumo: 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%.
Abstract: Studies have shown that cryogenics can improve the mechanical and structural properties of steels which were submitted to quench and temper by reducing the presence of retained austenite and to precipitating microcarbons. The transformation of austenite retained in martensite and the precipitation of microcarbons are the mechanisms responsible for the increase in hardness and wear resistance in steels. Such changes result in better dimensional stability, gain in toughness and mechanical strength, so this method is widely used in tool steels. In this work, a comparative study of the structural and mechanical changes was carried out, using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, tensile tests and hardness tests, in SAE 4340 steel subjected to two types of treatment described in two types of treatment was developed: group 1) quench temper – tempering, group 2) quench temper - deep cryogenic treatment - tempering. The specimens of group 1 were heated in a muffle furnace at 850ºC and cooled in automotive oil and then tempered at 200ºC for 25 minutes. The specimens of group 2 were heated in muffle furnaces at 850ºC and also cooled in automotive oil. Subsequently, they were submitted to the deep cryogenic treatment of -196ºC for a time of 15 and 24 hours and, finally, they passed through the tempering process at a temperature of 200ºC for 25 minutes. The specimens under these conditions were analyzed by tensile test, which presented an average LRT of 1847.05 MPa in the condition of group 1 and 1867.48 MPa in the condition of group 2. The samples were submitted to a Rockwell hardness test C, where a hardness of 46.2± 7.7 HRC was obtained for group 1 and 53.3 ± 0.2 HRC for group 2, demonstrating the possibility of hardness gain through deep cryogenic treatment. Metallographic preparations were made to analyze the microstructures obtained with the different treatments. For comparison purposes, the samples without any type of treatment were also analyzed. It was possible to conclude that the cryogenic treatments employed are effective in the transformation of austenite retained in martensite, which presented a percentage of martensite in the range of 96.2-96.78%.
Informações adicionais: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, 2017.
Aparece na Coleção:Engenharia Automotiva



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