ENDURECIMENTO DO AÇO AISI 1140 POR TÊMPERA

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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.

- 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.

- 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.

Fonte: [4]

[pic 2][pic 3][pic 4]

Figura 2. Relação entre dureza, teor de carbono e quantidade de martensita.

Analisando o tratamento térmico de revenimento, verifica-se o decréscimo de dureza, o que já era esperado, uma vez que o revenido alivia as tensões resultantes da têmpera, aumentando a ductilidade, por consequência a resistência ao choque térmico. A Figura 3 mostra essa perda mediante a temperatura de revenimento.

Fonte: [4]

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Figura 3. Efeito da temperatura de revenido sobre a dureza e a resistência ao choque térmico

A figura 4 dispõe as caracterizações microestrutural do aço AISI 1140 normalizado, temperado e revenido.

A microestrutura normalizada apresenta as fases perlita e ferrita. A ferrita é constituinte por uma solução sólida de inserção de carbono em ferro alfa. É o constituinte mais mole dos aços, porém é o mais tenaz, e o mais maleável, sua resistência a tração é de 28 daN/mm2 e alongamento de 35%. Sua solubilidade máxima é de 0,008 %. Pode também manter em solução de substituição a outros elementos tais como Si, P, Ni, Cr, Cu, que aparecem nos aços, bem como impurezas como elementos de ligação.

Fonte: [autor]

[pic 7]

Figura 4. Microestruturas do aço AISI 1140 com aumento de x1500: a) Normalizado b) Temperado c) Revenido

A perlita é formada por uma mistura eutetóide de duas fases, ferrita e cementita, Sua estrutura está constituída por lâminas alternadas de ferrita e cementita, sendo a espessura das lâminas de ferrita superior ao das de cementita, estas últimas ficam em relevo depois do ataque com ácido nítrico.

A perlita é mais dura e resistente que a ferrita, porém mais branda e maleável que a cementita. Apresenta-se em forma laminar, reticular e globular. A microestrutura temperada apresentou a fase martensita que é uma solução sólida, intersticial, supersaturada de carbono em ferro alfa. Apresenta-se na forma de agulhas cruzadas. Os átomos de ferro estão como na ferrita, nos vértices. Os átomos de carbono estão nas faces e nas arestas, apresenta por isso uma rede distorcida. Esta distorção da rede que é a responsável pela dureza da martensita. Apresenta uma rede tetragonal. Suas características mecânicas são: resistência a tração entre 170 – 250 kg/mm2, dureza HRC entre 50 – 60, alongamento de 0,5 % e é magnética.

A microscopia do revenido apresentou a fase sorbita. Ao realizar o aquecimento a martensita experimenta uma série de transformações e no intervalo compreendido entre 400 e 650 °C a antiga martensita perdeu tanto carbono, que se converte em ferrita dando origem a sorbita, que é uma fase constituída por lamelas muito finas de carbetos de ferro, dispostas entre camadas muito finas de ferro. A sorbita é quase tão dura quanto à martensita, mas muito menos frágil. [6]

- CONCLUSÃO

Os tratamentos térmicos possibilitam transformações de fase no estado solido nos aços, que são de suma importância para os materiais, uma vez que através destes podem-se alterar suas propriedades como: dureza, resistência mecânica, resistência ao choque térmico e alongamento, através do aquecimento e do resfriamento, visando