5- Um componente mecânico é submetido a impactos durante trabalho em campo. Seu projeto anterior especificava o aço 9261 e envolvia o tratamento de têmpera e revenimento e dureza de 50 HRC. Baseado em uma análise das propriedades mecânicas, você decidiu alterar este tratamento térmico para a austêmpera. É possível a realização da austêmpera neste aço? Que ações deverão ser tomadas?
Passo 1
O enunciado diz que tínhamos um componente em aço SAE
, tratado por têmpera e revenimento para atingir dureza de
HRC, e agora queremos usar austêmpera em vez desse ciclo. O conteúdo envolvido é tratamento térmico de aços (austêmpera), que exige entender como se forma a bainita e que composição química é necessária para sustentar essa transformação. Para resolver, precisaremos do diagrama TTT/TTA do aço e saber quais elementos (C, Si, Ni, Cr, Mo) influenciam na formação de bainita sem precipitação de cementita.
Passo 2
Teoria da austêmpera: primeiro aços-tinizamos dentro da faixa de formação de austenita (fase
), depois resfriamos rapidamente até uma temperatura isoterma
(tipicamente entre
e
) e mantemos ali até completar a transformação em bainita (matriz ausferrítica). Para obter bainita livre de cementita precisamos:
– Teor de carbono elevado (geralmente a
) para reduzir a temperatura Ms e manter carbono em solução na bainita.
– Silício em torno de a
para suprimir a precipitação de cementita durante a isoterma.
– Outros elementos de liga (Ni, Cr, Mo) ajustam velocidades de transformação e custam na curva TTT/TTA para possibilitar o tratamento.
– Teor de carbono elevado (geralmente
– Silício em torno de
– Outros elementos de liga (Ni, Cr, Mo) ajustam velocidades de transformação e custam na curva TTT/TTA para possibilitar o tratamento.
Passo 3
Analisando o SAE
, sua composição típica é aproximadamente
,
,
e pouco ou nenhum Cr/Mo/Ni forte. Com esse baixo teor de carbono e silício não há como manter a bainita sem formação de cementita, e a dureza máxima via austêmpera ficaria bem abaixo dos
HRC esperados. Portanto, não é possível aplicar austêmpera no aço
na sua especificação original.
Passo 4
Para viabilizar a austêmpera, é preciso alterar a liga ou trocar o material:
. Aumentar o carbono para cerca de
–
.
. Incluir
a
de silício.
. Ajustar manganês, crômio ou molibdênio para refinar a curva TTT e controlar a velocidade de transformação.
. Definir ciclo de austêmpera:
tempo isoterma conforme curva TTA (pode ser
–
h).
. Realizar ensaios metalográficos e de dureza para confirmar formação de bainita e atingir cerca de
HRC.
Resposta
Não é possível austêmpera no aço SAE
com a composição original (baixo C e Si). Para usar austêmpera deve-se alterar a especificação química (aumentar carbono e silício, além de outros elementos de liga) ou escolher um aço já projetado para austêmpera, e então definir o ciclo de austenitização e o banho isotérmico adequados.