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 9261, tratado por têmpera e revenimento para atingir dureza de 50 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 \gamma), depois resfriamos rapidamente até uma temperatura isoterma T_A (tipicamente entre 250^\circ\mathrm{C} e 400^\circ\mathrm{C}) e mantemos ali até completar a transformação em bainita (matriz ausferrítica). Para obter bainita livre de cementita precisamos:
– Teor de carbono elevado (geralmente \sim 0,6\% a 1,0\%) para reduzir a temperatura Ms e manter carbono em solução na bainita.
– Silício em torno de 1\% a 1,5\% 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.

Passo 3

Analisando o SAE 9261, sua composição típica é aproximadamente \mathrm{C}=0,20\%, \mathrm{Si}=0,15\%, \mathrm{Mn}\approx0,60\% 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 50 HRC esperados. Portanto, não é possível aplicar austêmpera no aço 9261 na sua especificação original.

Passo 4

Para viabilizar a austêmpera, é preciso alterar a liga ou trocar o material:
1. Aumentar o carbono para cerca de 0,6\% 1,0\%.
2. Incluir 1\% a 1{,}5\% de silício.
3. Ajustar manganês, crômio ou molibdênio para refinar a curva TTT e controlar a velocidade de transformação.
4. Definir ciclo de austêmpera:
T_{\rm austenitização}\approx830\,^\circ\mathrm{C},çã
T_{\rm austêmpera}\approx300\,^\circ\mathrm{C},ê
tempo isoterma conforme curva TTA (pode ser 1 3 h).
5. Realizar ensaios metalográficos e de dureza para confirmar formação de bainita e atingir cerca de 50 HRC.

Resposta

Não é possível austêmpera no aço SAE 9261 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.

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