Em uma indústria metalmecânica, após fabricar um saca-pino de aço SAE 1045 utilizando o torno convencional, realizou um tratamento térmico para que o saca-pino tivesse elevada dureza e resistência ao impacto, porém ao testar o funcionamento do saca-pino, teve a péssima surpresa de vê-lo quebrar. Diante do exposto, elabore um relatório descrevendo as etapas e o melhor tipo de tratamento térmico para que o saca-pino não viesse a fraturar. Por outro lado, apresente as possíveis causas que levaram a surpresa de vê-lo quebrar.

Passo 1

Beleza, então o enunciado diz assim: a gente fez um saca-pino em aço SAE 1045 num torno convencional, depois aplicou um tratamento térmico pra ficar duro e resistente ao impacto… mas, na hora do uso, o bicho quebrou. A tarefa é montar um “relatório” (tipo um passo a passo) dizendo qual seria o melhor tratamento térmico pra esse saca-pino não quebrar e, de quebra, listar as possíveis causas desse “epic fail”.
Conteúdo da matéria: tratamento térmico de aços, fases do aço no diagrama Fe–C, têmpera e revenido. O que vamos precisar: conhecer o que é têmpera (aquecimento, têmpera, revenido), como o SAE 1045 se comporta e por que pode quebrar se algo der errado.

Passo 2

Teoria básica:
  1. Aço SAE 1045 tem 0,45% de carbono, então dá pra transformá-lo em martensita (fase bem dura) por têmpera.
  2. Martensita é dura mas frágil. Pra não quebrar, a gente tempera (aquecer de novo, a uma temperatura menor, por um tempo) e aí ganha tenacidade.
  3. Se você faz só têmpera (aço vai de Austenita a Martensita bruta) e não tempera, fica frágil que nem vidro.

Passo 3

Melhor tipo de tratamento térmico (passo a passo prático):
  1. Pré-aquecimento (opcional): 550–600 °C, só pra aliviar tensões do usinamento.
  2. Austenitização: aquecer até cerca de 820–850 °C (região γ do diagrama Fe–C). Manter 20–30 min (dependendo do diâmetro) para homogeneizar.
  3. Têmpera rápida em óleo ou água-ar (mistura): aideia é resfriar rápido pra transformação austenita→martensita. Se for em água pura, é resfriamento bem brusco (pode trincar); em óleo é um pouco mais brando. Para 1045 costuma-se óleo.
  4. Revenido: aquecer a superfície já martensítica a 450–550 °C por 1 h para aliviar tensões, reduzir dureza de pico de ~HRC 60 para algo próximo de HRC 45–50 e ganhar tenacidade.

Passo 4

Possíveis causas da fratura:
a) Não fez revenido ou fez a uma temperatura baixa demais (Martensita excessivamente frágil).
b) Resfriou muito rápido (em água) gerando trincas por choque térmico.
c) Peça com cantos vivos ou arrazoamento ruim acumulando tensões de usinagem + martensita = ponto de partida pra fissura.
d) Controle de temperatura ruinzinho: superaquecimento (> 860 °C) pode gerar granulação grosseira de grão, setor fraco.
e) Lavagem ou lubrificação inadequada no têmpera (formação de vapores, contato irregular com o meio de resfriamento).

Resposta

Tratamento recomendado: austenitizar em ~830 °C, temperar em óleo, em seguida revenido a 500 °C por ~1 h. Assim você forma martensita ajustada, alivia tensões e ganha resistência ao impacto.
Possíveis causas do “quebra-quebra”: ausência ou temperatura de revenido baixa demais, resfriamento muito brusco (choque térmico), granulação de grão grande por superaquecimento, cantos vivos gerando concentradores de tensão ou meio de têmpera mal controlado.

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