Para uma liga de aço 4340, descreva tratamentos térmicos por resfriamento contínuo e revenido que seriam exigidos para produzir amostras que possuem as seguintes combinações das propriedades limite de escoamento/limite de resistência à tração e ductilidade:
Limite de escoamento de 1200 MPa , ductilidade de 45 %RA

Passo 1

O enunciado pede um tratamento térmico em aço 4340 que combine limite de escoamento de \,1200\;\text{MPa} com ductilidade de 45\%\text{RA}. O aço 4340 é um aço liga Ni–Cr–Mo que, quando austenitizado e resfriado rapidamente, forma martensita de alta resistência, mas baixa ductilidade. Para chegar a uma boa combinação de resistência e ductilidade, costuma-se recorrer a uma microestrutura de bainita inferior (ausferrita) seguida de revenido leve. Vamos usar:
  • tratamento austênito → formação de bainita por austêmpera (resfriamento isotérmico)
  • revenido para ajustar tensões internas e dureza

Passo 2

Austenitização:
Aqueça o aço a \,850\,^\circ\text{C} (acima de A_3) e mantenha por 30\;\text{min} para dissolver carbetos e homogeneizar o carbono. Esse passo garante que toda a matriz fique em fase γ (austenita).

Passo 3

Austêmpera (resfriamento isotérmico para formar bainita):
  1. Imersa a peça em banho salino ou metal líquido a \,350\,^\circ\text{C}.
  2. Mantenha isoterma por aproximadamente 15\;\text{min} a fim de transformar austenita em bainita inferior (ausferrita).
  3. Ao final da isoterma, retire do banho e resfrie ao ar até a temperatura ambiente.
Essa rota evita a formação de perlita e martensita bruta, produzindo bainita fina com boa tenacidade e resistência moderada.

Passo 4

Revenido leve para ajuste final de resistência e ductilidade:
  1. Aqueça a peça a \,300\,^\circ\text{C} e mantenha por 1\;\text{h}.
  2. Resfrie ao ar.
O revenido a \,300\,^\circ\text{C} reduz tensões internas e promove coalescência parcial de carbonetos finos, sem sacrificar muito a resistência, elevando a ductilidade (RA).

Resposta

Austêmpera:
• Austenitizar a 850\,^\circ\text{C}\!/30\,\text{min}
• Quench até 350\,^\circ\text{C}, manter 15\,\text{min} (formação de bainita inferior)
• Resfriar ao ar até ambiente
Revenido:
300\,^\circ\text{C}\!/1\,\text{h}, resfriamento ao ar
Com esse ciclo obtém-se microestrutura principalmente de bainita temperada, capaz de fornecer \sigma_Y\approx1200\;\text{MPa} e ductilidade em torno de 45\%\text{RA}.

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