Influência da temperatura de austenitização na temperabilidade de um aço SAE1045

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1 Departamento de Tecnologia Mecânica E Materiais Coordenação de Área: Materiais Plano de Trabalho do Aluno de Iniciação Científica Influência da temperatura de austenitização na temperabilidade de um aço SAE1045 Orientador: Profº. Dr. Mário Cézar Alves da Silva Aluno: Jean Carlos Reis Muniz Salvador 2008 Rua Emídio dos Santos, s/n, Barbalho Salvador / BA, Cep Telefax: (71) Site: / noticias@ifba.edu.br

2 Resumo Neste trabalho pretende-se estudar o efeito da influência da rápida austenitização, sob diferentes temperaturas de austenitização e de tempos de revenimento na microestrutura final e na dureza de um aço SAE1045, na condição de temperado e revenido. As amostras austenitizadas na faixa de temperatura de C, seguidas de têmpera em água, serão submetidas a diferentes tempos de revenimento. A microestrutura final será observada pelas técnicas de microscopia ótica. O tamanho de grão será medido de acordo com a norma ASTM E Os ensaios Jominy, de dureza e o ultra-sônico, serão utilizados para avaliar a temperabilidade e identificar os parâmetros otimizados de tempo e temperatura para se conseguir a dureza máxima e o módulo de elasticidade deste aço. I Objetivo Geral Verificar a influência da temperatura de austenitização na temperabilidade de um aço SAE1045, através da caracterização da microestrutura por microscopia óptica, por ensaio de dureza e avaliar o módulo de elasticidade por ensaio ultra-sônico. II Objetivos Específicos: - Realizar ensaio Jominy em corpos de prova de aço SAE 1045 em temperaturas diferentes de austenitização. - Caracterizar por microscopia óptica a microestrutura dos corpos de prova em função da distância da extremidade resfriada com relação ao tamanho de grão prévio da austenita e da quantidade de martensita presente. - Levantar a curva de dureza para os corpos de prova ensaiados a partir da extremidade resfriada e relacionar com a quantidade de martensita presente. - Correlacionar às curvas de temperabilidade obtidas com as curvas da literatura e com as temperaturas de austenitização adotadas. - Utilizar ensaio ultra-sônico na avaliação do módulo de elasticidade do aço.

3 II Justificativa Dentre os materiais de construção, o aço tem uma posição de relevo, pois combina resistência mecânica, trabalhabilidade, disponibilidade e baixo custo. Daí a extensa aplicação dos aços em todos os campos da engenharia. Devido a sua usinabilidade, propriedades mecânicas, soldabilidade e forjabilidade, o aço SAE1045 tem larga aplicação na indústria de componentes mecânicos: eixos e peças para indústria agrícola, automobilística, de máquinas e equipamentos, etc. O tratamento térmico é aplicado aos aços com o objetivo de conferir-lhes característicos determinados, pela modificação de sua estrutura, resultando numa alteração de suas propriedades. Durante os tratamentos a rápida austenitização afeta sensivelmente as propriedades e a microestrutura dos aços com teor de carbono acima de 0,4%, na condição de temperado e revenido. A formação da austenita é uma ocorrência inevitável durante os tratamentos termomecânicos e soldagem dos aços. O fenômeno de austenitização tem sido estudado por alguns pesquisadores, que procuram desenvolver modelos para explicar a cinética de austenitização no aquecimento isotérmico e não isotérmico, a partir de uma dada microestrutura ou de microestruturas dissimilares (perlítica, martensítica, ferrítica,e ferrita + perlita). A condição inicial da austenita determina o desenvolvimento da microestrutura final e, conseqüentemente, das propriedades mecânicas finais do aço. Assim, o comportamento e as propriedades mecânicas dos aços dependem, não somente da natureza da decomposição da austenita no resfriamento contínuo (a fase final do aço), mas também da cinética de reaustenitização, ou seja, se a fase austenítica é homogênea ou heterogênea, e, ainda, de seu tamanho de grão, da taxa de aquecimento, da presença de inclusões não metálicas e da distribuição das fases.

4 III Atividades propostas para o aluno - Revisão bibliográfica sobre aços para construção mecânica, propriedades mecânicas, tratamentos térmicos, temperabilidade, ensaio Jominy, caracterização microestrutural por microscopia óptica, ensaio de dureza e ensaio ultra-sônico. - Planejamento dos ensaios Jominy com determinação das temperaturas de austenitização. - Realização dos ensaios Jominy. - Preparação dos corpos de prova para metalografia e ensaio de dureza retirados dos corpos de prova do ensaio Jominy. - Observação ao microscópio óptico e aquisição de fotomicrografias. - Revelação dos negativos e de cópias ampliadas em papel quando usar a máquina fotográfica convencional. - Medição do tamanho de grão austenítico prévio conforme a norma ASTM E e metodologia desenvolvida no Laboratório de Metalografia do Cefet-Ba - Medição da dureza a partir da extremidade resfriada. - Realização do ensaio ultra-sônico. - Análise dos dados. - Redação de trabalho para seminários interno e/ou externo. IV Cronograma de execução Atividade/mês Revisão bibliográfica e X X X elaboração de fichas resumo Medida da Temperabilidade X X pelo Método Jominy Caracterização Microestrutural X X X X Ensaio de dureza X X X X Ensaio ultra-sônico X X X X Análise dos resultados X X X X Redação de trabalho para seminário X X X X

5 V Resultados esperados - Capacitar o Laboratório de Metalografia em ensaio Jominy. - Experiência com a metodologia de pesquisa científica aplicada à tecnologia. - Prática de laboratório metalográfico. - Aprendizagem significativa sobre a influência da temperatura de austenitização na temperabilidade do aço Aprendizagem significativa sobre a microscopia óptica, dureza e ensaio ultra-sônico - Redação de um trabalho para Seminário com os resultados obtidos. VI Referências Bibliográficas ASTM E Standard Test Methods for Determining Average Grain Size. BELLON, J. C., Aplicação de tratamento termomecânico a um aço bainítico microligado com Nb, Ti e B, Campinas: FEM-UNICAMP, 1995, 117p. Dissertação (Mestrado). CUDDY, L. J. and RALEY, J. C., Austenite grain coarsening in microalloyed steels. Metallurgical Transactions A, v. 14, Oct., pp , GAO, N. and BAKER, N. Austenite grain growth behaviour of microalloyed Al-V-N and Al-V- Ti-N Steels. ISIJ International, v. 38, pp , LAWRENCE, S. J. Delineating Prior Austenite Grain Boundaries in Steels. Microsc. Microanal v. 10 (Suppl. 2), SANTOS, A. A. dos, ALÍPIO, P. H. e NAKASHIMA, J. T. Aços API X-70 com baixo carbono e alto teor de nióbio. Seminário de Laminação Processos e Produtos Laminados e revestidos da ABM, S.P. agosto de SILVA, M. C. A., Bolfarini, C., Kiminami, C.S., Jorge Jr. A.M and Botta, W.J. Magnetic properties of spray-formed Fe-6.5%Si and /fe-6.5%si-1.0%al after rolling and heat treatment. JMMM, doi: /j.jmmm SOBRAL, M. D. C., MEI, P. R. and KESTENBACH, H. J. Effect of carbonitride particles formed in austenite on the strength of microalloyed steels. Materials science & engineering. A. vol.367, n o 1-2, pp , VANDER VOORT, G. F. Metallography Principles and Practice. McGraw-Hill, 752 p., 1984.