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Avaliação do percentual de austenita retida no aço inoxidável martensítico din 1.4110 com diferentes intervalos de tempo entre o tratamento de têmpera e criogenia
Mestrando pela UFRGS, autor apresenta a parte final do seu trabalho
Resultados e análises
• Dureza
A seguir, na tabela 2, apresenta-se os valores de dureza encontrados no
ensaio de dureza realizado. Observa-se, por meio de inúmeras referências bibliográficas, que um dos efeitos da transformação da austenita retida em martensita nas propriedades do aço é o aumento da dureza [5, 7]. Além desta, outras propriedades mecânicas dos aços também sofrem alterações, como a tenacidade e ductilidade. Realizou-se três medições por amostra, sendo estas, nas extremidades e no centro da amostra.
Porém, observa-se neste caso que a dureza se manteve igual em todas as amostras avaliadas. Sugere-se que a dureza do aço pode ser dependente do tempo de encharque no banho criogênico e da taxa de resfriamento do mesmo [13, 17, 18]. Em todas as amostras, os parâmetros do equipamento utilizado na criogenia foram mantidos. Desta forma, é justificável a mesma dureza em todas amostras.
Tabela 2: Dureza obtida no ensaio de Rockwell
• Difratograma
Através da radiação incidente no material, os feixes difratados para base de dados formaram-se por meio de interferências construtivas. Desta forma, após a análise por difração de raios X, obteve-se os dados de cada amostra expressos nas tabelas 3, 4, 5 e 6 a seguir. Com os mesmos, plotou-se gráficos, demostrados nas figuras 3, 4, 5, 6 para apresentação de elementos e seus percentuais contidos na liga.
A avaliação do tamanho de cada pico é que nos revela a quantidade presente de cada fase do metal. Observa-se que o tempo de intervalo entre os tratamentos apresentou diferenças nos percentuais de austenita retida. Sendo que quanto maior o tempo de espera, maior o percentual de austenita retida na matriz do aço.
Figura 3 / Tabela 3: Tratamento criogênico realizado imediatamente após o tratamento térmico
Figura 4 / Tabela 4: Tratamento criogênico realizado 6 horas após o tratamento de têmpera
Figura 5 / Tabela 5: Tratamento criogênico realizado 12 horas após o tratamento de têmpera
Figura 6 / Tabela 6: Tratamento criogênico realizado 24 horas após o tratamento de têmpera
Observa-se também que, quanto maior o percentual encontrado, maior também as faixas de tolerâncias dos mesmos. Esse fato é devido ao padrão dos picos da difração, que possuem uma proporção de intensidades diferentes dos modelos teóricos da base de dados do software utilizado. Constata-se também que o aumento do percentual da austenita retida é relacionado ao tempo de espera, porém não de forma linear. Para caracterização de uma curva, entende- -se como necessário um número maior de amostras com mais intervalos de tempos entre os tratamentos térmicos.
O resultado obtido é observado na figura 7. As subdivisões da figura A, B, C, D e E apresentam magnificação de 500 vezes. Já a subdivisão F apresenta ampliação de 1000 vezes.
Figura 7: Microestrutura das amostras com tratamento de têmpera e criogenia aplicado (A, B, C, D) e amostras com material cru recebido da siderurgia (E, F)
As microestruturas observadas de todas as amostras com os tratamentos térmicos de têmpera e criogenia realizados não demostraram diferenças consideráveis entre elas, apresentando microestrutura martensítica em ripas em toda a sua extensão e exibe carbonetos preferencialmente nos contornos de grão, mas também espalhados pelo resto da matriz do aço.
Na microestrutura das amostras cruas (sem tratamentos térmicos), há uma alta densidade de carbonetos presentes e uma dispersão homogênea em sua matriz. Já relacionando as metalografias tratadas e as não tratadas, as diferenças apresentadas são observadas no percentual de carbonetos presentes na matriz. Devido aos tratamentos térmicos, os carbonetos secundários visíveis nas amostras crus são dissolvidos na matriz martensítica, tornando assim a sua intensidade menos visível nas amostras pós tratamento.
Considerações finais
Este artigo teve como objetivo principal avaliar o percentual de austenita que se retêm na matriz ferrítica do aço DIN 1.4110, posterior ao processo de têmpera e criogenia. Variou-se o intervalo de tempo entre os tratamentos térmicos para se observar diferenças. Fundamentou-se o estudo por meio da análise instrumental.
Para tal, este estudo se dividiu em quatro etapas: A primeira foi uma revisão de literatura e análise de equipamentos disponíveis para futuros processos, que forneceram informações e dados referentes aos principais parâmetros do maquinário relacionando as interações pretendidas com o material a ser estudado; a segunda etapa caracterizou-se em elaborar as amostras como o material e tratamentos pretendidos, aliado a posterior remoções de imperfeições por meio de lixamento e polimento; na terceira etapa, foram utilizados ensaios de dureza, raio X e metalografia a fim de levantar dados relacionados as amostras; por fim, a quarta etapa foi a comparação de resultados obtidos através dos ensaios com modelos teóricos existentes, com o propósito de afirmar coerência nos resultados.
Entre as maiores dificuldades encontradas, destaca-se a de detectar as diferenças entre as amostras analisadas na difração realizada via raio X. Devido a pouca diferença temporal e uma excelente qualidade de têmpera, as curvas de caracterização de cada elemento apresentaram-se de maneira muito similar em todas amostras, demonstrando a homogeneidade da matriz do aço. Referências bibliográficas citam como alternativa o reagente químico Beraha para visualização da austenita retida na matriz do aço [19]. Complementar as técnicas realizadas, o ensaio de microdureza e o ensaio de tração apresentam-se como alternativas para apresentar impactos nas propriedades mecânicas das amostras.
A metalografia do material demostra que as microestruturas obtidas através análise em microscópio óptico com aumento de 500 vezes não apresentam diferença microestrutural considerável; porém, quando comparado ao material cru, fica visível a diferença na intensidade de carbonetos presentes na matriz.
Com base nos resultados da difração, é possível concluir que o tempo de espera entre um e outro tratamento térmico pode influenciar diretamente nas propriedades mecânicas do aço [13]. No caso avaliado, os percentuais de austenita retida cresceram com os tempos de espera entre os procedimentos térmicos.
Desta forma, demonstra-se que a fim de se obter maiores percentuais de martesita na matriz do aço, é aconselhável que intervalos entre tratamentos sejam mais curtos possíveis [20]. Além disso, pode-se indicar que, apesar de muito tênue existe a relação entre a precipitação de carbonetos com o percentual de austenita retida.
Referências
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[20] CASTILHO W. S., Tratamentos criogênicos nos metais. Revista sitio novo, v. 3, p. 115-126, 2019.
Fábio Júnior Meurer
Mestrando em Minas, Metalurgia e Materiais, Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
Thaís Morato Bueno
Mestrando em Minas, Metalurgia e Materiais, Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
Lírio Schaeffer
Doutor em Engenharia, professor titular, Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
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