TRABALHO TT aço SAE 8620 tudo

TRABALHO TT aço SAE 8620 tudo

(Parte 1 de 2)

21

adilson Giovane Hoffmann

Sabrina Marques

TRATAMENTO tÉRMICO DO AÇO SAE 8620

Bacharelado em Engenharia Mecânica

Trabalho acadêmico apresentado à Disciplina de Tecnologia dos Materiais, ministrada pelo Prof. Orlando Petri, no curso de Bacharelado em Engenharia Mecânica, turma EGM 341.

Joinville

2007/2

SUMÁRIO

1 Introdução 4

2 TRATAMENTO TÉRMICO 5

2.1 Tratamento Térmico Calórico 6

2.1.1Revenimento (Alívio de Tensões) 6

2.1.2Austêmpera 7

2.1.3Normalização 7

2.1.4Recozimento 7

2.1.5Têmpera e Revenido 8

2.2 Tratamentos Termoquímicos 8

2.2.1Nitretação 9

2.2.2Carbonitretação 9

2.2.3Cementação 9

3 AÇO SAE 8620 9

3.1 Aplicações 10

3.2 Características 10

3.3 Condições de Fornecimento 10

3.4 Composição Química Conforme Norma SAE - J404 10

3.4.1Carbono (C) 11

3.4.2Manganês (Mn) 11

3.4.3Cromo (Cr) 11

3.4.4Níquel (Ni) 12

3.4.5Molibdênio (Mo) 12

3.5 Normas de Equivalências 12

3.6 SAE 8620H - Temperabilidade Jominy conforme norma SAE J1268 12

3.7 Tratamento Térmico 13

4 experiência com o aço SAE 8620 13

4.1 Tratamento Térmico 13

5 análise metalográfica 15

5.1 PREPARAÇÃO DA AMOSTRA 15

5.2 ANÁLISE METALOGRÁFICA 16

5.3 DUREZA 19

6 Resultados e Discussões 19

7 CONCLUSÃO 19

REFERÊNCIAS Bibliográficas 20

RESUMO

Este relatório descreve a realização de uma experiência de Tratamento Térmico no aço SAE 8620, sendo observando os resultados obtidos e a análise dos parâmetros estabelecidos para a experiência, buscando compreender os efeitos provocados na microestrutura do material quando submetido ao tratamento térmico, sendo controladas as temperaturas de aquecimento e resfriamento do material.

Palavras-Chave: Aço. Tratamento. Térmico. Temperatura.

  1. Introdução

Este trabalho apresentará o estudo sobre a experiência do Tratamento Térmico do aço SAE 8620, demonstrando as principais características desse tratamento.

No presente trabalho apresentaremos as principais propriedades do aço SAE 8620, conforme as normas regentes, e demonstraremos as diferenças das propriedades tabeladas e das obtidas através do tratamento térmico realizado em laboratório.

Muitos materiais usados nas indústrias hoje passam pelo tratamento térmico, e muitas vezes esses acabam apresentando falhas quando sujeitos a algumas situações de trabalho, no qual se torna necessário conhecer o tratamento térmico realizado no material, assim buscando entender a causa da falha, sendo tudo realizado através de experiências e análises do material, tendo grande importância para eventuais questionamentos sobre a falha ocorrida.

Tem como objetivo demonstrar o que ocorre com o aço SAE 8620 antes e depois do tratamento térmico, onde relacionaremos e entenderemos as influências do tratamento térmico nas propriedades mecânicas do material.

Para tanto, tornou-se necessário a realização de diversas etapas, desde a preparação das amostras, até as definições dos parâmetros relacionados ao tratamento térmico, e para podermos analisar e concluir sobre dos resultados obtidos no experimento.

  1. TRATAMENTO TÉRMICO

Tratar termicamente um aço significa aquecê-lo em velocidade adequada, mantê-lo em temperatura por um tempo suficiente para que ocorram as transformações, e resfriá-lo em um meio adequado de modo a adquirir as propriedades desejadas.

O Tratamento Térmico é uma das etapas finais de confecção de ferramentas. Normalmente erros anteriores ao Tratamento Térmico, se manifestam nesta etapa. Falha precoce de uma ferramenta nem sempre está associada ao tratamento térmico. Esta pode estar associada ao projeto, o uso do material incorreto ou não, bem como usinagem incorreta ou uso inadequado da ferramenta. Os tratamentos térmicos são divididos em duas classificações:

  • Tratamentos Térmicos Calóricos: São os tratamentos térmicos baseados em processos que envolvam o aquecimento de peças somente com calor, sem adição de elementos químicos na superfície do aço.

  • Tratamentos Termoquímicos: São os tratamentos térmicos baseados em processos que além de envolver calor, existe a adição de elementos químicos na superfície do aço.

    1. Tratamento Térmico Calórico

      1. Revenimento (Alívio de Tensões)

Tratamento térmico que com objetivo de reduzir o nível de tensões residuais, principalmente após uma usinagem de grande retirada de massa e soldagem. Aplicado nos aços temperados, imediatamente após a têmpera, a temperaturas inferiores a crítica, resultando em modificação da estrutura obtida na têmpera. A alteração estrutural que se verifica no aço temperado é conseqüência do revenimento, e melhora a ductilidade, reduzindo os valores de dureza e resistência à tração, e ao mesmo tempo em que as tensões internas são aliviadas ou eliminadas. Dependendo da temperatura em que se processa o revenido, a modificação estrutural é tão intensa que determinados aços adquirem melhor condição de usinabilidade.

      1. Austêmpera

Tratamento térmico onde o aço austenitizado é resfriado num banho de transformação isotérmica, obtendo-se assim uma microestrutura bainítica.

      1. Normalização

Tratamento térmico no qual determinados aços, após a austenitização, são resfriados ao ar ambiente.

      1. Recozimento

Tratamento térmico que consiste no aquecimento à temperatura crítica, permanência durante tempo pré-determinado e resfriamento controlado.

  • Recozimento para Recristalização: tratamento térmico, através do qual o material recristaliza-se, resultando uma estrutura com novos grãos, e o tamanho de grão dessa estrutura pode ser maior ou menor que o original em função do ciclo térmico e do grau de encruamento.

  • Recozimento pleno: tratamento térmico no qual os aços após austenitização e homogeneização química, são resfriados lentamente, normalmente dentro do forno, a microestrutra obtida está prevista no diagrama Fe-C.

  • Recozimento para Alívio de Tensões: este tratamento tem o objetivo de eliminar concentrações de tensões oriundas de processos de usinagem, conformação, solda ou outros processos onde existam acúmulos de tensões.

      1. Têmpera e Revenido

Tratamento térmico que tem como objetivo a obtenção de uma microestrutura que proporcione propriedades de dureza e resistência mecânica elevadas. A peça a ser temperada é aquecida à temperatura de austenitização e em seguida é submetida a um resfriamento brusco, ocorrendo aumento de dureza. Durante o resfriamento, a queda de temperatura promove transformações estruturais que acarretam o surgimento de tensões residuais internas. Sempre após a têmpera, temos que realizar o revenimento, para a transformação da martensita em martensita revenida.

  • Têmpera por Chama: aquecimento provém de chama direcionada à peça, através de maçarico ou outro instrumento, podendo assim ser parcialmente temperada.

  • Têmpera por Indução: o aquecimento é obtido por indução elétrica, seguida de um resfriamento brusco, normalmente em água.

  • Têmpera Superficial: aquecimento somente da superfície através de indução ou chama até a austenitização, seguida de um resfriamento rápido.

  • Têmpera Total: aquecimento total da peça até temperatura de austenitização seguida de resfriamento, em meio pré-determinado.

    1. Tratamentos Termoquímicos

      1. Nitretação

Tratamento termoquímico de endurecimento superficial, baseado na introdução de nitrogênio em sua superfície. O processo se realiza, expondo a peça em uma atmosfera do forno rica em nitrogênio.

      1. Carbonitretação

Tratamento termoquímico, em que se promove o enriquecimento superficial simultâneo com carbono e nitrogênio.

      1. Cementação

Tratamento termoquímico de endurecimento superficial, baseado na introdução de carbono na superfície. O processo é realizado com a exposição do aço em uma atmosfera rica em carbono livre.

  • Cementação Gasosa: o processo é realizado em fornos com atmosfera controlada, onde o potencial de carbono está acima de 0,5%.

  • Cementação Líquida: o processo é realizado em banhos líquidos, com sais fundidos (banho de sal).

  • Cementação Sólida (em caixa): o processo é realizado em peças cobertas com material sólido, rico em carbono.

  1. AÇO SAE 8620

    1. Aplicações

O aço SAE 8620 é amplamente utilizado na fabricação de engrenagens, pinos e peças onde há exigência de dureza superficial, obtida pelo processo de cementação ou carbonitretação.

    1. Características

Tem como características ser um aço para cementação, ter média temperabilidade, com boa usinabilidade, boa soldabilidade e média resistência mecânica. A dureza superficial, na condição cementada e temperada, pode alcançar 62 HRc, enquanto que a dureza de núcleo varia entre 30 e 45 HRc.

    1. Condições de Fornecimento

O SAE 8620 pode ser encontrado com seguintes condições de fornecimento:

  • Barras laminadas sem acabamento mecânico;

  • Barras laminadas trefiladas;

  • Barras laminadas retificadas;

  • Barras forjadas.

E também podem ser encontrados nas formas de quadrados, redondos, sextavados e retangulares.

    1. Composição Química Conforme Norma SAE - J404

A tabela abaixo apresenta a sua composição química essencial:

ABNT/SAE

C

Mn

P máx.

S máx.

Si

Ni

Cr

Mo

8620

0,18

0,23

0,70

0,90

0,035

0,040

0,15

0,35

0,40

0,70

0,40

0,60

0,15

0,25

      1. Carbono (C)

O carbono, que é o principal elemento de liga no aço, aumenta o limite de resistência à tração, à dureza e a temperabilidade do aço, mas diminui a tenacidade e soldabilidade. Seu ponto de fusão é 3727°C.

      1. Manganês (Mn)

O manganês aumenta a temperabilidade a soldabilidade e o limite de resistência a tração, com diminuição insignificante de tenacidade. Em grandes quantidades e em presença de carbono, aumenta muito à resistência a abrasão. O manganês provoca um aumento de aproximadamente 10 Kg/mm² no limite de resistência a tração para cada adição de 1% manganês. Seu ponto de fusão é 1244°C.

      1. Cromo (Cr)

O cromo aumenta a dureza, a temperabilidade e o limite de resistência à tração do aço. Em grandes quantidades, aumenta à resistência a corrosão, mas diminui um pouco a tenacidade e diminui bastante a soldabilidade. Em média, o limite de resistência à tração aumenta de 8 a 10 Kg/mm² com a adição de cada 1% de cromo. O cromo é elemento formador de carbonetos. Seu ponto de fusão é de 1920°C.

      1. Níquel (Ni)

O níquel, quando ligado com o cromo, aumenta a tenacidade do aço. Em grandes teores, junto com o cromo, torna o aço resistente á corrosão e ao calor. Não é elemento formador de carbonetos. Seu ponto de fusão é 1453°C.

      1. Molibdênio (Mo)

Ele aumenta a resistência a quente quando em presença de níquel e de cromo, aumenta o limite de resistência á tração e o limite de escoamento em aço rápido, quando substitui o tungstênio, aumenta a tenacidade, mantendo as propriedades de dureza a quente e retenção de corte. É elemento formador de carbonetos. Nos aços rápidos, o molibdênio

    1. Normas de Equivalências

Segue tabela com as normas equivalentes para o aço SAE 8620:

ABNT/SAE/AISI

DIN

DISIBRA

JIS

BS

AFNOR

8620

21 Ni Cr Mo 2

8629

~ SNCM 21

805 M 20

20 NCD 2

    1. SAE 8620H - Temperabilidade Jominy conforme norma SAE J1268

Segue tabela da temperabilidade Jominy, conforme norma SAE J1268:

Distâncias em 1/16”

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Máx. HRc

48

47

44

41

37

34

32

30

29

28

27

26

25

Mín. HRc

41

37

32

27

23

21

-

-

-

-

-

-

-

Tabela 01 – Temperabilidade Jominy.

(Parte 1 de 2)

Comentários