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B. Engenharias - 1. Engenharia - 4. Engenharia de Materiais e Metalúrgica

COMPORTAMENTO MECÂNICO DE UM AÇO C-Mn DE GRÃO ULTRA-FINO PRODUZIDO POR TORÇÃO A QUENTE E RECOZIMENTO INTERCRÍTICO

Élida Gonçalves das Neves 1
Luciana Helena Reis Braga 1
Giovane Azevedo 2
Dagoberto Brandão Santos 1
(1. Depto. de Engenharia Metalúrgica, Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG; 2. Depto. de Técnicas Gerais de Laboratório, Colégio Técnico da UFMG – COLTEC /)
INTRODUÇÃO:

Os aços com baixo teor de carbono ocupam hoje cerca de 70% da produção mundial, objetivando aplicações industriais das mais variadas, desde imensos componentes estruturais até pequenas peças e dispositivos mecânicos.

A obtenção de estruturas ferríticas cada vez mais refinadas são metas da pesquisa atual, possibilitando a obtenção de excelentes propriedades mecânicas, mantendo considerável tenacidade.

Os aços de alta resistência e baixa liga constituem uma classe, na qual, a adição de liga e o processamento termomecânico foram combinados para alcançar um conjunto de propriedades mecânicas adequadas através do controle de sua microestrutura. De acordo com o processamento e a composição química, podem ser desenvolvidos limites de escoamento na faixa de 350 a 850 MPa, triplicando, desta forma, os limites correspondentes nos aços carbono.

O processamento industrial tradicional desses materiais se concentra na laminação controlada, tal processo refina o grão ferrítico e, assim, melhora tanto a resistência mecânica quanto a tenacidade.

Um processamento termomecânico controlado, que envolve deformação intensa, transformação de fases e formação de ferrita induzida por deformação é um meio importante de obter um controle microestrutural mais apurado, com resultados superiores à laminação controlada.

Neste trabalho, processamentos atualmente utilizados serão utilizados dando enfoque à aplicação de deformação plástica intensa através de torção em aços de baixo teor de carbono.

METODOLOGIA:

A composição química do aço utilizado nos experimentos foi 0,15%C, 1,39%Mn, 0,39%Si, 0,039%Al, 0,016%P, 0,009%S, e 0,0042N2. As amostras de tal composição química foram austenitizadas a 900 e 1200°C em forno tipo mufla durante 5 minutos e temperadas em salmoura. O controle de temperatura durante todo o processamento foi feito por um termopar do tipo K, chromel-alumel, inserido nas amostras.

Após têmpera, realizou-se o aquecimento das amostras na taxa de 1ºC/s para depois submetê-las à torção às temperaturas de 700ºC, após um período de 5 min de estabilização, envolvendo 7 passes de deformação. A taxa de deformação empregada foi de 2 s-1 e intervalo entre passes de 1s. Em seguida, foram resfriadas ao ar com uma taxa » 30ºC/s. Após o tratamento térmico (recozimento variando entre 1 e 180 min), fez-se a caracterização metalográfica, avaliação da microdureza Vickers e medição do tamanho de grão austenítico prévio através do método de intercepto linear médio. Para isso, as amostras foram atacadas pelo reativo de ácido pícrico.

As amostras preparadas foram fotografadas por microscopia óptica para observação do aspecto geral das mesmas e a seguir analisadas por microscopia eletrônica de varredura.

RESULTADOS:

Na temperatura de austenitização, para as amostras deformadas após têmpera a 900ºC, os valores das durezas oscilaram entre 175 e 218 HV para um tamanho de grão ferrítico médio entre 1,99 e 4,3µm, enquanto que para aquelas austenitizadas à 1200ºC, oscilaram entre 138 e 181 HV, para um tamanho de grão ferrítico médio entre 2,7 e 6,2µm. O tamanho de grão austenítico demonstrou exercer influência sobre a homogeneidade da microestrutura e das propriedades mecânicas finais.

As análises de frações mostraram que com o prolongamento dos tempos de recozimento, a microestrutura se tornou ligeiramente grosseira, mais homogênea e que a fração volumétrica do constituinte MA aumentou até atingir valores máximos para tempos de recozimentos intermediários. Ao comparar as temperaturas de têmpera empregadas, pode-se também afirmar que a austenita formada em temperaturas altas possui menor concentração de carbono que a formada a temperaturas baixas, o que leva uma variação nos valores da dureza.

Segundo estudos (Yabutsov, 2000), o endurecimento por MA é da ordem de 366HV * fração de MA. Considerando que as amostras têm em média 80% de ferrita, então 20% da dureza pode ser atribuído aos outros constituintes. Para uma dureza de 200HV, cerca de 40HV seriam provenientes da influência do MA que apresentou para várias situações, percentuais da ordem de 10%. Aplicando a expressão, 366*10%=36HV, conclui-se que os resultados obtidos demonstram uma estreita correlação com a ordem de grandeza.

CONCLUSÕES:

A condição considerada mais interessante para este material foi o caso da têmpera a partir de 900°C. O refinamento de grão obtido através da deformação por torção associada ao tratamento térmico foi notável, sendo influenciado pelo tamanho de grão austenítico original, pela deformação por passe e pela taxa de deformação. Os valores de microdureza variaram em torno de 200HV. O tamanho de grão ferrítico demonstrou exercer bastante influência sobre a propriedade microdureza. Pode-se prever um limite de resistência mecânica da ordem de 600MPa, observando a relação microdureza x resistência. LR (MPa) » 3,0.HV.

 
Palavras-chave: grão ferrítico ultrafino; transformação induzida por deformação; teste de torção.
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006