'UNISINOS - Universidade do Vale do Rio Dos Sinos'
Doi
Abstract
Steels treated through carburizing thermochemical treatment and quenching and tempering thermal treatment are broadly used in components that need to have hardness and superficial mechanical resistance together with good toughness in the core of the component. Additionally, it is possible to produce surface compressive residual stresses that normally improve fatigue resistance. Relatively unknown, the intensive quenching thermal treatment is a method that presents some advantages, one of them being the possibility of avoiding cracking by distortion due to extreme cooling. Other advantages are the increase in mechanical resistance, the use of shorter carburizing cycles, improvement of fatigue performance, among others. Once the cooling rate is high, low carbon steels can be used instead of low alloy steel such as AISI 8620. This way, it is possible to use less costly steel and to obtain the advantages of intensive quenching.The present work aims to compare samples carburized during 6 hours at a temperature of 920oC and carbon potential of 0,9% both for AISI 1020 and AISI 8620 samples, through mechanical and metallurgical analyses, being the principal the production of Wohler curves together with fractographic analysis in low magnifying glass and scanning electron microscope. Results pointed out that the AISI 1020 steel presented grain size which is three times bigger than AISI 8620 steel grain size. The effect of optimizing intensive quenching when applied to AISI 1020 steel is practically covered by the fact that AISI 8620 steel presents a more refi ned structure, with smaller grain size comparatively and therefore better mechanical properties. This way, intensive quenching treatment can provide superior performance to non-alloy steels relatively to alloy steels only if grain size is equal or inferior.Key words: carburizing, intensive quenching, fatigue.Os aços tratados com o processo termoquímico de cementação e com posterior tratamento térmico de têmpera e revenido são amplamente utilizados em componentes que necessitam obter dureza e resistência mecânica superfi cial aliada a uma boa tenacidade no núcleo do componente. Adicionalmente, consegue-se produzir tensões residuais compressivas na superfície, o que normalmente eleva a vida em fadiga. Relativamente desconhecido, o tratamento térmico de têmpera intensiva é um método que apresenta uma gama de vantagens, sendo uma delas a possibilidade de evitar trincamento pela distorção devido ao extremo resfriamento. Outras vantagens são o aumento da resistência mecânica, a utilização de ciclos mais curtos de cementação, a melhoria no desempenho em fadiga, dentre outras. Uma vez que a taxa de resfriamento é grande, pode-se vislumbrar a utilização de aços de baixo carbono cementados ao invés de aços ligados, como o AISI 8620. Dessa forma, é possível utilizar um aço mais barato e obter os benefícios da têmpera intensiva. O presente trabalho objetiva comparar amostras cementadas por 6 horas a uma temperatura de 920ºC e potencial de carbono de 0,9%, das qualidades AISI 1020 e AISI 8620, através de análises mecânicas e metalúrgicas, sendo a principal a realização de curvas de Wohler e posterior análise fractográfica em lupa e microscópio eletrônico de varredura. Os resultados apontaram que o aço AISI 1020 apresentou um tamanho de grão três vezes superior ao aço AISI 8620. O efeito de otimização da têmpera intensiva quando aplicada ao AISI 1020 é praticamente encoberto pelo fato do AISI 8620 apresentar uma estrutura mais refi nada, com menor tamanho de grão comparativamente e, portanto, melhores propriedades mecânicas. Dessa forma, o tratamento de têmpera intensiva pode proporcionar um desempenho superior a aços não ligados frente aos ligados caso o tamanho de grão seja similar ou inferior.Palavras-chave: cementação, têmpera intensiva, fadiga
