Estudo de diferentes ciclos de tratamento térmico de esferoidização para aços da família AISI 51XX

Abstract

Este trabalho se propõe a estudar ciclos de tratamentos térmicos capazes de produzir, com eficiência e redução de custo, estruturas esferoidizadas em aços especiais. Os ciclos de tratamento térmico de esferoidização foram aplicados em aços da família AISI 51XX, com diferentes teores de carbono. Após a preparação das amostras foram aplicados ciclos de tratamentos térmicos alterando-se o tempo e a temperatura de permanência em forno, de forma a obter estruturas esferoidizadas como forma de reduzir a dureza e resistência do aço para facilitar a trabalhabilidade, principalmente a usinagem deste aço. Para avaliar as propriedades mecânicas foram realizados testes de dureza e tração. A microestrutura foi estudada a partir de amostras preparadas metalograficamente e analisadas por microscopia óptica. O novo ciclo proposto apresentou propriedades mecânicas compatíveis com as esperadas no processo de esferoidização, neste estudo, um único ciclo pode ser aplicado em três diferentes tipos de aços AISI 5115, 5140 e 5160. É esperado que, através deste processo, se consiga uma estrutura esferoidizada adequada, com o menor custo de produção associado. O novo tratamento proposto mostrou-se adequado para os três tipos de aço estudados, porém, para o aço 5160, o grau de esferoidização encontra-se no limite aceitável para este aço (60%). Além do grau de esferoidização não ocorreram desvios consideráveis, dessa forma, com o ciclo proposto sendo validado, pode-se ganhar em média 3 dias de produção a mais por mês.

This work proposes to study cycles of thermal treatments capable of efficiently producing and reducing cost, spheroidal structures in special steels. The spheroidization heat treatment cycles were applied to AISI 51XX Steels, with different carbon contents. After the preparation of the samples, cycles of thermal treatments were applied, altering the time and temperature of the furnace, in order to obtain spheroidal structures as a way to reduce the hardness and strength of the steel to facilitate the workability, mainly the machining of this steel. In order to evaluate the mechanical properties, hardness and tensile tests were performed. The microstructure was studied from samples prepared metallographically and analyzed by optical microscopy. The proposed new cycle presented mechanical properties compatible with those expected in the spheroidization process, in this study, a single cycle can be applied to three different types of AISI 5115, 5140 and 5160 steel. It hopes, through this process, that an adequate spheroidal structure will be achieved, with the lowest associated production cost. The new treatment proved to be adequate for the three types of steel studied, but for 5160 steel, the degree of spheroidization is within the limit acceptable for this steel (60%). In addition to the degree of spheroidization, there were no significant deviations, so with the proposed cycle being validated, an average of 3 more production days per month can be gained.