TRATAMENTO TÉRMICO DE AÇO SAE 6150

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CENTRO UNIVERSITARIO DO LESTE DE MINAS GERAIS – Unileste-MG
Curso Engenharia Metalúrgica
Ana Luiza Silva
Emanuelle Quirina da Silva
Janine de Souza Marinho
Raissa Lemos Silva
Weslley Corrêa do Nascimento
TRATAMENTO TÉRMICO DE AÇO SAE 15B30
Coronel Fabriciano
2016
ANA LUIZA SILVA
EMANUELLE QUIRINA DA SILVA
JANINE DE SOUZA MARINHO
RAISSA LEMOS SILVA
WESLLEY CORRÊA DO NASCIMENTO
TRATAMENTO TÉRMICO DE AÇO SAE 15B30
Trabalho de apresentado ao Centro Universitário do Leste de Minas Gerais, para matéria de tratamento térmico. 
Orientador: Prof. Marco Antônio da Cunha
Coronel Fabriciano
2016
SUMÁRIO
	
1	INTRODUÇÃO	4
2	objetivos	5
3	Revisão bibliográfica	6
3.1	Têmpera	6
3.2	Esferoidização	6
4	Materiais e métodos	7
4.1	Materiais	7
4.2	Métodos	7
4.2.1	Tratamento térmico	7
4.2.2	Corte	7
4.2.3	Embutimento	7
4.2.4	Lixamento	8
4.2.5	Polimento	8
4.2.6	Ataque químico	8
4.2.7	Analise micrográfica	9
5	Discussões	9
6	conclusão	12
REFERÊNCIAS	13
INTRODUÇÃO
Sabe-se que os aços não são soluções somente de ferro e carbono. Eles contêm também uma série de elementos de liga e impurezas que podem ser incorporadas a ferrita, cementita e austenita. Essa incorporação é feita pela substituição do átomo de ferro quando o átomo do elemento de liga ou impureza possui tamanho próximo ao do ferro. No caso de serem menores que os átomos de ferro, eles ocupam os interstícios.
O aço AISI 15B30 é um aço ao boro, esse aço apresenta uma crescente aplicação industrial, e atualmente é muito utilizado para a fabricação de ferramentas para a construção civil (espátulas e desempenadeiras), implementos agrícolas (facas para corte de cana, colheita e descaroçamento de algodão, lâminas roçadeiras de grama) e as autopeças (linguetas de cinto de segurança, componentes de embreagem e presilhas para contra peso de roda automotiva).
Tratamento térmico é o conjunto de operações de aquecimento e resfriamento a que são submetidos os aços, sob condições controladas de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento, com o objetivo de alterar as suas propriedades ou conferir-lhes características determinados. As propriedades dos aços dependem, em princípio, da sua estrutura. Os tratamentos térmicos modificam, em maior ou menor escala, a estrutura dos aços, resultando, em consequência na alteração mais ou menos pronunciada, de suas propriedades.
objetivos
· Tratamento térmico de uma amostra de aço AISI 15B50;
· Análise de metalográfica da amostra;
· Obter resultados através de imagem microscópica.
Revisão bibliográfica 
Têmpera 
Têmpera e um processo de tratamento térmico de aço para aumentar a dureza e a resistência dos mesmos. A têmpera tem duas etapas: aquecimento e resfriamento rápido. Nesse tratamento normalmente o aquecimento deve ser superior a temperatura crítica, que é de 727°, temperatura essa que pode variar dependendo da composição do aço da peça e dos seus objetivos 
A segunda etapa da têmpera é o resfriamento, o qual deve ser brusco, em óleo, água, salmoura ou mesmo o ar, aumentando a dureza do aço. Durante esse resfriamento, a queda de temperatura promove transformações estruturais que acarretam o surgimento de tensões residuais internas. 
Ou seja, a têmpera tem como objetivo a obtenção de uma microestrutura que proporcione propriedades de dureza e resistência mecânica elevadas, que vai ser obtida com a formação da martensita. 
Esferoidização 
É um dos tipos de recozimento em que a temperatura é inferior à zona crítica (inferior a Ac1). Este tratamento tem por objetivo produzir uma microestrutura esferoidal, formada de pequenas partículas aproximadamente esféricas de carboneto em uma matriz ferrítica. Os carbonetos adquirem a forma esférica durante o coalecimento para minimizar a relação entre energia livre de superfície e a volumétrica dessa forma a energia total do sistema é reduzida. Pode-se então dizer que a força motriz da transformação é a redução da área (energia) interfacial.
Materiais e métodos 
Materiais
· 4 amostras do aço 15B30;
· Forno;
· Pinça;
· Cortadeira elétrica de bancada;
· Disco de corte de carbeto de silício;
· Prensa de embutir;
· Baquelite;
· Lixadeira automática e lixas;
· Panos para polimento e pasta de alumina;
· Secador de cabelo.
Métodos 
Tratamento térmico
As amostras do aço AISI 15B30 foram tratadas termicamente pelo processo de tempera. Foram colocadas dentro de um forno a uma temperatura de 850°, onde permaneceu por 30 minutos e após sofreu um resfriamento rápido em água. 
Após temperadas as amostras passaram pelo processo de esferoidização, onde foram colocadas num forno a uma temperatura de 700°, onde permaneceram no forno por 30 minutos, 2 horas e 17 horas, sendo uma amostra em cada tempo. 
Corte 
Para o seccionamento das amostras utilizou-se o corte por abrasão, método mais comum, devido a grande variedade de materiais que esta técnica permite processar.
As amostras foram cortadas com a utilização de uma Cortadeira Elétrica de Bancada que possui um disco abrasivo de carbeto de silício (SiC) e refrigeração constante, a fim de não provocar alterações por calor na amostra. A amostra a ser analisada deve ser cortada de forma a não sofrer alterações pelo método de corte.
 
Embutimento 
Logo após o corte foi realizado o embutimento a quente das amostras. Foi aplicado o desmoldante na superfície do êmbolo móvel, colocou-se a amostra sobre o êmbolo, encheu-se a cavidade formada com a resina baquelite, até a completa cobertura das amostras, e fechou-se a cavidade e iniciou-se o processo de embutimento. Para melhor aproveitamento, as amostras foram embutidas juntas. Foi necessária a aplicação de força na alavanca da máquina para manter a pressão no interior da mesma, aproximadamente em 200 Kgf. Após o tempo de aquecimento, cura e resfriamento, cerca de 20 minutos, foi retirado a amostra da embutidora, que já se encontrava em condições idéias para as próximas etapas.
O propósito do embutimento é de proteger os materiais frágeis ou revestidos durante a preparação, além de facilitar o manuseio da amostra. Também é utilizado para produzir amostras de tamanho uniforme. Duas técnicas diferentes estão disponíveis: o embutimento a quente e o embutimento a frio. 
Lixamento
As amostras após o embutimento foram lixadas para a retirada de irregularidades nas peças. A sequência de lixamento da amostra baseia-se na granulometria da lixa, do qual foi utilizado respectivamente: 100, 220, 360, 400, 600, 1200 mesh.
As lixas foram coladas em um prato giratório refrigerado com água, pois lixamento causa o aquecimento das amostras. Elas devem ser sempre viradas nas posições de 45º e 90º a cada troca de lixa. Depois do término do lixamento a amostras foram lavadas em água corrente e foi utilizado um secador de cabelo para secá-las.
Polimento 
O polimento foi executado com panos especiais, colados em um prato giratório, sobre o qual foi colocado certa quantidade de abrasivo (pasta de alumina), com granulometria de 3 e 0,5 micrometros. Este abrasivo varia em função do tipo de material metálico que está sendo preparado. Os mais comuns são, o óxido de alumínio (alumina) e a pasta de diamante que possui alto valor agregado.
O objetivo do polimento é para obter amostras com superfícies planas, livres de riscos e com alta refletividade. Vários cuidados devem ser tomados para ter um excelente polimento, desde o equipamento até os instrumentos utilizado durante o processo.
Ataque químico 
Antes do ataque foi realizado o polimento da amostra em utilizando pasta de alumina de 0,5 micrometros, para melhora da superfície das amostras. Após o polimento as amostras foram lavadas em água corrente com o auxílio de um algodão, foi jogado álcool em sua superfície e forma secadas com secador de cabelo. Posteriormente, o ataque foi efetuado colocando-as imersas em solução de Nital a 5% (95ml de etanol e 05ml de ácido nítrico) durante um período de aproximadamente 15 segundos, para que a microestrutura fosse revelada, conforme a figura abaixo. 
Amostra imersano reagente para revelar a microestrutura.
Analise micrográfica
Logo após o ataque, as amostras foram levadas ao microscópio óptico para analisar a microestrutura do material. Neste estudo utilizou-se um microscópio, com aumentos de 10X a 200X.
 
Discussões
O tratamento térmico seguiu algumas recomendações, tais como para o aço 15B30, foram utilizadas quatro amostras. Sendo a primeira amostra apenas temperada, para observar as microestruturas do material sem tratamento térmico posterior. As demais amostras passaram por tratamento de esferoidização, nos tempos de 30 minutos, 2 horas e 17 horas.
· A amostra apenas temperada apresentou uma estrutura totalmente martensítica acicular bem definida devido ao tratamento. 
Metalografia de um corpo de prova AISI 15B30 temperado. Aumento de 400x.
Metalografia de um corpo de prova AISI 15B30 temperado. Aumento de 800x.
· A amostra temperada e tratada com esferoidização de 30 minutos posterior. 
Pode-se obrservar precipitação de carbonetos. Na micrografia o local apontado com a seta indica um dos pontos onde podemos ver a esferas de carbonetos precipitados.
Metalografia de um corpo de prova AISI 15B30 temperado e esferoidizado por 30 minutos. Aumento de 400x.
· Amostra temperada com esferoidização de 2 horas.
 Analisando a micrografia pode-se observar o crescimento de grãos de ferrita e de carbonetos. 
 Metalografia de um corpo de prova AISI 15B30 temperado e esferoidizado por 2 horas. Aumento de 800x.
· Amostra temperada com um posterior tratamento de esferoidização de 12 horas. 
É evidente a precipitação dos carbonetos em esferas. Observa-se também crescimento dos grão de ferrita e o coalecimento dos carbonetos. 
Metalografia de um corpo de prova AISI 15B30 temperado e esferoidizado por 12 horas. Aumento de 800x.
conclusão
Pelas análises das 4 amostras do aço, foi possível identificar a mudança da microestrutura proveniente da tempera e tratamento posterior de esferoidização. Na amostra apenas temperada podemos ver uma estrutura totalmente martensitica. Podemos observar que nos tempos de 30 minutos e 2 horas de esferoidização não podemos ver uma grande diferença na quantidade de precipitados de carbonetos esferoidizados. Entretanto no tempo de 12 horas podemos ver um grande quantidade de esferas de precipitados de carboneto. 
REFERÊNCIAS 
COLPAERT, Hubertus. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. 3ª Ed. São Paulo: Editora Edgarg Blücher Ltda, 1974.
ROHDE, R. A. Metalografia - preparação de amostras – uma abordagem prática. Santo Ângelo, 2010.
BAPTISTA, A. L. B; SOARES, A. R. S; NASCIMENTO, I, A. O ensaio metalográfico no controle da qualidade. Volta Redonda, 2012.
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