ANÁLISE DAS MICROESTRUTURAS DO AÇO SAE 1045 DEPOIS DE SUBMETIDO A DIFERENTES TRATAMENTOS TÉRMICOS

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ANÁLISE DAS MICROESTRUTURAS DO AÇO SAE 1045 DEPOIS DE SUBMETIDO A DIFERENTES TRATAMENTOS TÉRMICOS 
Braythner Oliveira Ferreira¹; Douglas Kister Cozer¹; Edson Almeida Freire Junior¹; José Roberto Amorim¹; Mariellen Alves Lírio¹; Paulo de Araujo¹; Pedro Augusto Rosa da Silva¹; Rafael da Silva Bermudes¹; Lorena Bertranda Cesconet²
1. Acadêmica de Engenharia Mecânica na Faculdade Brasileira – Multivix Vitória
2. Mestre em Engenharia de Metalúrgica, docente na Faculdade Brasileira – Multivix Vitória
RESUMO
Os tratamentos térmicos possibilitam fazer com que o aço alcance as características necessárias para a sua utilização. O aço SAE 1045 é muito utilizado em ferramentas usuais, pois a quantitade de carbono e silícios presente em sua composição química permitem que seja um aço de fácil aplicação. Os tratamentos térmicos mais usuais como normalização, recozimento e têmpera melhoram algumas características como dureza, usinabilidade e ductilidade. Diante disso, o presente artigo tem como objetivo analisar as microestruturas de quatro amostras do aço SAE 1045 depois de submetidos a diferentes tratamentos térmicos, e através das imagens obtidas por um microscópio ótico dizer em quais fatores cada tratamento influencia.
Palavras-chave: Metalografia, tratamento térmico, têmpera. 
INTRODUÇÃO
O aço SAE 1045 é geralmente utilizado na fabricação de componentes de uso geral, pois tem uma resistência mecânica superior a dos aços de baixo carbono convencionais, possui uma boa relação entre resistência à fratura e mecânica, usados para beneficiamento com baixa temperabilidade, ou seja, não é recomendando para uso em seções superiores a 60mm. Em geral é utilizado entre 180 e 300 de dureza na escala de Brinell. Geralmente para seções maiores é utilizado o tratamento térmico de normalização.
O aço SAE 1045 possui composição química de carbono entre 0,43% à 0,50%, silício 0,15% à 0,35%, magnésio 0,30% à 0,60%, fósforo com máximo de 0,03% e enxofre com máxima de 0,05% e é utilizado na fabricação de peças para indústria mecânica em geral.
Tratamento térmico é um conjunto de operações que tem como objetivo mudar as propriedades dos metais através de aquecimento e resfriamento. É usado quando se deseja modificar estruturas e propriedades do material, aplicando características determinadas. As propriedades alteradas geralmente são: dureza, ductilidade, conformidade, entre outros.
Os tratamentos térmicos mais utilizados são: têmpera, revenido e recozimento, ou normalização quando é resfriado ao ar. O tipo de tratamento térmico é escolhido de acordo com a propriedade que se deseja alterar no aço através de sua microestrutura. O objetivo da têmpera é elevar as propriedades de dureza e resistência mecânica.
O que influencia o tratamento térmico é a velocidade com que ele é resfriado e em qual meio isso ocorre. Para os processos mais comuns citados os meios utilizados são: salmoura, água, ar, ou até mesmo no próprio forno.
Neste estudo foram utilizados quatro pedaços do aço carbono SAE 1045 e cada um deles foi submetido a um diferente tipo de tratamento térmico ou a nenhum. Neste trabalho tem como objetivo analisar as diferentes estruturas metalográficas do aço depois que foi submetido a diferentes tipos de tratamentos.
MATERIAIS E MÉTODOS
O material em análise é o aço SAE 1045. Para a realização do estudo metalográfico foram utilizadas quatro amostras do aço SAE 1045 com tamanho aproximado de 10x10mm. Uma amostra não foi submetida a nenhum tipo de tratamento térmico, e as outras três foram levadas ao forno pré-aquecido e mantidas aquecidas até 950ºC durante ao tempo de 30 minutos para a homogeneização da microestrutura.
A tabela 1 mostra a quais tratamentos térmicos e meio de resfriamento foram submetidas as amostras.
Tabela 1 – Relação das amostras com o tratamento térmico
	Amostra
	Tratamento Térmico
	Meio de resfriamento
	1
	Nenhum
	Nenhum
	2
	Têmpera
	Salmoura
	3
	Têmpera
	Água
	4
	Normalização
	Ar
Fonte: Elaboração própria
As três amostras após esgotarem o tempo de 30 minutos no forno a uma temperatura de 950ºC foram retiradas uma de cada vez. A segunda amostra foi retirada e imersa em um banho de salmoura, retirada após 20 segundos. Esse mesmo procedimento foi realizado para a amostra de tempera a água. E a quarta amostra ficou submetida ao ar após a retirada do forno
Para garantir que o procedimento seja feito de forma correta é necessário que as faces da amostra estejam perfeitamente paralelas para então embutir as amostras em baquelite para que possam ter maior área para manuseio do material, mas como as amostras utilizadas eram um pouco maiores do que o tamanho para realizar o embutimento não foi necessário.
Para que seja efetuada uma perfeita análise do aço as amostras passam por etapas de lixamento e polimento. O lixamento é realizado manualmente em uma lixadeira, mudando a granulometria das lixas e a posição de movimento de acordo com a retirada de material da superfície para que a rugosidade seja eliminada e ainda tenha uniformidade na superfície. Neste procedimento foram utilizadas lixas 100, 320, 600 e 1200.
A última etapa anterior à análise metalográfica é o polimento que é responsável pelo acabamento do processo de lixamento e assim proporciona a real uniformidade da face do aço em análise. Este estudo utilizou uma substância denotada como Nital 5%. O nital é um reagente ácido que é utilizado para quando for colocado em contato com a superfície por determinado tempo promove a sua corrosão evidenciando os contornos de grãos.
 
Após a conclusão de todas as etapas de preparação das amostras, o exame metalográfico foi realizado em um microscópio ótico.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Após o polimento e ataque de Nital (5%) das amostras, pode-se observar as microestruturas de cada amostra no microscópio ótico. Para a amostra que não foi submetida a tratamento e a normalização pode-se observar as Figuras 1 e 2 respectivamente.
Figura 1 – Sem tratamento térmico
Fonte: Elaboração própria
Figura 2 – Normalização 
Fonte: Elaboração própria
Para a amostra que não teve tratamento, Figura 1, tem se maior presença de ferrita (grãos brancos), e na amostra submetida à normalização, Figura 2, observa-se que os grãos são maiores, sendo composto de perlita grossa (grãos escuros) e ferrita (grãos brancos). 
Para as amostras submetidas aos tratamentos de têmpera a água e têmpera a salmoura observa-se as Figuras 3 e 4.
Figura 3 – Têmpera a água
Fonte: Elaboração própria
Figura 3 – Têmpera a salmoura.
Fonte: Elaboração própria
Nos tratamentos de têmpera fica evidente a microestrutura martensítica com grãos mais alongados, semelhantes a agulhas, que fica evidente ao meio de resfriamento que as duas amostras foram submetidas. Como a amostra de salmoura queimou com o ataque de Nital (5%) não ficam tão evidentes os contornos de grão, mesmo que o processo de lixamento e polimento tenham sido refeito.
CONCLUSÃO
Após todo o processo de tratamento térmico e analise metalográfica é possível perceber a qual tratamento o aço SAE 1045 deve ser submetido de acordo com a característica desejada. Ficou perceptível que todo o aço tem a presença de ferrita e para adicionar novas estruturas são submetidos a diferentes tratamentos térmicos.
O procedimento de normalização é utilizado para melhorar a ductilidade do material, o que ocorre devido ao aparecimento da perlita. A têmpera é utilizada para a formação de microestrutura martensítica, fazendo assim que o aço possa atingir a sua maior dureza.
De acordo com as micrografias todas as amostras obtiveram microestruturas correspondentes ao tipo de tratamento que foi submetido. O tipo de grão de cada amostra é classificado de acordo com o seu método de resfriamento.
REFERÊNCIAS 
AÇO SAE 1045. Disponível em: http://www.acosporte.com.br/aco-sae-1045. Acesso em: 09 nov. 2017.
CONSTITUINTES estruturaisde equilibrio dos aços. Disponível em: < http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasivan/processoscorte_arquivos/FerroAcoConceitos.pdf>. Acesso em: 14 nov. 2017.
RAZÕES para realizer tratamento térmico. Disponível em: < http://www.temperaville.com.br/servicosRazoesTratamento.php>. Acesso em: 11 nov. 2017.
TRATAMENTO Térmico: Têmpera. Disponível em: < http://www.inda.org.br/tratamento.php>. Acesso em: 13 nov. 2017.