ANÁLISE DA RESISTÊNCIA AO DESGASTE E DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO AÇO AISI M2 SUBMETIDO AO TRATAMENTO CRIOGÊNICO

  • Romulo Nieswald
  • Deividi do Amaral Mengotti
  • Marco Antônio Durlo Tier
Rótulo Tratamentos, térmicos, Criogenia, Aço, AISI, M2

Resumo

Os aços rápidos são normalmente utilizados para a fabricação de ferramentas para usinagem como bits, brocas e bedames, visto que trabalham em altas velocidades e altas temperaturas. Dessa forma, é necessário que estas ferramentas tenham uma dureza elevada e boa resistência para suportar as condições severas de trabalho. Estas propriedades mecânicas podem ser facilmente obtidas a partir de tratamentos térmicos como têmpera e revenido, pelo fato de que estes tratamentos transformam a microestrutura esferiodizada em uma microestrutura martensítica com grãos mais finos e carbetos. Entretanto, durante os tratamentos térmicos os aços rápidos estão sujeitos a retenção de austenita retida. Diante disso, a fim de melhorar essas características, começou-se a analisar os efeitos de tratamentos térmicos abaixo de zero, sendo eles Sub-zero com temperatura de -80°C e Tratamento Criogênico Profundo (DCT) com temperaturas menores que -80°C até -196°C, temperatura do nitrogênio líquido. O tratamento criogênico profundo (DCT) consiste em reduzir a temperatura do material de forma gradativa em nitrogênio líquido até temperaturas aproximadas de -196°C, mantendo o material nesta temperatura baixa por um período de tempo e após, elevar essa temperatura até a temperatura ambiente. A criogenia é um método extra aos tratamentos térmicos convencionais de têmpera e revenido, que tem o intuito de obter a transformação completa da austenita retida em martensita, precipitação de carbetos dispersos finos e remoção das tensões residuais. Diante disso, o tratamento criogênico pode modificar a microestrutura e as propriedades mecânicas do aço, melhorando a resistência ao desgaste e assim, aumentado a vida útil da ferramenta. O presente trabalho tem o objetivo de analisar as propriedades mecânicas e tribológicas do aço rápido M2 quando submetido aos tratamentos de têmpera e revenido em conjunto com o tratamento criogênico. Para a realização deste trabalho foi necessário, primeiramente, preparar as amostras. Foram cortadas 50 amostras de uma barra de aço M2 de seção cilíndrica de 5/8 polegadas, as quais foram usinadas conforme as Norma ABNT NBR ISO 148-1:2013 para obter um seção transversal quadrada de 10x10 mm e 55 mm de comprimento. Feito isso, realizou-se uma pesquisa de caráter exploratório com os trabalhos já realizados na Unipampa, afim de analisar os resultados obtidos. Os ensaios mecânicos analisados nesse estudo foram dureza, microdureza, impacto de Charpy e desgaste. Segundo os estudos, a temperatura ideal para a realização do tratamento térmico de têmpera foi 1200°C, visto que nesta temperatura ocorre a formação da quantidade ideal de carbetos para o fornecimento de carbono à austenita. Para temperaturas de Austenitização maiores que 1200°C o tratamento criogênico não apresentou melhoras significativas. Para o revenimento, pode-se aplicar o duplo revenido em que o primeiro serve para alívio de tensões da martensita e para a transformação da austenita retida em martensita. O segundo serve para o alívio das tensões da martensita formada no primeiro revenido. A melhor temperatura de Revenimento obtida foi 550°C, visto que nesta temperatura ocorreu um aumento significativo na tenacidade e resistência ao desgaste. Pode-se verificar também, que quando se aplica o tratamento criogênico profundo entre a têmpera e o revenido a dureza aumenta. Além disso, a aplicação do tratamento criogênico profundo promove um material mais homogêneo, pois diminui o desvio padrão dos resultados de dureza. Quando o DCT é aplicado entre a têmpera e o duplo revenido, observa-se maiores valores para resistência ao desgaste e boa absorção de energia no ensaio de impacto de Charpy. Dessa forma, pode-se verificar que o tratamento criogênico apresenta benefícios significativos nas propriedades mecânicas dos aços, visto que promove a transformação da austenita retida em martensita, facilitando a formação de carbetos finos aumentando a vida útil das ferramentas.

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Publicado
2021-11-16
Como Citar
NIESWALD, R.; DO AMARAL MENGOTTI, D.; ANTÔNIO DURLO TIER, M. ANÁLISE DA RESISTÊNCIA AO DESGASTE E DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO AÇO AISI M2 SUBMETIDO AO TRATAMENTO CRIOGÊNICO. Anais do Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, v. 13, n. 3, 16 nov. 2021.