Avaliação de distorção dimensional e propriedades mecânicas em fixadores automotivos tratados termicamente

Abstract

Fixadores automobilísticos de alta resistência necessitam passar pelo processo de tratamento térmico para que suas propriedades mecânicas sejam alcançadas, e para que sejam capazes de suportar cargas mais elevadas, uma vez que são utilizados principalmente em automóveis pesados e linha agrícola. Porém, como o limite de escoamento do aço diminui sensivelmente com o aumento da temperatura, quando se aquece uma peça até a temperatura de austenitização, a simples ação de seu próprio peso poderá causar deformações dimensionais permanentes que dificultam a sua montagem, mesmo que suas propriedades mecânicas estejam conforme solicitadas. Desta maneira, a disposição de uma carga dentro de um forno de tratamento térmico é um dos principais fatores para que não ocorram distorções, principalmente de componentes delgados. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo analisar o método de condicionamento das peças no lote a ser tratado em um forno por bateladas, e suas respectivas propriedades mecânicas atingidas. O lote de fixadores com dimensões de 12mm x 300mm foi produzido em aço SAE 10B22 e submetidas ao tratamento térmico de têmpera à 890ºC e revenimento à 480º utilizado um dispositivo para acomodação das peças. Foi realizado caracterização microestrutural através de microscopia ótica, análise dimensional através do empenamento, e as propriedades mecânicas foram avaliadas através ensaios de tração, dureza Rockwell C e Vickers. Os resultados mostraram que fixadores automobilísticos produzidos em aço ao boro, tratados termicamente num forno em batelada, obtiveram as propriedades de resistência à tração e dureza eficientes para a classe de resistência solicitada. Alcançando plenamente também as especificações da norma ISO 898-1:2013, quanto a transformação martensítica mínima e a distorção de forma máxima.

High-strength automotive fasteners need to go through the heat treatment process so that their mechanical properties are achieved, and to be able to withstand higher loads, since they are used mainly in heavy vehicles and the agricultural line. However, as the flow limit of the steel decreases appreciably with increasing temperature, when a part is heated to austenitizing temperature, the simple action of its own weight may cause permanent dimensional deformations that hinder its assembly, even if its properties mechanics are as requested. In this way, the disposition of a load inside a heat treatment furnace is one of the main factors so that distortions do not occur, mainly of thin components. In this sense, the present work aimed to analyze the method of conditioning the pieces in the batch to be treated in a kiln by batches, and their respective mechanical properties achieved. The batch of fasteners with dimensions of 12mm x 300mm was produced in SAE 10B22 steel and subjected to the heat treatment of quenching at 890ºC and tempering at 480ºC using a device to accommodate the parts. Microstructural characterization was performed using optical microscopy, dimensional analysis through warping, and the mechanical properties were evaluated through tensile tests, Rockwell C and Vickers hardness. The results showed that automotive fasteners made of boron steel, thermally treated in a batch oven, obtained the properties of tensile strength and hardness efficient for the requested strength class. Also fully reaching the specifications of the ISO 898-1: 2013 standard, regarding the minimum martensitic transformation and the maximum distortion.