Avaliação da influência do tratamento de têmpera e revenimento sobre o comportamento mecânico do aço SAE 10B30 utilizado em fixadores

Abstract

Os aços do tipo SAE 10B30 vêm sendo largamente utilizados na fabricação de elementos fixadores em decorrência de sua boa conformabilidade e temperabilidade, o que permite a produção de peças complexas e valores elevados de dureza e resistência mecânica. A redução dos custos de produção e a melhoria de desempenho de componentes pode ser alcançada pela otimização do tratamento térmico. Para investigar esta possibilidade, neste trabalho, amostras do aço SAE 10B30 foram submetidas a dois ciclos térmicos diferentes, buscando atender aos requisitos da norma IS0 898 – 1, classe de resistência 10.9: i) um ciclo de referência, utilizado na produção, utilizando austenitização a 910°C por 70 minutos, resfriamento em óleo a 65°C, seguido de revenimento a 440°C por 60 minutos; ii) e outro ciclo proposto utilizando austenitização a 890°C por 60 minutos, resfriamento em óleo a 70°C, seguido de revenimento a 440°C por 45 minutos. O material tratado é avaliado do ponto de vista de sua composição química, microestrutura (fases, descarbonetação), dureza (HRC), microdureza (HV0,3), resistência mecânica sob tração e tenacidade ao impacto. Os resultados obtidos indicam que a modificação no ciclo térmico não comprometeu o alcance das especificações de norma tanto do ponto de vista da resistência à tração (limite de escoamento e limite de resistência) quanto da dureza HRC, bem como do ponto de vista da microestrutura (percentual de martensita mínimo de 80%). Além disso, o novo ciclo térmico esteve acompanhado de um ganho de 35% na tenacidade ao impacto. Desta forma, sem comprometer o comportamento estrutural e mecânico especificado foi possível reduzir o tempo de tratamento térmico (25% no revenimento e 14,3% na austenitização), o que permite ganhos de produtividade no processo.

SAE 10B30 steels have been widely used in the manufacture of fastener elements due to their good formability and hardenability, which allows the production of complex parts and high numbers of hardness and mechanical strength. The reduction of cost production and the improvement of component performance can be achieved by optimizing heat treatment. To investigate this hypothesis, in this work, samples of SAE 10B30 steel were subjected to two different thermal cycles, seeking to meet the requirements of the standard IS0 898 - 1, strength class 10.9: i) a reference cycle, used in production, using austenitization at 910°C for 70 minutes, oil cooling at 65°C, followed by tempering at 440°C for 60 minutes; ii) and another proposed cycle using austenitization at 890°C for 60 minutes, oil cooling at 70°C, followed by tempering at 440°C for 45 minutes. The treated material is evaluated from the point of view of its chemical composition, microstructure (phases, decarburization), hardness (HRC), microhardness (HV0.3), mechanical strength under traction and impact toughness. The results obtained indicate that the modification in the thermal cycle did not compromise the achievement of the standard specifications both from the point of view of tensile strength (yield limit and strength limit) and HRC hardness, as well as from the point of view of microstructure (minimum martensite percentage of 80%). In addition, the new thermal cycle was accompanied by a 35% gain in impact toughness. Thus, without compromising the specified structural and mechanical behavior, it was possible to reduce the heat treatment time (25% in tempering and 14.3% in austenitization), which allows productivity benefits in the process.