Avaliação metalúrgica de tratamento criogênico em aço inoxidável martensítico DIN 1.4110

Abstract

Este trabalho tem por objetivo avaliar a influência do tratamento criogênico em um aço DIN 1.4110, verificando sua resistência mecânica e propriedades metalúrgicas antes e depois dos testes realizados. Para isso amostras do aço foram tratadas termicamente em um forno de atmosfera controlada a 1060°C para realização da tempera, após foi realizado um revenimento a 300°C por 1,5 hora. O tratamento criogênico foi realizado entre a tempera e o revenimento e os parâmetros variados foram a temperatura do tratamento e o tempo de exposição (1, 6 e 12 horas). As temperaturas utilizadas foram duas e variaram conforme o método utilizado: -80°C (Tratamento criogênico superficial), para esta temperatura foi utilizado o sistema de nebulização direta com controle de temperatura; para as peças tratadas a -196°C (Tratamento criogênico profundo) foi utilizado o método de imersão direta. Para avaliar a microestrutura foram realizadas metalografias e análises através de microscópio óptico e MEV. Na avaliação do desgaste foi utilizado um tribômetro tipo esfera/plano e perfilômetro para avaliar os canais de desgaste. Também foi realizado ensaios de dureza e de difratometria de raio-X para avaliar a quantidade de austenita retida. Os resultados obtidos apontam para uma melhoria das propriedades mecânicas em relação à amostra não tratada (dureza elevada e melhoria na resistência ao desgaste de até 15 %) em ambos os casos: tratamento criogênico profundo a -196 C e superficial a - 80 ° C. Os valores encontrados para a quantidade de austenita retida que eram de 61,4% para as amostras não tratadas variaram de 27,7% até 20,3% para as tratadas. Não houve alteração microestrutural visível em nenhuma amostra com relação á distribuição de carbonetos. O coeficiente de atrito das amostras não apresentou uma alteração significativa, ficando com valor próximo a 0,8 em todas as amostras.

This study aims to evaluate the influence of cryogenic treatment on a steel DIN 1.4110, checking its mechanical strength and metallurgical properties before and after the tests. To do such work, steel samples were heat treated in a controlled atmosphere furnace to 1060 ° C to do the quenching after tempering was carried out at 300 ° C for 1.5 hour. The cryogenic treatment was performed between the quenching and tempering and the parameters varied were temperature and the exposure time (1, 6, and 12 hours). The temperatures used were two and varied according to the method used: -80 ° C (Shallow cryogenic treatment), to reach this temperature was used a direct misting system with temperature control, for pieces treated at -196 ° C (deep cryogenic treatment) the method used was immersion. To evaluate the micro structure metalografies were analyzed by optical microscope and SEM. The wear resistance was analyzed with a tribometer (ball/ plan) and profilometer to evaluate the wear channels. It was also performed hardness tests and X-ray diffraction to evaluate the amount of retained austenite. The results obtained show improved mechanical properties compared to untreated sample (high hardness and improved wear resistance of up to 15%) in both cases: deep cryogenic treatment at -196 C to - 80 ° C and superficial. The values found for the amount of retained austenite which were 61,4% for the untreated samples ranged from 27.7% to 20.3% for those treated. There wasn't any micro structural variation or difference in the carbide distribution between the samples. The friction coefficient of the samples did not show a significant change, getting a value close to 0.8 for all samples.