Desenvolvimento do ciclo térmico para a liga DIN 19CrNi5 aplicada em engrenagens automotivas

Abstract

A competitividade do mercado automotivo faz com que a procura por novas ligas metálicas aumente à medida em que são desenvolvidas novas tecnologias. Dentre estes materiais, tem-se a liga DIN 19CrNi5, empregada para fabricação de engrenagens para automóveis. Todavia, para atender às especificações necessárias do produto, é preciso desenhar uma rota de produção adequada para o aço, garantindo-se à qualidade do mesmo e sua posterior manufatura. Este trabalho visa à determinação do ciclo térmico mais otimizado para a liga em questão em que todas as especificações sejam atingidas. Para tanto, uma siderúrgica local estudou receitas de tratamentos térmicos a fim de atender as suas exigências de propriedades, como dureza, microestrutura e bandeamento. Estudou-se a sua composição química, através de análises de espectrometria de emissão óptica, e sua temperabilidade, através do ensaio Jominy. Para um melhor entendimento do comportamento térmico da liga, realizou-se ensaios termomecânicos, com o objetivo de obter seu diagrama TRC, a partir do qual as receitas térmicas foram elaboradas. Os materiais foram então submetidos a quatro ciclos térmicos distintos de recozimentos isotérmicos, em escala laboratorial, com taxas de resfriamento de 1ºC/s e 0,15ºC/s, com permanência em diferentes patamares térmicos de transformação, sendo estes de 500ºC, 600ºC e 650ºC. Analisou-se propriedades metalúrgicas e mecânicas através de ensaios de dureza Brinell, tração, impacto Charpy e metalografia. Com base nos resultados obtidos, determinou-se que o melhor resultado foi aquele com emprego da taxa de resfriamento de 1ºC/s e com permanência no patamar isotérmico de 600ºC, que, além do atendimento das propriedades solicitadas, apresentou maior homogeneidade microestrutural.

The competitiveness of the automotive market has increased the search for new metal alloys as new technologies are being developed. Among these materials, there is the alloy DIN 19CrNi6, used for gear manufacturing. However, to attend the product’s required specifications, it’s needed to create a proper production route, ensuring its quality and subsequent manufacture. Therefore, a local steel mill has studied heat treatment recipes in order to achieve its properties requirements, as hardness, microstructure and banding. This work aims at determining the most optimized thermal cycle for this specific alloy, which attains all quality determinations. It was studied its chemical composition, through optical emission spectroscopy analysis and its hardenability, through Jominy test. For a better thermal behaviour understanding, thermomechanical tests were made, aiming to obtain its CCT diagram, from which were developed new heat treatments. The samples were submitted to four thermal cycles of isothermal annealings, in laboratory scale, using different cooling rates of 1ºC/s and 0,15ºC/s, remaining in different temperature thresholds, these being 500ºC, 600ºC and 650ºC. Were analysed metallurgical and mechanical properties through Brinell hardness test, traction, Charpy impact and metalography. Based on the obtained results, it was determined that the best thermal cycle was the one which used the cooling rate of 1ºC/s and remained in the temperature threshold of 600ºC, that, in addition to achieving the required specifications, has presented the best microstructural homogeneity.