Influência da taxa de resfriamento nas propriedades mecânicas de um componente forjado a quente em aço DIN 38MnVS6

Abstract

Realizar tratamento térmico em componentes forjados consome tempo e energia, além do risco de geração de sucata caso surjam trincas. Como alternativa surgiram os aço microligados, que são capazes de atingir valores de resistência máxima e escoamento semelhantes aos aços beneficiados através dos processos de têmpera e revenimento, passando pelo processo de resfriamento controlado após a conformação a quente. Com isso o processo de fabricação nesses aços é simplificado, tendo uma redução no tempo de produção, nos gastos energéticos e dispensando ensaios não destrutivos para avaliar a presença ou não de trincas de têmpera no componente. Sua resistência surge através do mecanismo conhecido por ‘endurecimento por precipitação’, além da microestrutura formada. A taxa de resfriamento pela qual o componente é exposto após o forjamento possui forte influência na sua propriedade mecânica final. Muitas vezes o resfriamento controlado atinge propriedades mecânicas acima do especificado, sendo necessário realizar tratamento térmico de recozimento. Esse estudo tem como objetivo avaliar a influência da taxa de resfriamento em Terminais do Cardan (Yokes) forjados em aço DIN 38MnVS6 na microestrutura e propriedades mecânicas. Foi possível observar que as peças submetidas a temperaturas e tempos maiores, isto é, expostas a taxas de resfriamento menores, tiveram valores de dureza menor, o mesmo ocorreu na tensão máxima e de escoamento. A microestrutura nas peças de menor dureza apresentou um volume de ferrita maior do que a peça exposta a maiores taxas de resfriamento.

Perfoming heat treatments on forged components consume both time and energy, not to mention the risk of generating scrap when a crack occurs during the heat treatment. As an alternative, microalloyed steels were developed. These steels are able to reach values of tensile strength and yield strength similar to those of quenched and tempered steels by undergoing a controlled cooling process after hot forging. Thus, the manufacturing process is simplified, reducing lead time in production, energy costs and the need of non-destructive testing to detect cracks in components. The resistance in these steels comes from a mechanism called ‘precipitation hardening’. The cooling rate from hot forming temperature has a strong influence on its mechanical properties. Sometimes the mechanical properties achieved during control cooling with ambient temperature or agitated air are higher to the ones specified for the component, so the heat treatment of annealing is necessary. This study aims to evaluate the cooling rate influence on microstructure and mechanical properties of ‘End Yokes’ forged from DIN 38 MnVS6 steel. It was possible to observe that parts cooled with lower cooling rates had lower values of hardness, tensile strength and yield strength along with a higher volume of ferrite on their microstructure.