Estudo do efeito de duas taxas de resfriamento no tamanho de grão austenítico do aço DIN 20MnCr5 forjado à quente, cementado e temperado

Abstract

O presente trabalho busca avaliar o efeito no tamanho de grão austenítico de duas taxas de resfriamento baseado na rotação do ventilador que faz parte do sistema de resfriamento no forjamento à quente do aço 20MnCr5 cementado e temperado. As amostras coletadas foram obtidas do processo corrente de manufatura do anel interno que é um dos componentes de segurança da junta homocinética de veículos leves. Para as micrografias, foi feito procedimento padrão de metalografia com ataque químico utilizando o reagente Picral para revelar os contornos de grão da fase austenita previamente à têmpera. A metodologia da análise experimental foi baseada nas normas ASTM E112 e E930 que descrevem o procedimento e as métricas de cálculo de tamanho de grão. Todos os dados apresentados para o tamanho de grão foram obtidos por meio do software ImageJ com um pré-tratamento da imagem no Paint para melhorar a segmentação dos grãos e aumentar a precisão dos resultados. A análise foi feita na superfície e núcleo do anel interno na condição de rotação a 30 e 70 Hz do sistema de resfriamento do forjado. A partir dos resultados, foi observado que o aumento da rotação do sistema de ventilação aumentou a taxa de resfriamento do forjado, o que resultou na diminuição do tamanho de grão médio tanto na superfície quanto no núcleo.

The current work has the objective to evaluate the effect on the austenitc grain size of two cooling rates based on the rotation of a ventilator which is part of the cooling system in the hot forging process of 20MnCr5 steel, carburized, quenched and tempered. The samples were obtained from the current manufacturing processo of the inner race, which is part of the CV joint and has an important influence on the ligth car’s safety system. The micrographs were obteind based on the standard metallography procedures, and to show the austenitic bondaries, were aplied the chemical reagent Picral. The metodology applied on the experimental phase was based on the ASTM standarts E112 and E930, which describe the procedures and metrics to calculate the grain size. All data obtained to evaluate the grain size were processed by ImageJ open source software, and either were applied a pre treatment to improve the grain segmentation and automatic analysis to bring an accuracy on the results. The analysis were done evaluating the inner race surface and core under two cooling rate conditions of the forging cooling system. The results obtained has been shown the increasing of the cooling rate has the effect into a decreasing on the mean grain size on the inner race surface as much as the core.