Influência da temperatura de revenimento sobre as propriedades mecânicas do aço SAE 4140

Abstract

Este trabalho teve por objetivo estudar o comportamento das propriedades mecânicas do aço SAE 4140 quando submetido ao tratamento térmico de têmpera em óleo e, posterior, revenimento em diferentes temperaturas. Para este estudo, e a partir das amostras normalizadas do aço escolhido, foram usinados diversos corpos de tração que, em seguida, foram submetidos a tratamento térmico de têmpera, e revenidos nas seguintes temperaturas: 250ºC, 350ºC, 450°C, 550ºC e 650ºC. Com a realização dos ensaios de tração foi possível comparar os resultados obtidos entre si para avaliar o efeito das diferentes temperaturas de revenimento. Observou-se que a medida que as temperaturas de tratamento, posteriores à têmpera, cresciam, diminuíam os limites de resistência e durezas, e, como era de se esperar, aumentavam a ductilidade e tenacidade. Para verificar o motivo de tamanha variação dos resultados, optou-se pela realização de análises metalográficas ópticas em corpos de prova extraídos das partes fraturadas nos ensaios de tração. As análises realizadas permitiram visualizar o efeito das temperaturas de revenimento sobre as microestruturas e, consequentemente, sobre as propriedades mecânicas. Foi possível verificar claramente a descaracterização gradual da microestrutura temperada à medida que aumentava a temperatura, pois o carbono se precipitava e a dureza da martensita caia sensivelmente até que esta fase metaestável não mais existisse. Os objetivos e metas pré-estabelecidos foram amplamente atingidos, pois os resultados comprovaram, claramente, o efeito que as mudanças microestruturais tem sobre as propriedades mecânicas dos aços e, neste estudo, sobre o aço SAE 4140.

The objective of this work was to study the behavior of the mechanical properties of SAE 4140 steel when subjected to the heat treatment of tempera in oil and, afterwards, tempering at different temperatures. For this study, and from the standard samples of the chosen steel, several traction bodies were machined and then annealed at the following temperatures: 250ºC, 350ºC, 450ºC, 550ºC and 650ºC. With the accomplishment of the tensile tests it was possible to compare the obtained results among themselves to evaluate the effect of the different temperatures of tempering. It was observed that as treatment temperatures, subsequent to tempera, increased, the limits of strength and hardness were lowered, and, as expected, increased ductility and toughness. In order to verify the reason of such variation of the results, we opted for the realization of optical metallographic analyzes in test specimens extracted from the fractured parts in the tensile tests. The analysis allowed to visualize the effect of the tempering temperatures on the microstructures and, consequently, on the mechanical properties. It was possible to clearly verify the gradual decharacterization of the tempered microstructure as the temperature increased, as the carbon precipitated and the hardness of the martensite dropped appreciably until this metastable phase no longer existed. The pre-established objectives and targets were largely achieved, as the results clearly demonstrated the effect of microstructural changes on the mechanical properties of steels and, in this study, on SAE 4140 steel.