Análise de falha em uma engrenagem de aço baixo carbono

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo fazer análise de uma engrenagem fabricada em aço 18CrNiMo7-6 da norma DIN EN 10084 que passou pelo processo de tratamento de cementação, têmpera e revenido e que apresentou trinca. Foram feitas análises quanto à composição química, dureza, metalografia, ensaio de tração, impacto, análise visual, macrográfica, determinação da profundidade da camada cementada e líquido penetrante. Todos os ensaios seguiram as especificações para esse tipo de aço a fim de comparar se o aço em estudo está de acordo. Os resultados encontrados mostraram que o aço apresenta dureza e microestrutura compatível com a especificada para um aço 18CrNiMo7-6 (aço para cementação). Através das análises visuais foram verificadas que na região onde ocorreu a trinca não houve deformação, o que indica que a fratura foi do tipo frágil, no ensaio por líquidos penetrantes e análise macrográfica identificou-se que a trinca propagou-se dos dois lados da engrenagem de forma linear. Através das análises microestrutural e de MEV (microscópio eletrônico de varredura) descobriu-se que a trinca apresenta aspecto intergranular (propagação nos contornos de grão), a profundidade da camada cementada e temperada e a dureza da superfície encontra- se fora do especificado, concluindo-se assim que o surgimento da trinca se deve ao tratamento de têmpera, pois esse tipo de fratura é comum ocorrer após esse tipo de tratamento devido as tensões resultantes geradas durante o resfriamento da peça.

The aim of this study was to analyze the failures on a gear manufactured with steel 18CrNiMo7-6 from DIN EN 10084 which passed by a treatment of carburizing, quenching and tempering process and presented a crack. An analysis of the chemical composition, hardness, metallography, tensile test, impact, visual analysis and macrographic were made, determining the depth of the hardened layer and penetrating liquid. All assays followed the specifications for this type of steel in order to compare if the steel under study is in agreement. The results showed that the steel presented hardness of microstructure steel compatible with that specified for the steel 18CrNiMo7-6 (steel for carburizing). Through a visual analyzes we verified that there was no deformation in the region where the crack occurred, indicating that the fracture was a brittle type, the test liquid penetrant and macrographic analysis identified that the crack has spread on both sides of gear linearly. Through a microstructural analysis and STEM (scanning transmission electron microscope) it was found that the crack has intergranular aspect (propagation at grain boundaries), the depth of carburized and hardened layer and the hardness of the surface is out of the specified in the regulations, concluding that the emergence of the crack is due to the quenching treatment, since this type of fracture is common to occur after this type of treatment because of the resulting stresses generated during the cooling of the parts.