Estudo tribológico da cementação gasosa no aço SAE 8620

Abstract

Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento tribológico do aço SAE 8620 submetido à cementação gasosa, seguida de têmpera e revenimento. O estudo analisa a influência da camada cementada nas propriedades de desgaste abrasivo, considerando ensaios de microdesgaste por esfera fixa em condições de dois e três corpos. As amostras foram tratadas em forno contínuo com atmosfera controlada rica em metanol, propano e nitrogênio, e caracterizadas por metalografia, perfil de microdureza e ensaio de microdesgaste. Os resultados indicaram a formação de uma camada cementada endurecida de aproximadamente 0,5 mm, com dureza significativamente superior ao material base. Observou-se que a cementação reduziu o volume e a taxa de desgaste, mostrando maior eficiência nos ensaios com três corpos, devido à formação do tribofilme e ao rolamento das partículas abrasivas. Também foi verificada a variação do tipo de desgaste conforme as condições de ensaio: predominância de riscamento em dois corpos e de rolamento em três corpos. Conclui-se que a cementação gasosa, seguida de têmpera e revenimento, melhora de forma significativa a resistência ao desgaste do aço SAE 8620, tornando-se alternativa eficaz em aplicações que exigem elevada durabilidade e resistência superficial, associadas à tenacidade e ductilidade do núcleo.

This study aims to evaluate the tribological behavior of SAE 8620 steel subjected to gas carburizing, followed by quenching and tempering. The influence of the carburized layer on abrasive wear properties was analyzed through fixed-ball micro-wear tests under two- and three body conditions. Samples were treated in a continuous furnace with a controlled atmosphere of methanol, propane, and nitrogen, and characterized by metallography, microhardness profile, and micro-wear testing. Results revealed a hardened carburized layer of approximately 0.5 mm, with significantly increased hardness compared to the base material. Carburizing contributed to reducing wear volume and rate, showing higher efficiency in three-body tests due to tribofilm formation and particle rolling. Wear mechanisms varied with test conditions: scratching predominated in two-body tests, while rolling was dominant in three-body tests. It is concluded that gas carburizing, followed by quenching and tempering, significantly enhances wear resistance of SAE 8620 steel, making it an effective alternative for applications requiring high durability and surface strength combined with core toughness and ductility.