Efeito dos parâmetros de austêmpera nas propriedades de um aço SAE 5160 utilizado na fabricação de fixadores

Abstract

Com o objetivo de contribuir para a nacionalização do desenvolvimento de fixadores de alta resistência, neste trabalho é apresentado um estudo realizado com um aço SAE 5160, submetido ao processo de austêmpera em banho de sal, para o atendimento das propriedades mecânicas necessárias para um fixador de alta resistência (>1600 MPa). Os ensaios realizados foram divididos em dois grupos: no primeiro, o material foi utilizado no estado fornecido, arame trefilado com uma redução na área transversal de 7,0%; no segundo grupo, o material sofreu um elevado grau de redução de área (65,1%) através de trefilação. As amostras produzidas foram austenitizadas a 850 ºC e em seguida foi realizada a austêmpera, com temperaturas de patamar de 275 e 365 °C e tempos de 10, 20 e 30 minutos. Foram realizadas análises de caracterização microestrutural mediante microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Testes de tração uniaxial e perfis de microdureza foram realizados para avaliar os valores de resistência mecânica obtidos. Observou-se que nas amostras trefiladas e austemperadas a 275 °C o severo encruamento realizado antes da austêmpera favorece o processo de transformação bainítica, eleva e uniformiza os valores de resistência mecânica e de microdureza, sendo adequado para a obtenção de fixadores de alta resistência (>1600 MPa). Nas amostras austemperadas a 356 °C, que apresentaram menores valores de resistência (<1400 MPa) não foi observada a formação de estruturas bainíticas, mas uma microestrutura perlítica de maior ductilidade.<br>

Abstract : Aiming to contribute with the nationalization of the development of high strength fasteners, the present work shows a study performed with a SAE 5160 steel, that underwent austempering heat treatment in salt baths, to achieve the mechanical properties required for a fastener with a resistance (>1600 MPa). The performed tests were divided in two groups: the first used the material in the as-received condition, wire rod presenting 7,0% of area reduction; in the second, the material underwent a high amount of cold drawing (65,1%). The samples were austenitized at 850 ºC and then an austempering was performed, with temperatures of 275 and 365 °C and holding times of 10, 20 and 30 minutes. Optical Microscopy (OM) and Scan Electronic Microscopy (SEM) were performed to characterize the microstructures achieved. Uniaxial tensile tests and microhardness profiles were performed to evaluate the values of mechanical resistance obtained. The cold drawn samples austempered at 275 °C showed that a high strain hardening prior to the austempering favors the bainitic transformation, raises and stabilizes the mechanical properties and microhardness values, being suitable to the achievement of fasteners with a high resistance class (>1600 MPa). In the austempered samples at 365 °C, that presented lower values of resistance (<1400 MPa), it was not observed the formation of bainitic structures, but a pearlitic microstructure with higher ductility.