Avaliação da influência de elementos de liga sobre a profundidade e dureza de camadas cementadas em aços de construção mecânica baixa liga

Abstract

A cementação gasosa é uma importante técnica empregada no endurecimento superficial de aços baixa liga para construção mecânica, como os aplicados na produção de componentes da indústria automobilística. Neste trabalho é avaliada a influência de elementos de liga sobre as características da camada cementada (profundidade e microdureza) obtida nos aços SAE 10B22, DIN 16MnCr, GB 20CrMo e SAE 8620 submetidos a tratamento termoquímico de cementação gasosa. Estre tratamentos foram realizados em atmosfera de metanol/nitrogênio seguidos por têmpera em óleo e de revenimento em diferentes temperaturas, conforme procedimentos aplicados durante a fabricação de impulsores de partida de automóveis. As influências dos diferentes elementos de liga sobre a difusividade de carbono e sobre a temperabilidade das camadas cementadas obtidas são avaliadas em termos quantitativos (profundidade e dureza da camada) bem como qualitativos (presença de microconstituintes martensíticos e não martensíticos tanto no núcleo quanto na camada cementada). Os resultados obtidos indicam que os aços ligados com teores mais elevados de Cr (GB 20CrMo e 16MnCr5) apresentaram as maiores durezas superficiais e maiores espessuras de camada cementada. O aço SAE 8620, apesar de ter elevadas microdurezas superficiais, a microdureza de núcleo foi menor que os demais aços. O aço 10B22 apresentou as menores microdurezas no primeiro ponto de medição, devido a formações de estruturas não martensíticas. Em linhas gerais os resultados obtidos indicam a possibilidade de emprego de um mesmo ciclo termoquímico para os diferentes aços em tela para atender os requisitos de profundidade e dureza da camada cementada especificada, exceto em revenimentos maiores que 200ºC.

Gaseous cementation is an important technique used in the surface hardening of low alloyed steels for mechanical construction, such as those applied in the production of components in the automobile industry. In this work, the influence of alloy elements on the characteristics of the cemented layer (depth and microhardness) obtained in SAE 10B22, DIN 16MnCr, GB 20CrMo and SAE 8620 steels subjected to gaseous cementation thermochemical treatment is evaluated. Starter treatments were carried out in a methanol / nitrogen atmosphere followed by oil quenching and tempering at different temperatures, according to procedures applied during the manufacture of car starter impellers. The influences of the different alloying elements on the carbon diffusivity and on the temperability of the cemented layers obtained are evaluated in quantitative terms (depth and hardness of the layer) as well as qualitative (presence of martensitic and non-martensitic microconstituents in both the core and the cemented layer ). The results obtained indicate that the alloyed steels with higher Cr contents (GB 20CrMo and 16MnCr5) presented the highest surface hardness and the greatest thickness of the cemented layer. SAE 8620 steel, despite having high surface microhardnesses, the core microhardness was lower than the other steels. The 10B22 steel had the lowest microhardness at the first measurement point, due to the formation of non-martensitic structures. In general, the results obtained indicate the possibility of using the same thermochemical cycle for the different steels in mesh to meet the requirements of depth and hardness of the specified cemented layer, except for temperings greater than 200ºC.