Avaliação da Influência da Temperatura de Austenitização na Têmpera por Indução Sobre a Microestrutura e Propriedades Mecânicas do Aço SAE 4140 Aplicado na Fabricação de Fixadores Automotivos.

Abstract

A escolha da temperatura de austenitização é essencial para a têmpera de aços utilizados na indústria automotiva. A austenitização é o processo pelo qual o aço é aquecido permitindo a dissolução de carbonetos e a formação e homogeneização da fase austenítica. O objetivo deste trabalho foi investigar a influência da temperatura de austenitização no processo de têmpera por indução do aço SAE 4140 quanto a sua microestrutura, tamanho de grão, dureza HRC, microdureza Vickers, alongamento, resistência à tração, e resistência ao impacto para a definição de uma faixa de temperatura de austenitização ótima para o processo de tratamento térmico de grampos de mola que são utilizados na indústria automotiva. Para isto, foram efetuados tratamentos térmicos de têmpera com austenitização por indução nas temperaturas de 840ºC, 880ºC e 920ºC com tempo de encharque de 20 segundos e têmpera em óleo a 40 ºC. Posterior a isto, ocorreu o revenimento das peças a temperatura de 480ºC com tempo de permanência de 60 + 60 minutos. As análises microestruturais revelaram que o aumento da temperatura de austenitização resultou em crescimento progressivo do grão austenítico, e elevação qualitativa da fração de austenita retida. Apesar das diferenças estruturais observadas entre as três condições térmicas, os ensaios mecânicos pós-revenimento apresentaram resultados convergentes. Dessa forma, conclui-se que as três temperaturas de austenitização avaliadas levaram a desempenhos mecânicos semelhantes, sendo a condição a 840 °C a mais adequada sob o ponto de vista técnico e econômico. Essa temperatura proporciona menor crescimento de grão, menor retenção de austenita e menor custo energético, sem comprometer o desempenho mecânico do componente.

The selection of austenitizing temperature is a critical factor in the quenching of steels used in the automotive industry. Austenitization involves heating the steel to allow the dissolution of carbides and the formation and homogenization of the austenitic phase. This study aims to investigate the influence of austenitizing temperature on the induction quenching process of SAE 4140 steel, focusing on its effects on microstructure, austenitic grain size, HRC hardness, Vickers microhardness, elongation, tensile strength, and impact resistance, in order to define an optimal thermal processing window for spring clamps used in automotive applications. Quenching was conducted by induction heating at 840°C, 880°C, and 920°C with a soaking time of 20 seconds, followed by oil cooling at 40 °C. Subsequently, tempering was performed at 480°C for 60 + 60 minutes. Microstructural analyses revealed that increasing the austenitizing temperature resulted in progressive grain growth and a qualitative increase in retained austenite. Despite structural differences, the post tempering mechanical tests showed convergent results among the three conditions. It is concluded that all evaluated temperatures provided similar mechanical performance, with the 840 °C condition being the most suitable from both technical and economic standpoints, as it led to finer grain size, lower retained austenite content, and reduced energy consumption without compromising the mechanical integrity of the component.