Desenvolvimento de um equipamento para quantificação de austenita retida em aços martensíticos tratados termicamente

Abstract

Este estudo teve como objetivo o desenvolvimento de um equipamento para a quantificação de austenita retida em aços martensíticos tratados termicamente, de maneira rápida e não-destrutiva, sendo uma balança que relaciona a resposta magnética de uma peça metálica em função da quantidade da fase presente. Quanto maior o percentual de austenita retida presente, menor será a resposta magnética. O dispositivo foi desenvolvido utilizando-se matéria prima de baixo custo e construção simplificada e alocado sobre uma placa eletromagnética. Para validar o equipamento foram fabricadas e tratadas termicamente amostras de seção quadradas com 20 x 20 mm de Aço SAE 5160 de diferentes espessuras e tratamentos térmicos, i.e., como obtido, temperada, temperada e revenida e temperada e revenida duplamente, com a finalidade de obter percentuais distintos de austenita retida. Também foram selecionadas peças fabricadas por uma ferramentaria, a fim de testar a funcionalidade do equipamento em outras geometrias. As amostras e as peças foram quantificadas tanto nos métodos convencionais de quantificação de austenita retida (difração de raios X, metalografia quantitativa e ferritoscópio), quanto no dispositivo desenvolvido neste estudo. Para analisar os resultados, foi utilizado o método análise de variância (ANOVA), utilizando o delineamento do experimento em blocos casualizados. A balança eletromagnética quantificou de maneira rápida e eficaz as amostras de seção quadrada, independente da espessura, e segundo a análise ANOVA os percentuais de austenita retida obtidos não difeririam estatisticamente com os resultados obtidos com os métodos convencionais. Entretanto amostras de seções retangulares o equipamento não se comportou como o esperado.

This research project aims to develop new equipment for quantification of retained austenite in heat-treated martensitic steels, in a fast and non-destructive way: a balance that relates the magnetic response of a specimen, with the quantity of phase present. The higher the percentage of retained austenite there is in the steel, the less will be its magnetic response. The device was developed using low-cost material, and simplified construction allocated over an electromagnetic plate. To authenticate the equipment was manufactured and heat treated square section specimens with 20 x 20 mm using SAE 5160 steel, with different thicknesses and heat treatment temperatures, i.e., raw, quenched, quenched and tempered, and quenched and double tempered, with the purpose to get different retained austenite fractions. Also, were selected parts manufactured by a factory, to test the equipment with parts with different sections. The specimens and parts were quantified on the conventional method to obtain retained austenite fraction (x-ray diffraction, quantitative metallography, and feritoscope) and then in the device developed in this project. To analyze the results was utilized the analysis of variance method (ANOVA), using the design of the experiment in randomized blocks. The electromagnetic balance is quantified in a fast and effective way with the square section specimens, regardless of their thickness, according to ANOVA analysis, the percentage of retained austenite acquired does not differs statistically from the results obtained with the conventional methods. However, quantifications made by the equipment in rectangular section specimens, did not work as expected.