Estudo do efeito dos parâmetros do patamar isotérmico de austêmpera em um aço bainítico isento de carbonetos - Basso, Guilherme Arruda (2024)
Os aços bainíticos isentos de carbonetos apresentam microestrutura bainítica refinada isenta de carbonetos precipitados, com austenita retida entre os feixes de ferrita bainítica. São interessantes na substituição de aços martensíticos revenidos ou perlíticos em indústrias como a automotiva, ferroviária e de mineração. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi o de se obter um aço de microestrutura bainítica isenta de carbonetos por meio de tratamentos térmicos de austêmpera variando-se o tempo e a temperatura do patamar isotérmico, avaliando a influência destes parâmetros na transformação bainítica e na microestrutura. Para isso, foram produzidos lingotes e conduzidos tratamentos térmicos de homogeneização, após simulação em software Dictra®, a 1000°C por 10 horas. Em seguida, foram realizados tratamentos térmicos de austêmpera em escala laboratorial, em dilatômetro de têmpera Bähr DIL 805A/D do LTF Poli-USP. Um ciclo térmico inicial de têmpera foi aplicado para determinação das temperaturas de transformações de fases. As temperaturas obtidas foram: Ac1=805°C, Ac3=855°C e Ms=233°C para o início e fim de transformação austenítica e início de transformação martensítica, respectivamente. Em seguida, foram conduzidos tratamentos térmicos de austêmpera com patamares isotérmicos entre 250°C e 300°C mantidos por até 8,5 horas. Além dos resultados de dilatometria, foram obtidas medidas de dureza, imagens por microscopia óptica e eletrônica, e resultados de ferritoscópio e difração de raios-X (estas duas técnicas para avaliar e quantificar a presença de austenita retida). Os tratamentos térmicos com patamares isotérmicos mantidos a 270°C e 300°C por 8,5 horas foram reproduzidos em escala piloto. O que se nota é que na medida em que se aumenta a temperatura e tempo de patamar isotérmico, aumenta a fração volumétrica de bainita e diminui a de martensita formadas, como resultado da maior estabilização da austenita, evidenciada pela redução da temperatura Ms, até que, com 8,5 horas a 270°C, a transformação bainítica se completa e não mais existe martensita formada durante o resfriamento até temperatura ambiente. Com aumento da temperatura de patamar isotérmico há redução tanto no tempo de incubação da bainita (de 2,4 horas a 250°C para 0,8 hora a 300°C) quanto no tempo para fim da transformação (de 8,1 horas a 280°C para 7,2 horas a 300°C) e aumento na taxa de transformação. Nas curvas de dilatometria, o perfil sigmoidal característico de transformações de fases difusionais foi observado. A microestrutura obtida em escala laboratorial foi reproduzida com sucesso em escala piloto. No entanto, nas amostras de escala piloto foram obtidas, no geral, quantidades de austenita inferiores às das amostras de dilatometria. Por ferritoscópio, as frações volumétricas obtidas de austenita foram maiores que por DRX, mas por ambas as técnicas as maiores temperaturas de patamares isotérmicos (280°C e 300°C) resultaram em maiores quantidades de austenita retida, evidenciando maior estabilização desta fase, o que se reflete em durezas menores e, pelo diagrama TTT simplificado obtido, possivelmente são as temperaturas que resultam em maior cinética de transformação bainítica para a liga. Os resultados, portanto, apontam para um mecanismo de nucleação e crescimento da bainita fortemente dependente de difusão