Caracterização mecânica e metalúrgica de um aço bainítico de resfriamento contínuo aplicado no processo industrial de forjamento a quente - Turra, Cristiano José (2021)
Microestruturas bainíticas livres de carbonetos formadas por resfriamento contínuo diretamente após a deformação a quente, são boas alternativas para a redução de custos na fabricação de produtos forjados. Esta prática almeja uma cadeia produtiva energeticamente eficiente e sustentável por meio de uma rota de fabricação enxuta, sem deixar de atender os requisitos de projeto. O objetivo do trabalho foi investigar a aplicabilidade de um novo aço bainítico de baixo teor de carbono e elementos de liga de alto custo (DIN 18MnCrSiMo6-4), no processo industrial de forjamento a quente, com uma rota de processamento enxuta, avaliando o seu comportamento mecânico-metalúrgico para a fabricação de componentes forjados. O aço DIN 20MnCr5, que é aplicado na rota convencional, foi utilizado como material comparativo. Os aços foram submetidos ao forjamento por meio de uma rota industrial modificada, com duas temperaturas de austenitização mais baixas do que a convencional e resfriamento controlado, a fim de avaliar o efeito do refino do grão austenítico na transformação de fases e propriedades mecânicas da bainita. Não foram utilizados tratamentos térmicos ou etapas posteriores ao forjamento, frequentemente empregadas na rota convencional. Amostras das condições de recebimento e pós forjamento foram submetidas à caracterização microestrutural via microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura para a quantificação do tamanho de grão austenítico e de constituintes M/A. A quantificação de austenita retida foi realizada através de medições por difração de raios-X. Além disso, foi realizada a caracterização das propriedades mecânicas através de ensaios de microdureza e dureza Vickers, ensaios de tração uniaxial para a determinação da resistência mecânica e ductilidade, e ensaios de impacto Charpy para a determinação da tenacidade. Os resultados mostraram que a temperatura de forjamento tem grande influência no tamanho do grão austenítico recristalizado, que por sua vez influencia a decomposição da austenita e formação de fases. De modo geral, o aço bainítico apresentou melhoria de propriedades após forjamento e resfriamento a ar, as quais se sobressaíram às do aço DIN 20MnCr5 em todas as condições. Verificou-se indicativos de que o aço bainítico pode ser uma boa opção para a substituição de aços para cementação, tempera e revenimento na fabricação de componentes mecânicos forjados com uma rota de processamento energeticamente eficiente.