Title

ANÁLISE DO ALÍVIO TÉRMICO DE TENSÕES RESIDUAIS DO AÇO SAE 4140 POR DIFRAÇÃO DE RAIOS-X FAST IN-SITU

THERMAL RESIDUAL STRESS RELAXATION ANALYSIS OF SAE 4140 STEEL BY FAST IN-SITU X-RAY DIFFRACTION

Authorship

Bielefeldt, Rayane Sonda Cassel; Diehl, Igor Luis; Clarke, Thomas Gabriel Rosauro

Bielefeldt, Rayane Sonda Cassel

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Diehl, Igor Luis

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Clarke, Thomas Gabriel Rosauro

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DOI

10.5151/1516-392X-30775

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Abstract

As TRC (tensões residuais compressivas) induzidas por shot-peening (SP) podem ser relaxadas e redistribuídas sob cargas cíclicas mecânicas, térmicas e termomecânicas. O objetivo desta pesquisa é avaliar a redução da TRC por SP através da difração de raios-X fast in-situ (DRXin-situ) na superfície do aço SAE 4140 durante tempo (t) de patamar de t [s] = 54000 em três diferentes temperaturas (T) de T [K] = 423,16; 523,16 e 623,16. É investigada a relaxação de TRC por cargas térmicas, mantendo as amostras, previamente tratadas por SP, em um forno com diferentes temperaturas de patamar, enquanto são medidos os valores de TR ao longo do t. Foi construída uma câmara de vácuo acoplada a um difratômetro de raios-X. Obteve-se 100 % cobertura por SP, as TRC aliviaram com o aumento da temperatura de patamar e o tempo. A maior variação de TRC ocorreu nos primeiros minutos de ensaio, no restante do tempo a TR permaneceu constante. A macrodureza superficial e FWHM das amostras diminuíram com o aumento da temperatura de patamar ao longo do tempo. A macrodureza superficial das amostras e FWHM são maiores após o tratamento de SP, antes do aquecimento. O FWHM reduziu ao longo do tempo com mesmo comportamento da queda da TRC, correspondente e proporcional à redução da TRC. A energia de ativação do processo, calculado pela função Zener-Wert-Avrami não foi coerente com a autodifusão do Fe-α. Logo, é recomendada a repetição para verificar o resultado. Com base nos dados obtidos, se pode concluir que esta pesquisa possui relevância industrial.

Compressive residual stresses (TRC) induced by shot-peening (SP) can be relaxed and redistributed under mechanical, thermal and thermomechanical cyclic loads. This research's aim is to to evaluate the TRC reduction by SP through fast in-situ X-ray diffraction (DRXin-situ) on the surface of SAE 4140 steel until the holding time (t) of t [s] = 54000 in three temperatures (T): T [K] = 423,16; 523,16 e 623,16. It was investigated the TRC relaxation via thermal loadings, maintaining the samples, previously treated from SP, inside a furnace with the different T, while were measured the TR values over the t. It was built a vacum chamber to couple in a X-ray diffractometer. Results showed 100 % covering by SP, the TRC relaxed with the holding temperature and time increasing. The TRC most variation was found in the first minutes test, at the remainder time the TR remained constant. Samples surface macrohardness and FWHM decreased with the holding T over time and are larger after the SP without heating. FWHM decreased over time with the same TRC descreasing, proportional and corresponding to the TRC reduction. Activation energy of the process was computed using Zener-Wert-Avrami function didn’t result in the Fe-α self-diffusion energy. So, is necessary new avaliation. Based on the obtained data, it can be concluded that this research has industrial relevance.

Keywords

Shot-peening, Tensões residuais, DRX fast in-situ, SAE 4140

Shot-peening, Residual stresses, DRX fast in-situ, SAE 4140