Título

Influência da Microestrutura Inicial e dos Parâmetros de Tratamento de Cementação sobre as Propriedades Mecânicas do Aço DIN 16MnCrS5

Influence of the initial microstructure and carburizing treatment parameters on the mechanical properties of DIN 16MNCRS5 steel

Autoria

ADORNO, LUCIANE RODRIGUES

ADORNO, LUCIANE RODRIGUES

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DOI

10.5151/2594-5327-44052

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Resumo

A cementação é um processo termoquímico amplamente utilizado para aumentar a resistência ao desgaste de aços sem comprometer a tenacidade do núcleo. No aço DIN 16MnCrS5, os efeitos de diferentes ciclos de cementação permanecem pouco explorados, configurando uma lacuna relevante na literatura. Este estudo investigou sistematicamente a influência de tempo, temperatura e taxa de resfriamento sobre as propriedades mecânicas e microestruturais do material. Foram avaliados quatro ciclos de tratamento: o processo industrial atual e três variações, incluindo ajustes na difusão de carbono e alterações na perlitização. A caracterização incluiu ensaios de dureza Rockwell e Vickers, microdureza para determinação da profundidade da região endurecida, microscopia óptica e eletrônica de varredura, e difração de raios X para quantificação da austenita retida e avaliação do tamanho de grão. Os resultados demonstraram que ajustes no tempo de difusão e na concentração de carbono reduziram significativamente a retenção de austenita e aumentaram a uniformidade da camada endurecida. As modificações nos parâmetros do ciclo permitiram reduzir o tempo de tratamento sem comprometer a dureza superficial, embora tenham influenciado a profundidade da região endurecida. Conclui-se que o controle rigoroso dos parâmetros de cementação é essencial para previsibilidade microestrutural e otimização do desempenho do aço DIN 16MnCrS5, demonstrando uma contribuição relevante ao avanço científico na área.

Carburizing is a thermochemical process widely used to increase the wear resistance of steels without compromising core toughness. In DIN 16MnCrS5 steel, the effects of different carburizing cycles remain insufficiently explored, representing a relevant gap in the literature. This study systematically investigated the influence of time, temperature, and cooling rate on the mechanical and microstructural properties of the material. Four treatment cycles were evaluated: the current industrial process and three variations, including adjustments in carbon diffusion and modifications in the pearlitization stage. Characterization included Rockwell and Vickers hardness tests, microhardness measurements to determine the depth of the hardened region, optical and scanning electron microscopy, and X-ray diffraction for retained austenite quantification and grain size evaluation. The results demonstrated that adjustments in diffusion time and carbon concentration significantly reduced retained austenite and increased the uniformity of the hardened layer. Modifications in the cycle parameters allowed a reduction in treatment time without compromising surface hardness, although they influenced the depth of the hardened region. It is concluded that rigorous control of carburizing parameters is essential for microstructural predictability and optimization of the performance of DIN 16MnCrS5 steel, demonstrating a relevant contribution to scientific advancement in this field.

Palavras-chave

Cementação, Aço DIN 16MnCrS5, Propriedades mecânicas

Carburizing, DIN 16MnCrS5 steel, Mechanical properties