Título

INFLUÊNCIA DE TRATAMENTOS TÉRMICOS NA MICROESTRUTURA E NO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE UM AÇO ALTO CARBONO MICROLIGADO AO NB E AO V PARA USO EM TRILHOS FERROVIÁRIOS

INFLUENCE OF HEAT TREATMENTS ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL RESISTANCE OF A NB AND V MICROALLOYED HIGH CARBON STEEL OF RAILWAY APPLICATION

Autoria

Faria, Geraldo Lucio de; Moreira, Luiza Pessoa; Godefroid, Leonardo Barbosa; Araújo, Sidney Cardoso de; Moreira, Paulo Sérgio

DOI

10.5151/2594-5327-34173

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Resumo

ESTE TRABALHO AVALIOU O EFEITO DE TRATAMENTOS TÉRMICOS NA EVOLUÇÃO MICROESTRUTURAL E NA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO E NA RESISTÊNCIA À NUCLEAÇÃO DE TRINCA POR FADIGA DE UM AÇO ALTO CARBONO MICROLIGADO AO NB E AO V PARA FABRICAÇÃO DE TRILHOS FERROVIÁRIOS. TRATAMENTOS TÉRMICOS FORAM REALIZADOS APÓS A EXECUÇÃO DAS SEGUINTES ETAPAS: SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DA TERMODINÂMICA DE TRANSFORMAÇÃO DE FASES NO EQUILÍBRIO; ESTUDO DILATOMÉTRICO DA CINÉTICA DE TRANSFORMAÇÃO DE FASES CONSIDERANDO O EFEITO DOS MICROLIGANTES PRECIPITADOS NA FORMA DE CARBONETOS, OU EM SOLUÇÃO SÓLIDA NA AUSTENITA, COM CONSTRUÇÃO DE CURVAS TRC E TTT. COM BASE NOS RESULTADOS DAS ETAPAS ANTERIORES, DOIS TRATAMENTOS PROMISSORES FORAM PROPOSTOS: TRATAMENTO PARA REFINO DA PERLITA E AUSTÊMPERA. AS AMOSTRAS FORAM METALOGRAFICAMENTE PREPARADAS, E AS MICROESTRUTURAS RESULTANTES FORAM ANALISADAS COM O AUXÍLIO DE MICROSCÓPIO ÓPTICO (MO) E MICROSCÓPIO ELETRÔNICO DE VARREDURA (MEV). CORPOS DE PROVA FORAM SUBMETIDOS A ENSAIOS MECÂNICOS PARA OBTENÇÃO DE CURVAS DE TRAÇÃO (S-E) E CURVAS DE FADIGA COM CONTROLE DE AMPLITUDE DE FORÇA AXIAL (SA-NF). A REALIZAÇÃO DOS TRATAMENTOS TÉRMICOS PERMITIU A OBTENÇÃO DE ESTRUTURAS PERLÍTICAS E BAINÍTICAS COM DIFERENTES CARACTERÍSTICAS MICROESTRUTURAIS E COMPORTAMENTAIS. ESSE TRABALHO TRAZ UMA CONTRIBUIÇÃO RARAMENTE EXPLORADA SOBRE O USO DE ELEMENTOS MICROLIGANTES NO AÇO ALTO CARBONO APLICADO PARA O SETOR FERROVIÁRIO, CHEGANDO A UMA PROPOSTA RELEVANTE DE TRATAMENTO TÉRMICO DE AUSTÊMPERA REALIZADO A 400°C A PARTIR DA TEMPERATURA DE AUSTENITIZAÇÃO DE 900°C. ESTE TRATAMENTO TÉRMICO PRODUZIU UMA MICROESTRUTURA BAINÍTICA RESPONSÁVEL PELA MELHORA DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DO MATERIAL EM RELAÇÃO À RESISTÊNCIA MECÂNICA E DUCTILIDADE EM TRAÇÃO, ASSIM COMO NA VIDA POR FADIGA.

 

THIS WORK EVALUATED THE EFFECT OF HEAT TREATMENTS ON MICROSTRUCTURAL EVOLUTION, TENSILE RESISTANCE AND FATIGUE CRACK NUCLEATION RESISTANCE OF A HIGH CARBON STEEL MICROALLOYED WITH NB AND V USED ON RAIL MANUFACTURING. HEAT TREATMENTS WERE CARRIED OUT AFTER THE FOLLOWING STEPS: CHARACTERIZATION OF EQUILIBRIUM PHASE TRANSFORMATION THERMODYNAMICS BY COMPUTATIONAL SIMULATION; DILATOMETRIC STUDY OF PHASE TRANSFORMATION KINETICS, CONSIDERING THE EFFECT OF THE MICROALLOYING PRECIPITATES OR IN SOLID SOLUTION IN AUSTENITE, WITH THE DETERMINATION OF CCT AND TTT CURVES FOR THIS ALLOY. BASED ON THE PREVIOUS RESULTS, TWO PROMISING HEAT TREATMENTS HAVE BEEN PROPOSED: PEARLITE REFINEMENT AND AUSTEMPERING. THE SAMPLES WERE METALLOGRAPHICALLY PREPARED AND ANALYZED BY OPTICAL (OM) AND SCANNING ELECTRON MICROSCOPY (SEM). TREATED SPECIMENS WERE SUBMITTED TO MECHANICAL TESTS TO OBTAIN TENSILE STRESS-STRAIN CURVES AND STRESS-LIFE FATIGUE CURVES. THE HEAT TREATMENTS ALLOWED TO OBTAIN PEARLITIC AND BAINITIC STRUCTURES WITH DIFFERENT MICROSTRUCTURAL CHARACTERISTICS AND MECHANICAL PROPERTIES. THIS WORK PRESENTS A RARELY EXPLORED CONTRIBUTION ABOUT THE USE OF MICROALLOYING ON A HIGH-CARBON STEEL APPLIED IN THE RAILWAY SECTOR, REACHING A RELEVANT PROPOSAL FOR HEAT TREATMENT OF AUSTEMPERING CARRIED OUT AT 400°C FROM THE AUSTENITIZATION TEMPERATURE AT 900°C. THIS HEAT TREATMENT PRODUCED A BAINITIC MICROSTRUCTURE AND IMPROVED MATERIAL IN TERMS OF MECHANICAL STRENGTH, DUCTILITY AND FATIGUE LIFE.

Palavras-chave

Trilho ferroviário; Transformação de fases; Microestrutura; Propriedades mecânicas.

Railroads; Phase transformation; Microstructure; Mechanical properties.