Efeitos da variação da concentração de solução polimérica aquosa a base de PVP na têmpera de aço AISI 4140

Abstract

RESUMO A têmpera é um tratamento térmico que tem como principal objetivo a elevação de dureza e resistência mecânica dos aços por meio da sua transformação microestrutural. O processo se baseia na elevação da temperatura do material até a austenitização, seguida do arrefecimento por meio da imersão em um fluido, a qual precisa ser rápida o suficiente para evitar a difusão do carbono, visando a formação de uma microestrutura predominantemente martensítica. Atualmente, vem sendo utilizado para esse procedimento as soluções poliméricas aquosas, que são misturas de água com polímeros. A concentração das soluções é um fator fundamental para a capacidade de troca de calor dos fluidos e, por consequência, a variação desse fator promove o desenvolvimento de diferentes propriedades mecânicas no material temperado. Assim, o presente trabalho consistiu na avaliação das propriedades do aço AISI 4140 temperado em soluções poliméricas aquosas a base de polivinilpirolidona (PVP) sob as concentrações de 10, 15, 20 e 25%. Para isso, a caracterização do aço foi realizada por meio da avaliação microestrutural, microdureza e difração de raios-x. Por meio dessas avaliações, foi demonstrado que a capacidade de retirada de calor do material vai sendo minimizada de acordo com a adição de PVP à solução. Assim, a diminuição de troca térmica determinou menor formação de martensita e decréscimo no perfil de microdureza das amostras, embora não tenha sido evidenciada variação de fases em todas as situações de processo.

Investigation on the capacity of PVP polymer in tool steel cooling in the quenching process

“…This same situation occurred with the 100% PAG, evidencing the need to apply lower concentrations of the fluid to obtain effective results in heat treatment [13]. It is important to note that the application of PVP with concentrations of up to 25% demonstrated efficiency in obtaining martensite in low alloy steels [15].…”

“…Like the other representatives of the polymers, the PVP showed a variation in heat removal from the part according to the variation in concentration. In addition, the application in concentrations of up to 25% demonstrated effectiveness in cooling low alloy steels [15]. AISI 15B30 steel is a Boron steel that, although it does not have a high amount of carbon, has considerable conformability due to the presence of Boron in its chemical composition, which improve its hardenability too [16].…”

Analysis of the applicability of polymeric solutions as cooling fluid in the quenching of low-alloy steels

“…The PAG medium made the lower martensite content but also the lower variation between samples surface and core. This small variation can contribute to the reduction of residual stress and distortion [18,20,22,24,27]. Ramesh and Prabhu [24] applied a 100% PAG solution for quenching on AISI 1040 and 1080 carbon steels.…”

“…Usually, the greater the amount of polymer in the fluid, the thicker the vapor blanket becomes, making it difficult to break. Therefore, the lower the concentration of the solution, the greater its heat exchange capacity, consequently causing higher levels of hardness and mechanical resistance [16][17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28][29].…”

Redução do percentual de austenita retida pelo processo de shot peening

“…Cada aço tem uma temperatura de austenização, e que é aquela que proporciona a máxima dureza. A segunda etapa da têmpera é o tempo de resfriamento, A rapidez do resfriamento é importante para formação da estrutura desejada [6].…”