Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)
Estudo da Descarbonetação e seus Efeitos na Corrosão e Fadiga do Aço Mola SAE 9254
JESSICA CRISTINA COSTA DE CASTRO SANTANA
TESE
16/05/2019

Devido ao alto teor de carbono e de elementos de liga, principalmente o silício, os aços-mola podem sofrer descarbonetação severa em suas superfícies durante a fabricação de componentes estruturais. Essa descarbonetação influencia negativamente as propriedades mecânicas do aço, levando a reduções locais de dureza e resistência à fadiga. Isto é particularmente perigoso para molas automotivas, uma vez que a resistência à fadiga é a característica mais importante para esse tipo de componente. Assim, o fenômeno de descarbonetação no aço mola SAE 9254 foi investigado, variando o tempo e a temperatura de austenitização. Após os diferentes ciclos de tratamentos térmicos, as amostras foram analisadas por microscopia óptica, microscopia confocal de varredura a laser, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microdureza Vickers, nanodureza e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). Para avaliar a influência da descarbonetação na resistência à corrosão do aço, foram realizados ensaios de espectroscopia de impedância eletroquímica, polarização potenciodinâmica e microscopia eletroquímica de varredura (SECM). Foram também avaliados os efeitos da descarbonetação no comportamento de fadiga do aço. A espessura e o tipo de descarbonetação variaram diretamente com o tempo e com a temperatura de austenitização. A temperatura de 850 °C favoreceu a descarbonetação total, formando a orla ferrítica mais espessa (aproximadamente 80 μm). Porém, a dependência com a temperatura envolveu modificações mais complexas na microestrutura. A caracterização microesturutural, as análises de XPS e os ensaios de corrosão localizada, pela técnica de SECM, indicaram uma dependência dos processos eletroquímicos locais com os microconstituíntes do aço e com a presença de óxidos de Si e de Cr. Os ensaios de fadiga indicaram que, a partir de uma espessura mínima a camada descarbonetada total influenciou a fratura precoce dos corpos-de-prova. Os corpos-de-prova, com espessura da camada descarbonetada total menor do que aproximadamente 26 μm, não fraturaram antes de 400.000 ciclos. Além disso, análises fractográficas por MEV e ensaios de nanodureza indicaram que a nucleação precoce das trincas estaria associada com a diferença de dureza na interface entre a orla ferrítica e a matriz martensítica.

Descarbonetação;Aço Mola;Tratamento Térmico;Corrosão localizada;Análise de superfície;Fadiga
The high content of carbon and alloying elements, such as silicon, in the spring steels may cause severe decarburization at the steel surface during the fabrication of structural components. The decarburization can greatly affect the mechanical properties of the steel, leading to reductions in local hardness and fatigue resistance. This is particularly dangerous for as automotive springs, since fatigue resistance is the most important feature for this type of component. Thus, the decarburizing phenomenon of the SAE 9254 spring steel was investigated by varying the time and temperature of austenitization. After different heat treatment cycles, in order to characterize the material microstructure, the samples were examined by optical microscopy, confocal scanning laser microscopy, scanning electron microscopy (SEM), Vickers microhardness and nanoindentation tests and X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS). In order to evaluate the influence of decarburization on the corrosion resistance of the steel, electrochemical impedance spectroscopy, potenciodynamic polarization, and electrochemical scanning microscopy (SECM) were employed. The effects of decarburization on the fatigue life of this steel were also evaluated through fatigue tests in uniaxial tensile cycling. The extent and type of decarburization varied directly with time and temperature of austenitization. The austenitization at 850 °C favored total decarburization, forming the largest ferritic layer, approximately 80 μm. However, the temperature dependence resulted in more complex microstructural modifications. Microstructural characterization, XPS analysis and localized corrosion tests by the SECM technique indicated a dependence of the local electrochemical processes with the microconstituents of the steel and the presence of Si and Cr oxides. The fatigue tests indicated that, reaching a minimum thickness, total decarburized layer influenced the premature fracture of the specimens. Specimens with a total decarburized layer thickness smaller than approximately 26 μm did not fracture before 400,000 cycles. In addition, fractographic analysis by SEM and nanoindentation tests indicated that crack nucleation would be associated with the nanohardness difference across the interface between the outer ferritic layer and the martensitic matrix.
Decarburization;Spring Steel;Heat Treatment;localized corrosion;Surface analysis;Fatigue
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho não possui divulgação autorizada

Contexto

NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
MATERIAIS FUNCIONAIS AVANÇADOS
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Banca Examinadora

SYDNEY FERREIRA SANTOS
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
ROOSEVELT DROPPA JUNIOR Docente - PERMANENTE
CARLOS TRIVENO RIOS Participante Externo
EDUARDO GONCALVES CIAPINA Participante Externo
IZABEL FERNANDA MACHADO Participante Externo

Vínculo

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Não