A influência do estado prévio, esferoidizado ou normalizado, sobre a formação de austenita em um aço hipoeutetóide foi estudada por dilatometria em várias temperaturas. O processo foi interrompido para tempos crescentes. As estruturas obtidas foram analisadas por microscopia ótica (incluindo metalografia quantitativa) e por microscopia eletrônica de varredura, o que, junto com as medidas dilatométricas serviu para identificar os mecaismos envolvidos. Em todas as condições estudadas a estrutura normalizada tem cinética de austenitização mais rápida que a esferoidizada. A austenitização do material esferoidizado (ferrita mais carbonetos dispersos) começa com a formação de grãos de austenita junto aos carbonetos e crescimentos dos grãos de austenita consumindo a ferrita e dissolvendo carbonetos, sendo este último o processo mais leto; durante o crescimento o teor de carbono na austenita é heterogêneo, tendendo a homogeneizar-se com o tempo. A temperabilidade da austenita é crescente com o tempo. A austenitização do material normalizado (ferrita pro-eutetóide, mais perlita fina) começa com a formação de austenita nas colônias de perlita, sem heterogeeidade detectada de distribuição de carbono; ao consumir as regiões de ferrita pro-eutetóide a austenita passa a apresentar heterogeneidade de distribuição de carbono; como etapa final do processo há homogeneização da austenita. A temperabilidade da austenita diminui na etapa em que ela resulta da transformação de ferrita, antes da homogeneização. A cinética global, medida por dilatometria e por metalografia quantitativa é apresentada na forma de curvas isotérmicas (TTT) de austenitização para as duas estruturas prévias estudadas. / The influence of the previous state, spheroidized or normalized, on the austenite formation in a steel hypoeutectoid was studied by dila tometry in various temperatures. The process was interrupted for growing times. The obtained structures were analyzed by optic microscopy (including quantitative metallography) and by scanning electronic microscopy, which, with the dilatometric measurements, helped to identify the reaction mechanisms. In all of the studied conditions, the normalized structure has faster kinetics of austenitization than the spheroidized. The austenitization of the spheroidized material (ferrite plus dispersed carbides) begins with the formation of austenite grains close to the carbides and with the growth of the austenite grains consuming the ferrite and dissolving carbides, being this last one the slowest process; during growth the relative quantity of carbon in the austenite is heterogeneous, tending to homogenize with the time. The hardenability of the austenite is growing with the time. The austenitization of the normalized material (pro-eutectoid ferrite, plus fine pearlite) begins with austenite formation in the pearlitic colonies, without detected heterogeneity of carbon distribution, when consuming the pro-eutectoid ferrite areas the austenite show heterogeneity of carbon distribution; the final stage of the process is homogenization of the austenite. The hardenability of the austenite decreases during the process of ferrite transformation, before the homogenization. The global kinetics, measured by dilatometry and by quantitative metallographic, is presented in the form of isothermal curves (TTT) of austenitization for the two previous studied structures.

A influência do estado prévio, esferoidizado ou normalizado, sobre a formação de austenita em um aço hipoeutetóide foi estudada por dilatometria em várias temperaturas. O processo foi interrompido para tempos crescentes. As estruturas obtidas foram analisadas por microscopia ótica (incluindo metalografia quantitativa) e por microscopia eletrônica de varredura, o que, junto com as medidas dilatométricas serviu para identificar os mecaismos envolvidos. Em todas as condições estudadas a estrutura normalizada tem cinética de austenitização mais rápida que a esferoidizada. A austenitização do material esferoidizado (ferrita mais carbonetos dispersos) começa com a formação de grãos de austenita junto aos carbonetos e crescimentos dos grãos de austenita consumindo a ferrita e dissolvendo carbonetos, sendo este último o processo mais leto; durante o crescimento o teor de carbono na austenita é heterogêneo, tendendo a homogeneizar-se com o tempo. A temperabilidade da austenita é crescente com o tempo. A austenitização do material normalizado (ferrita pro-eutetóide, mais perlita fina) começa com a formação de austenita nas colônias de perlita, sem heterogeeidade detectada de distribuição de carbono; ao consumir as regiões de ferrita pro-eutetóide a austenita passa a apresentar heterogeneidade de distribuição de carbono; como etapa final do processo há homogeneização da austenita. A temperabilidade da austenita diminui na etapa em que ela resulta da transformação de ferrita, antes da homogeneização. A cinética global, medida por dilatometria e por metalografia quantitativa é apresentada na forma de curvas isotérmicas (TTT) de austenitização para as duas estruturas prévias estudadas. / The influence of the previous state, spheroidized or normalized, on the austenite formation in a steel hypoeutectoid was studied by dila tometry in various temperatures. The process was interrupted for growing times. The obtained structures were analyzed by optic microscopy (including quantitative metallography) and by scanning electronic microscopy, which, with the dilatometric measurements, helped to identify the reaction mechanisms. In all of the studied conditions, the normalized structure has faster kinetics of austenitization than the spheroidized. The austenitization of the spheroidized material (ferrite plus dispersed carbides) begins with the formation of austenite grains close to the carbides and with the growth of the austenite grains consuming the ferrite and dissolving carbides, being this last one the slowest process; during growth the relative quantity of carbon in the austenite is heterogeneous, tending to homogenize with the time. The hardenability of the austenite is growing with the time. The austenitization of the normalized material (pro-eutectoid ferrite, plus fine pearlite) begins with austenite formation in the pearlitic colonies, without detected heterogeneity of carbon distribution, when consuming the pro-eutectoid ferrite areas the austenite show heterogeneity of carbon distribution; the final stage of the process is homogenization of the austenite. The hardenability of the austenite decreases during the process of ferrite transformation, before the homogenization. The global kinetics, measured by dilatometry and by quantitative metallographic, is presented in the form of isothermal curves (TTT) of austenitization for the two previous studied structures.

O objetivo deste trabalho foi investigar a influência das temperaturas de austenitização de têmpera e de revenimento na tenacidade ao impacto e na vida em fadiga do aço-mola SAE 5160, considerando diferentes teores de fósforo. Foram efetuados tratamentos térmicos de têmpera e revenimento em lâminas de aço SAE 5160 com bitolas de 70x10 mm, utilizando três diferentes temperaturas de austenitização: 850ºC, 900ºC, e 1000ºC, com tempo de permanência em forno durante 15 minutos. A temperatura do óleo de têmpera foi de 66ºC. As condições de revenimento foram de 470ºC (70 min), 500ºC (64 min), e 530ºC (59 min), desde que a dureza final fosse mantida no intervalo de 45±3 HRC. Foram efetuados tratamentos térmicos em lâminas com baixo, médio e altos teores de fósforo (0,012%, 0,017%, 0,025% e 0,031% em peso), com a finalidade de observar o efeito do teor de fósforo sobre uma possível fragilização do aço-mola. Analisando os resultados obtidos, foi possível observar que o P, mesmo em teores abaixo do máximo permitido e dependendo das temperaturas de austenitização e revenido, pode causar a fragilização induzindo à fratura frágil do tipo intergranular, como foi observado nas análises das superfícies de fratura. No entanto, se a vida de nucleação for considerada, pode-se observar também que a fragilização não possui efeito algum sobre a vida em fadiga do componente. / The aim of this work was to analyze the influence of austenitizing and tempering temperatures on the impact and fatigue life of the SAE 5160 spring steel, considering two different P amount. Bars (70 x 10 mm) were heat treated using three different austenitizing temperatures, 850ºC, 900ºC and 1000ºC, with a 15 min furnace soaking time. The quenching temperature was 66ºC. The tempering conditions were 470ºC (70 min), 500ºC (64 min), e 530ºC (59 min), since the final hardness has to be kept in the range of 45±3 HRC. Heat treatment was carried out in materials with similar chemical compositions but with different P levels, this is, 0,012%, 0,017%, 0,025% and 0,031 wt%, looking at the effect of the P level to quench and temper embrittlement. From the results was possible to observe that the P content, even bellow the maximum level, depending on the quench and temper temperatures may cause embrittlement, as observed by the absorbed impact energy and fracture surface analysis. However, if nucleation life is considered, it was also observed that this embrittlement has no effect on the fatigue life.

O objetivo deste trabalho foi investigar a influência das temperaturas de austenitização de têmpera e de revenimento na tenacidade ao impacto e na vida em fadiga do aço-mola SAE 5160, considerando diferentes teores de fósforo. Foram efetuados tratamentos térmicos de têmpera e revenimento em lâminas de aço SAE 5160 com bitolas de 70x10 mm, utilizando três diferentes temperaturas de austenitização: 850ºC, 900ºC, e 1000ºC, com tempo de permanência em forno durante 15 minutos. A temperatura do óleo de têmpera foi de 66ºC. As condições de revenimento foram de 470ºC (70 min), 500ºC (64 min), e 530ºC (59 min), desde que a dureza final fosse mantida no intervalo de 45±3 HRC. Foram efetuados tratamentos térmicos em lâminas com baixo, médio e altos teores de fósforo (0,012%, 0,017%, 0,025% e 0,031% em peso), com a finalidade de observar o efeito do teor de fósforo sobre uma possível fragilização do aço-mola. Analisando os resultados obtidos, foi possível observar que o P, mesmo em teores abaixo do máximo permitido e dependendo das temperaturas de austenitização e revenido, pode causar a fragilização induzindo à fratura frágil do tipo intergranular, como foi observado nas análises das superfícies de fratura. No entanto, se a vida de nucleação for considerada, pode-se observar também que a fragilização não possui efeito algum sobre a vida em fadiga do componente. / The aim of this work was to analyze the influence of austenitizing and tempering temperatures on the impact and fatigue life of the SAE 5160 spring steel, considering two different P amount. Bars (70 x 10 mm) were heat treated using three different austenitizing temperatures, 850ºC, 900ºC and 1000ºC, with a 15 min furnace soaking time. The quenching temperature was 66ºC. The tempering conditions were 470ºC (70 min), 500ºC (64 min), e 530ºC (59 min), since the final hardness has to be kept in the range of 45±3 HRC. Heat treatment was carried out in materials with similar chemical compositions but with different P levels, this is, 0,012%, 0,017%, 0,025% and 0,031 wt%, looking at the effect of the P level to quench and temper embrittlement. From the results was possible to observe that the P content, even bellow the maximum level, depending on the quench and temper temperatures may cause embrittlement, as observed by the absorbed impact energy and fracture surface analysis. However, if nucleation life is considered, it was also observed that this embrittlement has no effect on the fatigue life.