Durante os anos desde 1910, diversos trabalhos científicos foram desenvolvidos, tornando o processo de têmpera bem estabelecido nas plantas industriais. Atualmente, existem diferentes tipos de têmpera e mais técnicas estão sendo desenvolvidas para aumentar as propriedades de componentes de aço. Um deles é o de têmpera intensiva, que pode ser considerado como um processo relativamente novo. O método de têmpera intensiva visa otimizar o processo produtivo, ao mesmo tempo em que diminui consideravelmente o custo da etapa de tratamento térmico. Além disso, atualmente o uso de soluções ambientalmente amigáveis torna este processo bem menos agressivo ao planeta. Neste trabalho realizou-se a têmpera intensiva e a têmpera convencional em corpos de prova preparados para teste de tenacidade à fratura. Trata-se, porém, de um método alternativo de teste, relativamente recente, no qual são considerados parâmetros de fratura dúctil e fratura frágil para o cálculo de K1C. Estes ensaios de tenacidade foram feitos a partir de ensaios de tração em corpos de prova com pré-trinca. Embora as tensões residuais compressivas tenham atingido os valores mais altos na têmpera intensiva, os resultados de tenacidade à fratura foram mais positivos para as amostras com têmpera convencional. A junção e aplicação desses métodos pode trazer um novo parâmetro de fabricação e análise de materiais metálicos, em especial aços-mola, que foi o objeto de estudo deste trabalho. / Since the beginning of 20th Century, several scientific works were developed and conventional quenching process became well established into the industrial area. Nowadays new quenching process were introduced increasing mechanical properties of the heat treated components. Intensive quenching is one of these process which optimize the heat treatment process using also quenchants considered nontoxic to the environment. In this work it was made comparative studies in the SAE 5160 samples which were submitted to conventional quenching and intensive quenching. Toughness fracture were evaluated using an alternative test where are analyzed ductile fracture and brittle fracture parameters to calculate KIC. In this method tensile test are performed in pre-cracked samples. Residual stresses were also measured and although intensive quenching promoted highest compressive stresses in the surface, KIC obtained in such samples presented low values compared with conventional quenching. The presented method of analysis will bring a new parameter for production and analysis for metallic materials, particularly spring steel, where compressive stress and toughness are important as properties for suspension components.

Durante os anos desde 1910, diversos trabalhos científicos foram desenvolvidos, tornando o processo de têmpera bem estabelecido nas plantas industriais. Atualmente, existem diferentes tipos de têmpera e mais técnicas estão sendo desenvolvidas para aumentar as propriedades de componentes de aço. Um deles é o de têmpera intensiva, que pode ser considerado como um processo relativamente novo. O método de têmpera intensiva visa otimizar o processo produtivo, ao mesmo tempo em que diminui consideravelmente o custo da etapa de tratamento térmico. Além disso, atualmente o uso de soluções ambientalmente amigáveis torna este processo bem menos agressivo ao planeta. Neste trabalho realizou-se a têmpera intensiva e a têmpera convencional em corpos de prova preparados para teste de tenacidade à fratura. Trata-se, porém, de um método alternativo de teste, relativamente recente, no qual são considerados parâmetros de fratura dúctil e fratura frágil para o cálculo de K1C. Estes ensaios de tenacidade foram feitos a partir de ensaios de tração em corpos de prova com pré-trinca. Embora as tensões residuais compressivas tenham atingido os valores mais altos na têmpera intensiva, os resultados de tenacidade à fratura foram mais positivos para as amostras com têmpera convencional. A junção e aplicação desses métodos pode trazer um novo parâmetro de fabricação e análise de materiais metálicos, em especial aços-mola, que foi o objeto de estudo deste trabalho. / Since the beginning of 20th Century, several scientific works were developed and conventional quenching process became well established into the industrial area. Nowadays new quenching process were introduced increasing mechanical properties of the heat treated components. Intensive quenching is one of these process which optimize the heat treatment process using also quenchants considered nontoxic to the environment. In this work it was made comparative studies in the SAE 5160 samples which were submitted to conventional quenching and intensive quenching. Toughness fracture were evaluated using an alternative test where are analyzed ductile fracture and brittle fracture parameters to calculate KIC. In this method tensile test are performed in pre-cracked samples. Residual stresses were also measured and although intensive quenching promoted highest compressive stresses in the surface, KIC obtained in such samples presented low values compared with conventional quenching. The presented method of analysis will bring a new parameter for production and analysis for metallic materials, particularly spring steel, where compressive stress and toughness are important as properties for suspension components.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Dentre os tratamentos térmicos, a têmpera, que consiste no resfriamento rápido do aço, após a austenitização, é um dos mais utilizados. Neste tratamento o que se busca é uma estrutura martensítica, que confere aos aços maior dureza e resistência. A água, as soluções de polímeros e os óleos são os meios refrigerantes mais comumente usados para temperar aços. Os óleos mais utilizados como meio de resfriamento, são os de origem mineral. Para melhorar o desempenho deste tipo de óleo costuma-se utilizar aditivos, como aceleradores e molhantes. Tais aditivos atuam principalmente no primeiro e no segundo estágios do resfriamento (estágios do filme de vapor e formação de bolhas respectivamente). Utilizando aditivos a base de sais de cálcio e um óleo mineral parafínico da empresa Microquímica, foi formulado um óleo para têmpera, visando obter um óleo acelerado e, desta forma verificamos o aumento na taxa de resfriamento, bem como seu desempenho com a variação na temperatura de trabalho (60°C e 80°C). / Among heat treating the quenching, that is speed cooling the steel after austenitizing, is the more utilised. In this treatment the seek is martensite structure, that confer of steel full hardness and strenght. The water, polymer solutions and oils are the quenchant very usually for quencher steels. The oils very used how quenchant are mineral oils. For improve the performance this type of oil to get used to utilize additive, how accelerators and wetts. This additives actuate principally in the first and second cooling stages (vapour phase and boiling respectivally). Utilizing additives based in calcium salt and a mineral oil by Microquímica Company, can be formulated a quenching oil, direct obtain a speed oil, so that check increased in the cooling rate, and also the performance with changed worlk temperature (60°C and 80°C).

Dentre os tratamentos térmicos, a têmpera, que consiste no resfriamento rápido do aço, após a austenitização, é um dos mais utilizados. Neste tratamento o que se busca é uma estrutura martensítica, que confere aos aços maior dureza e resistência. A água, as soluções de polímeros e os óleos são os meios refrigerantes mais comumente usados para temperar aços. Os óleos mais utilizados como meio de resfriamento, são os de origem mineral. Para melhorar o desempenho deste tipo de óleo costuma-se utilizar aditivos, como aceleradores e molhantes. Tais aditivos atuam principalmente no primeiro e no segundo estágios do resfriamento (estágios do filme de vapor e formação de bolhas respectivamente). Utilizando aditivos a base de sais de cálcio e um óleo mineral parafínico da empresa Microquímica, foi formulado um óleo para têmpera, visando obter um óleo acelerado e, desta forma verificamos o aumento na taxa de resfriamento, bem como seu desempenho com a variação na temperatura de trabalho (60°C e 80°C). / Among heat treating the quenching, that is speed cooling the steel after austenitizing, is the more utilised. In this treatment the seek is martensite structure, that confer of steel full hardness and strenght. The water, polymer solutions and oils are the quenchant very usually for quencher steels. The oils very used how quenchant are mineral oils. For improve the performance this type of oil to get used to utilize additive, how accelerators and wetts. This additives actuate principally in the first and second cooling stages (vapour phase and boiling respectivally). Utilizing additives based in calcium salt and a mineral oil by Microquímica Company, can be formulated a quenching oil, direct obtain a speed oil, so that check increased in the cooling rate, and also the performance with changed worlk temperature (60°C and 80°C).

No presente trabalho são relatados os resultados obtidos através de ensaios de caracterização de óleos de têmpera, tais como ponto de fulgor, viscosidade, número de acidez, espectroscopia por infravermelho e curvas de resfriamento, comparando óleos vegetais em estudo, com óleos minerais comerciais já utilizados como meios de resfriamento de têmpera. As curvas de resfriamento foram efetuadas utilizando sonda tipo Wolfson, nas temperaturas de 60, 80, 100 e 120ºC. Os ensaios de viscosidade foram feitos na temperatura de 40ºC. Adicionalmente, também foram efetuados ensaios de envelhecimento e oxidação dos óleos, utilizando um equipamento de envelhecimento acelerado, desenvolvido especialmente para este fim. De maneira geral, os óleos vegetais estudados apresentaram desempenho igual ou superior aos óleos minerais comerciais já utilizados em tratamentos térmico de têmpera. / In the present work are related the results obtained from the quenchant oils characterization test such as flash point, viscosity, acid number, infrared spectroscopy and cooling curves. In all tests the vegetables oils were compared with commercial quenchant mineral oils. Cooling curves were performed using Wolfson\'s probe at 60, 80, 100 and 120ºC. Viscosity tests were made in the temperature of 40ºC. Additional tests were performed for aging and oxidation studies, using an apparatus especially developed for that. In a general way, the vegetable oils have presented equal or best performance than the commercial quenchant mineral oils.

A determinação das curvas de resfriamento como alternativa para análise do meio de resfriamento usado nos tratamentos térmicos de têmpera, mostra-se como um dos métodos mais poderosos e eficientes para avaliar e/ou quantificar a severidade de têmpera do meio refrigerante. Assim as soluções de sal AWS-20 testadas como meio de têmpera, tiveram o seu desempenho avaliado pelos métodos tradicionais como perfil da distribuição de dureza em corpos de prova e análise metalográfica e também através das suas curvas de resfriamento. Os resultados obtidos permitiram a sugestão de uma faixa de trabalho para temperatura e concentração com excelente rendimento e sendo confirmado pelo método de análise das curvas de resfriamento. / The determination of the cooling curves as alternative for analysis of the quenching media used in the heat treatments of hardening, is shown as one of the most powerful and efficient methods to evaluate and/or to quantify the quench severity of the quenchant.. Thus, the solutions of salt AWS-20 tested as quenching media, had its, acting evaluated by the traditional methods as profile of the distribution of hardness in test bodies and analysis metallographic and also through its cooling curves. The obtained results allowed the suggestion of a work strip for temperature and concentration with excellent revenue and being confirmed by the method of analysis of the cooling curves.

A têmpera, que consiste no resfriamento rápido do aço, após austenitização, é um dos tratamentos térmicos mais utilizados. O objetivo desse tratamento é a obtenção da estrutura martensítica, que oferece ótimas propriedades de dureza e resistência. A água, as soluções de polímeros e os óleos minerais são os meios refrigerantes mais comuns, sendo os óleos responsáveis pelo resfriamento em 80% dos casos. Verificou-se, no Brasil, o desconhecimento, dos mercados produtor e consumidor, quanto ao universo dos óleos de têmpera comercialmente disponíveis e de suas respectivas características de resfriamento. Assim, atentou-se para a necessidade de apresentar aos mercados já descritos, uma classificação dos óleos de têmpera nacionais,relacionando-os como rápidos, intermediários e lentos, destacando ainda, aspectos importantes nos parâmetros de resfriamento. / Quenching of steels, which consist of very fast cooling from austenitizing temperatures, is the most used heat treatment. The aim of this treatment is the obtation of martensitic microstructure. This microstructure confer excellent hardness and strength properties. The most common quenchants are water, polymer solutions and mineral oils, and the oils themselves are responsible by the 80% of the quenchants used during quenching. In Brazil, it was verified consumer lack of knowledge of the oils available as quenchants and their characteristics. Therefore, in this work as attempt was made to present the quenchants available and their classification as fast, intermediary and slow quenchants.

No presente trabalho são relatados os resultados obtidos através de ensaios de caracterização de óleos de têmpera, tais como ponto de fulgor, viscosidade, número de acidez, espectroscopia por infravermelho e curvas de resfriamento, comparando óleos vegetais em estudo, com óleos minerais comerciais já utilizados como meios de resfriamento de têmpera. As curvas de resfriamento foram efetuadas utilizando sonda tipo Wolfson, nas temperaturas de 60, 80, 100 e 120ºC. Os ensaios de viscosidade foram feitos na temperatura de 40ºC. Adicionalmente, também foram efetuados ensaios de envelhecimento e oxidação dos óleos, utilizando um equipamento de envelhecimento acelerado, desenvolvido especialmente para este fim. De maneira geral, os óleos vegetais estudados apresentaram desempenho igual ou superior aos óleos minerais comerciais já utilizados em tratamentos térmico de têmpera. / In the present work are related the results obtained from the quenchant oils characterization test such as flash point, viscosity, acid number, infrared spectroscopy and cooling curves. In all tests the vegetables oils were compared with commercial quenchant mineral oils. Cooling curves were performed using Wolfson\'s probe at 60, 80, 100 and 120ºC. Viscosity tests were made in the temperature of 40ºC. Additional tests were performed for aging and oxidation studies, using an apparatus especially developed for that. In a general way, the vegetable oils have presented equal or best performance than the commercial quenchant mineral oils.

A determinação das curvas de resfriamento como alternativa para análise do meio de resfriamento usado nos tratamentos térmicos de têmpera, mostra-se como um dos métodos mais poderosos e eficientes para avaliar e/ou quantificar a severidade de têmpera do meio refrigerante. Assim as soluções de sal AWS-20 testadas como meio de têmpera, tiveram o seu desempenho avaliado pelos métodos tradicionais como perfil da distribuição de dureza em corpos de prova e análise metalográfica e também através das suas curvas de resfriamento. Os resultados obtidos permitiram a sugestão de uma faixa de trabalho para temperatura e concentração com excelente rendimento e sendo confirmado pelo método de análise das curvas de resfriamento. / The determination of the cooling curves as alternative for analysis of the quenching media used in the heat treatments of hardening, is shown as one of the most powerful and efficient methods to evaluate and/or to quantify the quench severity of the quenchant.. Thus, the solutions of salt AWS-20 tested as quenching media, had its, acting evaluated by the traditional methods as profile of the distribution of hardness in test bodies and analysis metallographic and also through its cooling curves. The obtained results allowed the suggestion of a work strip for temperature and concentration with excellent revenue and being confirmed by the method of analysis of the cooling curves.