Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

ferro-carbono de composição eutetóide. (Adaptada a partir de H. Boyer, Editor, Atlas of
Isothermal Transformation and Cooling.
As curvas de temperabilidade para 5 diferentes aços todos tendo 0,40%C em peso, ainda
diferentes quantidade de outros elementos de liga, são mostrada na Figura 11.5. Uma amostra é de
aço carbono comum (1040); as outras 4 são de aços-liga (4140, 4340, 5140 e 8640). As
composições dos 4 aços-liga estão incluídos na figura. O significado dos números de designação da
liga (por exemplo, 1040) é explicado no Capítulo12. Vários detalhes na figura são dignos de nota.
Primeiro, todas as 5 ligas têm durezas idênticas na extremidade temperada (57 HRC); dureza é uma
função apenas do teor de carbono, que é o mesmo para todas estas ligas.
Figura 11.5 - Curvas de temperabilidade para 5 diferentes aços, cada qual contendo 0,4% de C em
peso. As composições aproximadas de ligas (% em peso) são as seguintes: 4340 - 1,85%Ni,
0,80%Cr e 0,25%Mo; 4140 - 1,0%Cr, e 0,20%Mo; 8640 - 0,55%Ni, 0,50%Cr e 0,20%Mo;
5140 - 0,85%Cr; 1040 é um aço não-ligado. (Adaptado a partir de uma figura cortesia fornecida
pela Republic Steel Corporation).
Provavelmente o fato mais significativo destas curvas é a forma, que se relaciona à
temperabilidade. A temperabilidade do aço carbono comum 1040 é baixa porque a dureza
decresce rapidamente (até cerca de 30 HRC) após uma distância Jominy relativametne pequena
(1/4 polegada ou 6,4mm). À guisa de contraste, os decréscimo de dureza para os outros 4 aços-liga
são distintamente mais graduais. Por exemplo, numa distância Jominy de 2 polegadas (50mm), as
durezas dos aços-liga 4340 e 8640 são aproximadamente 50 e 32 HRC, respectivamente; assim,
destas 2 ligas, a4340 é mais temperável. Uma amostra de aço carbono 1040 temperada em água
endurecer-se-ía até uma pequena profundidade abaixo da superfície, enquanto que para os outros 4
aços-liga a alta dureza de têmpera persistiria até uma profundidade muito maior.
Os perfis de dureza na Figura 11.5 são indicativos da influência da taxa de resfriamento
sobre a microestrutura. Na extremidade temperada, onde a taxa de têmpera é aproximadamente
600 o C/s (1100 o F/s), 100% de martensita está presente em todas as 5 ligas. Para taxas de
resfriamento menores do que cerca de 70 o C/s (125 o F/s) ou distâncias Jominy maiores do que cerca
de 1/4 polegada (6,4mm), a microestrutura do aço 1040 é predominantemente perlítica, com alguma
ferrita proeutetóide. Entretanto, as microestruturas dos 4 aços-liga consistem principalmente de uma
mistura de martensita e bainita; o teor de bainita aumenta com o decréscimo da taxa de resfriamento.
Esta disparidade no comportamento de temperabilidade para as 5 ligas na Figura 11.5 é
explicada pela presença de níquel,cromo e molibdênio nos aços-liga. Estes elementos de liga
retardam as reações austenita-à-perlita e/ou austenita-à-bainita, como explicado acima; isto permite
que se forme mais martensita para uma particular taxa de resfriamento, fornecendo uma maior
dureza. O eixo do lado direito da Figura 11.5 mostra a fração aproximada de martensita que está
presente em várias durezas para estas ligas.
As curvas de temperabilidade também dependem do teor de carbono. Este efeito está
demonstrado na Figura 11.6 para uma série de aços-liga nos quais apenas a concentração de