A influência de diferentes taxas de resfriamento de 
polímero PAG nas distorções em peças de aço SAE 1050 
no tratamento térmico de têmpera por indução

Manoel Leandro Ribeiro Correa; Eduardo Luis Schneider; Diego da Silva MartinTassoni; Robison Mick de Oliveira; Mauro das Neves Dias; Cláudia Trindade Oliveira

doi:10.4322/2176-1523.20222825

Artigo Original

A influência de diferentes taxas de resfriamento de polímero PAG nas distorções em peças de aço SAE 1050 no tratamento térmico de têmpera por indução

The influence of different PAG polymer cooling rates on distortions in SAE 1050 steel parts on induction heat treatment

Manoel Leandro Ribeiro Correa, Eduardo Luis Schneider, Diego da Silva MartinTassoni, Robison Mick de Oliveira, Mauro das Neves Dias, Cláudia Trindade Oliveira

http://dx.doi.org/10.4322/2176-1523.20222825 Tecnol. Metal. Mater. Min., vol.20, p.0, 2023

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Resumo

As distorções dimensionais podem manifestar-se de forma expressiva em componentes de aço carbono, como o aço SAE 1050, após tratamentos térmicos de têmpera, devido à baixa temperabilidade dos mesmos. A taxa de resfriamento é um parâmetro do processo de têmpera que pode ser controlado para minimizar este inconveniente. Soluções contendo PAG (polialquilenoglicol) podem ser empregadas para resfriamento no processo de têmpera, permitindo controlar a severidade do resfriamento em função da quantidade de PAG na solução. O componente automotivo estudado, se localiza em uma das extremidades da junta homocinética, a qual é montada junto ao cubo de rodas do veículo. A região de montagem no cubo de rodas tem especificações dimensionais extremamente justas, o que torna ainda mais desafiador atender os requerimentos do projeto, quando é um aço ao carbono sem adição de elementos de liga. O presente estudo teve como objetivo avaliar as diferentes concentrações de PAG como meio de resfriamento, e a influência nas distorções dimensionais de uma ponta de eixo em aço SAE 1050 temperada por indução. Para isso, foram utilizadas concentrações de 5%, 10% e 15% de PAG, e avaliadas as distorções dimensionais por medições do diâmetro em três pontos da peça alinhados no sentido longitudinal após a têmpera por indução, bem como as medições da camada endurecida (dureza Vickers) e microestrutura.

Palavras-chave

Têmpera por indução; Taxa de resfriamento; Distorção; SAE 1050

Abstract

Dimensional distortions can manifest themselves significantly in carbon steel components, such as SAE 1050 steel, after quenching heat treatment, due to their low hardenability. The cooling rate is a quenching process parameter that can be controlled to minimize this inconvenience. Solutions containing PAG (polyalkylene glycol) can be used for cooling in the quenching process, allowing to control the severity of the cooling as a function of the amount of PAG in the solution. The studied automotive component is located at one end of the CV joint, which is mounted next to the vehicle’s wheel hub. The assembly region on the wheel hub has extremely tight dimensional specifications, which makes it even more challenging to meet the design requirements, when it is a carbon steel without the addition of alloying elements. The present study target to evaluate the different concentrations of PAG as a cooling means, and the influence on the dimensional distortions of an induction-hardened SAE 1050 steel shaft end. For this, concentrations of 5%, 10% and 15% of PAG were used, and dimensional distortions were evaluated by measuring the diameter at three points of the piece aligned in the longitudinal direction after induction hardening, as well as measurements of the hardened case depth (Vickers hardness) and microstructure.

Keywords

Induction hardening; Cooling rate; Distortion; SAE 1050 steel

Referências

1 Grum J. A review of the influence of grinding conditions on resulting residual stresses after induction surface hardening and grinding. Journal of Materials Processing Technology. 2001;114(3):212-226.

2 Horino T, Ikuta F, Arimoto K, Jin C, Tamura S. Explanation on origin of distortion in induction hardened ring specimens by computer simulation. West Conshohocken: ASTM International; 2005.

3 Chiaverini V. Aços e ferros fundidos. 4. ed. São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais; 2008.

4 Totten GE. Steel heat treatment: metallurgy and technologies. 2. ed. Boca Raton: Taylor & Francis; 2007.

5 Callister WD, Rethwisch DG. Ciência e engenharia dos materiais: uma introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC; 2016.

6 Gamboni OC, Bosquetti P, Jardim JV, Ferreira BP. Análise microestrutural e de dureza do aço SAE 1050 após procedimento de têmpera utilizando diferentes fluidos de resfriamento. Anais do III Simpósio de Tecnologias da Fatec de Sertãozinho; 2020 Novembro 9-10; Sertãozinho, Brasil. Sertãozinho: SITEFA; 2020. p. 140-150.

7 Bossle VS, Villanova DL, Trevisan L, Villanova RL. Influência da intensidade de corrente elétrica do tratamento térmico de indução eletromagnética nas propriedades mecânicas do aço ABNT 1045. Brazilian Journal of Development. 2021;7(8):84801-84815.

8 Liscic B. Steel heat treatment. In: Totten GE, editor. Steel heat treatment handbook. 2. ed. Boca Raton: Taylor & Francis; 2006. p. 280-285.

9 Li Z, Freborg A, Ferguson L. Effects of preheat on improving benefical surface residual stressduring induction hardening process. Anais do ASME 2016 11th International Manufacturing Science and Engineering Conference. Volume 1: Processing; 2016 Junho/Julho 27-1; Blacksburg, Estados Unidos. Nova York: ASME; 2016. p. V001T02A040.

10 Yi J, Gharghouri M, Bocher P, Medraj M. Distortion and residual stress measurements of induction hardened AISI 4340 discs. Materials Chemistry and Physics. 2013:142(1):248-258.

11 Li Z, Ferguson BL, Nemkov V, Goldstein R, Jackwoski J, Filt G. Effect of quenching rate on distortion and residual stresses during induction hardening of a full-float truck axle shaft. Journal of Materials Engineering and Performance. 2014;23:4170-4180.

12 Canale LCF, Totten GE, Canale AC. Polímeros de têmpera à base de PAG. Minerva. 2006;3(2):209-214.

13 Vieira ER, Medeiros JLB, Biehl LV, Costa VM, Martins COD, Souza J. Analysis of the applicability of polymeric solutions as cooling fluid in the quenching of low-alloy steels. Revista Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração. 2021;18:e2466.

14 Vieira ER, Biehl LV, Medeiros JLB, Silva AB, Silva MS. Efeitos da variação da concentração de solução polimérica aquosa a base de PVP na têmpera de aço AISI 4140. Matéria. 2019;24(3):e-12425.

15 GKN Automotive [página da internet]. [acesso em nov. 2022]. Disponível em: https://www.gknautomotive.com

16 Gerdau. Certificado de qualidade n° 125325, lote 1211272409. São Paulo: Gerdau; 2022.

17 Quacker Houghton. PAG: Aqua Quench 145. Conshohocken: Quaker Houghton.

Submetido em:
15/12/2022

Aceito em:
08/03/2023