Avaliação do comportamento mecânico do aço estrutural SAE 4340 através de ensaios de torção a quente

Abstract

RESUMO: Durante o processo de conformação a quente o comportamento dos aços está diretamente relacionado aos parâmetros de processamento como a temperatura, taxa de deformação, deformação, taxa de resfriamento e tempo entre passes. O controle desses parâmetros é de fundamental importância para a melhoria das propriedades mecânicas do material. Neste trabalho realizou-se o estudo do comportamento termomecânico do aço estrutural SAE 4340 utilizando-se ensaio de torção a quente isotérmicos e contínuos, ensaios de torção isotérmicos com duas deformações, ensaios de torção com múltiplas deformações em resfriamento contínuo. Através das curvas de escoamento plástico foi possível determinar a tensão e a deformação de pico, a tensão a e deformação crítica, para as temperaturas variando de 1150ºC à 800ºC, com uma taxa de deformação de 0,2s-¹. Para os ensaios de torção com duas deformações a temperatura do ensaio e a taxa de deformação foram mantidas constantes em 1050ºC e 0,2s-¹ respectivamente, variando a deformação aplicada de (0,2 e 0,4) e o tempo entre passes (1s, 5s e 40s). Em ambos os casos houve amaciamento do material, com refinamento dos grãos para o material que sofreu maior deformação. Foi realizado o cálculo das temperaturas críticas (Tnr e Ar3) através da utilização de equações disponíveis na literatura e comparado com os valores obtidos durante o ensaio com múltiplas deformações em resfriamento contínuo, foi verificado que houve uma variação de aproximadamente 9% para a Tnr e 5% para a Ar3. O modelo matemático utilizado apresentou boa concordância na maioria dos parâmetros analisados, mas não se aplica a predição do tamanho do grão. Após os ensaios foram retiradas amostras do material e analisadas com o auxílio de microscopia ótica.

ABSTRACT: During the hot forming processes the steel behavior is directly related to processing parameters such as temperature, strain rate, strain, cooling rate and interpass time. The control of these parameters and have fundamental importance for the improvement of mechanical properties. In this work the study of the thermomechanical behavior of structural steel SAE 4340 using the hot torsion test isothermal, isothermal with two strain and multiple strains in continuous cooling. Through the flow/stress curves was possible to determinate the peak stress and peak strain and critical strain for temperatures ranging from 1150 °C to 800 °C at a strain rate of 0.2 s-¹. For tests with two torsion strain temperature and strain rate testing were held keeping at 1050 °C and 0.2 s-¹ respectively, by changing the applied strain between (0.2 and 0.4) and the interpass time (1s, 5s and 40s). In all cases there was a material softening and grain refinement for the material that suffered the highest strain. It was calculated the critical temperatures (Tnr and Ar3) by using equations from literature and compared with the values obtained during the torsion test with multiple strains, continuous cooling and It was found that there were a variation of about 9% for the Tnr and 5 % to Ar3. The mathematical model used showed well agreement with most parameters, but not well for the prediction of grain size. After torsion test, the material samples were removed and analyzed by optical microscopy.