Estudo experimental da cementação sólida em engrenagens cilíndricas de dentes retos (módulo 2) de aço SAE 8620

Abstract

A cementação sólida é um tratamento termoquímico que introduz carbono na superfície de uma peça de aço, aumentando a concentração desse elemento até certa profundidade. Com o resfriamento brusco dessa peça, forma se uma microestrutura martensítica numa região logo abaixo da superfície onde houve a difusão de carbono atômico devido à cementação. Esse tratamento é usualmente aplicado em engrenagens e tem como proposta aumentar sua dureza na superfície, a resistência ao desgaste e à fadiga, conservando o núcleo dúcitl e tenaz para melhor absorção de impacto na peça. Esse trabalho tem como objetivo principal elaborar um procedimento experimental viável de cementação sólida para engrenagens cilíndricas de dentes retos (módulo 2) de aço SAE 8620, que cumpra requisitos de dureza e profundidade da camada cementada Primeiramente foi realizado um estudo baseado na equação da segunda lei de Fick para a difusão do carbono no ferro-y a 900ºC, sendo obtidos os tempos de difusão atômica para condições específicas. A partir disso, foram testadas três condições de cementação após cada procedimento, as peças foram submetidas ao tratamento de têmpera direta em óleo, logo que retiradas da caixa de cementação, e posterior revenimento. As amostras removidas de cada peça cementada foram analisadas por metalografia e ensaios de microdureza para verificação da profundidade da camada (perfis de dureza foram traçados). Nestes ensaios foram analisados requisitos de dureza e profundidade da camada segundo critérios técnicos: valores de módulo (m) na faixa de 2,0 ≤ m  2,5 devem ter a profundidade da camada endurecida efetiva entre 0,40 0,60 mm com valores de dureza acima de 50 HRC. A análise metalográfica revelou nas condições testadas a formação de uma microestrutura martensítica junto à superfície das peças cementadas, contendo uma provável distribuição de austenita retida. Resultados satisfatórios que cumpriram os requisitos técnicos pré estabelecidos foram selecionados a partir dos experimentos em engrenagens com largura de face 12,50 mm, destacando se duas condições específicas variáveis C x = 0,40%C (tempo de 2h19min) e C x = 0,45%C (tempo de De acordo com os critérios técnicos mencionados, os resultados mais satisfatórios foram obtidos para a cementação na condição da variável C x = 0,40% Testes de reprodutibilidade foram realizados em engrenagens com largura de face 20,00 mm na condição de cementação citada anteriormente. Os resultados obtidos neste último conjunto de experimentos também foram satisfatórios, segundo os requisitos de dureza e profundidade da camada efetiva . Concluiu se que o procedimento desenvolvido neste estudo de cementação sólida na condição da variável C x = 0,40%C foi considerado satisfatório e viável para esse tipo e tamanho de engrenagem de aço SAE 86 20.