TTT – Temas de Tratamento Térmico 2004

UMA DISCUSSÃO A RESPEITO DA NUCLEAÇÃO DE

TRINCAS DE FADIGA EM ARAMES DE AÇO PARA

MOLAS NITRETADAS E NÃO NITRETADAS

J.C.Vendramim - Consultor TT

Jan Vatavuk – Universidade Mackenzie

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O presente trabalho estabelece uma comparação entre

arames nitretados com aqueles não submetidos a este

processo no que diz respeito à resistência à fadiga,

com especial atenção aos mecanismos de nucleação

destas trincas.

Os resultados são discutidos levando-se em conta a

microestrutura, o carregamento mecânico e as tensões

residuais desenvolvidas pelo processo de nitretação.

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• Nucleação de uma

trinca

• Propagação estável

da trinca até um

comprimento critico

• Fratura (separação)

final do arame

A fratura por fadiga ocorre em três etapas distintas

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• Na Superfície

• Na interface

camada de difusão e

núcleo

• Em uma inclusão

•O inicio, nucleação, da trinca pode ocorrer em três

situações distintas:

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Ao processo de nitretação atribui-se, em geral :

• Elevação da dureza superficial

• Aumento da resistência ao desgaste

• Aumento da resistência à corrosão

• Elevação da resistência à fadiga de alto ciclo

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Composição Química do Arame CrSiV

C Mn Si Cr V P S Cu

0,60-

0,70

0,55-

0,85

0,15-

0,30

0,40-

0,60

0,12-

0,20

0,025

mx

0,020

mx

0,060

mx

Dimensões do Arame: diâmetro de 4,0 mm

Nitretação a gás, processo com controle do Potencial de

Nitrogênio.

Nitretação executada à temperatura inferior à temperatura de

revenimento do aço CrSiV

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Ensaio de Fadiga por Flexão Rotativa – “Nakamura”

• Não romper, vida infinita;

• Romper por fadiga

• Romper prematuramente, independente da carga devido a defeitos como

impurezas (óxidos) e, ou, acabamento superficial

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Micrografia da superfície nitretada do arame

Camada

Branca

0 – 0,001mm

Núcleo do

arame

“Camada de

difusão”

0,080mm

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Dureza do Arame

Tipo de Dureza Sem nitretação Com nitretação

HRC 51,7 – 53,0 50,5 – 49,1

HV 540 - 560 520 – 500

Vida Infinita – Temperado e Revenido – Teste Nakamura:

100 milhões de ciclos, 700 N/mm2

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II

III

700 N/mm2 (73.106 ciclos)

Sem Nitretação

II

III

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900 N/mm2 (36.106 ciclos)

Com Nitretação

II

III

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IIIII

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Conclusão

Neste trabalho a nitretação do arame de aço

CrSiV com camada nitretada de profundidade

da ordem 0,060 a 0,080 mm mostrou elevação

na resistência à fadiga por flexão e torção