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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
TTT – Temas de Tratamento Térmico 2004
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