A dureza, a tensão de escoamento e a tensão resistência diminuem com o aumento da temperatura de revenimento, porém o alongamento e a ductilidade aumentam. Em um contexto geral a falha por revenimento pode estar atribuída em uma escolha incorreta da temperatura e/ou tempo de revenimento, resultando em propriedades mecânicas incorretas (VATAVUK, 2008).
Entretanto a maioria das falhas está relacionada com o fenômeno de fragilização. Os aços temperados e revenidos são suscetíveis a um número de diferentes tipos de fragilização, sendo que muitos são originados de modificações estruturais no revenimento. Porém outros são oriundos da interação com o meio ambiente, como fragilização por hidrogênio e metal líquido.
60 2.4.1 Fragilização da Martensita Revenida
A fragilização da martensita revenida está relacionada a corpos de prova revenidos a 250ºC e 370ºC como indicados no Gráfico 16. A resistência ao impacto depois do revenimento nesta faixa de temperatura é menor do que a obtida a 250°C. Este tipo de fragilização é herdada para muitos aços. Por essa razão, a temperatura média de revenimento não é, via de regra, empregada na prática, embora isto possa garantir um alto limite de escoamento. Pode ser ou não associado com a segregação dos átomos de impureza para os contornos de grão da austenita primária, porém o fator mais comum, no mínimo para aços médio carbono, é fenômeno da decomposição da austenita retida em cementita nas regiões inter-ripas da martensita ao longo dos contornos da austenita (VATAVUK, 2008).
Gráfico 16 – Perda de resistência depois do revenimento na faixa de fragilização. Fonte: Vatavuk (pág. 296, 2008)
• Fratura Transgranular
A fratura transgranular resulta da decomposição da austenita retida do segundo estágio de revenimento. Lamelas de austenita retida entre as ripas de martensita em aços de médio carbono temperados transformam-se em finas lamelas de cementita no revenimento.
• Fratura Intergranular
A fratura intergranular é comumente relacionada à segregação de fósforo no contorno de grão da austenita durante a austenitização. Porém, registros mostram que o efeito do fósforo na superfície fraturada em condições não revenidas indicam que a simples presença de fósforo na austenita primária não é suficiente para causar fragilização no revenimento. Para isso é necessária a interação entre a segregação e a austenita.
61 A fratura ocorre ao longo do contorno de grão da austenita primária, o qual é agora um alto ângulo do contorno de grão de ferrita.
• Fratura Transgranular por Clivagem Inter-ripas
Uma fratura por clivagem inter-ripas induzida pela quebra paralela da cementita formada a partir da transformação da austenita retida. As fraturas transgranulares por fragilização da martensita revenida podem ser relatadas pela espessura do carboneto inter- ripas; carbonetos mais finos causam fratura inter-ripas, e carbonetos mais grossos promovem clivagem trans-ripas. Em alguns aços baixo carbono, a fragilização está associada com carboneto de morfologia característica que gera numerosos sítios de iniciação de microtrincas, crescendo por coalescimento de microvazios e então a fratura, com pequena parte de deformação plástica (VATAVUK, 2008).
Adições de silício fazem com que a faixa de temperatura em que ocorre a fragilização da martensita revenida seja elevada. Isto ocorre devido ao silício atrasar a conversão dos carbonetos em cementita dentro das ripas de martensita e também o engrossamento da cementita nos contornos em altas temperaturas de revenimento.
Estudos mostraram que a temperatura de austenitização tem influência no fenômeno de fragilização da martensita revenida. Altas temperaturas de revenimento proporcionam um efeito de fragilização maior, favorecendo fraturas frágeis até mesmo em corpos de prova sem segregação de fósforo. As altas temperaturas de austenitização aumentam a dissolução dos carbonetos na austenita, aparentemente obrigando a uma precipitação mais intensa de carbonetos e um crescimento maior durante o revenimento.
Quando a fragilização da martensita revenida é constatada só existe um método de reverter a situação, austenitizando o material novamente.
A fragilização da martensita revenida é chamada fragilidade de um estágio.
• Fragilização ao Revenido
Segundo Marcomini (2008), este fenômeno ocorre em temperaturas de revenimento da ordem de 450ºC a 600ºC ou resfriados lentamente. Este fenômeno pode ser constado através da verificação do aumento na temperatura de transição dúctil-frágil do material. Para Vatavuk (2008) está fragilização ao revenido pode ser reversível em altas
62 temperaturas de revenimento e pode ser evitada pela têmpera do material a partir da temperatura de revenimento.
O ensaio de impacto é utilizado para determinação do aumento da temperatura de transição dúctil-frágil. A fragilização está associada à falha intercristalina ao longo do contorno de grão austenítico primário.
A fragilização ao revenido é chamada fragilidade de dois estágios, pois para Vatavuk (2008), são necessários às vezes dois tratamentos de revenimento ou um estágio de aquecimento e um estágio de resfriamento para induzir a fragilização.
A fragilização ao revenido é influenciada pela segregação de impurezas nos contornos de grão e finalmente a perda de coesão do contorno dos grãos. Isto leva a morfologia de fratura intergranular. Isto é marcado pela perda de resistência do material. Essa segregação no contorno depende dos elementos de liga do material.
Aços carbono com menos de 0,5% de manganês não são propensos a ser reversíveis a fragilização ao revenido. Os elementos de liga têm diferentes efeitos no aço depois do revenimento em aços propensos à fragilização do revenido. Infelizmente, os elementos de ligas mais utilizados como cromo, níquel e manganês promovem a fragilização ao revenido. Quando visto separadamente têm um efeito menor do que quando estão combinados na liga. O maior efeito de fragilização é observado em aços cromo-níquel e cromo-manganês.
Um fato fundamental é que as ligas de aço com alta pureza são totalmente insusceptíveis a fragilização ao revenido, que é causada pela presença de várias impurezas, como fósforo, antimônio e arsênio em aços comerciais. Quantidades relativamente pequenas desses elementos da ordem de 0,01% ou menos, têm apresentado fragilização ao revenido (VATAVUK, 2008).
O molibdênio é um dos principais elementos em aços baixo liga e é um método efetivo de suavizar a fragilização ao revenido. Pequenas adições de molibdênio, de ordem de 0,2% a 0,3%, podem diminuir a fragilização ao revenido, enquanto grandes adições aumentam o efeito. O mecanismo de atuação está relacionado à segregação de molibdênio durante a têmpera.
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