Ms=561 – 474 (%C) – 33 (%Mn) – 17 (%Ni) – 17 (%Cr) – 21 (%Mo) [48] Ms – temperatura de início da transformação martensítica
Apesar das expressões acima citadas serem relacionadas a aços ao carbono, seu uso pode dar uma indicação do valor de Ms para a liga em estudo, podendo ser útil na interpretação da microestrutura deste material.
2.3.
SHOT PEENING
O processo de shot peening depende da intensidade potencial do impacto, o que é definido através do parâmetro da velocidade do disparo, da dureza do material disparado à peça (normalmente areia, vidro, granalha de aço, entre outros), bem como do tamanho e formato como o peso do material disparado durante um disparo ou durante todo o tempo da realização do processo. Outros detalhes também são importantes como o ângulo de impacto e o tempo de exposição da peça aos disparos.
Em suma, o processo baseia-se à exposição do material em uma máquina onde esta dispara materiais que irão provocar uma deformação superficial na peça, deformação esta que pode ser maior ou menor de acordo com o efeito buscado pelo processo, como exemplo pode-se citar a sua utilização para a retirada de oxidação superficial em uma peça a fim de se obter uma superfície apenas limpa, ou seja, nesse caso, busca-se uma deformação superficial praticamente nula. Porém, quando o objetivo é induzir uma deformação plástica superficial para finalidades como a indução de tensões de compressão superficiais, tensões estas que dificultam muito a nucleação e propagação de trincas, bem como uma deformação plástica a fim de se aumentar a interação das discordâncias em uma superfície, como por exemplo de um aço inoxidável endurecível por precipitação, ao se realizar o processo de envelhecimento seja obtido uma dureza superficial maior do à dureza obtida no núcleo. Este último exemplo é o objetivo de estudo deste trabalho.
O primeiro exemplo citado acima é objetivo de estudo desde meados de 1929 quando em aplicações de anéis foi verificado todo o aumento de vida útil dos artefatos utilizados em aplicações mecânicas, sendo objeto de estudo em diversos países como Estados Unidos, Alemanha. Todos chegaram à mesma conclusão, que as tensões de compressão superficiais induzidas no material pela deformação plástica causada pelo processo de shot peening aumentavam a vida útil porque dificultavam a nucleação e propagação de trincas provocadas por fadiga.
2.3.1.
JATEAMENTO
O jateamento é um processo mecânico que consiste no bombardeamento de uma superfície por esferas de aço, cerâmica ou vidro, tendo como objetivos principais, a criação de uma camada superficial com elevadas tensões residuais de compressão e com deformações plásticas e elásticas, uniformização das tensões superficiais, melhoria da resistência à corrosão, controle da rugosidade e eliminação de rebarbas. Este tratamento é recomendado para as mais variadas superfícies, como por exemplo: usinada, endurecida, soldada, eletro depositada, anodizada, descarbonetada e outras.
A maior importância da tecnologia de jateamento em função da melhoria da resistência à fadiga reside na aplicação em componentes que têm caráter estrutural e molas, por exemplos: barras de torção e estabilizadoras, molas helicoidais e feixes de molas. Estes componentes raramente sobrevivem durante a vida préestimada se não fossem jateados [27- 30].
Os melhores benefícios no aumento da resistência à fadiga em componentes jateados podem ser obtidos na aplicação do jato de granalha em componentes pré-tensionados ou aquecidos [30,31], as quais têm mostrado resultados comprovadamente satisfatórios, com aumento significativo da vida em fadiga do componente.
Durante o bombardeio das esferas contra a superfície do material ocorrem deformações plásticas nos grãos superficiais, as quais são produzidas pelas tensões longitudinais, transversais e de compressão. A profundidade da área deformada praticamente é proporcional ao diâmetro da impressão e se estende radialmente do centro até uma distância superior ao diâmetro referido.
Dependendo, dos parâmetros de jateamento, como o tamanho das esferas e do componente, a profundidade de deformação plástica pode ser de alguns micrometros a valores tão elevados quanto 1,6mm para alguns materiais [32]. A figura xx mostra a dimensão da zona deformada plasticamente (hp) em função do impacto de cada esfera, a qual pode ser correlacionada pela equação hp / R = k √z / R, onde k é uma constante do material [33,34], z é
Figura 13 – Esquematização das deformações plásticas e elásticas causadas por uma esfera contra a superfície de um material [33].
A otimização do processo de jateamento depende das seguintes variáveis: -Geometria e propriedades mecânicas do componente jateado;
-Fluxo de energia produzido pelo processo em função dos parâmetros operacionais: tipo de esfera, velocidade, ângulo de ataque e tempo de jateamento;
-Condição de contato entre a esfera e o componente: coeficiente de atrito e relação de dureza da esfera e do componente.
O tipo de máquina de jateamento é essencial na otimização do processo, porque dependem dela os parâmetros de jato, como a intensidade, cobertura, ângulo do jato e saturação. Em função do tipo de esfera, a intensidade do jato é obtida pela capacidade em ser arremessada com determinada velocidade [41], gerando uma energia de impacto. Estudos
mostram que, quando se tem um excesso de velocidade do jato, tem-se uma diminuição do beneficio do jateamento, porque começa a ocorrer uma agressão excessiva na superfície jateada.
A intensidade do jateamento também sofre uma forte influência do ângulo do jato, isto é, quando menor o ângulo, menor será a intensidade do jateamento, todavia, para uma situação mais agressiva com o ângulo de 90°, não se obtém as maiores tensões residuais compressivas no material, porque nesta condição começa ocorrer uma perda de eficiência do jato devido aos impactos entre as esferas arremessadas contra as esferas retornadas.
A cobertura do jato é uma das variáveis mais importantes do jateamento, porque corresponde à capacidade do processo em homogeneizar as tensões superficiais em toda a superfície jateada. Componentes jateados apresentam tensões residuais compressivas elevadas, mas em determinadas regiões podem apresentar falhas de jateamento. Estas falhas comprometem a sua vida quando coincidentemente uma trinca nucleia-se nestas regiões. A cobertura é dada pela porcentagem da área atingida pelas esferas durante o processo de jateamento e por isso sofre forte influencia do tempo, porém, por uma questão prática, os valores máximos obtidos são da ordem de 98%, sendo então definidos como cobertura total. O cálculo da cobertura pode ser expresso pela equação exponencial abaixo: