Caracterização dos materiais DIN 16MnCr5 e SAE 8620H para produção de virabrequins forjados a frio para motores a combustão

Abstract

Atualmente o aço SAE 8620H é o único material homologado, em uma empresa do setor privado no Rio Grande do Sul, para utilização em forjados a frio utilizados para a fabricação de virabrequins, o que aumenta significativamente o risco de desabastecimento e o impacto em custos devido as frequentes flutuações nos valores de matéria prima no mercado. A fim de mitigar os riscos de desabastecimento e buscar reduzir o impacto em custos, verificou-se que aço DIN 16MnCr5 poderia ser uma alternativa para o aço SAE 8620H. Buscando validar a equivalência entre ambos os aços, foi realizado um estudo comparativo entre os materiais, através de: análise da composição química, ensaio de tração, ensaio de forjabilidade, metalografia, dureza, análise da profundidade de camada cementada e avaliação geométrica após o forjamento. Através dos resultados dos ensaios realizados, tem-se para o material DIN 16MnCr5: maior teor de Manganês e Cromo e um menor teor de Níquel e Molibdênio; resultados superiores em todos os aspectos mecânicos exceto para a resistência a tração; deformabilidade equivalentes e sem defeitos superficiais; dureza e análise de camada dentro dos limites de especificações e por fim as análises geométricas e metalográficas também apresentaram resultados equivalentes para ambos os materiais.

Currently, the SAE 8620H steel is the only approved material, in a private sector company in Rio Grande do Sul, for use in the cold forging to manufacture crankshafts, which significantly increases the risk of shortages and the cost’s impact due frequent fluctuations in raw material costs in the market. In order to mitigate the risks and reduce the impact on the costs, it was identified that steel DIN 16MnCr5 could be an alternative to steel SAE 8620H. Looking to validate the equivalence between both materials, a comparative study was carried out between both materials: chemical composition analysis, tensile test, forgeability test, metallography, hardness, analysis of the depth of the cemented layer and geometric evaluation after forging. Through the results of the tests carried out, it was observed for the material DIN 16MnCr5: higher content of Manganese and Chromium and a lower content of Nickel and Molybdenum; better results in all mechanical aspects, except for tensile strength; equivalent deformability and without surface defects; hardness and layer analysis within specification limits and finally the geometric and metallographic analyses also showed equivalent results for both materials.