Conclusão

Após uma análise detalhada das diferenças entre os aços x aços inoxidáveis, nota-se que a melhor opção são os inoxidáveis. Porém entre os aços inoxidáveis existe classificações que devem ser analisadas para a escolha do melhor aço inoxidável para a aplicação que necessitamos, disco de freio do protótipo da Equipe Baja-CEM. 

CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS INOXIDÁVEIS

Após fazer a escolha do tipo de aço que irá ser usado, pesquisamos os tipos que existem quanto sua classificação. Para conseguir entender a aplicabilidade do aço inoxidável montamos a tabela 01 para saber qual o tipo classificatório de aço é aplicável ao disco de freio. 

Com dados coletados da ArcelorMittal Brasil, apresentamos abaixo os diferentes tipos de aço inoxidável, em relação ao tipo de classificação.

Tabela 1- Classificação dos Aços Inoxidáveis

Tipo de aço inoxidável (Classificação)	Aplicação	Aplicável ao projeto?
Ferríticos	Utilizado em partes mais quentes do sistema de escapamento, corpo do catalisador e do silencioso, em tanques de máquinas de lavar roupa, em fornos micro-ondas e no revestimento interno de equipamentos de aço-carbono na indústria açucareira.	Não
Austeníticos	Utilizado em peças pequenas que requerem altas propriedades mecânicas e durezas, por exemplo, limpadores de para-brisas, calçados de segurança, molas e também em fabricação de facas populares. As indústrias, aeronáutica, ferroviária, naval, de papel e celulose, petroquímica, têxtil, frigorífica, hospitalar, utilizam esse material. Também é muito utilizado em caminhões, em tanques para transporte de produtos (alimentos e produtos químicos.	Não
Martensíticos	São utilizadas na fabricação de facas profissionais e discos para corte, peças que precisam ter ótima resistência ao desgaste, como por exemplo os discos de freios	Sim

 COMPARANDO AS CLASSIFICAÇÕES

Os aços inoxidáveis são ligas de ferro, carbono e cromo e outros elementos e pode ser dividida em dois grandes grupos de acordo com Carbó (2008) a série 300 (Austeníticos) e a 400 (Ferríticos e martensíticos).

Os aços inoxidáveis da série 300 é adicionado, além do cromo, o níquel, fazendo uma grande alteração nas propriedades, passamos de um ferrítico para um austeníticos. 
As propriedades alteradas são as mecânicas. O problema enfrentado por esse aço é a corrosão provocada pelo aníon de cloreto CI (-), são três as formas de corrosão por pite, fresta e sob tensão, se compararmos com o ferrítico que também sofre as duas primeiras ações corrosiva, os austeníticos tem uma melhor resistência “[...]devido à ação do níquel, que favorece a repassivação do material nas regiões onde o filme passivo foi quebrado por estas formas de corrosão.” (CARBÓ, 2008).

Os ferríticos são aços que contem maior porcentagem de cromo se comparados com os martensíticos, com isso temos a perda de resistência ao impacto e ganho da resistência a corrosão.

Martensíticos é que contem mais carbono, deixa o material duro entretanto frágil, são muito resistentes a corrosão. Para conseguir ganhar dureza e resistência a corrosão este tipo de aço precisa passar pelo processo de tempera e revenimento.

CONCLUSÃO

Com base em todas as informações levantadas até aqui na pesquisa, sugerimos a equipe que escolha o aço do tipo martensítico revenido, pois é o que melhor atende as necessidades da equipe nos quesitos do disco de freio.

Apresentação ppt clique aqui

Analise Detalhada

Antes de começar a analise do melhor material, o grupo fez a analise do disco de freio da Equipe Baja, usando dados fornecidos por eles.

Analise Disco de Freio

Desenho técnico do disco de freio feito pelo integrante do Baja, João Bertoldo:

Especificações do carro Off-Road (fonte: Equipe Baja):

 

  

           

Com as informações necessárias sobre as alterações e forças (internas e externas) que o carro sofre como: peso estático sobre os eixos, peso dinâmico na frenagem, força aplicada no disco e entre outros citados na tabela acima), mudamos o material do disco de freio de aço 1045 para aço inox AISI 420, juntamente com a equipe Baja.

Analise do Material

A eficiência do sistema de frenagem, e consequentemente a segurança veicular, está diretamente relacionada com a qualidade dos materiais utilizados [JOHANN, 2012]

Analise Aço 1045

Composição (fonte: Açosporte):

Carbono (0,43% - 0,50%), Silício (0,15% - 0,35%), Magnésio (0,30% - 0,60%), Fósforo (0,03% máx) e Enxofre (0,05% máx.)

Características (fonte: Açosporte):

O aço sae 1045 é um aço para beneficiamento com temperabilidade baixa, ou seja, baixa penetração de dureza na seção transversal, não se recomendando seu uso para seções superiores a 60 mm. Possui uma boa relação entre resistência mecânica e resistência à fratura. É utilizado em geral com durezas de 180 a 300 HB. É utilizado na fabricação de componentes de uso geral onde seja necessária uma resistência mecânica superior a dos aços de baixo carbono convencionais. Aplicado principalmente em eixos em geral, pinos, cilindros, ferrolho, parafusos, grampos, braçadeiras, pinças, cilindros, pregos, colunas, entre outros.

(Comparativo entre outros aços, fonte: Favorit)

Aplicações:

Utilizado na fabricação de peças para indústria mecânica em geral

Tratamento Térmico:
A realização dos tratamentos térmicos como no aço 1045 exige o conhecimento da curva T do material, que relaciona as principais variáveis deste com o comportamento da microestrutura. A têmpera consiste em resfriar o aço 1045, após austenitização, a uma velocidade suficientemente rápida para evitar as transformações perlíticas e bainíticas na peça em questão. Deste modo, obtém-se a estrutura metaestável martensítica. O aço 1045 é mais duro que o aço 1020. (fonte: Açosporte).

(fonte: Favorit)

Recozimento: O tratamento deve ser feito na temperatura próxima de 800 – 850ºC por no mínimo 1 hora para cada 25 mm. Resfriar lentamente no forno.
Normalização: O tratamento deve ser feito na temperatura próxima de 880 – 900ºC por no mínimo 1 hora para cada 25 mm. Resfriar ao ar. Em casos especiais pode se utilizar ar forçado.
Revenimento: Deve ser realizado imediatamente após a têmpera quando a temperatura atingir cerca de 70ºC. A temperatura de revenimento deve ser selecionada de acordo com a dureza especificada para o componente. Para isto utilizar a curva de revenimento orientativa. Manter na temperatura de revenimento por no mínimo 1 hora para cada 25 mm de espessura e utilizar no mínimo por duas horas. Resfriar em ar calmo.
Nitretação: Este aço pode ser nitretado para elevar a resistência ao desgaste pelo endurecimento superficial. A dureza máxima depende da condição prévia de tratamento térmico. Nitretar com Camada Branca, Componentes beneficiados antes da nitretação terão melhor característica de endurecimento atingindo dureza máxima próxima de 600 HV. Recomenda-se profundidade de endurecimento entre 0,30 e 0,60 mm.
Têmpera Superficial: Aquecer rapidamente até a temperatura de 820 – 860ºC e resfriar em água ou óleo. As condições de tratamento dependem do tamanho e geometria da peça, bem como da dureza desejada e das características do equipamento. (fonte: Ggdmetals).

Propriedades Mecânicas:

A dureza Brinell varia de 170HB a 210HB, onde na condição normalizada, tem o valor de 187HB ou 84HRB. Tem resistência a tração na faixa de 570MPa a 700MPa, e 640MPa na condição normalizada. (fonte: Interlloy)

(fonte: Açoespecial)

(fonte: Açoespecial)

Analise Aço Inox 420

Composição do aço inox 420 (fonte: Megaligas):

Características (fonte: Favorit):

Aço ligado ao cromo, inoxidável, martensítico, temperável, magnético, com boa resistência mecânica até a temperatura de 550 °C e boa resistência à oxidação até a temperatura de 630 °C. No estado temperado e revenido, apresenta maior resistência à corrosão, podendo alcançar dureza de até 50 HRc.

(Comparativo entre outros aços inoxidáveis)

Aplicações (fonte: Ggdmetals):

A combinação de suas propriedades o torna adequado a aplicações em moldes de materiais corrosivos, por exemplo, na injeção de polímeros clorados como o PVC e de acetato. Em moldes com câmara quente, sujeitos à umidade atmosférica intensa e na injeção de polímeros abrasivos, como, por exemplo, os termofixos (baquelite) e outros com reforço de carga. É também indicado para moldes na indústria óptica e de vidro. Também pode ser utilizado em: cutelaria, instrumentação cirúrgicas, componentes de válvulas e bombas, eixos e outros componentes estruturais.

Tratamento térmico (fonte: Favorit):

Eles são endurecíveis por tratamento térmico e magnéticos. Quando temperados são muito duros e pouco dúteis, e é nesta condição que são resistentes à corrosão (principal escolha como material para o disco de freio).

Oferece uma boa dureza (HB) em comparativo aos outros aços inoxidáveis. Inox 420 tem máx. 230 HB enquanto os Inox Austentícios tem máx. 180 HB.

Revenido obtêm uma dureza de 70 a 90 kg/mm2 HRC (fonte: Rolmetais).

Propriedades Mecânicas (Na Condição Recozido) (fonte: Kloecknermetals):

Propriedades Mecânicas e Físicas (fonte: Rolmetais):

Introdução

O Projeto Pense Fora da Caixa, com o grupo: Maria Eduarda, Guilherme e Pablo, tem como objetivo inovar o material de um disco de freio para um carro Off-Road da equipe de competição Baja-Cem UFSC Joinville.

O freio tem contato direto com lama, água e outros tipos terrenos. Por isso, é totalmente exposto ao ambiente natural e sujeito a diversos tipos de desgaste da peça, portanto a escolha do material é crucial para seu alto desempenho e durabilidade.

O material a ser escolhido tem que permitir mínima manutibilidade e alta confiabilidade, com caráter resistente a corrosão e a desgastes mecânicos, além de necessitar ter baixo custo. Tudo isso para que nas provas dinâmicas e práticas da equipe de competição a frenagem seja eficiente.

Antigamente o material usado para a fabricação do disco de freio era o aço 1045. Escolhemos, junto da equipe Baja-Cem, o aço inoxidável como inovação do material, por se adequar as qualidades citadas, possuindo como vantagens: média troca de calor e resistência a corrosão, diferente do aço 1045 que enferruja facilmente com o ambiente das competições.

Com isso, teremos grande inovação com a troca do material para a fabricação do disco de freio.