Evaluation of the effects of tempering heat treatment on hadfield steel with water and oil cooling: Study with reused bucket toot

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v14i6.49040

Keywords:

Heat treatments, Hadfield steel, Tempering, Temperature, Cooling.

Abstract

This article aims to present the investigation and results of the effects of tempering heat treatments on austenitic manganese steel, with the aim of improving its mechanical properties, particularly hardness and toughness, providing longer service life and a reduction in operating costs. However, manganese steel is widely used in high abrasion environments due to its excellent wear resistance, but its properties can be optimized through appropriate heat treatments. To achieve this objective, the manganese steel specimens were subjected to a quenching process at 1100°C with a residence time inside the furnace of up to 1 hour. However, the cooling media used in the process were water and oil. The results showed a significant increase in hardness after quenching with water cooling, and a reduction in oil quenching. The conclusions of this investigation indicate that water quenching is an effective heat treatment to improve the hardness of Hadfield steel, increasing the service life of the material.

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References

Andrade, G.T. (2015). Resistência à abrasão Hadfield para retificadoras: efeito do tamanho do abrasivo e do pH médio. Dissertação de Mestrado, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo. doi:10.11606/D.3.2016.tde-11072016-102946.

ASM International (1991). Heat treating (Vol. 4). ASM Handbook Committee.

Ayadi, S. & Hadji, A. (2019). Effect of Heat Treatments on the Microstructure and Wear Resistance of a Modified Hadfield Steel. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 41 (5): 607—20. https://doi.org/10.15407/mfint.41.05.0607.

Callister, W. D. & Rethwisch, D. G. (2016). Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. LTC—Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda.

Chiaverini, V. (2005). Aços e ferros fundidos: características gerais tratamentos térmicos principais tipos. Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais.

Costa, A. L. & Mei, S. P. R. (1988) Aços e ligas especiais. Eletrometal S.A.

Gil, A. C. (2002). Como elaborar projetos de pesquisa. Editora Atlas.

Groover, M. P. (2010). Fundamentals of modern manufacturing: materials, processes, and systems. John Wiley & Sons, Inc.

Gürol, U. & Kocaman, E. (2025). Effect of different heat treatment procedures on the corrosion Behavior of high-manganese austenitic steels. International Journal of Metalcasting. https://doi.org/10.1007/s40962-024-01543-x.

Jesus, S. S., Farah, A. F., Bovério, M. A., Farah, S. P. S. & Gomes, M. A. (2020). Influência do meio de resfriamento no tratamento térmico de têmpera, nas propriedades do Aço DOMEX 700MC. SITEFA, 3(1), 96–105. https://doi.org/10.33635/sitefa.v3i1.128.

Junior, M., Sachetto, J. P. & Farah, A. F. (2022). Análise da influência de tratamentos térmicos no desempenho de um aço sae 1095. Simpósio de Tecnologia (Sitefa). 5(1), 129-39. https://doi.org/10.33635/sitefa.v5i1.219.

Mourão, M. B., Yokoji, A., Malynowskyj, A., Leandro, C. A. S., Takano, C., Quites, E. E. C., Gentile, E. F., Lenz, G. F. B., Bolota, S. J. R., Gonçalves, M. & Faco, R. J. (2007) Introdução a Siderurgia. Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais.

Patiño, J. A. P. (1996) Tratamientos termicos de los aceros. Tesis de Maestro, Universidad Autonoma de Nuevo Leon. http://eprints.uanl.mx/435/1/1020115008.PDF.

Pereira A. S. et al. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [free e-book]. Editora da UAB/NTE/UFSM.

Pinto Jr, D. M.. Shitsuka, D. M., Shitsuka, R. & Costa, W. L. (2018) Tecnologia siderúrgica. Editora Poisson.

Rios, C. T., Amaral, M. C. P. & Sousa, E. S. (2025). Efeito do tratamento térmico de recozimento, normalização e revenimento na microestrutura e propriedades mecânicas do aço SAE 4140. Brazilian Journal of Development, 11, 1-14 https://doi.org/10.34117/bjdv11n1-004.

Silva, J. A. S. P. (2020). Tratamentos Térmicos dos Aços: uma abordagem ao mundo dos tratamentos térmicos. Quântica Editora–Conteúdos Especializados, Ltda.

Silva, L.R. C., Coêlho, C. C., Silva, M. S. & Filho, E. F. P. (2020). Análise da microestrutura e propriedade de dureza do aço SAE 1045 tratado termicamente por têmpera em diferentes meios de resfriamento. Cadernos UniFOA, Volta Redonda. (42), 13-21.

Silveira, F., Zuchetto, A., Ruppenthal, J. E. & Machado, F. M. (2018) Tratamento térmico de têmpera em aço ABNT 8640: análise das propriedades mecânicas. HOLOS, 2, 49-59. https://doi.org/10.15628/holos.2018.5614.

Totten, G. E. (2006). Steel heat treatment: Metallurgy and technologies. CRC Press.

Vicente, F. H., Domingos, W. S., Junior, A. C. M. V., Sarni, M. I. J. & Meirelles, R. G. (2020). Tratamento térmico de tempera e revenido em diferentes meios de resfriamento do Aço DIN 18CrNiMo7-6. SITEFA, 3(1), 48–59. https://doi.org/10.33635/sitefa.v3i1.107.

Published

2025-06-19

Issue

Section

Engineerings

How to Cite

Evaluation of the effects of tempering heat treatment on hadfield steel with water and oil cooling: Study with reused bucket toot. Research, Society and Development, [S. l.], v. 14, n. 6, p. e6814649040, 2025. DOI: 10.33448/rsd-v14i6.49040. Disponível em: https://ojs34.rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/49040. Acesso em: 28 jun. 2025.