UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU

ENGENHARIA MECÂNICA

RELATORIO: ENSAIO DE TEMPERABILIDADE (JOMINY)

PROFESSOR: Aron José Pazin de Andrade

DISCIPLINA: Ciências e Engenharia dos Materiais

PARTICIPANTES : Alan da Silva Lima RA: 200804742 TURMA:3AEMN Arnaldo Luiz Silva RA: 200811459 TURMA:3AEMN

SÃO PAULO 2010

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ÍNDICE

1 – OBJETIVOS _ Página 3

2 – INTRODUÇÃO _ Página 3

3 – MATERIAIS UTILIZADOS _ Página 4-5

4 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL _ Página 6

5 – TRATAMENTO DOS DADOS _ Página 7-8-9

6 – CONCLUSÃO _ Página 10

7 – BIBLIOGRAFIA _ Página 11

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1 - Objetivos. Definir através do ensaio de temperabilidade (Jominy), a temperabilidade de um material, ou seja, a capacidade de tempera na profundidade do mesmo, identificar diferenças de dureza ao longo de um corpo de prova depois de temperado, e comparar as mesmas com corpos de provas de materiais de diferentes ligas porém com percentuais de carbono iguais.

2 - Introdução. Para que tenhamos a máxima dureza em uma peça de aço é necessário que tenhamos a microestrutura composta unicamente por martensita. Esta microestrutura, entretanto somente poderá ser conseguida se pudermos eliminar as transformações da austenita que são dependentes da difusão como é o caso da transformação perlítica e da transformação bainítica. Isto só pode ser conseguido se tivermos um resfriamento suficientemente rápido.

Existe um certo número de fatores que afetam as velocidades de resfriamento e portanto, a formação de martensita, com a conseqüente variação considerável de dureza ao longo da seção da peça ou ao longo de seções idênticas fabricadas com aços de diferentes composições. O conceito de temperabilidade trata do segundo caso. Segundo alguns autores, temperabilidade pode ser definida como "a susceptibilidade de endurecimento por um resfriamento rápido" ou ainda como "a propriedade, nas ligas ferrosas, que determina a profundidade e a distribuição da dureza produzida por uma têmpera". Os dois conceitos enfatizam a dureza como parâmetro de comparação e como já foi salientado acima a origem da dureza é a formação e a presença de martensita, e então temos um terceiro conceito em que temperabilidade é " a capacidade de um aço se transformar total ou parcialmente de austenita para alguma percentagem de martensita a uma dada profundidade quando resfriado sob certas condições". Este conceito descreve mais precisamente o processo físico que conduz ao endurecimento. Uma breve descrição acerca do Ensaio Jominy

Um dos testes mais correntes na prática industrial atualmente por conta da sua praticidade é o chamado Ensaio de Jominy. O corpo-de-prova é resfriado a partir de uma de suas extremidades por um jato de água, fazendo com que o mesmo experimente uma gama de velocidades de resfriamento desde velocidade de resfriamento em água até velocidade de resfriamento ao ar. Se fizermos após o resfriamento medidas de dureza ao longo de uma geratriz da peça a cada 1/16 avos de polegada teremos um gráfico de dureza por distância que será característico do aço testado. O Ensaio de Jominy é um ensaio útil para comparação entre os diversos aços pois, uma vez que as velocidades de resfriamento em cada ponto são bem conhecidas e praticamente imutáveis com a composição, a forma da curva nos dará uma idéia da temperabilidade do aço. Assim um aço que apresente uma curva com queda na dureza acentuada possui baixa temperabilidade, ao passo que um aço que apresente uma queda suave na dureza possui alta temperabilidade. Facilmente se depreende que a maior ou menor queda na dureza depende dos elementos de liga presentes ou não no aço.

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3 - Materiais utilizados

- Corpos de prova com dimensões padronizadas dos aços hipoeutetóides: 1040, 4340 e 8640 como mostra a figura 1 abaixo.

Figura 1

- Forno para austenitização dos corpos de prova como mostra a figura 2 abaixo. Este forno da Brasimet foi fabricado para trabalhar com energia elétrica e recebe uma injeção de gás nitrogênio na câmara de aquecimento e em conseqüência disso elimina o gás oxigênio que causa oxidação do corpo aquecido.

Figura 2

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- Equipamento de teste de temperabilidade como mostram as figuras 3 e 4 abaixo. Equipamento construído conforme norma que regulamenta o ensaio de temperabilidade (ABNT – MB-381/67) do

ano de 1968.

Figura 3 Figura 4

- Durômetro para ensaio de dureza Rockwell C no corpo de prova temperado como mostram as figuras 5 e 6 abaixo.

Figura 5 Figura 6

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4 - Procedimento Experimental Neste ensaio a austenitização dos corpos de prova ocorreu em um tempo de 15 minutos a 860°. Abaixo podemos observar um aluno retirando uma amostra do forno para posterior resfriamento como mostra a figura 7.

Figura 7

Todos os corpos de prova foram trefilados antes de terem seus perfis usinados. O processo se resfriamento no ensaio fez com que a extremidade mais afastada do jato d’água fosse resfriada ao ar e em conseqüência disso causasse a eliminação do encruamento gerado pela trefila. Após a retirada do forno os corpos de prova foram colocados no suporte do equipamento para ensaios de temperabilidade. O tempo máximo de transporte do corpo de prova do forno para o suporte e início do jateamento de água foi respeitado assim como o tempo mínimo de aplicação de água. Respectivamente, 5 segundos e dez minutos. Abaixo nas figuras 8 e 9 podemos observar um corpo de prova recebendo aplicação de água em uma de suas extremidades.

Figura 8 Figura 9

Na semana seguinte apenas medimos as durezas ao longo dos corpos de prova para coleta de dados. As medições foram realizadas na escala Rockwell C assim como determina a norma.

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5 - Tratamento de dados

Abaixo observaremos os gráficos gerados a partir dos dados coletados nas medições de dureza relacionando as distâncias ao longo do corpo com a dureza encontrada nos pontos medidos.

Distância 1,588 4,763 7,938 11,113 14,288 17,463 20,638 23,813 26,988 30,163 33,338 36,513 39,688 42,863 46,038 49,213 52,388

Dureza 61 37 30 29 28 26,5 26 25 19 18,5 17,5 16 16 15,5 14,5 14 12,5

Extremidade (1000 x)

13mm (1000 x) 32mm (1000 x)

50mm (1000 x)

cabeça (1000 x)

Distância 1,588 4,763 7,938 11,113 14,288 17,463 20,638 23,813 26,988 30,163 33,338 36,513 39,688 42,863 46,038 49,213 52,388

Dureza 57 53 51 41 35 33 31 30 32 31 30 30 29,5 29 29,5 28 28

Extremidade (1000 x)

12mm (1000 x)

25mm (1000 x)

50mm (1000 x)

Cabeça (1000 x)

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Distância 1,588 4,763 7,938 11,113 14,288 17,463 20,638 23,813 26,988 30,163 33,338 36,513 39,688 42,863 46,038

Dureza 54 53 46 37,5 33 31 29 28 27,5 27 27 26,5 26,5 26,5 26,5

Extremidade (1000 x)

10mm (1000 x)

22mm (1000 x)

50mm (1000 x)

Cabeça (1000 x)

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6 - Conclusão

Tendo em vista que os procedimentos foram seguidos de maneira coerente com o que estipula a norma, podemos considerar que os resultados alcançados são válidos para análise. Em relação aos outros dois tipos de aço percebemos que o aço 1040 alcançou uma dureza maior próximo à superfície e teve uma queda brusca ao longo do corpo. Esse tipo de condição é favorável para a fabricação de peças que necessitem de maior resistência ao desgaste na superfície e resistência ao impacto no núcleo, porém, é considerado um aço de baixa temperabilidade. Nas imagens aumentadas no microscópio podemos observar uma transformação rápida de martensita em perlita e bainita. Nos aços 4340 e 8640 podemos perceber que a dureza não caiu tanto quanto no aço 1040. Apesar de também serem aços hipoeutetóides como o 1040 eles têm elementos de liga que fazem com que suas curvas em “C” que relacionam dureza e tempo de resfriamento fiquem mais para a direita, permitindo que mesmo com um tempo de resfriamento mais lento ainda seja possível maior formação de martensita. Como pode ser observado nos gráficos, o aço 4340 é o aço com maior temperabilidade desses três que comparamos proporcionando maior rigidez na peça fabricada.

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7 - Bibliografia http://bf.no.sapo.pt/ttm/ttool2-1.pdf http://www2.furg.br/projeto/gefmat/material_did/materiais/Vitor/Disciplin/MatCons/ApostTT/Cap9.htm www.siderurgiabrasil.com.br

http://www.dema.puc-rio.br/cursos/mateng/Aula7.pdf