R -4 JOMINY

8/3/2019 R -4 JOMINY

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Sumário1 Resumo .................................................................................................................................. 3

2 Introdução ............................................................................................................................. 3

3 Teoria .................................................................................................................................... 5

4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL. ......................................................................................... 9

5 RESULTADOS E DISCUÇÕES. ................................................................................................ 11

6 Referências Bibliográficas....................................................................................................12

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Índice de FigurasFigura 1 Dureza máxima versus teor de carbono de aços carbono comuns, mostrandoa máxima dureza oriunda da martensita comparada com a desenvolvida microestruturaperlitica. Afim de produzir a dureza máxima deve se evitar a reação (ferrita + cementita)durante a tempera.............................................................................................................. 4

Figura 2 Ensaio JOMINY de temperabilidade. ............................................................ 5 Figura 3 Velocidade de resfriamento versus posição em relação a extremidaderesfriada. (Estas velocidade de resfriamento variam muito pouco para os vários açoscarbono de baixa liga)....................................................................................................... 6

Figura 4 Curva de temperabilidade para seis aços diferentes com a composição e ostamanhos de grãos autenitico indicados. O intervalo de variação das especificaçõesquímicas normais produz alguma variação na temperabilidade. ...................................... 7

Figura 5 Dispositivo JOMINY segundo norma ASTM A255 ...................................... 9

Figura 6 Fig 6 – Corpo de prova dimensionado segundo norma. ............................... 10

Figura 7 Tabela de dureza em função da profundidade do corpo de prova ................ 11

Figura 8 Gráfico de dureza em função da profundidade do corpo de prova construidoa partir de dados obtidos no experimento ....................................................................... 11

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1 RESUMO

Neste relatório iremos acompanhar o ensaio de JOMINY, que ira nos fornecer comoresultado a endurecibilidade, ou profundidade de dureza, de três diferentes aços através

do ensaio normatizado Jominy (ASTM A255). O experimento mostra: Como a adição de elementos de liga permitem que uma peça seja tratadatermicamente com mais uniformidade e a uma profundidade maior;

Como a diferença na quantidade de carbono modifica o valor de dureza paraaços com quantidades similares de elementos de liga.

2 INTRODUÇÃO

Se repararmos ao nosso redor hoje percebemos que estamos cercados por diversos tipos

de materiais, em tudo o que fazemos ou onde vamos podemos notar a riqueza dos tiposde materiais que nos rodeiam.Em especial os Aços e Ligas, que sem percebermos nos tornamos extremamentedependente deles, seja em nosso transporte em hospitais em prédios e estruturas.E é necessários como engenheiros que conheçamos os parâmetros críticos detemperabilidade dos materiais para que possamos manipulá-los durante os tratamentostérmicos.A dureza que se consegue na tempera de uma aço e a temperabilidade ou penetração detempera, são duas características que freqüentemente se confundem.Na tempera vários tipos de aços, pode se ver que uns endurecem mais do que outros eque a penetração da dureza no interior das peças também é diferente. A dureza é a

resistência opõem a penetração, e a temperabilidade esta determinada pela profundidadee distribuição da dureza no interior das peças.Tem se assim, a intensidade de endurecimento, grandeza que expressa a possibilidademáxima de endurecimento e depende da quantidade de carbono, dos elementos de ligaem solução sólida durante a austenitização, do tamanho de grão austenítico e daintensidade do resfriamento.

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Figura 1 Dureza máxima versus teor de carbono de aços carbono comuns, mostrando a máxima dureza oriunda da martensita comparada com a desenvolvida microestrutura perlitica. Afim de

produzir a dureza máxima deve se evitar a reação (ferrita + cementita) durante a tempera.

Através da curva JOMINY é possível uma distinção clara destes dois conceitos. Oinicio das curvas no eixo das ordenadas corresponde, qual seja o teor do elemento deliga no aço, as durezas máximas obtidas expressam a intensidade de endurecimento. Adeclividade da curva e tanto mais acentuada quanto menor a temperabilidade dos aços edefinem a penetração da tempera.

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3 TEORIA

ENSAIO JOMINY

Uma barra redonda, de tamanho determinado, é aquecida a fim de formar austenita eentão uma de suas extremidades é temperada com uma corrente de água de vazão epressão especificadas, conforme indica a figura 2.Determina-se então os valores das durezas ao longo do comprimento da barra, o qual foisubmetido a um gradiente de velocidade de resfriamento, Constrói-se em seguida umacurva de temperabilidade.

Figura 2 Ensaio JOMINY de temperabilidade.

A extremidade temperada é resfriada muito rapidamente, de forma que ai se atinge adureza máxima possível, de acordo com o teor de carbono do aço. Conforme se caminhaao longo do comprimento tem-se velocidade de resfriamento cada vez menores, deforma que a dureza vai diminuindo. A figura 3 mostra a velocidade de resfriamento emfunção da distancia á extremidade temperada. Essa curva é valida todos os aços carbonocomum ou de baixa liga. Como a temperatura, o tamanho e forma do corpo de prova, ométodo e as demais variáveis são padronizadas, a velocidade de resfriamento para umcerto ponto é praticamente independente do tipo de aço.

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Figura 3 Velocidade de resfriamento versus posição em relação a extremidade resfriada. (Estas velocidade de resfriamento variam muito pouco para os vários aços carbono de baixa liga)

As curvas de temperabilidade possuem grande valor pratico pois se conhecer avelocidade de resfriamento de um aço em uma tempera, a dureza pode ser lidadiretamente a partir da curva de temperabilidade do aço e se for medida a dureza emqualquer ponto, avelocidade de resfriamento correspondente pode ser obtida a partir dacurva de temperabilidade.

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Figura 4 Curva de temperabilidade para seis aços diferentes com a composição e os tamanhos de grãos autenitico indicados. O intervalo de variação das especificações químicas normais

produz alguma variação na temperabilidade.

A figura 4 apresenta a curva de temperabilidade para um aço 1040 com tamanho degrão e composição indicados. A extremidade temperada possui a máxima dureza paraum aço com 0,40% de carbono, pois o resfriamento foi suficientemente rápido para seter 100% de martensita. Entretanto, logo atrás dessa extremidade, a velocidade não foisuficientemente rápida para evitar a formação de alguma ferrita e cementita, de formaque não se atinja dureza máxima neste ponto.

FATORES QUE AFETAM A TEMPERABILIDADE

De modo geral pode-se dizer que são os mesmos que influem sobre a posição das curvasnos diagramas isotérmicos ou de transformação contínua, isto é, tamanho de grão,homogeneidade da austenita e composição química.Adotando o critério seguido por Bain Parton, os fatores que afetam a temperabilidadedos aços poderiam ser agrupados da seguinte maneira:

1° - FATORS QUE DIMINUEM A TEMPERABILIDADE:

a) Granulação fina da austenita.

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b) Inclusões não dissolvidas.Carbonetos (ou nitretos)Inclusões não metálicas.

2° FATORES QUE AUMENTAM A TEMPERABILIDADE:

a) Elementos dissolvidos na austenita (exceto o cobalto)b) Granulação grosseira da austenita.c) Homogeneidade da austenita

Os fatores do grupo (A) assim agem porque aceleram a nucleação e os fatores do grupo(B) aumentam a temperabilidade por retardarem a nucleação e o crescimento dosprodutos de transformação.A influência considerada mais importante é a dos elementos de liga dissolvidos naaustenita, entretanto convêm ressaltar que quando se estuda a influencia desteselementos, é necessário que os aços sob comparação apresentem condições semelhantes

de tamanho de grão e de inclusões. Todos os elementos de liga comumente usados nosaços, com exceção do cobalto, aumentam a temperabilidade, numa proporção quedepende do tipo de elemento de liga, devendo-se igualmente observar que pequenosteores de certos tipos de elementos são tão eficientes quanto muito maiores teores deoutros elementos, assim como a adição simultânea de vários elementos de liga empequenas quantidades atua de modo mais eficiente que maiores porcentagens de um oudois elementos apenas.A temperabilidade dos aços é aumentada pela presença de elementos de ligaaproximadamente na seguinte ordem ascendentes: níquel, silício, manganês, cromo,molibdênio, vanádio e boro.Os elementos que formam carbonetos – como cromo, molibdênio e vanádio – exigemque os aços que os contém seja aquecido para austenitização a temperaturas maiselevadas, antes do resfriamento necessário para produzir endurecimento, pois a parcelasob a forma de carboneto não se apresenta inicialmente dissolvida na austenita e assim atempera de autenitização mais elevada possibilitara que essa dissolução se processe, demodo a garantir eficiente endurecimento do aço.

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4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL.

Para a realização do ensaio é necessário a utilização do dispositivo JOMINY comomostrado na figura 05. Ele deve fornecer água a vazão e pressão especificados na figura.

Foi preciso também um forno para austenitizar o corpo de prova e de um durômetropara a realização das medidas de dureza ao longo da peça.

Figura 5 Dispositivo JOMINY segundo norma ASTM A255

CORPO DE PROVA

O corpo de prova é normalizado segundo norma (ASTM , ABNT), e suas dimensõessão como mostra a figura abaixo(figura 6)

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Figura 6 Fig 6 – Corpo de prova dimensionado segundo norma.

MÉTODO DE ENSAIO.

O corpo de prova foi aquecido até uma temperatura de 900°C, para que se complete-se aaustenitização. Após ter chegado a temperatura foi rapidamente levado dispositivoJOMINY para que se complete o ensaio.

Após isto desbastamos uma das faces para podermos realizar o ensaio de dureza (HRc).

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5 RESULTADOS E DISCUÇÕES.

Após desbastarmos o corpo de prova e realizarmos o ensaio de dureza em toda aextensão do corpo, obtivemos os seguintes resultados de dureza de acordo com adistância da ponta do corpo de prova em milímetros

1.5 3 4.5 6 7.5 9 10.5 12 13.5 15 20 25 30 35 40 45 50

SAE 4340 49,5 52,2 34,8 43,7 50,4 52,2 50,7 49,4 48,4 47,2 44,6 51,7 49,8 48,5 45,7 43,5 40,1

SAE 1045 44,9 29 21,8 14,5 13,7 14,4 15 12,6 13,3 22,8 21 17,5 16,6 12,9 12,1 13,1 10,7

Resultados do ensaio JOMINY

Figura 7 Tabela de dureza em função da profundidade do corpo de prova

Com esses resultados, podemos construir as curvas de temperabilidade destes doismateriais.

Figura 8 Gráfico de dureza em função da profundidade do corpo de prova construido a partir de dados obtidos no experimento

Comentário.

Através deste gráfico podemos observar que a dureza média cai de acordo com aprofundidade do corpo de prova, isto porque quanto mais se aprofunda o material, maislenta se torna taxa de resfriamento e como consequência se diminui a formação demartensita e aumenta a formação de ferrita e cementita.Podemos perceber também que o aço SAE 4340 mesmo sendo um aço de menorconcentração de carbono que o SAE 1045, tem maior temperabilidade, portantomantém seus níveis de dureza relativamente altos enquanto comparado ao longo daseção resfriada, isso se deve ao fato de que o SAE 4340 possui em sua composiçãoelementos de liga (Mn,Mo,Cr,Ni) que aumentam a temperabilidade dos materiais, poisfuncionam como elementos estabilizadores, retardando as curvas de formação de ferritae bainita.A partir disso podemos concluir que a temperabilidade dos aços é afetada pelo teor decarbono em sua composição, mas o fator que mais inlfui na temperabilidade do materialé a adição de elementos de liga.

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6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

HEAT TREATER''S GUIDE : PRACTICES AND PROCEDURES FOR IRONS ANDSTEELS - 2ND ED / C1995 -

CHANDLER, HARRY. HEAT TREATER''S GUIDE: PRACTICES ANDPROCEDURES FOR IRONS AND STEELS. 2ND ED METALS PARK, OH: ASMINTERNATIONAL, C1995. 904 P. ISBN 0-87170-520-6 NÚMERO DECHAMADA: 672.36 H437 1995

ASM HANDBOOK / 1982-1997 - AMERICAN SOCIETY FOR METALS.HANDBOOK COMMITTEE. ASM INTERNATIONAL HANDBOOK COMMITTEE.ASM HANDBOOK. CHIO: AMERICAN SOCIETY FOR METALS, 1982-1997. 20 V.NÚMERO DE CHAMADA: 669 A836

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