O Aço que utilizamos no experimento realizado em laboratório foi o CA50

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Objetivo geral

O presente trabalho teve como desígnio, o estudo da generalidade do ensaio de curva tensão e deformação de uma amostra do aço CA50 utilizado no laboratório, cujo foco consistiu-se analisar a deformação do material.

- Objetivos específicos

- Determinar o módulo de elasticidade do aço através de medidas do alongamento feitas com um extensômetro mecânico;

- Efetuar medidas de deformação axial através do extensômetro elétricos de resistência.

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MATERIAIS E MÉTODOS

A experiência realizada em laboratório dividiu-se em duas aulas, uma no dia 21 e a outra no dia 28 de agosto 2017, com a finalidade de explanar aos alunos todos os detalhes minuciosos de um ensaio de tração em um corpo de prova de aço CA50. Para ambos analisou-se o método utilizado.

Para o experimento realizou-se os seguintes procedimentos:

- Inicialmente, os dois corpos de prova foram medidos com um paquímetro universal com uma precisão de 0,05 mm. As medidas realizadas foram de comprimento total, comprimento útil e diâmetro maior.

- Logo após a medição dos corpos de prova, os mesmos foram fixados na máquina universal de ensaios. Para a sua fixação, foi necessário dois mordentes.

- Em seguida, a máquina foi zerada através de um software e posteriormente iniciou-se o processo de ensaio de tração no primeiro corpo de prova até que houvesse a ruptura.

- O segundo corpo de prova, (ensaiado no dia 28 de agosto de 2017) após a sua medição, foi colocado no forno para ser realizado o tratamento térmico, conhecido como têmpera.

- Finalizado o seu período de forno, o corpo de prova foi levado ao resfriamento.

- Em seguida, o material foi ensaiado e descarregado por volta de 350 MPa. Logo após, iniciou-se o ensaio novamente até a ruptura.

- Após a realização do ensaio de tração, os dois corpos de prova foram medidos outra vez para que fosse realizado os cálculos necessários.

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RESULTADOS E DISCUSSÕES

Para a realização do ensaio, a máquina foi devidamente calibrada e o corpo de prova, do aço CA50, fixado nos mordentes. As medidas dois corpos de prova estão explícitas na Tabela 1.

Tabela 1: Medidas do Corpo de prova antes do ensaio de tração.

Comprimento Total

(mm)

Comprimento Útil

(mm)

Diâmetro Útil

(mm)

Sem Tratamento Térmico

150,0 ± 0,05

69 ± 1

9,70 ± 0,05

Temperado

151,0 ± 0,05

70 ± 1

10,0 ± 0,05

Afim de obter a Figura 3, selecionou-se a velocidade de 2 mm/min além de fornecer o diâmetro e comprimento útil para a software.

[pic 3]

Figura 2: Curva Tensão x Deformação para o ensaio de tração.

A curva do aço CA50 que não foi temperado, apresenta um limite de elasticidade de 440,07 MPa, que corresponde máxima tensão que o material suporta sem sofrer deformação permanente. Sendo assim, abaixo do valor acima, pode-se retirar a força que o material retorna ao comprimento inicial, além de ser mais dúctil que o aço temperado.

Para o aço com tratamento térmico de têmpera, nota-se que o limite de elasticidade está pouco acima de 1200 MPa e não apresenta escoamento, o que compete ao aço maior resistência mecânica e o torna frágil, pois a zona plástica é pequena.

[pic 4]

Figura 4 – Reta Tensão x Deformação para o Aço CA50 sem tratamento térmico.

No gráfico de Tensão x Deformação, o coeficiente da reta representa o módulo de elasticidade (E), que pode ser comprovado através da Lei de Hooke:

[pic 5]

Eq. 01

[pic 6]

Eq. 02

O módulo de elasticidade fornece a rigidez do material e também é conhecido como módulo de Young. Para o aço sem Têmpera, o valor é de 7,522 GPa, enquanto o do aço temperado é de 8,494 GPa. Ou seja, o módulo de elasticidade do aço aumentou aproximadamente 13% apenas com o tratamento térmico.

[pic 7]

Figura 5 - Reta Tensão x Deformação para o Aço CA50 Temperado.

Nota-se na Tabela 2, que o primeiro ensaio apresentou maior alongamento percentual, que é conhecido como ductilidade, ou seja, medida do grau de deformação plástica que o material suporta até sua fratura.

Tabela 2: Alongamento do Aço CA50.

Comprimento Inicial

(mm)

Comprimento Final

(mm)

Alongamento (%)

Sem Tratamento Térmico

69 ± 1

87 ± 1

26,09

Temperado

70 ± 1

75 ± 1

7,14

Através da Figura 3 e considerando que o limite de escoamento corresponde à tensão necessária para promover uma deformação permanente de 0,2%, por se tratar de aço. Estimando para aço sem têmpera e com, temos o valor de 400 MPa e 1400 MPa, respectivamente.

Sabe-se