ANÁLISE MICROESTRUTURAL E MEDIÇÃO DE DUREZA DE AÇOS AO CARBONO

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Após essa etapa, as peças foram seccionadas em comprimentos de 20mm, utilizando o método de corte por abrasão com refrigerante líquido. O corte sem o refrigerante poderia alterar a estrutura da amostra ao elevar abruptamente sua temperatura.

É opcional realizar o embutimento das amostras. Foi optado por não embutir, uma vez que o diâmetro das amostras era aceitável para manuseamento durante as etapas de lixamento e polimento. A técnica de lixamento utilizada foi lixar a amostra sucessivamente com lixas de granulometria cada vez menor (220, 320, 400 e 600), mudando-se de direção ortogonalmente em cada lixa subsequente até desaparecerem os traços da lixa anterior, eliminando os riscos e marcas mais profundas da superfície, dando um acabamento a esta superfície, preparando-a para o polimento.

O polimento visa um acabamento superficial polido isento de marcas. Utiliza para este fim abrasivos como pasta de diamante ou alumina. Antes de realizar o polimento deve-se fazer uma limpeza na superfície da amostra. A operação de limpeza pode ser feita simplesmente por lavagem com água e álcool.

Posteriormente polida, as amostras foram atacadas com solução de Nital 2% (Álcool etílico adicionado à 2% de ácido nítrico) para permitir a identificação dos contornos de grão e as diferentes fases na microestrutura. Com as amostras polidas, planas e sem nenhuma impureza sobre a superfície foi coletada as imagens das microestruturas das amostras, com o auxílio da microscopia óptica aliada ao software de captura de imagens microscópicas.

Também realizou-se o ensaio de dureza para todas as amostras nas máquinas .1...e 2.. Os valores obtidos foram tratados estatisticamente com base em uma distribuição normal dos dados, para que as variações de medições de dureza ficassem evidentes e pudessem ser adentradas em sua análise.

- RESULTADOS E DISCUSSÕES

Para ambos os aços, a micrografia apresentou diferenças visíveis entre os tratamentos, cujas fotos encontram-se em anexo.

O aço 1045, em seu estado de fornecimento, caracterizava-se pela presença de ferrita (área clara) envolvendo áreas compostas de perlita (área escura), com algumas presenças de inclusões, mas sem serem percebidas outras fases na amostra. A amostra temperada, por sua vez, apresentou a partir da borda do corpo cilíndrico uma profundidade de material com composto martensítico em forma aciculada, comprovando que nessa seção do material o resfriamento é mais severo, favorecendo a formação da martensita; no interior da amostra, uma composição parecida com a vista no estado de fornecimento foi observada. Por fim, a amostra temperada e normalizada apresentou, visivelmente, aumento dos grãos e melhor homogeneização da estrutura.

O aço 1060 em seu estado de fornecimento possui micrografia similar ao 1045 em seu estado inicial, excetuando-se o fato de que aquele possui mais perlita do que este – o percentual de carbono na estrutura explica esse apontamento. A amostra temperada foi quase que em sua totalidade tomada por estrutura martensítica, muito embora o resfriamento tenha sido semelhante ao do aço 1045. Assim, comprova-se que os elementos de liga em maior quantidade no 1060 (no caso, o carbono) favoreceram a completa têmpera do material, deslocando a curva do gráfico TTT mais à frente no eixo temporal.

Já se tratando dos ensaios de dureza atribuídos às amostras, obtiveram-se os valores com suas respectivas incertezas a partir de várias medições na superfície polida do corpo de prova (Gráfico 1)

Foi, portanto, comprovado o aumento de dureza com o aumento da concentração de carbono na peça, mantendo-se constante o tratamento conferido à peça. Outra consequência é a diminuição da dureza na amostra temperada e posteriormente normalizada em comparação ao seu estado de fornecimento, para o aço 1045. O tamanho de grão, pois, influenciou em tal característica.

Comparando tratamentos e mantendo constante a composição da peça analisada, observa-se que a dureza do material temperado é significativamente superior à do material fornecido, em razão da presença de martensita na estrutura.

Finalmente, atipicamente ao comportamento dos outros materiais testados, o aço 1045 temperado revelou uma variação significativa nos dados de dureza coletados, sendo necessária uma melhor averiguação do que houve com a peça. Para isso, foi criado um perfil de dureza, escolhendo um raio na superfície esférica polida para o qual se fizeram os ensaios de dureza (Gráfico 2).

Gráfico 1. Resultados do ensaio de dureza e respectivas incertezas associadas.

[pic 1]

Gráfico 2. Perfil de dureza para o aço 1045 temperado. A medida no eixo das abscissas se refere à distância a partir da borda da peça até seu centro

[pic 2]

É importante destacar que na micrografia foi observada uma penetração da fase martensítica de 4mm na peça de aço 1045 temperado, corroborando com os dados gráficos, que, com ajuda de uma linha de tendência por média móvel, mostra que a dureza diminui da borda para o centro da peça. Além disso, a dureza medida na superfície da peça foi de 421HV, porém, com uma correção pelo formato convexo do corpo, obteve-se o resultado de 458HV (VEW-Eldestahl Handbuch).

4.CONCLUSÕES (Destacam-se as relações mais contundentes observadas nos resultados. Também podem ser agregadas novas idéias que só puderam ser alcançadas após a visualização dos resultados como um todo. Quando for o caso, também se coloca aqui alguma nova oportunidade de estudo aberta pelo conhecimento resultante do trabalho realizado.

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