Relatório Materiais Mecânicos II - Ensaio Jominy

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Por fim, foi realizada a análise metalográfica de outras duas amostras (não foram as mesmas do teste de dureza) do mesmo tipo de aço, 1045 e 4340, que também passaram pelo ensaio Jominy. As amostras foram preparadas por dois alunos e depois analisadas no microscópio eletrônico.

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4. ANÁLISE DOS RESULTADOS

Analisando os valores de dureza obtidos no ensaio Rockwell C, podemos ver que o aço 1045 apresenta uma baixa temperabilidade, já que podemos ver que em torno de 5-6mm já apresenta o diâmetro crítico, com formação de 50% de perlita e 50% de martensita (este é calculado fazendo a média do valor de dureza com 100% de martensita, na face onde recebeu a agua e com o valor de dureza de onde estabilzar as medições). No microscópio, vemos que na praticamente na borda que recebe água já está ocorrendo a formação de perlita fina nos contornos do grão. Em torno de 4mm já vemos uma formação significativa de perlita e entre 5 e 6mm está a região de 50% de martensita e 50% de perlita. Aos 8mm já tem pouca quantidade de martensita, com grandes quantidades de perlita e começa a surgir a ferrita.

Já no aço 4340, vemos uma grande diferença na queda da dureza, isso ocorre porque os elementos de liga presentes nele alteram a curva de resfriamento do material, a deslocando para direita, dando mais tempo para formação de martensita ao invés de perlita. Nele o diâmetro crítico fica entre 16-18mm. Na microestrutura podemos ver uma grande diferença, este aço apresenta um martensita bem refinada até 10mm, onde inicia uma formação de perlita nos contornos de grão. Aos 18mm podemos ver uma grande formação de perlita e martensita, sendo o diâmetro crítico do material. Também foi possivel perceber que o material sofre uma variação lateral na microestrutura formada, tendo regiões com mais martensita ou perlita e por isso é necessário realizar diversas medidas de dureza, para se obter um valor mais exato.

Foi então realizado os gráficos de temperabilidade dos aços analisados, com o objetivo de calcular o seu diâmetro crítico.

[pic 1]

Gráfico 1. Temperabilidade dos aços 1045 e 4340.

Fonte: Autor, 2016.

Foi pedido para determinar o diâmetro crítico desses aços quando temperados em óleo com agitação fraca. Primeiro foi determinado o diâmetro crítico no ensaio Jominy, fazendo a média entre o valor com 100% de martensita e com as medições estabilizadas. No aço 1045 a média foi entre 59 e 20 HRC, que da uma dureza de 39,5 HRC, o que representa uma distância jominy de aproximadamente 5mm. No 4340 a média foi entre 59 e 36,5 HRC, que deu 47,75 HRC, que da uma distancia jominy de aproximadamente 18 mm.

Depois, foi pego no material de aula fornecido pelo professor a correlação com o meio de tempera, que para óleo com agitação fraca é de 0,30-0,35.

[pic 2]

Imagem 1. Severidade de têmpera.

Fonte: Unisinos, 2016.

Por fim, foi utilizado o gráfico de Lamont e Grossman com r=0,1, já que diâmetro crítico representa o diâmetro maximo que se consegue o centro da barra com mais de 50% de martensita.

[pic 3]

Imagem 2. Gráfico Lamont e Grossman r/R=0,1.

Fonte: Unisinos, 2016.

Onde a linha vermelha representa o aço 1045 e a azul o aço 4340. O diâmetro crítico do aço 1045 foi de aproximadamente 12,5 mm e o do aço 4340 foi de 50 mm.

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5. conclusão

Os resultados obtidos demonstram a importância de se avaliar a temperabilidade de um material antes de submetê-lo a um tratamento térmico, mostrando a grande influência dos elementos de liga nos diagramas de resfriamento dos materiais.

Foi possível aprender a executar um ensaio Jominy, gerar os gráficos de temperabilidade e calcular o diâmetro crítico do material, habilidades de suma importância para um engenheiro mecânico.

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