As Propriedades dos Metais

RESUMO

Para um estudo correto das propriedades específicas dos metais, são empregadas diversas técnicas de metalografia, algumas das quais foram abordadas no presente experimento, que foi dividido em 3 partes. Na primeira, referente a preparação metalográfica, foram realizados os processos de lixamento, polimento, ataque químico e análise metalográfica da amostra por microscópio ótico. Na micrografia sem ataque químico, a visualização da microestrutura foi muito comprometida, sendo necessário o ataque com solução de Nital para a melhor compreensão. A medida de teor de carbono no aço utilizado foi compatível com a literatura, uma vez que supostamente o aço utilizado era o 1015 e 1060, e os valores medidos para o teor de carbono de ambos foi 0,17% C e 0,57% C, respectivamente. Na segunda parte, referente aos tratamentos térmicos e medição da macrodureza, a fração de perlita verificada nas amostras A2 e A3, submetidas a tratamentos de normalização e recozimento, foi superior à visualizada na amostra A1, que foi analisada no estado de entrega, e estas possuem, como consequência, maior dureza. A amostra A3, que passou por resfriamento a taxas mais baixas comparativamente à amostra A2, apresentou lamelas de perlita mais grossas e definidas, porém, a amostra A2 apresentou dureza mais elevada que a amostra A3 e A1. A amostra A4, resfriada em água, apresentou maior dureza em relação à amostra A5, além de maior fração de martensita. As amostras A6 e A7 apresentaram um redução a quase metade da dureza anterior ao revenimento. Finalmente, na última parte, referente a tratamentos termoquímicos e microdureza, tem-se novamente o estudo e a percepção das influências dos tratamentos térmicos, porém, utilizando a microdureza Vickers, de forma que foi possível analisar como a dureza pode variar ao longo do comprimento de uma peça, desde as bordas até o centro. As duas amostras (CT e CN), mesmo apresentando valores distantes entre si, apresentaram, como esperado, uma tendência semelhante de redução na dureza à medida em que a distância da superfície aumenta.



SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 2

2 MATERIAIS E MÉTODOS 8

2.1 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 8

2.1.1 Parte 1 - Metalografia 8

2.1.2 Parte 2 - Tratamentos térmicos de aços 9

2.1.3 Parte 3 - Tratamentos termoquímicos de aços 9

2.2 METODOLOGIA 9

2.2.1 Parte 1 - Metalografia 9

2.2.2 Parte 2 - Tratamentos térmicos de aço e macrodureza 10

2.2.3 Parte 3 - Tratamentos termoquímicos de aço e microdureza 12

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 14

3.1 Metalografia 14

3.2 Tratamentos térmicos de aço e macrodurezas 16

3.3 Tratamento termoquímico do aço e microdureza 23

4 CONCLUSÃO 31

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 32



1 INTRODUÇÃO

Os metais representam uma das classes de materiais de maior importância para a humanidade. O uso dos metais teve início no final do período Neolítico, na era conhecida como a Idade dos Metais, por volta de 3000 a.C. Nessa época, os seres humanos conseguiram aprimorar suas ferramentas agrícolas, as ferramentas para derrubar as árvores e seus equipamentos para caça e defesa[1]. Com a evolução da humanidade, o uso dos metais aumentou, e com isso o ser humano começou a estudar mais as propriedades desse tipo de material, com a finalidade de descobrir novos e mais eficazes métodos de obtenção do metal.

Dentre os metais, o aço-carbono tem um papel significativo, e este tipo será o foco deste relatório. O aço-carbono é uma liga de ferro com adição de carbono para modificar algumas propriedades físicas, como dureza e ductilidade. O aço-carbono pode dispor de 0,008% a 2,11% de carbono na composição, podendo ser classificado em aço com baixo teor de carbono (até 0,3% de carbono), aço com médio teor de carbono (de 0,3% a 0,6%) e aço com alto teor de carbono (superior a 0,6% de teor de carbono)[2]. Aços eutetóides tem teor de carbono próximo de 0,8%, os aços hipoeutetóides tem teor de carbono menor do que 0,8%, e os aços hipereutetóides tem teor de carbono maior do que 0,8%[3].

Algo muito importante ao se tratar quando falamos de metal é a metalografia, que basicamente é a preparação para análise da microestrutura de metais. Uma preparação metalográfica básica envolve algumas etapas: corte da secção, no qual corta-se um pedaço do material para fazer a análise; embutimento da amostra, que normalmente é feito com baquelite; lixamento, no qual tenta-se retirar defeitos oriundos do corte; polimento da superfície metálica, que é a etapa que faz com que a amostra fique com um aspecto espelhado, para melhor visualização no microscópio; e ataque químico, que é feito para revelar as microestruturas[4].

Este processo é amplamente usado quando é necessário estudar a microestrutura de um material, além de ser possível também identificar o tamanho de grão do mesmo, porém, é um processo que necessita de cuidado e experiência, já que podem ocorrer erros na preparação da amostra, por exemplo: na etapa do lixamento pode ocorrer a criação de diversos planos na amostra, o que interfere na hora de observar no microscópio; na hora do corte pode ocorrer a queima da secção cortada; dentre outros.

Os aços-carbono podem ser submetidos a tratamentos térmicos e tratamentos termoquímicos, que têm como objetivo alterar as propriedades do aço, dependendo do uso para o qual será dedicado. Nestes tratamentos, aquece-se ou resfria-se a peça de aço para formar certas fases e microconstituintes.

As principais fases, de acordo com Lanfredi (2018) [3], são:

austenita:é a fase estável do ferro em temperaturas intermediárias (no ferro puro é estável entre 912 e 1394 ºC) e sua estrutura cristalina é CFC. Tem uma alta solubilidade de carbono: ~0,8% C a 727 ºC e máxima solubilidade de 2,1% C a 1147 ºC. É relativamente mole.

ferrita: é a fase estável do ferro a baixas temperaturas (no ferro puro é estável até 912 ºC) e sua estrutura cristalina é CCC (cúbica de corpo centrado). Apresenta baixa solubilidade de carbono: ~0,008% C