DISCIPLINA DE LABORATÓRIO DE MATERIAIS

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MEC NICA

PRÁTICA 8:

Temperabilidade

DISCIPLINA DE LABORATÓRIO DE MATERIAIS

TURMA PD1

Belo Horizonte

04 de Agosto de 2021

Objetivo: Analisar e medir a temperabilidade de um material metálico, além de fazer um estudo mais aprofundado sobre o que é essa propriedade.

Inicialmente, assistimos ao vídeo de Tratamentos térmicos -Seminário de Forjamento, (link se encontra nas referências bibliográficas), que é uma explanação acerca da simulação do Tratamento Térmico no QForm. Resultados práticos e simulados de um Ensaio Jominy.

O Ensaio Jominy é realizado para medir a temperabilidade de um material metálico, ou seja, a capacidade de um material se tornar mais resistente mecanicamente, o que significa maior dureza, maior LE e maior LRT. A norma “ASTM A255 – 20a - Standard Test Methods for Determining Hardenability of Steel” estabelece esse ensaio.

Dito isso, com base na na Fig. 4 da norma, iremos explicar a relação que existe entre “taxa de resfriamento” (velocidade com a qual um material se resfria a partir de uma determinada temperatura) e a “resistência mecânica” do mesmo (representada pelas propriedades mecânicas de dureza, LE ou LRT). A Fig. 4 mostra a dureza final (em Rockwell C) para dois materiais medida em vários pontos ao longo do comprimento do corpo de prova, a partir da ponta resfriada/temperada. Veja abaixo a análise:

Observa-se que a “taxa de resfriamento” (velocidade com a qual um material se resfria a partir de uma determinada temperatura) e a “resistência mecânica” do mesmo (representada pelas propriedades mecânicas de dureza, LE ou LRT), são diretamente ligadas uma vez que temperabilidade é a capacidade de um dado aço transformar-se em martensita, microconstituinte com a maior resistência mecânica capaz de ser formado nesta mesma liga. A formação da martensita depende da composição química e da microestrutura da austenita para transformação fora das condições de equilíbrio termodinâmico (taxa de resfriamento). Assim, um aço com alta temperabilidade é capaz de formar martensita em seções mais espessas (taxas de resfriamento baixas).

Após essa análise, podemos dizer qual material é o mais temperável, SAE 8740 ou SAE 8620, nota-se que o SAE 8620 é mais temperável, visto que a velocidade da reação é maior e em taxas de resfriamento mais baixas que o SAE 8740. Podemos concluir, dizendo que o aço 8620 é uma liga para construção mecânica utilizado para cementação. Esse tipo de aço é um dos mais usados na fabricação de engrenagens, pinos e peças de máquinas. Essa liga é flexível durante os tratamentos de endurecimento, possibilitando a melhoria das suas propriedades mecânicas. Além de boa temperabilidade (endurecimento) também possui boa forjabilidade e boa soldabilidade.

Agora fechamos a parte teórica, e iremos para a parte prática:

Realizamos a simulação de uma operação de têmpera em óleo. Para tanto, fizemos apenas a “Operation 1” do tutorial.

Imagem 1 - ensaio de temperabilidade

Selecionamos dois pontos quaisquer na peça e relacionamos o : “tempo de resfriamento”, "dureza" e “resistência mecânica".

Imagem 2 - Dureza dos dois pontos

Imagem 3 - Tempo de resfriamento

O ensaio Jominy de temperabilidade destina-se ao teste da temperabilidade de aços. O ensaio consiste em um corpo de prova padronizado de aço a ser testado, sendo aquecido para a temperatura de têmpera e resfriado bruscamente em uma face frontal, em um dispositivo, por meio de um jato d’água ascendente. Nas superfícies de ensaio retificadas em paralelo e o eixo do corpo de prova mede-se a dureza em distâncias determinadas, iniciando na face frontal resfriada bruscamente.

Quando analisados os resultados das curvas do ensaio Jominy para um determinado material pode-se verificar que existe uma faixa de dureza. Essa faixa é devido a dispersão dos resultados dos ensaios executados para a realização da norma. A dispersão dos resultados para um mesmo material ocorre por algumas razões como as diferenças na estrutura dos aços (tamanho de grão, inclusões, etc.) e nas composições químicas. Analisando a imagem 2, notamos que o ponto 1 tem maior dureza que o ponto 4, analisando a imagem 3, notamos que o tempo de resfriamento é menor em 1 do que