Ensaio de Tração

COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS MATERIAIS

ENSAIO DE TRAÇÃO – ANALISE DE RESISTÊNCIA, ALONGAMENTO E FRATURA

1. Introdução

             O ensaio de tração consiste na aplicação de carga de tração uniaxial crescente em um corpo de prova especifico até a ruptura. Trata-se de um ensaio amplamente utilizado na indústria de componentes mecânicos, devido às vantagens de fornecer dados quantitativos das características mecânicas dos materiais. Com esse tipo de ensaio, pode-se afirmar que praticamente as deformações promovidas no material são uniformemente distribuídas em todo o seu corpo, pelo menos até ser atingida uma carga máxima próxima do final do ensaio e, como é possível fazer com que a carga cresça numa velocidade razoavelmente lenta durante todo o teste, o ensaio de tração permite medir satisfatoriamente a resistência do material.O ensaio termina no momento em que é atingida a carga máxima suportada pelo material, quando começa a aparecer o fenômeno da estricção ou da diminuição da secção do provete, no caso de materiais com certa ductilidade, a ruptura sempre se dá na região mais estreita do material, a menos que um defeito interno no material, fora dessa região, promova a ruptura do mesmo, o que raramente acontece. A seguir será demonstrado como se dá o exercício deste tipo de ensaio em laboratórios de materiais metálicos.

2. Materiais e métodos

De modo a simular o ambiente de uma indústria metalúrgica, foi proposto à prática laboratorial, o emprego do ensaio mecânico de tração em quatro corpos de provas formato cilíndrico de Aço ABNT 1045, estirado a frio, C10x50 (10mm de diâmetro útil e 50 mm de comprimento útil) conforme Fig.1 submetidos a diferentes tratamentos térmicos conforme sequência abaixo.

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Fig. 1: Representação corpo de prova cilíndrico. Fonte: www.ebah.com.br

A prática propôs que para cada corpo de prova um processamento diferente fosse feito. Deste modo, tratamentos térmicos foram realizados, obtendo estruturas distintas, bem como comportamentos distintos. Utilizou-se de fornos industriais Fig. 2 capazes de alcançar as temperaturas necessárias para os tratamentos.

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Fig. 2: Forno utilizado para tratamento térmico. Fonte www.jung.com.br

Paralelamente ao exame do comportamento do material, buscou-se obter a dureza dos corpos de prova, como meio de validação de resultados, bem como verificação da capacidade de tração da máquina de ensaios (todos os corpos de prova deviam romper-se durante o ensaio). Para tanto se fez uso do Durômetro Rockwell Fig. 3

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Fig. 3: Durômetro Brinell Fonte: www.ufjf.br

Para realizar os testes utilizou-se a máquina universal para ensaios mecânicos de tração, compressão, modelo EMIC 23-100, Fig. 3 eletromecânica, micro processada, cujas variáveis de carga e deformação puderam ser tomadas e processadas gerando análises gráficas do comportamento de cada corpo de prova, possibilitando posteriormente comparar os resultados com aqueles esperados pela literatura técnica.

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Fig. 4: EMIC 23-100

Finalmente, com os dados coletados, foi possível por método tabular, comparar as propriedades obtidas conforme será mostrado a seguir.

3. Resultados e Discussões

A seguir estão apresentados os gráficos resultantes dos ensaios de tração.

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Fig. 5.  Grafico Carga X Deformação do aço ABNT 1045 no Estado de Fornecimento	Fig. 6. Grafico Carga X Deformação do aço ABNT 1045 Normalizado

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Fig. 7. Grafico Carga X Deformação do aço ABNT           1045 Recozido	Fig. 8.  Grafico Carga X Deformação do aço ABNT 1045 Revenido

Com base nos gráficos acima e em medidas obtidas nos corpos de prova, foram calculadas as propriedades apresentadas na tabela abaixo.

Tabela 1 Propiedades do aço ABNT 1045 conforme tratamentos térmico submetido

	EF	Recozido	Normalizado	TR550
Limite de Resistência à Tração (MPA)	907,57	596,61	725,25	761,30
Limite de Proporcionalidade (MPA)	624,09	399,42	386,94	636,58
Alongamento (%)	10,71	24,01	15,99	13,95
Estricção (%)	40,36	51,83	49,88	61,09
Modulo de Elasticidade Calculado (GPA)	8,12	8,46	8,88	15,228

As curvas, obtidas com os ensaios de tração, representadas acima mostram que apenas a amostra recozida apresentou escoamento descontínuo, característica comum em aços de baixo carbono. O primeiro pico no gráfico é chamado de limite de escoamento superior e depois disso a tensão cai para o limite inferior de deslizamento. Esse comportamento é associado à presença de pequenas quantidades intersticiais ou impurezas substitucionais.

A amostra no estado de fornecimento apresentou a maior tensão de ruptura e tensão limite de proporcionalidade, com isso é possível concluir ela possui um alto grau de encruamento. Mesmo a amostra temperada e revenida rompeu com uma tensão menor, provavelmente em decorrência da alta temperatura do revenido.