Relatório de Aços

1. Introdução

O uso do aço na indústria e na engenharia é vasto e diversificado, devido a sua alta disponibilidade e propriedades mecânicas, sendo possível reforçá-las para obter características específicas necessárias para uma determinada aplicação por meio de diferentes tratamentos térmicos.

Este relatório tem como objetivo principal apresentar uma análise comparativa das propriedades mecânicas do aço XXX submetido aos tratamentos térmicos de recozimento, normalização, tempera e revenimento, detalhando os processos envolvidos, suas finalidades e efeitos sobre o material.

Por meio dessa análise, pretende-se identificar as mudanças nas propriedades do aço induzidas pelos tratamentos térmicos, para fornecer uma compreensão mais abrangente da aplicação destes processos para atender às demandas específicas de diferentes aplicações industriais e de engenharia.

1. Método Experimental

1. Teste do material

Para os aços utilizados em sala:

30 min a 800 graus

processos 1045:

Têmpera = martensita sem tocar primeiro cotovelo, se tocar lamelas ferriticas, resfriamento rápido em água

Têmpera revenimento: aquece a 150-200

Austêmpera: resfria rápido com chumbo até diminuir temp a 350 graus C, mantendo por 200s

Normalização: resfriamento ao ar livre

Recozimento: deixar o material resfriar por muito tempo

processos 4340:

alto teor de carbono no aço: resfriado no óleo

tempera: 10s

austempera: 662 Fahrenheit

2000 segundos no chumbo e após isso resfriamento em ar livre

• Preparação da Amostra:

Foi feito um corpo de prova com suas extremidades maiores que o centro e com grips para encaixar na máquina de ensaio, para que a tração ocorresse apenas na seção menor do corpo.

• Montagem no Equipamento de Teste:

A amostra é colocada em uma máquina de ensaio de tração. A máquina possui garras que seguram firmemente as extremidades da amostra.

• Aplicação da Carga:

A máquina aplica uma carga axial crescente à amostra, puxando-a longitudinalmente. A velocidade de aplicação da carga é controlada.

• Registro de Dados:

Durante o ensaio, são registrados os dados de carga aplicada e o alongamento da amostra. Esses dados são usados para gerar um gráfico de tensão versus deformação.

• Determinação das Propriedades Mecânicas:

Tensão de Escoamento (σy): A tensão na qual o material começa a deformar plasticamente.

Resistência à Tração (σu): A tensão máxima que o material pode suportar antes de romper.

Alongamento (%EL): A deformação percentual que a amostra sofreu até o ponto de ruptura.

Redução de Área (%RA): A mudança percentual na área da seção transversal da amostra na região da fratura.

1. Recozimento

O recozimento tem como objetivo reduzir a dureza do aço, possibilitando uma usinagem e trabalho a frio com mais facilidade, ou atingir a microestrutura e propriedades desejadas para o material. O processo consiste em aquecer o aço até que ele atinja uma fase chamada austenita e, em seguida, resfriá-lo lentamente. Para aços com menos carbono (hipoeutetoides), a temperatura de recozimento deve ser cerca de 50 °C acima da linha A3. Para aços com mais carbono (hipereutetoides), deve ser 50 °C acima da linha A1, mas sem ultrapassar a linha Acm para evitar a formação de cementita que enfraqueceria o material.

Se a austenitização for feita a temperaturas mais baixas, a austenita formada será menos uniforme, aumentando a chance de formação de carbonetos. Por outro lado, austenitizar a temperaturas mais altas resulta em uma estrutura perlítica, enquanto temperaturas mais baixas produzem uma estrutura esferoidizada.

Transformar a austenita perto da temperatura A1 resulta em uma estrutura mais grosseira, mas leva muito tempo. Uma alternativa é fazer parte da transformação a uma temperatura mais alta e concluir a uma temperatura mais baixa.

2.2.1        Recozimento Pleno

O processo de recozimento pleno, ou simplesmente recozimento, consiste em aquecer o material cerca de 50 oC acima da linha A3 para aços eutetoides (formando austenita), e 50 oC acima da linha A1 para aços hipereutetoides (formando austenita + cementita).

Após o aquecimento o material é resfriado lentamente, promovendo a nucleação de carbonetos em regiões de alto teor de carbono ou o crescimento do carbono não dissolvido em vez das estruturas perlíticas lamelares, que ocorrem com mais facilidade a partir da austenita homogênea, quanto menor a temperatura de austenitização mais homogênea será a austenita, ocasionando em uma maior taxa de nucleação dos carbonetos.

Um ensaio de tração em aço 1020 e 1045 recozido envolve a realização de um teste para determinar suas propriedades mecânicas, como resistência à tração, limite de escoamento, alongamento e redução de área. O recozimento melhora sua ductilidade e suaviza o material.

2.2.2        Recozimento Subcrítico

Este processo tem como finalidade recuperar a ductilidade do material, usado principalmente em peças que passaram por algum trabalho a frio como por exemplo deformação, neste caso o material tem sua dureza elevada e ductilidade reduzida, então o aço é aquecido na faixa de 595 a 675 C e resfriado lentamente ao ar, este processo serve para recristalizar e recuperar as fases encruadas, como o material é aquecido sem formar austenita, o limite de escoamento do material é reduzido como consequência, promovendo o alívio de tensões residuais por deformação plástica.

2.2.3        Esferoidização

Outro processo de recozimento onde é formada uma estrutura de carbonetos esféricos em uma matriz ferrítica ou de ferrita + perlita, isto ocorre quando o material ‘e aquecido acima da linha A1, ponto em ocorre a austenitização do material que pode ser completa ou parcial, dependendo do tempo e temperatura de austenitização, e resfriado em seguida para abaixo de A1 formando as estruturas mencionadas.

A formação heterogênea de austenita tende a formar carbonetos esferiodizados enquanto formações homogêneas a formar perlita, para obter carbonetos esferoidizados em austenitização parcial ou total, pode ser realizado a manutenção prolongada da temperatura logo abaixo da linha A1, resfriar lentamente ao passar por A1 ou variar de forma cíclica a temperatura para acima e abaixo de A1.