Propriedades mecânicas dos materiais

Introdução

Para determinar as propriedades mecânicas dos materiais, realizam-se ensaios mecânicos e análises de microestrutura.

Tomando-se como corpos de prova diferentes geometrias do material normalizado SAE 4140, foram realizadas diversas análises de laboratório, como Ensaio Dureza Rockwell “B” e “C”, Ensaio de Tração e Ensaio de Impacto Charpy. Posteriormente realizaram-se análises micro-estruturais dos mesmos baseados em normas e padrões.

Neste trabalho iremos apresentar uma breve explanação de cada tipo de ensaio realizado e os resultados obtidos, além dos equipamentos utilizados.

Ensaio de Dureza Rockwell

Um dos métodos mais utilizados para medir dureza, por sua simplicidade e eficiência. Possui o princípio da habilidade de um material riscar outro material mais mole. Consiste no processo de penetração de um material especial e padronizado em uma amostra, para calcular a dureza da mesma através da impressão resultante do processo de penetração. Várias escalas diferentes podem ser utilizadas a partir de combinações possíveis de vários penetradores e diferentes cargas, o que permite o ensaio de todas as ligas metálicas. Os penetradores incluem esferas de aço endurecidas (com diâmetros 1,588, 3,175, 6,350 e 12,70 mm) e um penetrador cônico de diamante, usado para materiais mais duros. A tabela (1) a seguir mostra as técnicas utilizadas nos ensaios de dureza.

Tabela 1 – Técnicas de Ensaio de Dureza.

Ensaio de Tração

Este é um ensaio mecânico de tensão x deformação que é conduzido sob tração. Pode ser usado para verificar diversas propriedades mecânicas dos materiais que são importantes para projetos. Uma amostra é deformada, geralmente até a fratura, por uma carga de tração que é aumentada gradativamente e que é aplicada uniaxialmente ao longo do eixo maior de um corpo de prova padronizado. Neste caso, o corpo de prova possuía seção circular com reduções de diâmetro. A razão deste corpo de prova possuir reduções de diâmetro é devido à deformação decorrente do ensaio que assim fica confinada à região central mais estreita e, ainda, por reduzir a probabilidade de fratura nas extremidades do corpo de prova. O diâmetro padrão é de 12,8mm, enquanto o comprimento da seção reduzida deve ser de, pelo menos, quatro vezes esse diâmetro, sendo comum a utilização de um comprimento de 60mm. O comprimento útil possui um valor padrão de 50mm. O corpo de prova é preso pelas usas extremidades nas garras de fixação do dispositivo de testes. A máquina de ensaios de tração é projetada para alongar o corpo de prova a uma taxa constante, ao mesmo tempo em que mede contínua e simultaneamente a carga instantânea que está sendo aplicada e os alongamentos resultantes.

Ensaios tensão x deformação são ensaios destrutivos, ou seja, as amostras usadas são deformadas permanentemente e, freqüentemente, fraturadas. O resultado de um ensaio de tração desse tipo é registrado (geralmente em um computador) na forma da carga ou força em função do alongamento. As características carga-deformação são dependentes