Construção de um Dispositivo para Prática

1º Encontro de Educação, Ciência e
Tecnologia do IFRS Câmpus Erechim
29 de outubro a 01 de novembro de 2013
Construção de um dispositivo para prática do ensaio de temperabilidade de aços
(Ensaio Jominy)
KRASUSKI, Adelar Cássio; BARCELLOS, Vinicius Karlinski de
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul, Câmpus Erechim. E-mail: [email protected]. [email protected]
RESULTADOS
INTRODUÇÃO
O ensaio Jominy é um teste utilizado para avaliar a temperabilidade de um aço, isto
é, a capacidade de formação da microestrutura martensita e aumento da dureza. O Ensaio
Jominy foi padronizado pela Sociedade Americana de Testes e Materiais em 1942, sob a
norma ASTM A 255-07. O teste consiste no aquecimento e resfriamento com água a
extremidade de uma barra cilíndrica de uma polegada de diâmetro por quatro polegadas de
comprimento, para medir a resposta da barra ao endurecimento, em função da distância a
partir da extremidade resfriada.
OBJETIVOS
O objetivo deste trabalho foi a pesquisa e construção de um aparato Jominy. A
construção do aparato Jominy permitiu um avanço na interpretação e compreensão dos
fenômenos que ocorrem no material durante a transformação de fases, possibilitou também
avaliar a temperabilidade de aços com diferentes composições químicas. Correlação das
taxas de resfriamento com a microestrutura resultante e valores de dureza em função da
posição.
MATERIAIS E MÉTODOS
A metodologia utilizada foi a realização de uma pesquisa sobre ensaio Jominy,
posteriormente a construção do aparato, o desenho ilustrativo esta representado na figura 1,
e a realização de ensaios de temperabilidade em duas amostras de aço com composições
químicas diferentes, uma amostra de aço SAE 1045 e outra amostra de aço SAE 4140. A
figura 2 mostra os corpos de prova que foram submetidos a uma temperatura de
austenitização de 900°C, permanecendo nessa temperatura por uma hora para que todo o
corpo de prova fosse austenitizado. Em seguida, conforme a figura 3, no aparato Jominy,
eles foram resfriados bruscamente com água para propiciar a formação da estrutura
martensítica. Com a utilização de termopares dispostos em diferentes partes do corpo de
prova, conforme demostrados na figura 4, foi possível a obtenção da temperatura durante os
processos de aquecimento e resfriamento.
Figura 6. Gráfico de dureza dos aços SAE
1045 e SAE 4140.
Após a realização do ensaio Jominy foram
feitas as medições de dureza no durometro Rockwell
C. A figura 6 mostra o gráfico com os valores de
dureza obtidas nos corpos de prova do aço SAE
1045 e SAE 4140. Como pode se observar, após o
tratamento térmico, o aço SAE 1045, que possui
médio teor de carbono e baixo teor de elementos de
liga, obteve valores de dureza menores do que do
aço SAE 4140 que obteve uma maior dureza ao
longo de toda a sua extensão. Isto ocorre porque o
aço Sae 4140, possui médio teor de carbono e maior
teor de elementos de liga, e consequentemente
possui maior temperabilidade.
Foi realizada a analise metalográfica nos corpos de prova. Com isso pode ser
observado que no aço SAE 4140, há uma maior formação de martensita, e em maior
profundidade, sendo que à uma distancia de 13 mm de profundidade ainda pode ser
observada a formação de martensita, como esta ilustrado na figura 7. Já o aço 1045, como
ilustra a figura 8, a formação de martensita é menor, e mais superficial, sendo que à uma
distancia de 8 mm de profundidade já não pode mais ser observada a formação de
martensita, diminuindo a dureza conforme vai aumentando a distancia da face temperada.
Figura 7. Microestrutura do aço 4140 em diferentes partes do
corpo de prova.
Figura 8. Microestrutura do aço 1045 em diferentes partes
do corpo de prova.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Figura 1. Desenho ilustrativo do aparato
jominy construído neste projeto.
Figura 4. Corpos de
prova
instrumentados
com termopares.
REALIZAÇÃO:
Figura 2. Corpos de prova
sendo austenitizados no forno.
Figura 5. Sistema de
aquisição de dados dos
termopares.
Figura 3. Corpo de prova sendo
resfriado no aparato Jominy.
Os valores de temperatura dos
corpos de prova foram obtidos através do
sistema de aquisição de dados da figura 5.
Com esses valores foi possível realizar
correlações de taxas de resfriamento,
valores de dureza e as microestruturas
resultantes em diferentes posições dos
corpos de prova. A medição da dureza foi
realizada na escala Rockwell C, feitas a
partir de uma pista usinada na lateral da
amostra, sendo as medidas realizadas em
um intervalo de 1/16 polegadas.
A amostra do aço SAE 4140 que possui maior teor de elementos de liga, obteve uma
maior formação de martensita, consequentemente uma maior dureza, inclusive na parte
em que não houve formação de martensita. Já a amostra de aço SAE 1045 que possui
menor teor de elementos de liga obteve uma menor formação de martensita, e também
uma menor dureza.
A construção do aparato jominy é uma ferramenta muito importante para o estudo das
transformações de fases que ocorrem nos aços depois de passarem por tratamentos
térmicos. Isto possibilita uma melhor compreensão do comportamento térmico dos aços, a
influência dos elementos de liga e das taxas de resfriamento para fazer a escolha do aço
que tem as melhores características para as aplicações desejadas.
REFERÊNCIAS
ASTM A 255 – 07. Standard Test Methods for Determining Hardenability of Steel ASTM, PA, United States, 2007.
CALLISTER JR, William D. Ciencia e engenharia de materiais uma introdução. 7 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
SILVA, André Luiz V. da Costa E; MEI, Paulo Roberto. Aços e ligas especiais. 3. Ed revista. São Paulo: Blucher, 2011.
Agradecimento: Ao IFRS-Câmpus Erechim pelo apoio financeiro e incentivo a pesquisa através de bolsa de Iniciação
Científica na modalidade BICTES.
APOIO: