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FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SOROCABA
Curso de Tecnologia em Fabricação Mecânica
VITOR FERREIRA DE ALBUQUERQUE
RELATÓRIO 1 - DETERMINAÇÃO DO TAMANHO DE GRÃO AUSTENITICO
DTT – DESENVOLVIMENTO DE TRATAMENTO TÉRMICO
SOROCABA
Fevereiro/2014
Sumário
1. Objetivos.......................................................................................................................................3
2. Introdução.....................................................................................................................................3
3. Métodos de Ensaio......................................................................................................................3
4. Resultados....................................................................................................................................7
5. Conclusão....................................................................................................................... 8
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1. Objetivos
Este relatório técnico tem como principal objetivo relatar as etapas
executadas em ensaios aplicados para determinação do tamanho de grãos
autênticos, através dos métodos de cementação e oxidação, métodos estes
descritos de acordo com a norma ASTM E112.
2. Introdução
Os métodos de ensaio de determinação de tamanho de grão em materiais
metálicos definidos pela norma ASMT E112 são primeiramente procedimentos de
medição, e devido a sua base puramente geométrica, são independentes do metal
ou liga em questão.
Na verdade, os procedimentos básicos, também podem ser utilizados para a
estimativa de grão médio, tamanho do cristal, ou tamanho célula em materiais não
metálicos. O método de comparação pode ser usado se a estrutura do material se
aproxima do aspecto de uma das cartas de comparação padrão.
3. Métodos de Ensaio
3.1 Método de Cementação/ McQuaid – Ehn
3.1.1 Cementação Sólida do Corpo de Prova
O procedimento de cementação é normalmente referido como McQuaid –
Ehn, aplicável a aços ao carbono até 0,45% de carbono e também para aços ligados
com teor de carbono até 0,60% de carbono.
O procedimento iniciasse com a extração de um corpo de prova geralmente
no formato cilíndrico ou cúbico, onde o mesmo deve ser inserido em uma caixa
metálica de aço ao carbono. No interior desta caixa, devemos inserir uma mistura
carbonetante composta de 60% de carvão vegetal em pó e 40% de carboneto de
bário, que deverá cobrir todas as faces do corpo de prova. Esta caixa contendo os
corpos de prova deverá ser colocada em um forno e mantida a uma temperatura de
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915ºC ±15ºC por um período de tempo de 8 horas, ou até obtermos uma
profundidade de camada de ±1,25mm (Fig. 1). A mistura carbonetante seve ser
capaz de produzir uma cada hipereutetóide no tempo e temperatura especificada,
conforme a Fig. 2.
Fig. 1 – Caixa para cementação sólida
Fig. 2 – Corpo de prova após o processo de cementação
3.1.2 Preparação e Ataque Químico
Resfriar o corpo de prova a um ritmo lento o suficiente para precipitar a
cementita nos contornos de grão austenítico na zona hipereutetóide. Após resfriar o
corpo de prova, lixá-lo com as seguintes sequências de lixas: 220/320/400 e 600,
realizar o polimento com pasta diamantada de 3µm ou alumina 3µm. Em seguida
realizar o ataque químico do corpo de prova com o reagente químico Nital 3%vv,
com objetivo de possibilitar a devida avaliação do tamanho do grão através de
micrografia.
F + P
Fe3c + P
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3.1.3 Análise e Classificação do Tamanho do Grão
Após o ataque químico do corpo de prova, o mesmo apresentará uma região
mais escura, que representa a região e profundidade de cementação, conforme a
Fig. 3. Realizar análise em microscópio de acordo com a tabela 1.
Fig. 3 – Exemplo de dentes de engrenagem cementados.
Tabela 1 – Carta de comparação para metalografia materiais metálicos.
Através de uma carta padrão (Fig. 4), podemos classificar por comparações o
tamanho da granulação entre fina de 1 – 4 e grosseira 5 – 10.
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Fig. 4 – Carta padrão para classificação de tamanho de grão.
3.2 Método da Oxidação
3.2.1 Preparação do Corpo de Prova Para Oxidação
O procedimento de oxidação, diferentemente do método McQuaid – Ehn, ele
praticamente não possui restrições quanto a sua aplicação. O procedimento
iniciasse com a extração de um corpo de prova geralmente no formato cilíndrico ou
cúbico. Após a extração do corpo de prova, lixá-lo com as seguintes sequências de
lixas: 220/320/400 e 600, realizar o polimento em uma das faces com pasta
diamantada de 3µm ou alumina 3µm. Colocar o corpo de prova com a face polida
para baixo em um forno (Fig. 5), e mantido aquecido conforme tabela 2:
Forno
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Tipo do aço % Carbono Temperatura de aquecimento
Tempo de exposição
Método de resfriamento
Aços para beneficiamento
%C<= 0,35% 925ºC 2 horas Água%C> 0,35% 885ºC 2 horas Água
Aços para cementação
%C< 0,25% 925ºC 4 horas Água
Tab.2 – Condições de tempo de temperatura para oxidação
Fig. 5 – Esquematização de CP submetido à oxidação.
3.2.2 Preparação, Ataque Químico e Análise do Corpo de Prova
Lixar o corpo de prova resfriado com lixa 600 (lixa de bastante usada) polir
com pasta diamantada de 3µm ou alumina 3µm e realizar o ataque químico com o
reagente químico denominado Villela para revelar o tamanho do grão. Realizar
análise em microscópio de acordo com a tabela 1. Através de uma carta padrão (Fig.
4), podemos classificar por comparações o tamanho da granulação entre fina de 1 –
4 e grosseira 5 – 10.
4. ResultadosDe acordo com os testes realizados em corpos de prova dos materiais SAE
1030, SAE 8620 e SAE 1080, através dos métodos de cementação e oxidação,
analisados em microscópio com ampliação de 100X e comparado com uma carta
padrão para determinação do tamanho do grão, conforme especificado na norma
ASTM E112, os seguintes resultados foram obtidos:
Material Método Classificação do tamanho do grão
SAE 1030 Oxidação N8 - Fina
SAE 8620 Cementação N8 - Fina
SAE 1080 Oxidação N7 - Fina
CPCP
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5. CONCLUSÃO
Através dos ensaios realizados de acordo com a norma ASTM E112, foi
possível determinar o tamanho do grão austenitico. O tamanho de grão tem grande
influência nas propriedades mecânicas dos materiais metálicos, e a devida avaliação
metalográfica é extremamente importante para o controle de qualidade metalúrgica.
Por meio da aplicação desses procedimentos, é possível verificar se o
material apresenta grãos finos ou grossos, e caso necessário, realizar correções nos
processos onde são identificadas as falhas e desta forma a garantindo a obtenção
do produto acabado atendendo as especificações de projeto.