UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

LABORATÓRIO DE MATERIAIS E METALOGRAFIA

Ensaios e Caracterização de Materiais

Trabalho como parte da nota final na disciplina de

Laboratório de Materiais e Metalografia - MAM0417

Felipe Rufatto

Caxias do Sul

Semestre 08/4

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1. SUMÁRIO 2. Objetivo Geral ..................................................................................................................03 3. Introdução.........................................................................................................................04 4. Revisão Bibliografica....................................................................................................... 05 4.1.Apresentação dos Corpos de Prova...................................................................07 4.2.Tratamentos Térmicos e Termoquímicos..........................................................08 4.2.1. Têmpera e Revenimentos.................................................................08 4.2.1.1.Tempera por Chama.........................................................09 4.2.1.2. Tempera por Indução......................................................09 4.2.1.3. Tempera Superficial .......................................................09 4.2.1.4. Tempera Total..................................................................09 4.2.2. Revenimento......................................................................................10 4.2.3. Normalização ....................................................................................10 5. Normas Adotadas.................................................................................................................11 6. Equipamentos Utilizados.....................................................................................................12 7. Descrição de Ensaio.............................................................................................................15 7.1. Preparação dos Corpos de Prova.........................................................................15 7.1.1. Normalização......................................................................................15 7.1.2. Têmpera..............................................................................................15 7.1.3. Revenimento.......................................................................................15 7.2 Procedimentos para Ensaio de Tração..................................................................16 7.3 Ensaio de Impacto................................................................................................16 7.4 Preparação das Amostras Metalográficas.............................................................17 7.5 Gráfico..................................................................................................................17 7.6 Análise Metalográfica das Amostras....................................................................18 7.6.1. Amostra 01 ........................................................................................18 7.6.2. Amostra 02 ........................................................................................18 7.6.3.Amostra 03..........................................................................................18 7.6.4 Amostra 04 .........................................................................................18 8. Conclusão.............................................................................................................................19 9. Anexos..................................................................................................................................20 9,1 Anexo Fotos Amostras Metalográficas................................................................20 Tabela de conversão de durezas...................................................................22 9.2.Anexo Características Mecânicas.........................................................................23

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2. OBJETIVO GERAL Análise do material, propriedades mecânicas do material e diversas condições de tratamento térmico.

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3. INTRODUÇÃO

Neste trabalho serão apresentados as propriedades mecânicas, composição química e

microestruturas do aço SAE 8640 em seu estado natural além das variações destas após o material passar por tratamento térmico, como normalização, têmpera e revenimento. Serão detalhados todos os passos e detalhes dos ensaios (tração, impacto, microdureza), tratamento térmico e análise da microestrutura do material embutido realizado pelo autor deste trabalho no Laboratório de Tecnologia e Pesquisa (LTPE) da Universidade de Caxias do Sul, com o auxilio de Técnicos do mesmo Laboratório.

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4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

O aço SAE 8640 é um aço de alta resistência mecânica, boa usinabilidade, alta tenacidade, elevada temperabilidade e baixa soldabilidade. A dureza superficial na condição temperada varia entre 52 e 57 HRc. As propriedades mecânicas deste aço podem ser melhoradas, através de Nitretação. Este tipo de aço apresenta características mecânicas e metalúrgicas não apresentadas pelos aços de baixa liga, pois em seus processos de fabricação são controlados o tamanho de grão austenítico, os níveis de gases dissolvidos, o grau de pureza, etc. As faixas de composições químicas dos aços comerciais são apenas orientadas pela norma NBR 6006 ou pelas normas internacionais tipo SAE, AISI, ou DIN, portanto, não há garantias de que os teores dos elementos químicos principais ou residuais estejam estritamente dentro dos limites especificados.

COMPOSIÇÃO QUÍMICA CONFORME NORMA SAE - J404

ABNT/SAE C Mn P máx. S máx. Si Ni Cr Mo 8640 0,38 - 0,43 0,75 - 1,00 0,030 0,040 0,15 - 0,35 0,40 - 0,70 0,40 - 0,60 0,15 - 0,25

Tabela 1 – Composição química do aço 8640.

Dependendo dos responsáveis pela classificação e especificação, os aços recebem diferentes denominações, mas as mesmas referem-se ao mesmo material (com mesmas características). A tabela 2 faz um comparativo entre as diversas denominações aplicadas ao aço SAE 8640 nas principais normas internacionais.

NORMAS DE EQUIVALÊNCIAS:

ABNT/SAE/AISI DIN UNI JIS AFNOR 8640 ~ 40 Ni Cr Mo 22 ~ 40 Ni Cr Mo 22 ~ SNCN6 ~ 40 NCD2TS

Tabela 2 – Equivalência entre as normas internacionais para o aço SAE 8640. Levando-se em consideração as propriedades mecânicas apresentadas pelo aço SAE 8640, conforme pode ser visto na tabela 3; ele é amplamente utilizado na fabricação de eixos, bielas e virabrequins, na Indústria agrícola, automobilística, de máquinas e equipamentos, etc.

DUREZAS (HB) - Construção Mecânica Ligado e Construção Mecânica Carbono Laminado / Normalizado Qualidade NBR 6915 Recozido Esferoidizado SAE 8640 máx. 341 máx. 206 máx. 183 Tabela 3 – Propriedades mecânicas do aço SAE 8640.

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Na tabela 4, podemos observar propriedades do aço 8640 conforme a dimensão da bitola.

Propriedades Mecânicas de Material Beneficiado - Aços Construção Mecânica Ligado

Bitola < 40mm Qualidade RT(N/mm2) LE(N/mm2) AI(%) Est(%) Dur(HB) SAE 8640 900 – 1150 - - - 271 - 345

Bitola 40 a 100mm Qualidade RT(N/mm2) LE(N/mm2) AI(%) Est(%) Dur(HB) SAE 8640 800 - 950 - - - 240 - 285

Bitola > 100 a 160mm Qualidade RT(N/mm2) LE(N/mm2) AI(%) Est(%) Dur(HB) SAE 8640 750 - 900 - - - 228 - 271

Tabela 4 – Propriedades do Aço 8640 conforme sua Bitola. Passa por tratamento térmico, nesta faixa de temperatura, conforme Tabela 5. INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE REVENIMENTO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS LIGADOS PARA CORPO DE PROVA DE 25,4 mm DE DIÂMETRO

SAE

Temperatura de revenimento (⁰C)

Resistência à tração (MPa)

Escoamento (MPa)

Alongamento (%)

Redução de área (%)

Dureza (HB)

8640

205 1862 1669 10 40 505 315 1655 1517 10 41 460 425 1379 1296 12 45 400 540 1103 1034 16 54 340 650 896 800 20 62 280

Tabela 5 – Influência na temperatura de revenimento em 8640.

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PROPRIEDADES MECÂNICAS:

Conforme literatura referente a um aço SAE 8640, temperado a 845ºC e revenido a 425ºC.

LR (Mpa) LE (Mpa) Al (%) Extricção (%) Dureza (HB)

686,7 441,45 15 20 180 - 230

Tabela 6 – Propriedades mecânicas do aço 8640 temperado e revenido. Aço com ótima temperabilidade para peças que exijam alta tenacidade, resistência mecânica e resistência ao desgaste.

Para entender bem as propriedades dos materiais é necessário analisar a sua microestrutura, processo conhecido por análise metalográfica. A análise metalográfica é a ciência desenvolvida e aplicada na preparação, revelação, interpretação e documentação da microestrutura dos metais, ligas e outros materiais de engenharia. A metalografia surgiu com o trabalho pioneiro de Henry C. Sorbi em 1863, revelando pela primeira vez a matriz de um aço SAE 1020. Em 1930, J. R. Villela estabeleceu as normas técnicas para a obtenção de microestruturas metalográficas sem a presença de “artefatos” que muitas vezes confundiam os analistas. Comercialmente é fornecido nas seguintes condições:

Condições de Fornecimento:

Barras Laminadas Sem Acabamento Mecânico. Barras Laminadas Trefiladas. Barras Laminadas Retificadas. Barras Forjadas.

E nas seguintes geometrias:

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Formatos:

Redondos

Quadrados

Sextavados

4.1. APRESENTAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA Inicialmente estão apresentadas as descrições utilizadas para identificar os corpos de prova neste relatório: 1. Amostra de aço SAE 8640 Normalizado 01T - Corpo de prova para ensaio de tração; 01 I - Corpo de prova para ensaio de impacto. 2. Amostra de aço SAE 8640 Temperado e resfriado em óleo. Temperatura de Têmpera: 840°C; tempo da têmpera: 40 minutos. 02T - Corpo de prova para Ensaio de Tração. 02 I - Corpo de prova para Ensaio de Impacto. 3. Amostra de aço SAE 8640 Temperado e resfriado em óleo, e revenido. Temperatura de têmpera: 840°C; tempo da têmpera: 40 minutos. Temperatura de revenimento: 300°C; tempo da revenimento: 2 horas. 03T - Corpo de prova para Ensaio de Tração. 03 I - Corpo de prova para Ensaio de Impacto. 4. Amostra de aço SAE 8640 Temperado e resfriado em óleo, e revenido. Temperatura de têmpera: 840°C; tempo da têmpera: 40 minutos. Temperatura de revenimento: 500°C; tempo da revenimento: 2 horas. 04T - Corpo de prova para Ensaio de Tração. 04 I - Corpo de prova para Ensaio de Impacto. Todos os ensaios mecânicos e as análises metalográficas foram feitos nas dependências do Laboratório de Tecnologia e Pesquisa (LTPE) da Universidade de Caxias do Sul. 4.2. TRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOS Tratar termicamente um aço significa aquecê-lo em velocidade adequada, mantê-lo em temperatura por um tempo suficiente para que ocorram as transformações e resfriá-lo em um meio adequado de modo a adquirir as propriedades desejadas. O Tratamento Térmico é uma das etapas finais de confecção de ferramentas. Normalmente erros anteriores ao Tratamento Térmico, se manifestam nesta etapa. Quebra precoce de uma ferramenta nem sempre está associada ao tratamento térmico. Esta, pode estar associada ao projeto, uso do material incorreto ou não - conforme, usinagem incorreta ou uso inadequado da ferramenta. Os tratamentos térmicos são divididos em duas classificações: Tratamentos térmicos calóricos - São os tratamentos térmicos baseados em processos que envolvam o aquecimento de peças somente com calor, sem adição de elementos químicos na superfície do aço. Tratamentos termoquímicos - São os tratamentos térmicos baseados em processos que, além de envolver calor, existe a adição de elementos químicos na superfície do aço.

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4.2.1. TÊMPERA E REVENIMENTO Tratamento térmico que tem como objetivo a obtenção de uma microestrutura que proporcione propriedades de dureza e resistência mecânica elevadas. A peça a ser temperada é aquecida à temperatura de austenitização e em seguida é submetida a um resfriamento brusco, ocorrendo aumento de dureza. Durante o resfriamento, a queda de temperatura promove transformações estruturais que acarretam o surgimento de tensões residuais internas. Sempre após a têmpera, temos que realizar o revenimento, para a transformação da martensita em martensita revenida. Segue alguns tipos de têmpera:

4.2.1.1. TÊMPERA POR CHAMA

Aquecimento provém de chama direcionada à peça, através de maçarico ou outro instrumento, podendo assim ser parcialmente temperada. 4.2.1.2. TÊMPERA POR INDUÇÃO O aquecimento é obtido por indução elétrica, seguida de um resfriamento brusco, normalmente em água. 4.2.1.3. TÊMPERA SUPERFICIAL

Aquecimento somente da superfície através de indução ou chama até a austenitização, seguida de um resfriamento rápido. 4.2.1.4. TÊMPERA TOTAL Aquecimento total da peça até temperatura de austenitização seguida de resfriamento, em meio pré-determinado. Os meios de resfriamento no processo de têmpera mais freqüentemente usados são: óleo, água, salmoura, solução de soda cáustica e também preparados químicos específicos (principalmente a base de polímeros). Em qualquer um destes meios existem 3 estágios durante o resfriamento da peça: 1) Inicia-se imediatamente após a imersão da peça no meio líquido e caracteriza-se pela formação de cortina de vapor que envolve toda a superfície da peça. A transferência de calor é feita por radiação e condução através do filme de vapor com velocidade relativamente lenta. Por esta razão é altamente indesejável. 2) Neste estágio dá-se o rompimento da cortina de vapor e a superfície da peça é molhada pelo líquido de têmpera, dando início à ebulição. O resfriamento é bastante rápido e o calor é transferido por grande massa de vapor. 3) Cessada a ebulição, começa o terceiro estágio, que é lento. A transferência de calor se dá por convecção e condução até atingir equilíbrio de temperatura entre a peça e o meio de resfriamento. Face à brusca transformação de ordem estrutural na retícula cristalização do aço (de austenita para martensita) e porque a martensita ocupa maior volume, ocorre conseqüentemente uma variação nas dimensões da peça, conhecida genericamente por distorção. Por ser inerente ao processo, este problema é tolerado. Alguns cuidados, porém, podem ser tomados para minimizar a ocorrência como, por exemplo, conseguir estrutura homogênea antes de têmpera (normalização adequada); ou não temperar direto depois da cementação e sim esfriar as peças, reaquecê-las e depois temperar novamente. Não se deve confundir a distorção com o problema do empenamento, onde há mudanças na forma sem envolver mudanças de volume. O empenamento acontece em tratamentos térmicos porque geralmente se esquece que o material está com baixa resistência mecânica face à temperatura de processo e não se toma na arrumação das peças no

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forno ou na cesta. O material no estado temperado é frágil, pois tem alta dureza e baixa ductilidade. Para que se consiga do material as propriedades mecânicas desejadas, é necessário submetê-lo a tratamento posterior chamado de revenimento. Em função das diferentes velocidades de tratamento entre o núcleo e superfície, ocorrem estruturas e durezas diferentes. Por isso, às vezes consegue-se melhorar as propriedades mecânicas do material trocando o meio de têmpera. Chega a um ponto, contudo, em que o tratamento térmico não é mais conveniente, porque se torna mais oneroso do que a troca do aço por outro com mais elementos de liga. O inverso também é válido, visto que para determinadas propriedades mecânicas pode-se usar um aço com menores teores de elementos liga aplicando, porém, o tratamento térmico adequado. Uma observação importante em relação ao revenido diz respeito as variáveis tempo e temperatura: a dureza do material será menor se para determinada temperatura aumentar-se o tempo de revenido. Também para um mesmo período de tempo, um aumento de temperatura diminuirá a dureza. Temperaturas baixas e tempos de revenido mais longos são recomendáveis, porque, desse modo, pode-se obter melhor usinabilidade sem alterar a dureza final da peça.

4.2.2. REVENIMENTO (ALÍVIO DE TENSÕES)

Tratamento térmico que objetiva reduzir o nível de tensões residuais, principalmente após uma usinagem de grande retirada de massa e soldagem. Aplicado nos aços temperados, imediatamente após a têmpera, a temperaturas inferiores a crítica, resultando em modificação da estrutura obtida na têmpera. A alteração estrutural que se verifica no aço temperado, conseqüência do revenido, melhora a ductlidade, reduzindo os valores de dureza e resistência a tração, ao mesmo tempo em que as tensões internas são aliviadas ou eliminadas. Dependendo da temperatura em que se processa o revenido, a modificação estrutural é tão intensa que determinados aços adquirem melhor condição de usinabilidade. 4.2.3. NORMALIZAÇÃO Tratamento térmico, através do qual, determinados aços após a austenitização são resfriados ao ar. A principal finalidade da normalização é conseguir a melhoria das condições de usinabilidade do aço. Ela funciona como agente que homogeniza a estrutura cristalina, eliminando os pontos críticos resultantes de trabalhos anteriores. A normalização também prepara o material para outros tipos de tratamentos térmicos. Não se deve analisar apenas a dureza do material para saber se a normalização dará usinagem eficiente. A estrutura do material após normalização é que na verdade possibilita a idéia exata das condições da peça para as operações seguintes. Nos aços normalmente usados, essa estrutura é constituída de perlita e ferrita, que devem estar: Bem distribuídas - homogeneamente repetidas. Com grãos de tamanho uniforme. Sem intermediários, ou estrutura de Widmastaten. Sem alinhamento. Bem formados com contornos de grão bem definidos. 5. NORMAS ADOTADAS Todos os ensaios foram realizados com base em normas regulamentadoras tais como: − Ensaio de Tração: NBR ISO 6892/02 − Determinação da resistência ao impacto em corpos-de-prova entalhados simplesmente apoiados: NBR

6157. − Ensaio de Dureza: NBR NM 146/1:1999. − Calibração de máquinas de ensaios de impacto por pêndulo Charpy: NBR NM281-2 − Ensaio de Impacto modelo Charpy: ASTM E23/1980. − Ensaio de Dureza Vickers: NBR 6672. − Determinação de Tamanho de Grãos Austeníticos: ASTM E112.

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− Ataque com reativos metalografos em ligas ferrosas: NBR 8108. − Determinação de Inclusões em Materiais Metálicos: ASTM E-45. − Preparação de Corpos de Prova para Análise Metalográfica: NBR 13284. 6. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS Forno para tratamentos térmicos.

Figura 1 - Forno para tratamentos térmicos.

Tinta para marcação – metal traço. Pincel. Riscador mecânico (máquina de escalonar) – escala 5mm. Paquímetro digital

Figura 2 – Paquímetro Digital.

Dispositivo centralizador. Máquina de ensaios de impacto;

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Figura 3 – Máquina universal de ensaios de impacto

Máquina universal de ensaios mecânicos – capacidade de 20 toneladas.

Figura 4 – Máquina universal de ensaios mecânicos. Cortadeira de amostras.

Figura 5 – Cortadeira de amostras.

Máquina para embutir (prensa embutidora).

Figura 6 – Máquina para embutir.

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Lixas (grãos 150, 240, 320, 400, 600).

Figura 7 – Mesa para lixamento (lixas).

Máquina para polimento.

Figura 8 – Máquina para polimento. Microscópio óptico – capacidade de ampliação de 100 a 630 Vezes.

Figura 9 – Microscópio Óptico.

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7. DESCRIÇÃO DE ENSAIO 7.1. PREPARAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA 7.1.2. TÊMPERA Das 06 amostras que foram temperadas, 02 foram separadas (01 para ensaio de tração e 01 para ensaio de impacto); temperadas em forno a 900°C durante 40 minutos, com posterior resfriamento em óleo. 7.1.3. REVENIMENTO Das 04 amostras que foram temperadas, 02 foram revenidas à 300⁰C por 2 horas, e separadas (01 para ensaio de tração e 01 para ensaio de impacto) e 02 foram revenidas à 500⁰C por 2 horas, e separadas (01 para ensaio de tração e 01 para ensaio de impacto), com posterior resfriamento ao ar. 7.2. PROCEDIMENTOS ENSAIO DE TRAÇÃO 1º) Determinar a área da região útil do corpo de prova, levantando características como diâmetro, largura, espessura, conforme for o caso. A medição deverá ser feita em três pontos do corpo de prova e, em seguida, deve-se girar o mesmo a 90º e repetir as três medições. Os valores a serem utilizados no cálculo da área útil serão sempre os menores que foram mensurados. Também se deve tomar o cuidado para não efetuar a medição do diâmetro/largura na região próxima ao raio de acabamento da região útil da peça, visto que nesta posição a leitura será influenciada/deturpada pela presença deste raio 2º) Pintar com tinta apropriada a região ao longo do comprimento de toda a área útil do corpo de prova. Atentar para que a largura desta faixa pintada não seja tão demasiada, visto que a mesma poderá causar interferência na posterior fixação do extensômetro ao corpo de prova, levando a erros de medição. 3º) Marcar intervalos iguais (no caso de 5 em 5mm) sobre a região que fora pintada anteriormente através da máquina de traçar. Esta demarcação preferencialmente deve ser feita de modo centralizado ao longo do comprimento do corpo. O comprimento da região a ser considerada no alongamento do corpo de prova após o ensaio de tração é de 5 vezes o diâmetro. 4º) Posicionar o corpo de prova no equipamento universal de ensaios mecânicos. 5º) Instalar/fixar o extensômetro no corpo de prova. Cuidar para que as “garras” de fixação do extensômetro não sejam posicionadas sobre a faixa que fora pintada com a tinta especial para demarcação. 6º) Executar o teste e anotar os valores das cargas aplicadas e das respectivas deformações sofridas pelo corpo de prova. 7º) Após retirar o corpo de prova da máquina universal de ensaios mecânicos, unir as partes do corpo de prova e avaliar o alongamento, em mm, sofrido pelo mesmo, tomando como referência as marcas traçadas sobre a tinta de demarcação. Com este valor é possível calcular o alongamento em termos percentuais. 8º) Ainda com as partes do corpo de prova unidas, medir o diâmetro na região onde ocorreu o empescoçamento, a fim de avaliar a estricção sofrida.

7.3. ENSAIO DE IMPACTO

1º) Medir a largura do corpo de prova em três ou mais pontos e registrar o menor valor lido. 2º) Medir, através do paquímetro com ponteira especial, a outra dimensão da largura do corpo de prova, de forma a mensurar na região com o entalhe em V. Nota: medir em três ou mais pontos e registrar o menor valor lido. 3º) Determinar a área útil do corpo de prova através dos valores encontrados nos passos nº 1 e 2. 4º) Carregar o ponteiro mostrador da máquina universal de ensaio e impacto.

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5º) Posicionar, através do dispositivo centralizador, o corpo de prova no alojamento apropriado. 6º) Liberar o pêndulo e registrar o valor indicado no mostrador. 7º) Calcular a energia absorvida pelo corpo por unidade de área. 7.4. PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS METALOGRÁFICAS 1º) Analisar a região onde será cortada a amostra 2º) Efetuar o corte do corpo de prova, obtendo uma seção transversal e uma longitudinal. 3º) Embutir os pedaços da amostra do corpo de prova. 4º) Lixar a superfície na qual estão visíveis as amostras do corpo de prova. Observação: a seguinte ordem de lixamento é recomendada (pelo tamanho de grão da lixa): 150, 240, 320, 400, 600. A cada troca de tipo de lixa deve-se girar a amostra em 90º. 5º) Lavar a amostra em água. 6º) Polir a amostra na máquina apropriada utilizando uma pasta a base de diamante. 7º) Lavar em água. 8º) Lavar com álcool. 9º) Secar com algodão. 7.5. GRÁFICO

7.6. ANÁLISE METALOGRÁFICA DAS AMOSTRAS As micrografias retiradas das amostras, as quais são mencionadas no decorrer desta análise, estão dispostas no anexo 01 deste relatório. Desta forma, as referências de coloração feitas durante a descrição das microestruturas dizem respeito a estas micrografias:

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7.6.1 AMOSTRA 01 T Corpo de prova feito com aço SAE 8640 normalizado. Microestrutura: grãos de ferrita, perlita e bainita. Microestrutura: Na análise de microestrutura constituinte pode-se observar Ferrita, Perlita e Bainita com uma distribuição irregular, característico de material sem tratamento térmico. Tamanho de grão: 9 µmm. Micrografia: ver figuras 10 e 11, em anexo. 7.6.2 AMOSTRA 02 T Corpo de prova feito com aço SAE 8640 Temperado a 900ºC por 40 minutos e resfriado em óleo. Microestrutura: estrutura tomada por placas de ferrita em meio a veios de martensita e perlita. Tamanho de grão: 9 µmm. Micrografia: ver figura 12, em anexo. 7.6.3. AMOSTRA 03 T Corpo de prova feito com aço SAE 8640 Temperado a 900ºC por 40 minutos, resfriado em óleo e revenido a 300ºC por 2 horas e resfriado a temperatura ambiente. Microestrutura: Encontra-se na estrutura desta amostra ferrita e martensita revenida. Tamanho de grão: 9 µmm. Micrografia: ver figura 13, em anexo. 7.6.4. AMOSTRA 04 T Corpo de prova feito com aço SAE 8640 Temperado a 900ºC por 40 minutos, resfriado em óleo e revenido a 500ºC por 2 horas e resfriado a temperatura ambiente. Microestrutura: Martensita revenida e ferrita em maior quantidade que na amostra 3 (revenida a 300⁰C). Tamanho de grão: 9 µmm. Micrografia: ver figura 14, em anexo. 8. CONCLUSÃO

Finalmente, a finalidade da realização dos ensaios aqui relatados – que é a de proporcionar o

conhecimento sobre a forma de análise das microestruturas e dos micro-constituintes dos materiais metálicos

empregados em engenharia, suas alterações estruturais sofridas em virtude da aplicação de tratamentos

térmicos e termoquímicos e do comportamento mecânico resultante destes dois fatores citados anteriormente

– o processo de análise, de uma maneira geral, favoreceu ao entendimento da teoria vista em aula, tendo como

foco a visão prática no assunto.

Amostra natural (sem tratamento térmico): Os testes deste material obtiveram resultados coerentes com

as informações bibliográficas para o SAE 8640. Na análise de microestrutura constituinte pode-se observar

Ferrita e Perlita com uma distribuição irregular, característico de material sem tratamento térmico.

Amostra temperada a 840ºC: Esta amostra não apresentou alongamento nem extricção, com um limite

de resistência altíssimo,nenhum escoamento e baixíssima resistência ao impacto. Apenas a dureza se manteve

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próxima aos valores bibliográficos. Na analise metalográfica, observa-se uma estrutura tomada por placas de

ferrita em meio a veios de martensita e perlita, demonstrando uma enorme fragilidade do material. Durante o

tratamento térmico é impossível resfriar a amostra a uma taxa uniforme ao longo de toda sua extensão; as

regiões na superfície irão sempre resfriar mais rapidamente do que as regiões do interior. Portanto, a austenita

irá se transformar ao longo de uma faixa de temperaturas, produzindo uma possível variação no interior de

uma amostra.

O sucesso de um tratamento térmico de aços para produzir uma estrutura predominante martensítica ao

longo de toda a seção reta do material depende principalmente de três fatores:

1. Composição da liga;

2. Tipo e natureza do meio de resfriamento;

3. Tamanho e forma da amostra.

Com base nessas informações, observa-se que o tamanho das amostras estava dentro dos padrões

exigidos para os ensaios, já a composição química da liga não foi analisado para que pudesse ser comparado

ao da literatura.

As amostras temperadas e revenidas a 300ºC e 500ºC apresentaram dados semelhantes em seus ensaios, porém a peça revenida a 300ºC se mostrou mais frágil do que a revenida a 500ºC. O motivo dessa diferença pode ser comprovado em sua microestrutura, onde a amostra revenida a 500ºC apresenta uma estrutura mais homogênea.

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9. ANEXOS 9.1 ANEXO 01

Figura 10 - Micrografia da amostra do aço SAE 8640 normalizado com 100x de aumento.

Figura 11 - Micrografia da amostra do aço SAE 8640 normalizado com 500x de aumento.

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Figura 12 - Micrografia da camada Temperada da amostra do aço SAE 8640 com 1000x de aumento.

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Figura 13 - Micrografia da camada da amostra do aço SAE 8640 temperado e revenido à

300⁰C com 1000x de aumento.

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Figura 14 - Micrografia da camada da amostra do aço SAE 8640 temperado e revenido à 500⁰C com 1000x de aumento.

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Bibliografia: Ciência e Engenharia dos Materiais: Uma Introdução, William D. Callister, Jr.

http://www.portalnaval.com.br/upload/img/Convers%C3%A3o%20Durezas.pdf

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Anexo 02

Identificação Tratamento

Térmico Dureza

Corpos de prova

para ensaio de impacto modelo Charpy

Corpos de prova para ensaio de tração

Energia absorvida

no impacto (J/cm2)

σesc (MPa) σmáx (MPa) Along. (%)

Estricção (%)

SAE8640 Amostra 1

Normalizado 104.9 HB

26.16 613.52 868.03 18.375 51.63

SAE8640 Amostra 2

Temperado 54.6 HRc

12.32 * 1505.88 * *

SAE8640 Amostra 3

Temperado + Revenido

(300⁰C)

43.8 HRc

19.43 1528.17 1670.18 3.625 28.22

SAE8640 Amostra 4

Temperado + Revenido

(500⁰C)

33.1 HRc

71.16 1202.74 1233.33 15 56.73