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TÓPICOS COMPLEMENTARES DE ENGENHARIA MECÂNICA
Professor Jose Bettio
ATIVIDADE DISCURSIVA
Aluno:Lucas de Oliveira RA: 232986712986
ENGENHARIA MECÂNICA
NOVEMBRO DE 2018
PROJETO DE SUBSTITUIÇÃO DE COMPONENTE EM AÇO
1 - OBJETIVO
O ponto de partida para o trabalhoapresentado a seguir foi o desafio proposto pelo enunciado da Atividade Discursiva: 
“O eixo de um automóvel de competição Baja é feito de aço SAE 4340, em seu projeto original. Uma revisão de projeto prevê a redução de peso e de custo para vários componentes. Elabore um pequeno projeto, argumentando se é ou não possível trocar este aço por outro, levando em consideração uma redução de custo e o dimensional. Utilize todos os tratamentos térmicos que você aprendeu até o momento para este reprojeto”.
2 – ANÁLISES DAS RESISTÊNCIAS E PREÇOS
Diante dessas exigências, de uma resistência equivalente por um custo menor, foram analisadas as principais ligas (com médio teor de carbono)disponíveis comercialmente no Brasil, como os açosproduzidos de acordo com as normas SAE 1035, 1040, 1045, 1345, 4130, 4140 e 4142 e 8640. 
A avaliação considerou principalmente a resistência mecânica, usinabilidade, opções de tratamento térmico e o preço por quilo. Ao final do processo, foram selecionadasas duas melhores opções para o projeto: 
- Material Atual:Aço 4340. Limite de escoamento de 470 MPa e limite de tração de 745 MPa. R$ 4,80/kg
- Opção 1:Aço 1045. Limite de escoamento de 450 MPa e limite de tração de 585 MPa. R$ 3,10/kg
- Opção 2: Aço 4140. Limite de escoamento de 415MPa e limite de tração de 655 MPa. R$ 3,70/kg
3-DETALHAMENTO DA OPÇÃO EM AÇO 1045 
O aço SAE 1045 (também denominado como AISI 1045) é um material que possui um médio teor de carbono na sua composição química. Seulimite de escoamento é de 450 MPa, seulimite de tração é de 585 MPa e sua dureza Brinellpode atingir até 210HB.
Na sua composição química estão presentes, além do ferro, traços de manganês (0,6 a 0,9%), carbono (0,42 a 0,5%), enxofre (0,05% no máximo) e fósforo (0,04% no máximo), além de outros elementos secundários.
É um aço de construção mecânica muito comum, conhecido pela resistência mediana, razoável usinabilidade e pouca temperabilidade. Suas maiores aplicações sãoem componentes estruturais, elementos de máquinas e produtos forjados. Dessa forma, estaria adequado ao projeto do novo eixo para o Baja. 
O aço 1045 costuma receber os seguintes tratamentos térmicos para melhorar as suas propriedades:
Recozimento: é realizado aquecendo o material em temperaturas entre 800 e 850oC. O tempo mínimo é deuma hora para cada 25 mm de espessura. A seguir, o açoé resfriadolentamente dentro do forno.
Normalização:é um processo obtido entre 870e 920oC.Também é preciso, no mínimo, uma hora de forno para cada 25 mm de espessura. O resfriamento costuma ser feito fora do forno, em ar calmo.
Têmpera:é feita em temperaturas entre 820 e 850oC.O aço deve ser aquecido por uma hora (a cada 25 mm de espessura) e resfriado em água ou polímero. Para resfriar em óleo, usar temperaturas entre 840 e 860 oC.
Revenimento:deve ser realizado após a têmpera, quando o açoestiver ao redor de 70oC. O processo costuma usar temperaturas entre 400 e 650oC por, no mínimo, duas horas. Depois o resfriamento é feito em ar calmo. 
Alívio de tensões:pode ser efetuado entre 550 e 660oC.As normas costumam pedir uma hora de encharque (uniformização da temperatura) e depois mais uma hora para cada 25 mm de espessura do material.
4 - DETALHAMENTO DA OPÇÃO EM AÇO 4140
O aço SAE 4140(também denominado como AISI4140) é um material que possui um médio teor de carbono na sua composição química. Seulimite de escoamento é de 415MPa, seu limite de tração é de 655 MPa e sua dureza Brinellpode atingir até197HB.
Na sua composição química estão presentes, além do ferro, traços de cromo (0,8 a 1,1%), manganês (0,75 a 1,0%), carbono (0,38 a 0,43%), molibdênio (0,15 a 0,25%), silício (0,15 a 0,3%), enxofre (0,04% no máximo) e fósforo (0,035% no máximo), além de outros elementos secundários.
É um aço de construção mecânica conhecido pela boa ductilidadee facilidade de usinagem após ser recozido. A presença de cromo e molibdênio na sua formulação melhora a resposta do material ao tratamento térmico e possibilita umaelevação da resistência à tração, fadiga, impacto e abrasão. Suas principais aplicações são em eixos, engrenagens, parafusos e porcas, além de ser usado também como aço ferramenta. Considerando o seu custo-benefício, seria uma excelente opção para o projeto do novo eixo para o Baja. 
O aço 4140 costuma receber os seguintes tratamentos térmicos para melhorar as suas propriedades:
Recozimento: é realizado aquecendo o material na temperatura de 872oC. O tempo mínimo é deuma hora para cada 25 mm de espessura. A seguir, o açoé resfriadolentamente dentro do forno.
Normalização: é um processo obtido entre 870e 900oC. Também é preciso, no mínimo, uma hora de forno para cada 25 mm de espessura. O resfriamento pode ser feito em ar calmo ou com ventilação forçada.
Têmpera: é feita em temperaturas entre 840 e 870 oC. O aço deve ser aquecido por uma hora (a cada 25 mm de espessura) e resfriado em água ou polímero (a melhor opção para se ter uma maior precisão dimensional).
Revenimento:deve ser executado entre 380 e 649oC, dependendo da resistência desejada (nunca abaixo de 370oC, o que fragiliza o material). Após a realização do processo, resfriar em ar calmo.
Endurecimento Superficial:esse material também costuma receber tratamentos de endurecimento superficial, como a nitretação e a cementação. A profundidade atingida costuma variar entre 0,3 e 0,6 mm.