P.I (1 sem 2022-versão final)

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Escola de Engenharia e Exatas
Projeto Interdisciplinar − 1ºsem/2022
	Alunos(as): 
	NOME
	CURSO
	RA
	TURMA
	Bruna Cecília Pedroso de Camargo
	Química Bacharelado
	00295843
	QUIBACH.3.PTA.N
	Diogo Santana Ferreira 
	Química Bacharelado
	00309747
	QUIBACH.3.PTA.N
	Giovana Vidal Soares
	Química Bacharelado
	00291946
	QUIBACH.3.PTA.N
	Livia Sales de Araujo
	Química Bacharelado
	00309536
	QUIBACH.3.PTA.N
	Patricia Rezende da Silva
	Química Bacharelado
	00292967
	QUIBACH.3.PTA.N
	Vinicius Viotto de Souza
	Química Licenciatura
	00295841
	QUILIC.3.PTA.N
	Disciplina
Disciplina líder: Ciência dos Materiais
ESTUDO DAS PROPRIEDADES DO AÇO 1045 EM PARALELO AO AÇO 1020
Camargo, B.C.P.; Ferreira, D.S.; Soares, G.V.; Araujo, L.S.; Silva, P.R.; Souza, V.V.;
Orientador(a): Professora Rocio Del Pilar Bendezu Hernadez (Docente do Centro Universitário das Américas – FAM); Disciplina: Ciência dos Materiais.
Centro Universitário das Américas – FAM.
E-mail(s): 
bcecilia.camargo@gmail.com 
diodoespcex@gmail.com
gividaal@gmail.com
livia.araujo7@hotmail.com
paty20rezende@gmail.com
viniciusviotto99@gmail.com
RESUMO 
O aço 1045, tem em sua composição química, praticamente somente teor de carbono controlado. Composto basicamente por cerca de 0,45 a 0,60% de Carbono (C), 0,60% a 0,90% de Manganês (Mn), 0,05% de Enxofre (S), 0,04% de Fósforo (P) e o restante de Ferro (Fe). O presente trabalho pretende-se analisar e testar as propriedades do aço 1045 e compará-lo ao aço 1020. Ao final dos ensaios e da análise dos resultados, foi possível observar com clareza as diferenças no comportamento dos aços. Contudo, a análise comparativa da dureza indicou que o aço 1045 possui razoável usinabilidade, interação entre o processo de fabricação e as características do material utilizado, e boas propriedades mecânicas. 
Palavras chave: Aço 1045, Microestrutura, Dureza, Carbono, Ensaio Metalográfico.
ABSTRACT
The 1045 steel has in its chemical composition practically only controlled carbon content. Basically composed of about 0.45 to 0.60% Carbon (C), 0.60% to 0.90% Manganese (Mn), 0.05% Sulfur (S), 0.04% Phosphorus (P) and the rest of Iron (Fe). The present work intends to analyze and test the properties of 1045 steel and compare it to 1020 steel. At the end of the tests and analysis of the results, it was possible to clearly observe the differences in the behavior of the steels. However, the comparative analysis of hardness indicated that 1045 steel has reasonable machinability, interaction between the manufacturing process and the characteristics of the material used, and good mechanical properties.
Keywords: 1045 Steel, Microstructure, Hardness, Carbon, Metallographic Test.
INTRODUÇÃO
	O aço teve sua origem datada de aproximadamente 4500 anos atrás, nos desertos da Ásia Menor, oeste da Ásia. Evidências mostram que tribos nômades colhiam o ferro metálico que achavam de restos de meteoritos. Vestígios dos quais também esteve presente em regiões da Groenlândia.[1] 
	Entretanto, há diversos modelos que asseguram o conhecimento do ferro/aço. Acredita-se, também, que o ferro foi descoberto cerca de 6.000 a. C., quando pedras de minérios estavam ao entorno de fogueiras, e por conta do calor, o ferro se derretia. Por fim, acabou se tornando um metal precioso, pois era um material de difícil acesso e uso.[1] 
	O ferro começou a ser muito utilizado em meados do ano de 1856, quando o homem descobriu a usabilidade e os meios de produção do aço. E com o passar dos anos, por ser mais resistente que o ferro e com a possibilidade de ser produzido a grande escala, foi se tornando grande matéria prima para as indústrias.[1] 
 O aço é uma liga metálica formada de ferro e carbono, e pode ser utilizado para produzir outras ligas. O que normalmente é chamado de ferro, é aço. Ao comparar um com o outro, pode-se dizer que o ferro tem menor resistência mecânica, muito utilizados na fabricação de grades, portões, entre outros produtos, onde se aproveita a plasticidade do material, permitindo que o mesmo seja moldado, desenhado, etc. Já o aço, possui resistência ao desgaste, impacto, corrosão, e aproveitamento, pois o aço é um material que pode ser reciclado, etc. Por suas propriedades serem vantajosas e por possuir um baixo custo, o aço foi um dos materiais mais consumidos na Revolução Industrial.[2] 
Para a produção do aço, utiliza-se do ferro, em forma de minério, que pode ser encontrado em toda a crosta terrestre, fortemente associado ao oxigênio e a sílica. O minério de ferro é um óxido de ferro com a adição de areia fina. O carbono também pode ser obtido por meio da natureza, sendo encontrado de diversas formas, uma delas, muito usada na siderurgia é o carvão mineral e vegetal. O carvão possui dois papéis na fabricação do aço, um como redutor, se associando ao oxigênio do ferro para se ligar ao carbono e também como combustível, permitindo alcançar altas temperaturas para a fusão do minério.[1] 
No processo de redução o ferro se liquefaz, tornando-o de primeira fusão ou ferro gusa. E o minério é modificado em pelotas e o carvão é destilado para se obter o coque, para ainda extrair subprodutos carboquímicos. Após esse processo, impurezas são retiradas do processo para se tornarem outros produtos, como a matéria prima para a fabricação do cimento. Em seguida é iniciada a fase de refino, o ferro gusa é direcionado para a aciaria, em estado líquido, para ser convertido em aço, por meio da queima de impurezas e adições de outros compostos. A terceira fase é a laminação, onde o aço está em processo de solidificação, tomando forma como se desejar. Em dias atuais, esses processos são minuciosamente estudados para reduzir o tempo de cada etapa, produzindo mais em menos tempo, assim gerando menos impacto ao meio.[1] 
Há diversos tipos de aço utilizados na indústria, para as mais diversas aplicações, e suas classificações são de acordo com as normas americanas SAE/AISI, classificação de aços especiais para a construção mecânica, no Brasil, a ABNT. No geral são nomeados por meio de quatro algarismos, na forma de ABXX, onde A e B são números que indicam os principais elementos presentes na liga, composição do aço. Já os algarismos XX, no final da nomenclatura, demonstram a porcentagem em peso de carbono, multiplicado por 100. Como no aço 1045, um aço de carbono em sua composição. Quando a designação termina em XXX, a quantidade de carbono é igual ou maior que 1,0%.[3] 
O aço 1045, tem em sua composição química, praticamente somente teor de carbono controlado. Composto basicamente por cerca de 0,45 a 0,60% de Carbono (C), 0,60% a 0,90% de Manganês (Mn), 0,05% de Enxofre (S), 0,04% de Fósforo (P) e o restante de Ferro (Fe). Composição da qual não garante alta repetitividade em processamento, quando em residuais, mas possui custo acessível quando comparado com os mais diversos aços.[2] 
Por ser um aço com médio teor de carbono em sua composição, com resistência mecânica entre 570 e 700 MPa e dureza Brinell, Brinell (HB) é a relação entre a carga aplicada e a área da calota esférica impressa no material testado, que é de entre 170 e 210 HB. Em relação às propriedades mecânicas, pode-se dizer que possui razoável usinabilidade, interação entre o processo de fabricação e as características do material utilizado, e boas propriedades mecânicas. Resistência à tração, é a tensão, que é medida pela razão da força por unidade de área, correspondente a 585 MPa ou 84800 psi. Módulo elasticidade é a grandeza proporcional a rigidez quando o aço estiver submetido a tração, pressão e compressão,que é de 190 GPa (27557 ksi) podendo chegar a 210 GPa (30458 ksi).[2] 
Segundo, Gerdau em Tratamento térmico, os metais são constituídos de um aglomerado de átomos, organizados, chamada de estrutura cristalina, forma da qual ajuda a compreender as propriedades mecânicas e físicas dos metais.[4] 
	Visto isso, a posição dos átomos, a ordenação e os contornos de grãos, contorno entre dois cristais sólidos de uma face cristalina, são o que determinamsuas propriedades, citadas anteriormente.[4] 
A imagem a seguir apresenta contorno de grãos de uma chapa de aço 1045 sem nenhum ataque químico ou com outra espécie, lavada após o lixamento, somente com água. Contornos dos quais não possuem um padrão, visto que suas microestruturas, partes escuras, possuem certas desseguralidade.[4] 
Figura 1: SILVA, Amanda em “INFLUÊNCIA DE DIVERSOS TRATAMENTOS TÉRMICOS NA MICROESTRUTURA E DUREZA DO AÇO 1045 “
Dessa forma, considerando-se a composição do aço e suas propriedades, o decorrer deste trabalho pretende-se analisar e testar as propriedades do aço 1045 e compará-lo ao aço 1020.
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais:
· Cortadora Metalografica CM40;
· Embutidora digital para metalografia;
· Lixadeira e Politriz modelo PLF;
· Rockewell hardness testing machine;
· Microscópio;
· Baquelite;
· Ácido nítrico;
· Etanol;
Métodos:
O processo de corte do aço foi realizado através do equipamento cortadora metalográfica de bancada CM40, onde conta com um processo que utiliza água com aditivo antioxidante refrigerante para evitar aquecimento excessivo e ocorrer algum tipo de dano físico e prejudicar a análise do material. 
Após o processo de corte utilizando o pedaço do aço 1045 prosseguiu-se na embutidora digital para metalografia onde a peça passou por um processo onde foi colocada em um molde de baquelite para tornar a manipulação para o estudo do aço mais prático. Durante o processo para criação do molde a temperatura do equipamento chegou até 160º e 2000 de pressão para derreter o polímero e deixar o molde na medida correta em torno do aço. 
Dando continuidade no procedimento com o aço já embutido no polimento passa-se para o processo de lixamento e polimento do aço, onde iniciou-se com a lixa de 180, e foi mudando gradualmente para 380, 600, 1500 e para polir utilizou-se a de 1 micro e 0,5 micro, até notar que a superfície estava completamente lisa e polida, durante o processo de ambos foi colocado água constantemente para não haver aquecimento e degradação do material para seguir com os próximos passos do estudo.
Antes do processo de visualização dos grãos do aço no microscópio a peça passa por um ataque químico de 10s utilizando uma solução denominada nital, que como citado consiste em uma mistura de ácido nítrico e etanol, para retirar as impurezas e facilitar a observação dos grãos e da microestrutura do aço no microscópio.
Após o banho na solução a peça foi lavada abundantemente com água destilada para retirar todos os resquícios da solução. 
No microscópio a peça foi analisada com as lentes de X4, X10, X20 e X40 e anotado os resultados obtidos dos tamanhos dos grãos da superfície.
O último teste realizado no metal foi o de dureza onde foi utilizado o equipamento Rockewell hardness testing machine onde realizou-se 3 vezes o teste de dureza e anotou-se os valores, a peça em seguida foi descartada de outras possíveis análises pois o teste é destrutivo.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Análise Metalográfica 
 Figura 2: Próprio Autor
Na imagem 2 nota se uma homogeneidade entre os grãos de ferrita, (que representam os grãos mais claros), e a perlita (que representam os grãos mais escuros), confirmando o'que foi pesquisado na literatura, onde o aço 1045 apresenta uma razoável usinabilidade e boas propriedades mecânicas. Importante destacar também a estrutura da ferrita, (que é responsável por diminuir a dureza e resistência mecânica, porém facilita a usinagem). Em contraproposta a perlita aumenta a dureza e prejudica a usinabilidade.
 Figura 3: Grupo X de PI
 
 Na imagem 3 do aço 1020 (aumentada 40x) nota-se uma maior predominância de ferrita (grãos mais claros) do que perlita ( grãos mais escuros), demonstrando ser uma liga de aço com mais usinagem do que a liga do aço 1045. Porém isso o torna mais fraco em questão de resistência mecânica. 
Teste de Dureza
A fim de determinar a capacidade do aço 1045 de resistir a cargas de compressão pontuais, e, paralelamente, conhecer a resistência mecânica aproximada do material, foi realizado o teste de dureza, apresentando três resultados, sua variação de resultados e média. 
 Também serão apresentados três resultados do teste de dureza no aço 1020, para que seja realizado um comparativo entre os aços.
Tabela 1: Comparação dos parâmetros entre os aços 1045 e 1020.
	Comparação dos parâmetros entre os aços 1045 e 1020
	
Aço 1045
	Resultado 01: 78,0 HRB
	
	Resultado 02: 80,0 HRB
	
	Resultado 03: 82,0 HRB
	Variação : 02 
	Média : 80,0 HRB
	
Aço 1020
	Resultado 01: 56,5 HRB
	
	Resultado 02: 53,5 HRB
	
	Resultado 03: 50,5 HRB
	Variação : 03
	Média : 53,5 HRB
Ao analisar a tabela, ela indica que o aço 1020 tem a média de endurecimento igual a 53,5 HRB, apresentando que, quando em confrontação ao aço 1045 cuja sua média é igual a 80,0 HRB , demonstra-se inferior. Isso pois ele possui mais conformabilidade e soldabilidade que as demais ligas de aço. 
Figura 4 / 5 / 6 / 7: Resultados 01, 02 e 03 do teste de dureza do aço 1045. 
Figura 8 / 9 / 10 / 11: Resultados 01, 02 e 03 do teste de dureza do aço 1020. 
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Conforme foi apresentado durante o artigo, o aço 1045 possui em sua nomenclatura, as informações do que é composto no aço, como também, a sua quantidade em forma de porcentagem, contendo carbono, manganês, enxofre, fósforo e ferro. Foram realizados diversos procedimentos a fim de revelar a sua estrutura interna, criando um contraste com a luz quando a mesma foi analisada no microscópio, onde é possível ver o tamanho dos grãos e medir o seu comprimento para a identificação do mesmo. A escolha desse tipo de análise é importante pois dessa forma conseguimos comprovar, e até mesmo identificar qual o tipo de aço que está sendo analisado, como também é possível fazer a sua diferenciação com outros tipos de aços semelhantes, porém com propriedades diferentes, como no caso do aço 1020, que foi realizada a comparação junto do aço 1045. A realização do teste de dureza foi propenso a identificar qual o nível de resistência mecânica o aço possuía, como também, a utilização do resultado em comparação com o aço 1020. 
Outro tipo de estudo que temos planejado, é sobre os benefícios que o aço 1045 traz quando utilizado na indústria, e também sobre a importância da importação dele aqui para o Brasil, por ser muito utilizado por empresas no ramo de transporte, construção civil, automotiva entre diversos outros, empresas de fora costumam ter um valor muito mais benéfico para a importação do aço aqui no Brasil, do que a compra dentro do país. 
REFERÊNCIAS
1. “O que é aço”. Disponível em:
<https://www.termovale.com.br/pt-br/novidades-e-dicas/o-que-e-aco>. 
Acesso em 04 de maio de 2022.
2. “O aço SAE 1045 e suas propriedades”. Disponível em: 
<https://giassiferroeaco.com.br/o-aco-sae-1045-e-suas-propriedades/> . 
Acesso em 04 de maio de 2022. 
3. “Tipos de aço e e sua classificação SAE/AISI/ABNT”. Disponível em:
<https://www2.gerdau.com.br/blog-acos-especiais/tipos-de-aco-e-sua-classificacao> . Acesso em 07 de maio de 2022. 
4. SILVA, A.O. Título: "Influência de diversos tratamentos térmicos na microestrutura e dureza do aço 1045”. Disponível em:
<https://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/60636/3/2021_tcc_aosilva.pdf>. 
Acesso em 07 de maio de 2022.