LABORATÓRIO DE MATERIAIS(resumo)

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LABORATÓRIO DE MATERIAIS 
TRANSIÇÃO DÚCTIL FRÁGIL
Objetivo: aliviar tensões, reduzir a resistência, aumentar ductilidade/ tenacidade, e produzir uma microestrutura específica
Ensaios mecânicos - Procedimentos padronizados que simulam os esforços que certo material pode sofrer nas condições de uso, assim determinando os limites de sua solicitação. São classificados em dois tipos, destrutivos e não destrutivos. 
Ensaios Não Destrutivos - São utilizados na inspeção de materiais e equipamentos sem danificá-los, incluem métodos capazes de proporcionar informações a respeito do teor de defeitos de um determinado produto, das características tecnológicas de um material, ou ainda, da monitoração da degradação em serviço de componentes, equipamentos e estruturas.
Ensaios Destrutivos - São classificados como qualquer ensaio que deixam uma marca ou sinal na peça ou corpo de prova utilizado. (exemplo: ensaio de impacto). O ensaio de impacto é utilizado para determinar qual a máxima energia que pode ser absorvida pelo material até seu rompimento. 
Os metais de estrutura CFC e a maioria dos de HC não apresentam uma transição dúctil-frágil, a transição é um comportamento tipicamente de estruturas (CCC). (A temperatura de transição pode variar de acordo com o tamanho dos grãos e a quantidade de carbono do material.) Os materiais que apresentam essas estruturas devem ser utilizados acima da temperatura de transição (evitando falhas e acidentes), pois a fratura frágil ocorre sem deformação, produzindo uma superfície de fratura plana, não possibilitando tempo para reparos, enquanto a fratura dúctil possui uma deformação plástica, possibilitando identificar a falha e realizar os devidos reparos.
Recozimento - Trata-se de um tratamento térmico onde material é exposto a uma temperatura elevada durante um período de tempo prolongado, e então resfriado lentamente.
Normalização - Os aços deformados plasticamente (ex: ensaio Charpy) consistem em grãos de Perlita com formas irregulares que variam bastante seus tamanhos. A normalização é aplicada para refinar os grãos, diminuindo seu tamanho médio, e produzindo uma distribuição mais uniforme e desejável. Ela é obtida pelo aquecimento até aproximadamente 55º graus acima da temperatura critica superior (linha que indica início da passagem da estrutura CFC para CCC durante o resfriamento). Após tempo suficiente para a liga transformar-se completamente em austenita o tratamento é encerrado por resfriamento ao ar.
As peças foram mantidas em 900º C por 40 min, depois resfriadas no forno por algumas horas, produzindo uma microestrutura mais dúctil e com uma estrutura de grãos mais uniforme, formada em sua maior parte por perlita grosseira.
Entalhe - O entalhe no corpo de prova gera um estado triaxial de tensões, por se tratar de um concentrador de tensões. Sem o entalhe, o corpo de prova deformaria plasticamente, e poderia não quebrar, o que invalidaria o ensaio.
Foram realizados entalhes em todos os 20 corpos de prova
Lixamento – Serve para retirar o óxido de carbono formado, e possibilitar a medição da dureza sem prejudicá-la.
Medição de Dureza (Rockwell) - Consiste em aplicar uma força sob o material com um cone de diamante ou de esfera de aço. O cone é pressionado contra a superfície do corpo de prova com uma pré-carga, até atingir o equilíbrio, a partir daí um dispositivo indicativo acoplado ao medidor é ajustado para a posição zero. Ainda com a pré-carga aplicada, uma segunda carga é introduzida, aumentando a penetração. Atingido novamente o equilíbrio a carga é removida, mantendo-se a pré- carga. A remoção da carga provoca uma recuperação parcial, reduzindo a profundidade da penetração. O aumento permanente na profundidade da penetração resultante da aplicação e remoção da carga é usado para calcular o valor da dureza Rockwell. O principal fator que influencia na dureza do aço carbono é a quantidade de carbono presente na liga. Os aços com maior concentração de carbono apresentam maior dureza do que os aços com menor concentração. 
Confirmamos essa afirmação com as medições de dureza (Tabela 1) dos aços ABNT 1010 e ABNT 1045. Nessa tabela, observamos maior dureza no aço ABNT 1045, justamente por conter um teor maior de carbono.
Teste de Impacto Charpy - É utilizado para medir a energia de impacto (tenacidade). Representa o teste de um material em condições potencialmente mais severas em relação aos ensaios de tração (por exemplo) que não podem prever o comportamento de fraturas sobre certas circunstâncias. As condições potencialmente mais severas à possibilidade de fratura são: deformação a uma temperatura relativamente baixa; uma taxa de deformação elevada e um estado triaxial de tensão (devido a presença de entalhe, por exemplo). 
O teste de ensaio Charpy foi realizado com os corpos de prova com entalhe em “V”. No ensaio, a carga é aplicada no corpo de prova através do impacto gerado por meio de um martelo pendular (com aresta em forma de cunha), que ao ser liberado de uma posição elevada h atinge e fratura o corpo de prova no entalhe. Após o impacto o pêndulo continua elevando-se até uma altura máxima h’ (menor do que h). A absorção de energia é calculada a partir da diferença entre h e h’. As energias de impacto obtidas nesse ensaio são de utilizadas em um sentido relativo ou para fazer comparações, tendo seus valores isolados pouco significado. Com isso, através de comparações, foi possível determinar a transição dúctil frágil para os materiais estudados.
Metalografia – Serve para assegurar que as associações entre as propriedades e a estrutura dos materiais sejam compreendidas da forma correta; projetar ligas com novas combinações de propriedades; determinar se um material teve um tratamento térmico correto ; verificar o tipo de fratura mecânica. 
Preparação do material: 
(1) Corpos de prova (aço 1010 e 1045) foram cortados na transversal em dois pequenos pedaços, utilizando o policorte (elimina as alterações microestruturais existentes nos corpos de provas provenientes de trabalho mecânico a frio, resultando em superfícies planas com baixa rugosidade). (2) Os corpos de prova foram embutidos a quente com baquelite (o embutimento dos corpos de prova facilita o manuseio das peças e evita tanto o abaulamento durante o polimento quanto que amostras rasguem o pano de polimento ou a lixa). (3) Para remover as rebarbas dos corpos de prova embutidos, foi feito o lixamento (elimina riscos e marcas mais profundas da superfície). (4) As peças foram lavadas com água corrente para a retirada de poeiras e traços abrasivos. (5) Foram polidas com pasta de diamante, que tem como objetivo um acabamento superficial isento de marcas. (6) Foi feito o ataque químico, com 2% de nital (mistura de ácido nítrico e álcool etílico) que tem como objetivo permitir a visualização dos contornos de grão e as diferentes fases na microestrutura. (7) Foi feita a microscopia com as lentes de aumento x200 e x500, sendo possível observar a estrutura dos aços. 
Ferrita: É o constituinte mais mole dos aços, porém é o mais tenaz, e o mais maleável. A ferrita apresenta-se nos aços como constituinte e misturada com a cementita para formar parte da perlita. Se o aço é muito pobre em carbono, sua estrutura está formada quase que totalmente por grãos de ferrita.
Perlita: Sua estrutura está constituída por lâminas alternadas de ferrita e cementita, sendo a espessura das lâminas de ferrita superior ao das de cementita, estas últimas ficam em relevo depois do ataque com ácido nítrico. A perlita é mais dura e resistente que a ferrita, porém mais branda e maleável que a cementita. Apresenta-se em forma laminar, reticular e globular.
Determinação da faixa de transição 
a) Determinação da temperatura de transição teórica: É necessário calcular a energia média Em=(Emax-Emin)/2, sendo Emin a mínima energia absorvida, e Emax a máxima. 
b) Determinação da temperatura de transição experimental: É realizada a partir de observações em cada tipo de fratura decorrente de cada ensaio,a faixa é determinada no momento em que uma fratura totalmente frágil começa a apresentar deformações plásticas, em outras palavras começa a tornar-se dúctil.
CONCLUSÃO: 
O teste de dureza proporcionou resultados dentro do esperado, que seria o padrão de 60 HRB para o aço1010, e 80HRB para o aço1045. A determinação da temperatura teórica de transição foi por volta de -55°C (aço1010) e 10°C (aço1045), enquanto a obtida experimentalmente foi uma faixa de 0° à -10°C (aço1010) e 40° à 55°C (aço 1045), essa diferença ocorre devido ao fato dos corpos de prova analisados em certas temperaturas (superiores a 0°) não terem rompido. Os corpos de prova que não se romperam em nossos testes não fornecem a quantidade total de energia absorvida para ser efetuado os cálculos de temperatura de transição dúctil-frágil. Como foi observado na metalografia, após o recozimento e normalização o aço 1045 produziu uma microestrutura menos uniforme, com mais contornos de grãos, diferente do aço 1010, que produziu uma microestrutura com grãos mais refinados e melhor distribuídos. Isso acontece pelo fato do aço 1045 ser um aço com médio teor de carbono, enquanto o aço 1010 ser de baixo teor carbono, alterando as respectivas quantidades de ferrita e perlita de cada material estudado.
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS CARBONO
Objetivo: Estudar a influência do teor de carbono nas propriedades mecânicas de aços carbono 1020 e 1045 quando submetidos a diferentes tratamentos térmicos. 
Este trabalho tratará exclusivamente dos aços carbono 1020 e 1045. O 1020 é um aço de baixo carbono e é indicado para parafusos, chassis e veículos submetidos a esforços médios. Já o 1045 é um aço de médio carbono, ou seja, possui um maior teor de carbono em sua composição, sendo mais duro em relação ao 1020, portanto pode se sujeitar a maiores esforços, como em eixos e peças elaboradas. 
Aço – 	É uma liga metálica formada por ferro e carbono possuem como principais impurezas o Si, Mn, P, S, Al e podem ser classificados quanto a composição química, microestrutura e propriedade ou aplicação. As propriedades constituintes dos aços são: Austenita, Ferrita, Cementita e Perlita. 
Aço Carbono - O aço pode ser considerado aço carbono quando os elementos de sua liga não ultrapassam os seguintes valores: Carbono 2,0%, Sílica 0,60%, Fósforo 0,40%, Manganês 1,65%, Cobre 0,60%, Enxofre 0,05%. 
Tratamento Térmico - São operações que envolvem o resfriamento e aquecimento controlados de uma amostra que objetiva a mudança das propriedades mecânicas da mesma. A seguir veremos dois tipos de tratamentos: a normalização e o recozimento. É válido lembrar que ambos possuem suas transformações de fase a partir da austenita.
Recozimento - É um tratamento térmico que tem como finalidade aumentar a ductilidade e diminuir a dureza do material. Para o recozimento necessita-se aquecer o material até mais ou menos 50ºC acima do limite superior da zona crítica (linha A3) para aços hipoeutetóides e acima do limite inferior (linha A1) para os hipereutetóides, mantendo-se a temperatura por um determinado período de tempo e depois o resfriando dentro do próprio forno. Quanto maior for essa temperatura de recozimento e/ou o tempo em que a peça se encontra no forno, maior será o tamanho de grão final. Os microconstituintes que resultam do recozimento pleno são: perlita e ferrita para aços hipoeutetóides, cementita e perlita para aços hipereutetoídes e perlita para os aços eutetóides.
Normalização – A normalização é a austenitização completa do aço, seguida do resfriamento ao ar parado ou agitado. Essa maior velocidade de resfriamento, provoca o aumento de dureza do aço devido ao refino do grão e uma maior quantidade de perlita. Para aços hipoeutetoides, ao normaliza-lo encontra-se menor quantidade de ferrita comparado com o recozido. 
Os dois corpos de provas foram aquecidos durante 40 minutos (garantindo equilíbrio térmico em todo o volume do material). Em seguida, foram deixados ao ar para a redução contínua de suas temperaturas. Foi utilizado o forno a vácuo para evitar a oxidação que resulta na formação indesejada da “casca de óxido” e a formação de uma camada superficial mais mole no metal, também conhecido como descarbonetação. Após os dois tratamentos térmicos, houve o lixamento dos corpos de prova, para a remoção de oxidação.
Ensaio de Tração - Consiste na aplicação de esforços crescentes que tendem a esticar o corpo de prova até sua ruptura, este corpo deve possuir dimensões padronizadas para proporcionar a comparação dos valores obtidos com os teoricos. A deformação sofrida pelo material é distribuída de forma semelhante por todo o seu corpo até a carga máxima suportada pelo material. 
Com esse ensaio pode-se construir a curva tensão-deformação a qual apresenta inicialmente uma região linear, denominada região elástica. Até esse ponto, temos a máxima tensão que o material pode suportar sem que ocorra uma deformação permanente. 
Finalizada a região elástica, temos o início da região plástica, sendo que após o descarregamento das tensões, o material fica deformado permanentemente. Verifica-se o início da região plástica em vários metais e ligas dúcteis, principalmente no caso dos aços de baixo carbono, onde acontece o aumento da deformação com uma baixa variação de tensão. 
Consideramos um material mais dúctil que o outro, quando este possui uma maior zona plástica em relação a outro, enquanto um material frágil tem uma zona plástica quase inexistente. Neste ensaio podem ser determinados alguns dados quantitativos das características mecânicas do material, como: tensão limite de resistência, tensão limite de escoamento, alongamento, módulo de elasticidade, entre outros.
Tensão limite de resistência – É o ponto máx. da curva tensão-deformação, ou seja, a máxima tensão que o corpo suporta. Até esse ponto, a deformação está distribuída uniformemente no menor diâmetro do corpo. Após, inicia-se o processo de estricção ou “empescoçamento” do material, concentrando toda deformação.
 
Tensão limite de escoamento - Determinada a partir do afastamento inicial da região linear da curva. Nessa região, uma linha reta é construída paralelamente a região elástica da curva. A tensão limite de escoamento se encontra na intersecção desta linha paralela com a curva original. 
Módulo de elasticidade – (E) É a medida de rigidez do material, sendo inversamente proporcional a temperatura, ou seja, quanto maior for o valor de E, maior será a deformação elástica do material. É calculado pela tangente da zona elástica. 
Antes do ensaio de tração, houve a pintura e marcação da extensão de todos os corpos de prova para que, após o ensaio, fosse possível medir o comprimento final. O comprimento inicial de cada corpo de prova é de 50 mm, como o padrão. A primeira velocidade de tracionamento de todas as peças foi de 1mm/min até ter sido atingida uma deformação de 0,06% em relação ao comprimento original. Após isso, foi retirado o extensor e a segunda velocidade do tracionamento foi para 10mm/min.
Ensaio de Dureza - A dureza de um material representa o quão resistente ele é quando submetido a uma deformação plástica localizada, por exemplo, uma pequena impressão ou risco. Também uma possibilidade a baixo custo que possibilita o controle indireto das propriedades mecânicas e as dimensões dos aços. 
Para realizar o ensaio de dureza, foi utilizada uma carga de 10 kgf com penetrador de diamante. Antes disso, houve o embutimento com baquelite dos corpos de prova para facilitar o lixamento e manuseio dos materiais. Foram embutidos em conjunto os corpos do 1020 e 1045 separadamente. Os ensaios foram realizados na escala Vickers e convertidos para a escala Brinell. Foram realizadas 3 medições para cada corpo de prova, pois o espaçamento entre as impressões e a localização pode influenciar no resultado final, portanto, o cálculo médio desses valores torna os dados do ensaio mais preciso. 
Metalografia - Permite a observação de grãos, fases metálicas diferentese outros detalhes que compõe a microestrutura do material, para estudo e interpretação da macro e microestrutura. A observação das fases em um aço é feita após o polimento da amostra para que a luz incidida pelo microscópio seja refletida, seguindo-se pelo ataque com um reagente químico. Foi necessário o lixamento com lixas de granulometria extremamente pequenas, para amenizar possíveis irregularidades e o polimento com pasta de diamante. Em seguida, os corpos de provas embutidos foram atacados com Nital 2% para ajudar a visualização da microestrutura.
Comparando as microestruturas dos aços 1020: 
Normalizado - temos a presença de perlita mais fina e em maior quantidade, Recozido - a perlita é mais grossa e em menor quantidade.
Comparando as microestruturas dos aços 1050: 
Normalizado - grande concentração de perlita fina mais a ferrita, Recozido - perlita grossa mais ferrita, só que com grãos menores. 
Comparado os corpos de prova 1020 e 1045: podemos perceber que a quantidade de perlita no 1045 é visualmente maior, devido ao seu maior teor de carbono. 
Análise Química - Os corpos de provas recozidos foram enviados para análise química para certificação do teor de carbono presente. Os resultados foram que o corpo de prova do aço carbono possui 0,19% de carbono, enquanto o 1045 possui 0,43%
CONLCUSÃO: 
		Nas imagens da microestrutura é notável a diferença de teor de carbono dos corpos de provas, como também a estrutura, quantidade e coloração da perlita e da ferrita, que variam não somente com o teor de carbono, mas também, com o tipo de tratamento térmico realizado. Também é válido ressaltar que quanto maior a quantidade de uma microestrutura formada, menor será o tamanho dela.
 Ensaio de tração:
- Obtivemos que o aço 1045 tem maior resistência e limite de escoamento comparado ao 1020, devido a maior formação de perlita. 
- O aço 1045 normalizado possui maior resistência comparado ao 1045 recozido, ocasionado pela perlita fina. No recozimento, temos que a perlita grossa apresenta uma menor dureza que a perlita fina, pois apresenta grãos maiores, porém é menos dúctil que a perlita grossa, sendo assim, o normalizado possui uma dureza superior que a do recozido. 
- No caso em que a peça projetada tenha que suportar maiores tensões com variação desprezível em suas dimensões, a normalização acaba sendo mais eficiente. 
TRATAMENTO TÉRMICO DOS AÇOS 
Objetivo: medir as propriedades mecânicas, dos aços antes e após o tratamento térmico.
Aço carbono - é uma liga metálica formada de ferro e carbono, além de certos elementos secundários (como Silício, Manganês, Fósforo e Enxofre). Sua classificação é feita de acordo com a quantidade de carbono presente:
- Aço de baixo carbono: possui no máximo 0,30% de carbono, baixa resistência e dureza e alta tenacidade e ductilidade.
- Aço de médio carbono: apresenta de 0,30 a 0,60% de carbono, possui maior resistência e dureza e menor tenacidade e ductilidade do que o baixo carbono. 
- Aço de alto carbono: possui acima de 0,60, é o de maior resistência e dureza, porém, apresentam menor ductilidade entre os aços carbono.
O aço 1020 é muito utilizado como aço para cementação devido a sua baixa temperabilidade, excelente forjabilidade e soldabilidade, porém sua usinagem é relativamente pobre. É utilizado em componentes mecânicos como engrenagens, eixos, virabrequins, anéis de engrenagem, colunas, catracas. Já o aço 1045 é um aço com baixa penetração de dureza na seção transversal. Dispõe de boa relação entre resistência mecânica e resistência à fratura.  É empregado na fabricação de componentes de uso geral onde é preciso uma resistência mecânica (superior a dos aços de baixo carbono convencionais). Normalmente utilizado em eixos em geral, pinos, cilindros, parafusos, pinças, cilindros, pregos, colunas. 
Recozimento - O recozimento do aço 1020 deve ser feito a uma temperatura entre 850ºC e 870ºC, já do aço 1045, deve ser entre 800ºC e 850ºC, e o tempo de aquecimento de ambos os materiais é de no mínimo uma hora para uma polegada de diâmetro. 
Normalização – (1) Foram colocados os corpos de prova no forno a 900ºC. (2) Após 40 minutos, retiramos tais corpos. (3) Resfriaram-se os corpos de prova utilizando jato de ar. Após este tratamento térmico, foi possível observar que os corpos de prova normalizados, comparados com os recozidos, sofreram oxidação, precisando efetuar o lixamento dos mesmos.
Ensaio de Tração - Consiste em submeter um corpo de prova há um esforço crescente na direção axial de seu eixo até o seu rompimento, gerando como resultado uma curva tensão x deformação. Com esse ensaio, é possível obter dados quantitativos que caracterizam as propriedades mecânicas dos materiais como limite de resistência à tração, módulo de elasticidade, módulo de resiliência, módulo de tenacidade, ductilidade, coeficiente de encruamento, coeficiente de resistência. 
 A norma ABNT-NBR 6152, determina que o comprimento útil do corpo de prova deve ser cinco vezes a medida do diâmetro da seção do trecho útil. E estipula como velocidade primária 0,8 m/s e como velocidade secundária 4,0 m/s. 
Ensaio de Dureza - Baseia-se na aplicação de uma pressão com uma ponta de penetração causando uma pequena marca em sua superfície. O método utilizado foi o Brinell, já que o intervalo de dureza que o penetrador suporta sem ser comprometido é maior que os valores máximos teóricos. 
Metalografia - Para a realização da análise metalográfica dos aços 1020 e 1045 estudados, as amostras foram cortadas, embutidas, lixadas e polidas. Posteriormente, foi feito um ataque com o reagente químico Nital a 2%, de modo a revelar as interfaces entre os diferentes constituintes que compõe o metal, identificando a granulação dos materiais, o teor de aço carbono, a natureza, a quantidade e a distribuição dos diversos constituintes dos aços 1020 e 1045.
Corte - As amostras foram cortadas de forma a não sofrerem alterações, o corte abrasivo oferece a melhor solução para este seccionamento, pois elimina por completo o trabalho mecânico a frio, resultando em superfícies planas com baixa rugosidade, de modo rápido e seguro. O equipamento utilizado para o corte conhecido como “cut-off”, ou poli corte, com discos abrasivos intensamente refrigerados (evitando deformações devido ao aquecimento). 
Embutimento - O propósito do embutimento é o de proteger o material e facilitar o seu manuseio. Há duas técnicas diferentes: o embutimento a quente a frio. Foi utilizado o embutimento a quente, feito em um curto intervalo de tempo, ideal para um alto giro do volume de amostras, resultando em tamanho e forma uniforme, além de possuir uma alta qualidade. Neste procedimento, a amostra a ser analisada é colocada em uma prensa de embutimento com uma resina, utilizou-se a baquelite, pois possui baixo custo e dureza relativamente alta.
Lixamento - No lixamento o poder de desgaste é avaliado pela dureza do grão e pela sua granulometria da lixa. A granulometria é relatada em números. Quanto mais baixo o número, mais grossa será a lixa, ou seja, maior os grãos abrasivos. Todo o processo de lixamento é feito sob refrigeração com água.
Polimento - visa um acabamento superficial polido isento de marcas, utilizando abrasivos como pasta de diamante ou alumina. 
Ataque químico - A superfície da amostra, quando atacada por reagentes específicos, sofre uma série de transformações eletroquímicas baseadas no processo de óxido-redução, cujo aumento do contraste se deve às diferenças de potencial eletroquímico. O ataque foi feito por imersão da amostra no reagente Nital a 2% (2 ml de HNO3 e 98ml de etanol).
CONCLUSÃO: 
Através dos ensaios, pode-se observar que o aço com o maior teor de carbono (1045) e que, consequentemente que apresenta um índice maior de perlita, é o de maior resistência se comparado ao aço 1020, o que impacta diretamente na dureza do material, já que quanto mais impurezas ele apresenta, mais duro ele se torna, apresentando um maior limite de escoamento e resistência à tração. Além disso,o aumento da resistência também decorre do tamanho do grão, que pode ser verificado através dos tratamentos térmicos de normalização, originando a perlita fina, e de recozimento, que gera perlita grossa. Assim, os corpos de provas que foram normalizados apresentam uma dureza maior dos que passaram pelo recozimento. Desta maneira, fica clara a influência da temperatura no aumento da resistência dos materiais através da análise de suas microestruras.
JOMINY
 Objetivo : Avaliar a influência dos elementos de liga na temperabilidade do material. 
Temperabilidade - É a habilidade de uma liga em ser endurecida pela formação de martensita como resultado de um tratamento térmico. Não podemos dizer que temperabilidade é o mesmo que dureza, uma vez que essa é uma medida qualitativa da taxa na qual a dureza cai em função da distância (para o interior de uma amostra), e a dureza é a resistência a deformação. Quanto mais elevada a temperabilidade do material maior será o teor de martensita, e a sua dureza. Esse valor, pode variar de acordo com os elementos de liga presentes na amostra.
Ensaio Jominy - Determina a temperabilidade dos materiais. À exceção da composição da liga, todos os fatores que podem influenciar na profundidade até a qual uma peça endurece são mantidos constantes, como por exemplo o tamanho, a forma da amostra e o tratamento térmico por têmpera. Consiste na austenitização do corpo de prova, seguido do resfriamento do mesmo (têmpera). Após esse processo, o material é retificado para a realização da medida de dureza Rockwell. Uma curva de temperabilidade é produzida quando a dureza é representada em função da posição a partir da extremidade temperada. 
Martensita - Na fabricação do aço, martensita é uma fase metaestável composta por ferro que está supersaturada com carbono e que é produto de uma transformação sem difusão (atérmica) da austenita. 
Metalografia - estuda e interpreta a estrutura interna dos metais e das suas ligas, assim como as relações entre a sua composição química, as suas propriedades físicas e as suas características mecânicas. 
Tratamento Térmico - Aumenta a dureza e a resistência dos aços sendo composto de duas etapas: aquecimento e esfriamento rápido. O aquecimento tem como objetivo obter a organização dos cristais do metal, numa fase chamada austenitização. O esfriamento brusco visa obter a estrutura martensita. A temperatura da austenitização varia de aço para aço e o resfriamento deve ser brusco em óleo ou água. A rapidez do resfriamento é importante para impedir que o aço mude para fase diferente daquela que se obteve na temperatura de austenitização (obter estrutura martensítica). 
 	No experimento dois corpos de prova cilíndricos (aços de liga 1040 e 4340), de diâmetro 25,5mm e comprimento 98mm foram inseridos no forno a 900ºC durante o período de 50 minutos. O aço 1040 foi o primeiro a ser colocado no forno, seguido do aço 4340 após 15 minutos. Esse é o processo chamado de austenitização. Após o tempo necessário para austenitização, o corpo de prova foi retirado do forno e colocado no dispositivo de têmpera, esse processo não deve ultrapassar o tempo de 5 segundos, o dispositivo libera um jato d’agua, durante o período de 10 minutos, com temperatura no intervalo de 5°C a 30°C, para que ocorra o resfriamento do aço. Segundo a norma NBR6339/1989 para o diâmetro da peça utilizada, a altura livre da coluna d’água deve ser de 65mm, o orifício para saída de água tem 12,5 mm de diâmetro, a distância da saída de água até a superfície do corpo de prova tem uma altura de 12,5 mm.
Ensaio de Dureza - Após o tratamento térmico por têmpera o corpo-de-prova é retificado em todo o seu comprimento, formando duas superfícies paralelas, a uma profundidade de 0,5 mm na linha de medição de dureza. Foram realizadas duas medições de dureza, a primeira teve seus resultados descartados devido ao erro causado pelo dispositivo de apoio, que movia a peça no momento das medições, alterando os dados coletados. Para que o erro fosse corrigido a peça foi novamente retificada e utilizando o riscador foram feitas marcações das distâncias estabelecidas para uma medição uniforme (uma marca a cada 1/16”). Após realizada a demarcação, as durezas foram medidas novamente, dessa vez sem o uso do dispositivo de apoio, assim foram obtidos os resultados esperados. 
Metalografia - Foram realizados os processos de lixamento e de polimento do corpo de prova seguido do ataque químico de uma solução Nital 2% (980 mL de álcool etílico + 20mL de ácido nítrico). Esse ataque é realizado para evidenciar as microestruturas do aço, que foram observadas com o uso de um microscópio óptico.
Análise de resultados - Pode-se observar que devido à presença dos elementos de liga no Aço 4340, a dureza não varia em função da distância. Já no Aço 1040, essa variação acontece para o interior da amostra, uma vez que ele não possui elementos de liga. 
CONCLUSÃO 
- Através dos dados obtidos, foi possível estudar as microestruturas dos aços 1040 e 4340, sendo que o primeiro não possui elementos de liga e o segundo possui. 
- Uma liga que possui alta temperabilidade forma martensita não apenas na sua superfície, mas em elevado grau também em todo o seu interior e isso foi observado ao no aço 4340.
- Os aços possuem durezas idênticas nas extremidades temperadas, essa dureza é função exclusivamente do teor de carbono que são os mesmos para os dois aços (0,4%). 
- O aço 1040 possui baixa temperabilidade, e foram observadas grandes quantidades de martensita em sua ponta, e nos pontos seguintes foram observados um aumento dos elementos perlita, bainita e ferrita, e por sua vez, a diminuição da martensita e também da sua dureza. 
- O aço 4340 não houve alteração em sua dureza e nem em sua quantidade de martensita ao longo da peça, podendo assim, ser caracterizado um aço de alta temperabilidade. 
- Essa diferença da temperabilidade dos corpos de prova são devido aos elementos de liga presentes em cada aço, que impedem a transformação de grandes quantidades de austenita em perlita, bainita e ferrita, consequentemente, são formadas maiores quantidades de martensita para uma certa taxa de resfriamento, assim sua dureza é maior.
RECRISTALIZAÇÃO
Objetivo: Por meio da utilização de um aço de baixo carbono do tipo ABNT 1008, foram observados e analisados a dureza conforme o grau de laminação e o crescimento do grão através da recristalização. 
Laminação - É um processo que reduz da seção transversal por compressão do metal, por meio da passagem entre dois cilindros de aço ou ferro fundido com eixos paralelos que giram em torno de si mesmos. Uma das vantagens desse processo é a transformação mecânica de metais ser mais utilizado, pois, apresenta alta produtividade e um controle dimensional do produto acabado que pode ser bastante preciso. A laminação a frio é empregada para produzir folhas e tiras com acabamento superficial e com tolerâncias dimensionais superiores quando comparadas com as tiras produzidas por laminação a quente. Além disso, o encruamento resultante da redução a frio pode ser aproveitado para dar maior resistência ao produto final. 
Recristalização - é um aquecimento, onde os grãos deformados são substituídos por um novo conjunto de grãos que formam núcleos e crescem até que os grãos originais sejam totalmente consumidos.
Recozimento – o recozimento de recristalização é um processo de recozimento aplicado a metais processados a frio para a obtenção de uma nucleação e de um crescimento de novos grãos sem a mudança de fase. Este tratamento térmico remove os resultados de alta deformação plástica e peças formadas a frio altamente modeladas. O recozimento é efetivo quando aplicado a aços trabalhados a frio ou endurecidos, o qual recristaliza a estrutura para formar novos grãos de ferrita.
Dureza Vickers - Para a definição correta da dureza segundo Vickers devem ser mantidas distâncias definidas para a borda da amostra e para impressões de dureza adjacentes. As forças de verificação sãodivididas em área convencional de dureza, área de pequena dureza e área de micro-dureza. O processo de teste de dureza segundo Vickers pode ser aplicado para praticamente todos os materiais. Devido a geometria da pirâmide de diamante não muda a condição de tensão durante o teste, ao contrário do processo Brinell. 
Metalografia - é usada para a avaliação de vazios, segregações, tamanho e forma dos grãos, inclusões, fases e constituentes, defeitos e extensão de tratamentos superficiais e revestimentos.
(1) Foi realizado o ensaio de dureza Vickers no aço 1008 (8% de carbono) com uma carga P de 10 kgf, obtendo-se uma dureza de 180HV10. 
(2) Amostras da peça foram cortas (cut-off), com o comprimento longitudinal maior que o transversal, pois o corpo de prova será observado no sentido longitudinal da peça, ou seja, no sentido de laminação. 
(3) Em seguida foi realizado a laminação a frio de 30% no aço ABNT 1008 (encruamento de 30%). A princípio a amostra tinha espessura de 9,9 milímetros, com a laminação 30% passou a ter aproximadamente 6,9 milímetros. 
(4) Foram retirados novos CPs através do cut-off 
(5) Foi realizado o mesmo processo de laminação com o resto da amostra atingindo um encruamento de 60%. A amostra encruada ficou com uma espessura aproximada de 3,96 milímetros. 
(6) Após a laminação, foi utilizado a cut-off para retirar mais quatro CPs para analisar a laminação de 60% e os três tempos da recristalização. 
(7) Os CPs foram colocados no forno a 600°C. As amostras resultantes da laminação de 30% ficaram no forno durante 10 e 30 minutos. Já os CPs provenientes da laminação de 60% permaneceram no forno 5, 10 e 30 minutos. 
(8) As amostras foram resfriadas em água para que o crescimento do grão fosse interrompido. 
(10) Os CPs foram submetidos ao processo de embutimento por baquelite, facilitando assim o seus manuseio dos mesmos no processo de metalografia e polimento. 
(11) As amostras foram lixadas e foi realizado o experimento de dureza Vickers 
CONCLUSÃO : As microestruturas demonstraram diferença nos tamanhos de grão, resultado dos processos de encruamento e recristalização e os ensaios feitos nos corpos de prova, provando que quanto maior o grau de encruamento, maior é a sua dureza, e por consequência, menor sua ductilidade e maior a resistência a tração.
Isso ocorre após o encruamento do material temos uma diminuição no tamanho do grão, causando um aumento nas discordâncias dos contornos, aumentando a restrição do movimento e a dureza do material, além disso, foi possível observar o efeito do tempo de recristalização do material em relação ao seu encruamento. A recristalização tem tendência a fazer com que o material retorne ao seu estado inicial, retirando as tensões causadas pela deformação a frio e aumentando o tamanho do grão em relação ao quanto ele foi encruado (quanto maior o encruamento, menor o tamanho dos grãos recristalizados, pois será maior o número de núcleos que originarão novos grãos), diminuindo a sua dureza deixando o material mais dúctil.
A partir das micrografias foi possível observar que no corpo de prova original, os grãos estavam mais arredondados e sem discordâncias, após o encruamento de 30%, já é possível observar nas amostras um grau de discordância maior, com os grãos já alongados e disformes e por fim, o encruado 60% apresentou uma microestrutura muito disforme, sendo muito difícil a discrição de seus grãos. 
Após o recozimento, foi possível observar que os corpos de prova submetidos a 5 minutos de recozimento, já apresentava um nível de dureza menor, muito próximo a sua dureza inicial (sem encruamento), os corpos de prova submetidos a 10 minutos apresentaram estruturas cristalinas com grãos mais uniformes, e um nível de dureza próximo ao recozido pela metade do tempo, por fim, os que ficaram 30 minutos no forno, apresentaram uma estrutura de grãos bem definidos pelos seus contornos, semelhantes a amostra original.