Relatorio 01 Materiais

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Engenharia Mecânica 
Tratamentos térmicos e ensaio de tração e dureza em aço 1045
(Materiais de construção Mecânica)
	Nome dos integrantes do grupo 
	Matricula 
	Adão Juliano de Moura
	C40387-3
	Flávia Aparecida Saviam Soffner
	C46FAC-4
	Henry Munhoz Paludo
	C49619-7
	Mateus Henrique Peresin Campanholi
	C511BG-2
Prof. Dr. Fábio Bossoi Vicente
Unip Bauru 
Segunda-feira 28 de agosto de 2017
1. Introdução e fundamentação teórica
 Dentro do estudo de materiais de construção mecânica, muitos se diferenciam quanto a suas características e assim podem ser selecionados de maneira a se obter o melhor aproveitamento em função de seu uso final. Podemos por exemplo dentro de um tipo específico selecionar aquele que melhor desempenhará a característica que buscamos e que tenha melhor custo benefício ou até, optar por aquele que atenderá com menor eficiência, mas será degradado de maneira menos prejudicial no meio ambiente. 
 Os metais despontam como os mais importantes materiais da era moderna, pois a partir do domínio das técnicas de tratamentos ou forjamento em ligas temos uma enorme gama de materiais com diferentes propriedades.
 O aço é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono, este em percentuais que variam de 0,008 a 2,11%.
 O teor de carbono presente em uma liga ferrosa é o que configura se o aço tem caraterísticas de dureza elevada, que é o caso de aços alto carbono (de 0,7 até 2 por cento de seu peso em Carbono), ou uma maior maleabilidade, que é a principal característica dos aços baixo carbono (de 0,04 até 0,3 %’pC).
 O aço SAE 1045 é uma liga ferrosa com teor de carbono intermediário podendo ter 0,43 a 0,48 %’p C. Na figura 1 vemos a composição.
 Figura 1 – Composição química do aço 1045
Fonte: http://www.ggdmetals.com.br/wp-content/uploads/2016/01/Construcao-Mecanica.pdf
 Por ser considerado aço médio carbono e possuir ductilidade intermediária ele é muito utilizado na fabricação de componentes de uso geral onde seja necessária uma resistência mecânica superior à dos aços de baixo carbono convencionais.
 Sua composição química e sua microestrutura ainda permite que este passe por tratamentos térmicos, adquirindo assim caraterísticas antes não evidenciadas em seu estado “natural”. Basicamente, tratamentos térmicos visam alterar a propriedade do aço em vários processos em que é aquecido e resfriado em diferentes condições.
 Basicamente, tratamentos térmicos visam alterar a propriedade do aço em vários processos em que é aquecido e resfriado em diferentes condições. Podemos citar como tratamentos térmicos: Alívio de Tensão;
Austêmpera;
Beneficiamento;
Carbonitretação;
Cementação;
Ferritização;
Nitretação;
Normalização;
Recozimento;
Revenimento;
Solubilização;
Têmpera.
 O resultado apresentado por cada tratamento, é diferente assim como a sua execução
 Recozimento é um termo genérico indicativo de um tratamento que consiste no aquecimento e manutenção a uma temperatura adequada, seguindo-se um resfriamento numa taxa determinada, visando principalmente à diminuição de dureza do aço. A temperatura deve ser tal que não ocorra nenhuma transformação de fase.
 Já a têmpera é um processo de resfriamento rápido de uma peça de aço, previamente austenitizada, até a temperatura ambiente, resultando na transformação estrutural da austenita em martensita e o consequente endurecimento da peça. O processo de têmpera gera tensões internas na peça.
 O Revenimento é um tratamento após a têmpera aplicado nos aços para corrigir a tenacidade e a dureza excessiva. Basicamente, revenimento é o reaquecimento das peças temperadas, a temperaturas abaixo da linha inferior de transformação do aço. 
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA E ELÁSTICA 
 Todo corpo sobre ação de uma força externa, de tração ou compres são se deforma. Se quando acabar essa força o corpo recuperar sua forma e tamanho iniciais, temos uma deformação elástica. Existe um limite para o valor da força a partir da qual acontece uma deformação permanente no corpo, também chamada de deformação plástica. Dentro do limite elástico há uma relação linear entre a força aplicada e a deformação. Consideramos o caso de um a haste presa por uma de suas extremidades, se aplicarmos uma força F vertical na extremidade livre, esta promoverá uma flexão y na haste. A flexão depende do valor da força aplicada e da forma geométrica da haste.
DUREZA ROCKWELL
 O teste de dureza Rockwell consiste em endentar o material sob teste com um cone de diamante ou endentador de esfera de aço endurecido. O endentador é pressionado contra a superfície do corpo de prova com uma pré-carga F0 , usualmente de 10kgf . Quando o equilíbrio é atingido, um dispositivo indicativo que segue os movimentos do endentador e responde às variações da profundidade de penetração 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.
Vantagens e Desvantagens
 As Vantagens do teste Rockwell incluem a medida direta do valor da dureza e a rapidez do teste. Além disto, o teste é não destrutivo, isto é, em geral a peça pode ser utilizada depois da medida. Entre as desvantagens estão a multiplicidade de escalas não relacionadas e os possíveis efeitos da mesa usada para suporte do corpo de prova.
2. Objetivo 
 O objetivo deste experimento foi realizar em corpos de prova tratamentos térmicos distintos, e realizar testes de tração e dureza nos dois corpos para se comprovar os efeitos causados por têmpera e recozimento no aço 1045. 
3. Metodologia 
 3.1 Materiais utilizados 
2 amostras de aço 1045 de 150mm de comprimento e 9,52 mm de diâmetro.
Forno tipo Mufla.
Equipamento de ensaio de tração. 
Equipamento de medição de dureza tipo Rockwell.
 
3.2 Processo Experimental 
Duas amostras de aço 1045, foram colocadas no forno tipo mufla (imagem 1) a aproximadamente 850°C, durante 1 hora.
A segunda amostra foi colocada em um recipiente com água a temperatura ambiente (Imagem 2).
A primeira amostra logo que retirada do forno (Imagem 3) foi deixada para resfriar a temperatura ambiente.
Após o resfriamento de ambas, coloco-as no equipamento de ensaio de tração e efetuou-se o ensaio chegando aos valores que estão representados no gráfico 1, apresentado nos resultados e discussões (tópico 4). 
Feito o ensaio de tração, cortou-se as amostras com uma cortadora metalógrafa (Imagem 4)de forma a ficarem com a fase lisa, e colocou-se no aparelho de medição de dureza Rockwell.
Imagem 1 – Forno tipo mufla.
Imagem 2- Recipiente com água já contendo a amostra 2
Imagem 3 – Retirada da amostra 1 do forno.
Imagem 3 – Cortadora metalógrafica.
3.3 Formulário 
Imagem 3- Retirada da amostra 1 do forno
Equação (01) – Para cálculo da elasticidade do material.
 (01)
Onde E é o Módulo de elasticidade ou Módulo de Young, é a diferença de Tensão, é Deformação real.
Equação (02) – Para cálculo da Variação de tensão. 
 (02)
Onde é a variação de tensão, variação de Força, A é a área do material de estudo.
Equação (03) – Para cálculo da Deformação real.
 (03)
Onde é Deformação real, é a diferença de alongamento, é a distância útil, considerado 100mm.
Equação(04) – Para cálculo da Tensão de escoamento.
 (04)
Onde é a Tensão de escoamento, diferença de Força, A é a área do material de estudo.
Equação (05) – Para cálculo da Tensão limite e Resistência.
 (05)
Onde é Tensão limite e Resistência, é a Tensão Limite e Resistência definida no gráfico, A é a área do material de estudo.
Equação (06) – Para cálculo do Alongamento percentual total.
 (06) 
Onde é Alongamento percentual total, é a diferença de alongamento máximo, é a distância útil, considerada 100mm.
Equação (07): Utilizada para calcular a área das amostras. 
 (07)
Onde é uma constate que consideramos valendo 3,14, “d” o diâmetro da amostra em estudo, considerado 9,52mm.
Equação (08): Utilizada para cálculo da profundidade da penetração do penetrador tipo esférico de dureza Rockwell.
 					 (08)
Onde y é a profundidade da penetração do penetrador esférico em mm e HRB é a unidade de medição usada em laboratório.
Equação (09): Utilizada para cálculo da profundidade da penetração do penetrador tipo cônico de dureza Rockwell.
 					 (09)
Onde y é a profundidade da penetração do penetrador cônico em mm e HRC é a unidade de medição usada em laboratório.
4. Resultados e discussões 
4.1 – Ensaio de tração
Gráfico 1 representa os dados obtidos com o ensaio de tração feito em laboratório, em vermelho temos a amostra (1) recozida, e em azul a amostra (2) temperada.
Gráfico 1 – Obtido do ensaio de tração feito em laboratório.
Tabela 1 mostra os valores de Modulo Elástico, calculado com a equação 1, 2 e 3; Limite de Escoamento, calculado com a equação 4; Limite de resistência a tração, calculado com a equação 5; e Alongamento percentual máximo, calculado com a equação 6, para ambas as amostras estudadas, valores calculados através dos dados obtidos em laboratório. Amostra (1) foi recozida, Amostra (2) foi temperada.
Tabela 1 – Dados obtidos em laboratório para amostra recozida e temperada.
	
	Módulo Elástico 
	Limite de Escoamento 
	Limite de Resistência a Tração 
	Alongamento Percentual Máximo 
	Amostra (1)
	7,58 Pa 
	379,32 Pa 
	590,05 Pa
	26%
	Amostra (2)
	10,77 Pa
	649,24 Pa
	649,24 Pa 
	6%
4.2 Discussão
Com os valores obtidos podemos analisar que quando olhamos para o módulo elástico vemos que na amostra (1) é menor que a (2) devido ao tratamento distinto que foi efetuado, deixando assim a amostra (2) com mais resistência a deformação plástica que a amostra (1). Quando analisamos o limite de escoamento podemos concluir que a amostra que fora Temperada obteve um limite maior que a amostra recozida sendo assim ela escoa com uma dificuldade maior. Analisando o limite de resistência a tração pode-se perceber que quando fazermos o processo de tempera o material fica com um valor maior sendo assim ele fica mais resistente a tração e por último o alongamento percentual nos mostra o quanto o material alongou-se em relação a amostra inicial.
4.3 Ensaio de dureza Rockwell
	
	A tabela 2 mostra os resultados obtidos no ensaio de dureza Rockwell, junto com a profundidade calculada com as equações (08) para a amostra 1 e a equação (02) para a amostra 2 para a amostra recozida (amostra 1) e temperada (amostra 2).
Tabela 2 – Dados obtidos em laboratório para amostra recozida e temperada.
	
	1º analise
	2º analise
	3º analise
	Media
	Profundidade (y)
	Amostra 1
	89,5 HRB
	88,5 HRB
	79,9 HRB
	89 HRB
	0,438 mm
	Amostra 2	
	59 HRC
	60 HRC
	60 HRC
	60 HRC
	0,32 mm
	Na 3º analise para a amostra 1 foi desconsideramos pelo número ser com uma grande discrepância, ocasionado pelo mal posicionamento da amostra.
	4.4 Discussão
COMPARAR DUREZA (HRC E HRB) 
5. Conclusões 
Na tempera (amostra 2) o material é aquecido abaixo da temperatura crítica e resfriado rapidamente. Esse processo aumenta a resistência a tração e a dureza do material, minimizando assim as fissuras e aumentando a capacidade de trabalho, mas sua resistência a tração aumenta em relação a amostra recozida. 
Já na amostra 1 que fora recozida, o tratamento térmico realizado tem a finalidade de remover tensões, devido a tratamentos mecânicos frio ou quente, diminuir dureza, para melhorar a usinagem do aço, alterar propriedades mecânicas como resistência, ductilidade, ajustar tamanhos de grão. 
INCLUIR A COMPARAÇÃO DE DUREZA ( DEFORMAÇÃO PLASTICA
6. Referências bibliográficas 
Callister, Willian D. 1940 – Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. Tradução Sergio Stamile Soares. Editora LTC.
Durferrit do Brasil. Têmpera e recozimento. Disponivel em: <http://www.durferrit.com.br/produtos_tempera.asp>. Acesso dia 08 de outubro de 2017.
Mecânica Industrial. Tratamento térmico, recozimento e tempera. Disponível em: <https://www.mecanicaindustrial.com.br/tratamento-termico-recozimento-e-tempera/>. Acesso dia 10 de outubro de 2017.