Ensaio Jominy

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
CAMPUS DE GUARATINGUETÁ
Propriedades Mecânicas dos Materiais
Assunto: Ensaio Jominy
 
Professor: Thomaz Manabu
Luiz Henrique Torres da Costa nº101031
2012
Introdução
O ensaio Jominy, em metalurgia, é designado para avaliar a temperabilidade de um aço, ou seja, a capacidade de se obter martensita por tratamento térmico de têmpera. Consiste num dispositivo onde se coloca um corpo de prova cilíndrico, austenitizado, sobre um jato de água, até seu total resfriamento. Em seguida é feita a medida de dureza ao longo de todo o seu eixo axial.
Objetivo
Definir através do ensaio de temperabilidade (Jominy), a temperabilidade de um material, ou seja, a capacidade de tempera na profundidade do mesmo, identificar diferenças de dureza ao longo de um corpo de prova depois de temperado, e comparar as mesmas com corpos de provas de materiais de diferentes ligas de carbono.
Fundamentação Teórica
Uma barra redonda, de tamanho determinado, é aquecida a fim de formar austenita e então uma de suas extremidades é temperada com uma corrente de água de vazão e pressão especificadas, conforme indica a figura 2. Determina-se então os valores das durezas ao longo do comprimento da barra, o qual foi submetido a um gradiente de velocidade de resfriamento, Constrói-se em seguida uma curva de temperabilidade.
Figura 2 Ensaio JOMINY de temperabilidade.
A extremidade temperada é resfriada muito rapidamente, de forma que ai se atinge a dureza máxima possível, de acordo com o teor de carbono do aço. Conforme se caminha ao longo do comprimento têm-se velocidades de resfriamento cada vez menor, de forma que a dureza vai diminuindo. A figura 3 mostra a velocidade de resfriamento em função da distancia á extremidade temperada. Essa curva é valida todos os aços carbono comum ou de baixa liga. Como a temperatura, o tamanho e forma do corpo de prova, o método e as demais variáveis são padronizadas, a velocidade de resfriamento para um certo ponto é praticamente independente do tipo de aço.
Figura 3 Velocidade de resfriamento versus posição em relação a extremidade resfriada. 
As curvas de temperabilidade possuem grande valor pratico pois se conhecer a velocidade de resfriamento de um aço em uma tempera, a dureza pode ser lida diretamente a partir da curva de temperabilidade do aço e se for medida a dureza em qualquer ponto, a velocidade de resfriamento correspondente pode ser obtida a partir da curva de temperabilidade.
Figura 4 - Curva de temperabilidade para seis aços diferentes com a composição e os tamanhos de grãos autenitico indicados. O intervalo de variação das especificações químicas normais produz alguma variação na temperabilidade.
A figura 4 apresenta a curva de temperabilidade para um aço 1040 com tamanho de grão e composição indicados. A extremidade temperada possui a máxima dureza para um aço com 0,40% de carbono, pois o resfriamento foi suficientemente rápido para se ter 100% de martensita. Entretanto, logo atrás dessa extremidade, a velocidade não foi suficientemente rápida para evitar a formação de alguma ferrita e cementita, de forma que não se atinja dureza máxima neste ponto.
De modo geral pode-se dizer que são os mesmos que influem sobre a posição das curvas nos diagramas isotérmicos ou de transformação contínua, isto é, tamanho de grão, homogeneidade da austenita e composição química. Adotando o critério seguido por Bain Parton, os fatores que afetam a temperabilidade dos aços poderiam ser agrupados da seguinte maneira:
1° - FATORS QUE DIMINUEM A TEMPERABILIDADE:
 a) Granulação fina da austenita.
 b) Inclusões não dissolvidas.
Carbonetos (ou nitretos) Inclusões não metálicas.
2° FATORES QUE AUMENTAM A TEMPERABILIDADE:
a) Elementos dissolvidos na austenita (exceto o cobalto) 
b) Granulação grosseira da austenita. 
c) Homogeneidade da austenita
Os fatores do grupo (A) assim agem porque aceleram a nucleação e os fatores do grupo (B) aumentam a temperabilidade por retardarem a nucleação e o crescimento dos produtos de transformação. A influência considerada mais importante é a dos elementos de liga dissolvidos na austenita, entretanto convêm ressaltar que quando se estuda a influencia destes elementos, é necessário que os aços sob comparação apresentem condições semelhantes de tamanho de grão e de inclusões. Todos os elementos de liga comumente usados nos aços, com exceção do cobalto, aumentam a temperabilidade, numa proporção que depende do tipo de elemento de liga, devendo-se igualmente observar que pequenos teores de certos tipos de elementos são tão eficientes quanto muito maiores teores de outros elementos, assim como a adição simultânea de vários elementos de liga em pequenas quantidades atua de modo mais eficiente que maiores porcentagens de um ou dois elementos apenas. A temperabilidade dos aços é aumentada pela presença de elementos de liga aproximadamente na seguinte ordem ascendentes: níquel, silício, manganês, cromo, molibdênio, vanádio e boro. Os elementos que formam carbonetos – como cromo, molibdênio e vanádio – exigem que os aços que os contém seja aquecido para austenitização a temperaturas mais elevadas, antes do resfriamento necessário para produzir endurecimento, pois a parcela sob a forma de carboneto não se apresenta inicialmente dissolvida na austenita e assim a tempera de autenitização mais elevada possibilitara que essa dissolução se processe, de modo a garantir eficiente endurecimento do aço.
Procedimento Experimental
Para a realização desse experimento foram utilizados dois corpos de prova diferentes, um deles era o aço 1045 e o outro o aço VM 131. Os dois corpos possuíam 1” de diâmetro e 4” de comprimento. 
Primeiramente aqueceram-se os corpos de prova até a temperatura austenítica, em seguida os corpos de prova foram retirados rapidamente do forno e colocados em um dispositivo Jominy onde um jato de agua na temperatura ambiente e direcionado em uma das faces do corpo de prova.
Após o processo de tempera na peça faz-se um corte longitudinal na peça e retifica-se a face cortada e a face oposta. Com as peças devidamente preparadas pode-se medir as durezas. O processo de medição da dureza consiste em demarcar a peça em intervalos de 1/16” a partir da face até a primeira polegada e depois alterar a distancia do intervalo para 1/8” até a segunda polegada, totalizando 25 medidas.
 
Resultados e discussões
Tabelas de dados do Ensaio Jominy contendo os valores de dureza
	Material
	Distancia (Polegadas)
	
	0
	 1/16
	 1/8 
	 3/16
	 1/4 
	 5/16
	 3/8 
	 7/16
	 1/2 
	 9/16
	 5/8 
	 11/16
	 3/4 
	 13/16
	1045
	80
	71
	66
	58
	51
	58
	59
	62
	60
	61
	61
	62
	62
	62
	VC 131
	84
	81
	84
	83
	85
	83
	83
	83
	83
	84
	83
	83
	83
	83
	Material
	Distância ( Polegadas)
	
	 7/8 
	 15/16
	1 
	1 1/8 
	1 1/4 
	1 1/2 
	1 5/8 
	1 3/4 
	1 7/8 
	2 
	1045
	61
	62
	62
	61
	61
	60
	59
	59
	59
	58
	VC 131
	84
	83
	83
	83
	83
	83
	83
	83
	84
	83
Gráfico comparativo da dureza em função do comprimento da peça
A primeira vista, de um olhar atento do gráfico, pode-se perceber a grande diferença entre a variação da dureza em função do comprimento, entre os corpos de prova. Tal diferença reflete a diferença de temperabilidade entre os aços utilizados, enquanto que o aço 1045 possui uma alta variação na dureza a medida que se percorre a peça, o aço VM 131 possui um grande patamar, mostrando uma grande linearidade e constância. 
Tal fato é explicado pela porcentagem de carbono entre os materiais. O aço 1045, por exemplo, possui um teor de carbono de 0,45% enquanto que o aço VM 131 possuí um teor de carbono de aproximadamente 2,10 %. Ou seja a temperabilidade está fortemente relacionada com o teor de carbono já que tal componente será responsável pelo processo de transformação da austenita em martensita.Conclusão 
Tendo em vista que os procedimentos foram seguidos de maneira coerente com o que estipula a norma, podemos considerar que os resultados alcançados são válidos para análise. Em relação aos outros dois tipos de aço percebemos que o aço 1050 alcançou uma dureza maior próximo à superfície e teve uma queda brusca ao longo do corpo. Esse tipo de condição é favorável para a fabricação de peças que necessitem de maior resistência ao desgaste na superfície e resistência ao impacto no núcleo, porém, é considerado um aço de baixa temperabilidade. 
No aço VM 131 podemos perceber que a dureza não caiu tanto quanto no aço 1050.Como pode ser observado no gráfico, o aço VM 131 é o aço com maior temperabilidade desses dois que comparamos proporcionando maior rigidez na peça fabricada
Bibliografia
 
HEAT TREATER''S GUIDE : PRACTICES AND PROCEDURES FOR IRONS AND STEELS - 2ND ED / C1995 -
CHANDLER, HARRY. HEAT TREATER''S GUIDE: PRACTICES AND PROCEDURES FOR IRONS AND STEELS. 2ND ED METALS PARK, OH: ASM INTERNATIONAL, C1995. 904 P. ISBN 0-87170-520-6 NÚMERO DE CHAMADA: 672.36 H437 1995
ASM HANDBOOK / 1982-1997 - AMERICAN SOCIETY FOR METALS. HANDBOOK COMMITTEE. ASM INTERNATIONAL HANDBOOK COMMITTEE. ASM HANDBOOK. CHIO: AMERICAN SOCIETY FOR METALS, 1982-1997. 20 V. NÚMERO DE CHAMADA: 669 A836