Relatório III - Aços

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
METALOGRAFIA
Turma 3003
ENSAIO MICROGRÁFICO, TESTE DE DUREZA E TÊMPERA EM AÇOS CARBONO 
Professor: PASCHOAL
Alunos: CLAUDIO RIBEIRO 201309050971
 RENAN CARDOSO 201309050953
 LUCAS SOARES 201309053367
 JAQUESSON 201201536642
Objetivos
Analisar uma amostra antes de se fazer o tratamento térmico. De modo a fazer o ensaio de dureza mantendo constante a relação entre a carga aplicada e o diâmetro da esfera do penetrador impressa no material ensaiado e expor a estrutura da amostra analisada utilizando um reagente específico, ou seja, através deste ensaio é possível com o uso do microscópio determinar os constituintes e a textura de um metal e em seguida alterar a estrutura dessa peça através da têmpera.
2. Referencial Teórico
A micrografia estuda os produtos metalúrgicos, com o auxílio do microscópio, visando à determinação de seus constituintes e de sua textura. Este estudo é feito em superfícies previamente polidas e, em geral, atacadas por um reativo adequado, para fazer parecer o desenvolvimento da estrutura, dependendo da composição e condições estruturais do metal ou da liga, visando à determinação de seus constituintes e de sua textura. A apreciação da natureza destes, suas respectivas percentagens, suas dimensões, arranjo e formato, e a interpretação destes dados constituem o escopo do exame micrográfico dos metais. Podendo alterar as suas propriedades mecânicas. As propriedades mecânicas de um metal dependem fortemente da forma que estes grãos se organizam na estrutura do metal, e seus respectivos tamanhos. A formação diferenciada dos grãos pode decorrer de trabalhos mecânicos aplicados à peça, ou mesmo de tratamentos térmicos, tornando os aços quebradiços, elásticos, tenazes, duros, “moles”, etc.
O método de medição da dureza consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço temperado sobre uma superfície plana, polida e limpa, por meio de uma carga, durante um tempo, produzindo uma calota esférica e é amplamente utilizado na engenharia e na metalurgia. O teste típico consiste em um penetrador de formato esférico com 10 mm de diâmetro, feito de aço de elevada dureza ou de carbeto de tungstênio. A carga aplicada varia entre 500 e 3000 kgf e, durante o teste, a carga é mantida constante por um período entre 10 e 30 segundos. O número Brinell de dureza (HB) é função da carga aplicada e do diâmetro da impressão resultante. Uma das grandes desvantagens do ensaio Brinell é o tamanho do penetrador, que muitas vezes causa danos consideráveis à peça analisada. Para garantir um bom resultado, a medição do diâmetro da impressão deve ser feita em pelo menos duas direções.
Têmpera é um dos processos utilizados no tratamento térmico de metais para aumentar a dureza e consequente resistência dos mesmos. O processo da têmpera consiste em duas etapas: aquecimento e esfriamento rápido. O aquecimento visa obter a organização dos cristais do metal, numa fase chamada austenitização. O esfriamento brusco visa obter a estrutura martensita (supersaturada em carbono; nome deriva do sobrenome Martens, de seu descobridor).
3. Material necessário
Amostra de aço carbono;
Lixa D’água (100, 220, 400 e 600);
Ácido Nital 2% (solução de ácido nítrico em etanol) dissolvido em 100 ml de álcool;
Máquina para medição da dureza;
Forno especial para têmpera;
Politriz para o polimento da amostra;
Lubrificante para polimento;
Máquina de corte;
Pasta de diamante;
Secador;
Microscópio;
4. Procedimento da Experiência
Com o objetivo de eliminar as imperfeições da superfície da amostra, o lixamento deve ser executado por meio de uma série de lixas d’água de numeração crescente, tomando cuidado quando passar de uma lixa mais grossa para outra mais fina, verificar que os riscos da lixa anterior tenham sido totalmente eliminados e que a direção do lixamento seja sempre perpendicular aos riscos deixados pela lixa da operação anterior. Após o lixamento a amostra passa por uma máquina de polimento (politriz).
Em seguida, é feito o ensaio de dureza, através da máquina para medição de dureza que consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço temperado sobre uma superfície plana, polida e limpa, por meio de uma carga, durante um tempo, produzindo uma calota esférica, que teve coo resultado 62 HB.
Após o ensaio de dureza, a superfície está pronta para sofrer o ataque do ácido Nital dissolvido em álcool. O reativo é colocado em um recipiente e a superfície da amostra a ser ensaiada é colocada na solução.
Feito esse ataque, lavamos a amostra com água corrente e em seguida, aplica-se álcool na superfície preparada, seguido de um jato de ar, de preferência quente, nesse caso foi usado um secador de cabelo. Em seguida a peça é analisada no microscópio para saber mais sobre a estrutura da peça em questão. 
O próximo passo é achar o tempo necessário que a peça deve ficar no forno para fazer a mudança de sua estrutura. Utilizando a “regra de 3” em que para aquecer uma peça de 25mm é necessário 20 min de aquecimento acima da temperatura de crítica (727 °C) e o tempo necessário foi de aproximadamente 8 min de aquecimento. Após o aquecimento resfriamos a peça rapidamente utilizando água em temperatura ambiente. Lixamos a peça novamente (lixa d’água 180) e fazemos o teste de dureza (31 HC).
Em seguida colocamos a peça na máquina de corte para corta-la ao meio, depois fazemos todo o processo de lixamento com o objetivo de eliminar todas as imperfeições e por ultimo analisamos a peça no microscópio e observamos que a mesma possui uma ova estrutura (martensita). 
5. Resultados e fotografia
6. Conclusões
Na seguinte atividade, observamos que antes de se fazer o tratamento térmico o teste de dureza é feito normalmente com o penetrador de aço de elevada dureza. Inicialmente, a microestrutura era Ferrita e Perlita, após um aumento de temperatura acima da zona crítica, a amostra transformou-se em Austenita, em seguida por meio de um rápido resfriamento em água fria (Têmpera Violenta), a peça passou a ter uma estrutura Martensítica. Com a mudança de estrutura, a peça passou a ter uma dureza muito maior que antes, com isso ao fazer o teste de dureza novamente, devemos utilizar um penetrador de diamantes.