Relatório 3 Têmpera atualizado

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Engenharia Mecânica
Relatório de Metalografia e Ensaios Mecânicos
	Nº: 003
Data: 13/03/2018
	
Tipos de Ensaio:
	
Macrografia
	Micrografia
	
Dureza
	
Tração
	
Compressão
	Flexão
	
Impacto
	
	
	
	
	x
	
	
	
	
	
	Descrição geral da amostra em análise:
Aço médio carbono - hipoeutetóide
	Descrição do Equipamento utilizado no Ensaio:
Politriz
Forno industrial elétrico
Máquina de ensaio de dureza Rockwell
Microscópio
Lixadeira elétrica
	Materiais e Métodos:
Preparação do corpo de prova
1ª Etapa: Lixamento do corpo de prova
O lixamento foi feito de forma manual à úmido, utilizando sucessivamente lixas d’água de granulometria cada vez menor (180 até 400), mudando-se a direção (90°) a cada lixa subsequente até desaparecerem os traços da lixa anterior.
2ª Etapa: Limpeza da superfície do corpo de prova
O corpo de prova passou por um processo de limpeza com água e álcool etílico.
3ª Etapa: Secagem do corpo de prova
O corpo de prova foi posicionado a um ângulo de 45º para a secagem. 
4ª Etapa: Polimento da superfície do corpo de prova
Foi utilizada uma politriz e pasta de diamante para dar um acabamento superficial polido e isento de marcas ao corpo de prova.
Primeiro ensaio de dureza
O método de ensaio de dureza Rockwell, representado pelo símbolo HR (Hardness Rockwell), leva em consideração a profundidade que o penetrador chegou, descontando a recuperação elástica (com a retirada da carga maior). 
Nesse método, o resultado é lido diretamente na máquina de ensaio. Além da rapidez maior, este método elimina o erro de medição que depende do operador.
Para o ensaio foi utilizado o equipamento de dureza Rockwell constituído por um sistema de aplicação de força com um penetrador cônico de diamante conforme demonstrado na figura abaixo:
Durômetro Rockwell
O ensaio de dureza Rockwell foi executado conforme as etapas abaixo:
1ª Etapa: Pré-carga e carga
A superfície do corpo de prova recebeu uma pré-carga do penetrador cônico para garantir o contato adequado entre eles. Ainda com a pré-carga aplicada, uma segunda carga foi introduzida, aumentando a penetração.
Ao atingir novamente o equilíbrio a carga foi removida, mantendo-se a pré-carga. A remoção da carga provocou uma recuperação parcial, reduzindo a profundidade da penetração. O aumento permanente na profundidade da penetração resultante da aplicação e remoção da carga foi usado para calcular o valor da dureza Rockwell
2ª Etapa: Leitura da dureza Rockwell
Foi identificada a profundidade da impressão diretamente no mostrador do equipamento sob forma de um número de dureza. A leitura se deu na escala B de dureza Rockwell e o valor de dureza obtido foi 97 HRB, conforme a figura abaixo:
 
 Escala Rockwell B
3ª Etapa: Conversão dos valores conforme a tabela de dureza.
O valor de dureza Rockwell obtido (97 HRB) foi então convertido para a dureza Brinell conforme a tabela de conversão de valores de dureza. A conversão é necessária para calcularmos o valor da resistência mecânica do corpo de prova por meio da relação σ = k x HB, onde: 
σ = resistência mecânica.
k= Fator para cálculo da resistência a partir da dureza do material.
HB= valor de dureza Brinell.
A dureza Brinell do corpo de prova é 223 HB, conforme demonstrado na tabela abaixo:
Tabela de conversão de durezas
A resistência mecânica calculada foi 80,28 kgf/ mm2:
σ = *0,36 x 223(HB)
σ = 80,28 Pa / mm2
* valor k pré-estabelecido para o aço carbono.
Tratamento térmico (têmpera):
Na têmpera o corpo de prova irá sofrer uma transformação polimórfica de ferrita para austenita com uma estrutura cristalina CFC. A temperatura alvo para a têmpera será de 900ºC.
Encharcamento é o tempo necessário para a transformação polimórfica onde o corpo de prova irá permanecer no interior do forno à uma temperatura pré definida para que haja uma transformação de todos os seus grãos em austenita.
1ª Etapa: Cálculo do tempo de aquecimento (encharcamento).
O tempo de encharcamento do corpo de prova foi calculado da seguinte maneira:
Utilizou-se a menor medida entre as dimensões do corpo de prova;
Foi utilizada a relação tempo x dimensão, pré-estabelecida, para calcular o tempo necessário de aquecimento do corpo de prova;
As dimensões do corpo de prova eram de: 13mm x 8mm (menor valor).
20 min ---------------- 25 mm
t min----------------------8mm
O tempo calculado para o aquecimento do corpo de prova foi t=6,4 min.
2ª Etapa: Temperatura de austenitização.
O corpo de prova foi mantido a uma temperatura de austenitização de 900ºC durante 6,4 min.
Aquecimento do corpo de prova à 900ºC
3ª Etapa: Resfriamento do corpo de prova.
O corpo de prova foi retirado do forno e imerso em água.
 
Retirada do corpo de prova do forno Resfriamento do corpo de prova 
Preparação da superfície do corpo de prova após o resfriamento
O corpo de prova passou por um novo processo de lixamento à úmido e limpeza da sua superfície. Nesses processos utilizou-se uma lixadeira mecânica e álcool etílico.
Ensaio de dureza após o tratamento térmico (têmpera):
 
1ª Etapa: Pré-carga
A superfície do corpo de prova recebeu uma pré-carga do penetrador cônico para garantir o contato adequado entre eles.
2ª Etapa: Aplicação da carga nominal
Foi aplicada a carga maior que, somada à pré-carga, resultou na carga total ou carga nominal do ensaio.
Foi retirada a maior carga e verificada a profundidade da impressão diretamente no mostrador sob forma de um número de dureza, lido na escala HRC, apropriada ao penetrador e à carga utilizada. 
3ª Etapa: Leitura da dureza Rockwell
Foi identificada a profundidade da impressão diretamente no mostrador do equipamento sob forma de um número de dureza. A leitura se deu na escala C de dureza Rockwell e o valor de dureza obtido foi 18,8 HRC, conforme a figura abaixo:
Escala de dureza Rockwell C
4ª Etapa: Conversão do valor de dureza Rockwell para o valor de dureza Brinell
O valor de dureza Rockwell obtido (18,8 HRC) foi então convertido para a dureza Brinell por meio da tabela de conversão de valores de dureza. A conversão foi necessária para que pudéssemos calcular o valor da resistência mecânica do corpo de prova por meio da relação σ = k x HB, onde: 
σ = resistência mecânica.
k= Fator para cálculo da resistência a partir da dureza do material.
HB= valor de dureza Brinell.
O valor da resistência mecânica obtido foi de 352 HB, conforme identificado na tabela de conversão abaixo:
Tabela de conversão de durezas
A resistência mecânica calculada foi 230 kgf/mm2:
σ = *0,36 x 352
σ = 123,72 kgf/mm2
* valor pré-estabelecido para o aço carbono.
Preparação da superfície do corpo de prova para observação micrográfica:
O objetivo foi permitir a visualização dos contornos de grão e as diferentes fases na microestrutura. Um reagente ácido (nital 2%) foi colocado em contato com a superfície do corpo de prova por 60 segundos. O nital causou a corrosão da superfície.
Após sofrer o ataque químico, o corpo de prova foi limpo e seco. Foi utilizado álcool etílico que possui baixo ponto de ebulição permitindo assim uma secagem rápida com o auxílio de um jato de ar quente fornecido por um secador
	
Resultados dos Ensaios:
O primeiro ensaio de dureza identificou que o corpo de prova apresentava uma dureza Brinell de 223 HB. 
O segundo ensaio de dureza identificou que o corpo de prova apresentava uma dureza Brinell de 352 HB após o tratamento térmico.
A figura abaixo apresenta a estrutura cristalina do corpo de prova antes do tratamento térmico. Nota-se que a estrutura era formada por colônias de perlita envolvidas por grãos de ferrita: 
 
Estrutura cristalina pré temperaA figura abaixo apresenta a estrutura cristalina do corpo de prova após o tratamento térmico. Nota-se que a estrutura agora é formada por agulhas brancas e pretas de martensita:
Estrutura cristalina pós têmpera
	Conclusões:
Por meio da têmpera é possível aumentar a resistência mecânica de um aço carbono.
A estrutura cristalina do corpo de prova pós tratamento térmico apresenta agulhas de martensita brancas e escuras. Contudo, nota-se que algumas partes da estrutura não apresentam as agulhas de martensita, sugerindo que o corpo de prova passou por um processo de resfriamento inadequado, onde partes da estrutura se transforaram em agulhas de martensita e outras partes não.
	Nomes dos integrantes do grupo:
1
	Matricula
	Rúbrica