Impacto Charpy

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP
Escola de Minas
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Campus Morro do Cruzeiro
Ouro Preto - Minas Gerais - Brasil
Ensaios Mecânicos
Ensaio de Impacto Charpy
	Cesar Bertolin dos Santos Mangualde
	09.2.1373
	Diego Antônio de Souza Santos
	09.2.1251
	Guilherme Francisco de Sales Silva
	10.1.1267
	Ricardo dos Santos Oliveira
	09.2.1129
Ouro Preto, 10/02/2014
Introdução
Foram realizados ensaios de impacto charpy em amostras padronizadas com dimensões 10mm x 10mm de um aço ABNT 1020 nas temperaturas de -196ºC, -20ºC, 0ºC, 20ºC, 100ºC e 430ºC. Para condicionar as amostras nestas temperaturas usou-se nitrogênio líquido, salmoura (água, gelo e sal), gelo, ar (temperatura ambiente), água em ebulição e um forno de aquecimento respectivamente. Após a realização dos ensaios, as fraturas foram observadas e classificadas segundo o tipo de fratura (frágil ou dúctil).
Resultados e Discussão
A Tabela 1 apresenta as temperaturas, as médias das energias absorvidas e seus respectivos desvios médios, dos corpos de prova utilizados no decorrer do ensaio de impacto Charpy.
Tabela 1 – Temperaturas, energias e seus respectivos desvios médios para os ensaios de impacto Charpy.
A partir dos valores apresentados na Tabela 1, pôde-se plotar um gráfico de Energia Absorvida x Temperatura, apresentado pela Figura 1.
	
	Figura 1 - Gráfico Energia Absorvida x Temperatura dos corpos de prova ensaiados.
A Figura 2 apresenta uma curva típica de resposta do ensaio de impacto, uma curva de Energia de Impacto x Temperatura, apresentando as regiões de fraturas dúctil, frágil e a região de transição entre as mesmas.
	
	Grafico 2 – Curva de resposta do ensaio de impacto.
Comparando-se as Figuras 1 e 2, percebe-se que o ensaio de impacto apresentou:
Ponto na região de fratura frágil, para o corpo de prova ensaiado a 196ºC;
Pontos na região de transição, para os corpos de prova ensaiados a -20ºC, 0ºC e 20ºC;
Pontos na região dúctil, para os corpos de prova ensaiados a 100º e 430ºC.
Assim, verificou-se a transição desde a região de fratura frágil até a região de fratura dúctil. Apesar de apresentar-se na região dúctil, os corpos de prova ensaiados a 430ºC apresentaram 
A Figura de 3 a 8 apresentam as fotografias das regiões das fraturas dos corpos de prova ensaiados à temperatura de -196ºC, -20ºC, 0ºC, 20ºC, 100ºC e 430ºC respectivamente.
	
	
	Figura 3 – Regiões das fraturas dos corpos de prova ensaiados à temperatura de -196ºC.
	Figura 4 – Regiões das fraturas dos corpos de prova ensaiados à temperatura de -20ºC.
	
	
	Figura 5 – Regiões das fraturas dos corpos de prova ensaiados à temperatura de 0ºC.
	Figura 6 – Regiões das fraturas dos corpos de prova ensaiados à temperatura de 20ºC.
	
	
	Figura 7 – Regiões das fraturas dos corpos de prova ensaiados à temperatura de 100ºC.
	Figura 8 – Regiões das fraturas dos corpos de prova ensaiados à temperatura de 430ºC.
Os corpos de prova ensaiados à temperatura de -196°C apresentaram fratura totalmente frágil, com superfície praticamente toda plana e brilhante, sem nenhuma alteração no tamanho da seção lateral.
Os corpos de prova ensaiados à temperatura de -20°C apresentaram fratura frágil, com superfície plana e brilhante na maior parte da amostra. Pôde-se observar que ocorreu uma pequena expansão no tamanho da seção lateral comparado com as dimensões do corpo de prova antes do ensaio.
Os corpos de prova ensaiados à temperatura de 0°C apresentaram fratura dúctil-frágil, com uma redução na área de fratura frágil quando comparada com a fratura apresentada na Figura 2. Pôde-se observar a ocorrência de expansão no tamanho da seção lateral comparado com o corpo de prova inicial. 
Os corpos de prova ensaiados à temperatura de 20°C apresentaram fratura dúctil-frágil. Próximo ao entalhe ocorreu uma fratura dúctil, ao centro uma fratura frágil e depois dúctil novamente, com uma pequena superfície brilhante mais próxima do centro. Pôde-se observar também a ocorrência de uma grande expansão lateral comparado com o corpo de prova inicial.
Os corpos de prova ensaiados à temperatura de 100°C apresentaram fratura totalmente dúctil, não apresentando superfície brilhante. Ocorreu grande expansão lateral comparado com o corpo de prova ante de ser ensaiado.
Os corpos de prova ensaiados à temperatura de 430°C apresentaram fratura dúctil. A baixa energia de impacto medida, deve-se à fragilização azul, observada na Figura 8. Ocorreu uma enorme expansão no tamanho da seção lateral comparado com o corpo de prova inicial.
Aços carbono tratados na faixa de 300°C a 500°C apresentam um escoamento descontínuo, com grande redução na ductilidade e na tenacidade à fratura. Trata-se da fragilização azul, fenômeno intimamente relacionado com as atmosferas de átomos de soluto (C e N) aprisionando as discordâncias. A palavra “fragilização”, embora mal empregada (a fratura do material é dúctil), traduz o efeito da redução drástica da ductilidade do material. A palavra “azul” refere-se à coloração que o aço adquire, quando aquecido naquela faixa de temperatura. Pode-se dizer que a fragilização consiste num processo de envelhecimento por deformação acelerado.
Conclusões
A partir da prática realizada do ensaio de impacto Charpy, põde-se observar claramente a curva de transição entre os intervalos de região de fratura frágil e de fratura dúctil, para um mesmo material imposto à condições diferentes de temperatura.
Referências Bibliográficas
CÂNDIDO, L. C. Notas de Aula – Disciplina Metalurgia Mecânica. Escola de Minas. Universidade Federal de Ouro Preto, 2013.
FARIA, G. L. Notas de Aula – Disciplina Ensaios Mecânicos de Materiais. Escola de Minas. Universidade Federal de Ouro Preto, 2013.
GODEFROID, L. b. Notas de Aula – Disciplina Metalurgia Mecânica. Escola de Minas. Universidade Federal de Ouro Preto, 2013.