Relatorio de tratamentos termicos

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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIEVANGÉLICA 
BACHARELADO EM ENGENHARIA MECÂNICA 
6°PERÍODO 
 
 
 
LUCAS DE SOUZA ARAUJO 
RICARDO RODRIGUES CARDOZO 
 
 
 
 
 
 
 
Análises Metalográfica e Teste de Dureza em Aço 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁPOLIS - GO 
2017
LUCAS DE SOUZA ARAUJO 
RICARDO RODRIGUES CARDOZO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Análises Metalográfica e Teste de Dureza em Aço 
 
 
 
Trabalho de Curso submetido ao Centro 
Universitário UniEvangélica, como parte 
dos requisitos necessários para obtenção 
de nota na verificação de aprendizagem 
(V.A.) e aprendizado em nível acadêmico. 
 
Orientador: Eng. Clodoaldo Valverde. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁPOLIS - GO 
2017 
1 Objetivos 
 
1.1 Objetivo Geral 
Fazer testes em laboratório com diferentes tipos de aços como amostras 
para averiguar suas características. 
1.2 Objetivo Específico 
• Entender os passos no preparo de amostras para análise metalográfica. 
Análise de imagem de microestrutura bifásica. 
• Quantificar os microconstituintes presentes em um aço carbono e 
determinar microdureza do material. 
• Caracterizar a microestrutura e a microdureza de um aço carbono 
cementada. 
• Comparar a temperabilidade de diferentes aços e caracterizar 
microestruturas obtidas a diferentes taxas de resfriamento. 
• Caracterizar a microestrutura de diferentes aços ferramenta. 
• Caracterizar material sensitizado e observar microestruturas de 
diferentes aços inoxidáveis. 
 
2 Abordagem teórica 
 
2.1 Metalografia 
 
Metalografia fazendo parte da Ciência dos materiais, é o estudo da morfologia e 
estrutura dos metais. A metalografia é uma área da materialografia que além do 
estudo dos materiais metálicos, compreende a plastografia (materiais plásticos ou 
poliméricos) e a ceramografia (materiais cerâmicos). 
 
 Etapas da preparação da amostra 
• Corte: a amostra a ser analisada deve ser cortada de forma a não sofrer 
alterações pelo método de corte. Usa-se o método a frio, em geral serras, 
para o corte primário, ou seja, para se separar a porção aproximada que será 
analisada. Na sequencia, usa-se um equipamento denominado "Cut-Off" que 
faz um corte mais preciso, utilizando-se de um fino disco abrasivo e farta 
refrigeração, a fim de não provocar alterações por calor na amostra. 
• Embutimento metalográfico: o processo de embutimento metalográfico 
pode ser dividido em dois grupos, embutimento a quente no qual é utilizado 
baquelite e uma embutidora metalográfica e o embutimento a frio que são 
utilizados dois produtos resina e catalisador, ambos os métodos visam obter a 
amostra embutida para conseguir um bom resultado na preparação 
metalográfica. 
• Lixamento: são utilizadas lixas do tipo "Lixa d'água", fixadas em discos 
rotativos. 
Normalmente inicia-se o lixamento com a lixa de granulometria 220, seguida pelas 
lixas 320, 400 e 600. Em alguns casos usam-se lixas mais finas que a lixa 600, 
chegando-se a 1000 ou 1200. Todo o processo de lixamento é feito sob-refrigeração 
com água. 
• Polimento: a etapa do polimento é executada em geral com panos especiais, 
colados a pratos giratórios, sobre os quais são depositadas pequenas 
quantidades de abrasivos. Estes abrasivos variam em função do tipo de metal 
que está sendo preparado. Os mais comuns são, o óxido de alumínio 
(alumina) e a pasta de diamante. 
Durante o polimento as amostras também são refrigeradas, com a utilização de 
álcool ou agentes refrigerantes específicos. 
• Ataque químico: há uma enorme variedade de ataques químicos para 
diferentes tipos de metais e situações. Em geral, o ataque é feito por imersão 
da amostra, durante um período de aproximadamente 20 segundos, assim a 
microestrutura é revelada. Um dos reagentes mais usados é o NITAL, (ácido 
nítrico e álcool), que funciona para a grande maioria dos metais ferrosos. 
2.2 Cementação 
 
2.2.1 Cementação Sólida 
 
É o processo mais antigo de cementação, que inicialmente envolvia somente o uso 
de meios de cementação (cementos) sólidos. 
Entretanto, devido à lentidão da cementação sólida e às dificuldades de controle 
preciso dos resultados obtidos com esse processo, acabou sendo superado por 
outros processos, como a cementação gasosa e a cementação líquida. Por estes 
motivos passou a ter aplicação restrita, embora do ponto de vista microestrutural 
seja uma base para os demais processos. 
O tratamento de cementação é realizado acima da zona crítica, no campo 
austenítico, no qual a solubilidade do carbono no aço é elevada. 
2.3 Tempera 
A têmpera refere-se a um resfriamento brusco. Na química de polímeros e na 
ciência dos materiais, o processo de têmpera é usado para evitar processos 
que se dão em temperaturas mais baixas, tais como transformações de fase, 
disponibilizando apenas uma pequena janela de tempo em que a reação é 
termodinamicamente favorável e cineticamente acessível. Por exemplo, pode 
reduzir a cristalinidade e por consequência aumentar a rigidez de ligas e 
plásticos (produzidos através de polimerização). 
• Tempera no óleo: O aço é aquecido até uma determinada temperatura 
depois é retirado do forno ou mufla e resfriado no óleo em seguida. 
• Tempera no Ar: O aço é aquecido até uma determinada temperatura 
depois é retirado do forno ou mufla e deixado exposto ao ar ambiente. 
• Tempera no Areia: O aço é aquecido até uma determinada temperatura 
depois é retirado do forno ou mufla e enterrado na areia para resfriar. 
2.4 Dureza Rockwell 
O método Rockwell é um método de medição direta da dureza, sendo um dos 
mais utilizados em indústrias. Este é um dos métodos mais simples e que não 
requer habilidades especiais do operador eliminando assim quaisquer erros 
humanos. Além disso, várias escalas diferentes podem ser utilizadas através 
de possíveis combinações de diferentes penetradores e cargas, o que permite 
o uso deste ensaio em praticamente todas as ligas metálicas, assim como em 
muitos polímeros. 
2.4.1 Procedimentos 
1 Na superfície limpa, aplica-se uma pré-carga de 10 kgf, 
2 Aplica-se uma carga nominal que pode variar entre 60, 100 ou 150 kgf, 
3 Depois de aproximadamente 10 segundos é retirada a carga, 
4 E é realizada a leitura da dureza do material diretamente na máquina, por isso, é 
um método direto de medição de dureza e um dos mais utilizados nas indústrias. 
 
 
 
 
 
 
3 Procedimento Prático 
 
3.1 Primeira amostra. 
A peça foi disponibilizada cortada e embutida, apenas foi lixada com as lixa de água 
atacada com nitral 2%. 
 
 
Figura 1 e 2: peça um aço 1020. 
Raio médio encontrado na amostra: 12,71119854 µm. 
 
3.2 Segunda amostra. 
A peça foi disponibilizada cortada, assim foi embutida lixada nas lixas de água polida 
com alumina de 0.05%, 0.03% e 0.01% e atacada com nitral 2%. 
 
 
Figura 3 e 4: Peça dois aço 1020. 
Raio médio encontrado na amostra: 24,56350458 µm. 
3.3 Terceira amostra. 
A peça foi levada ao forno aquecido a 1000ºC por meia hora coberto por carvão 
moído para que crie uma película que acrescentará 0.1mm no teor de carbono à 
superfície da peça. 
Foi embutida lixada nas lixas de água, polida com alumina de 0.05%, 0.03% e 0.01% 
depois atacada com nitral 2%. 
 
 
Figuras 5 e 6: peça três cementada aço 1020. 
 Raio médio encontrado na amostra: 10,0981858 µm. 
3.4 Quarta amostra. 
A peça foi levada ao forno aquecido a 1000ºC retirada e resfriada no óleo de motor 
procedimento denominado tempera, depois foi embutida lixada nas lixas de água, e 
atacada com nitral 2%. 
OBS: Pela falta de alumina no laboratório não foi possível ser polida.Figuras 7 e 8: amostra de aço 1020 com tempera a óleo. 
Raio médio encontrado na amostra: 9,677570006 µm. 
 
3.5 Quinta amostra. 
A peça foi levada ao forno aquecido a 1000ºC retirada e resfriada na areia 
procedimento denominado tempera, depois foi embutida lixada nas lixas de água, e 
atacada com nitral 2%. 
OBS: Pela falta de alumina no laboratório não foi possível ser polida. 
 
 
Figuras 9 e 10: amostra de aço 1020 com tempera na areia. 
Raio médio encontrado na amostra: 4,73409557 µm. 
 
3.6 Sexta amostra. 
A peça foi levada ao forno aquecido a 1000ºC retirada e resfriada no ar ambiente 
procedimento denominado tempera, depois foi embutida lixada nas lixas de água, e 
atacada com nitral 2%. 
OBS: Pela falta de alumina no laboratório não foi possível ser polida. 
 
 
Figuras 11 e 12: amostra de aço 1020 com tempera no ar ambiente. 
Raio médio encontrado na amostra: 5,330391171µm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 Teste de Dureza em Aço 
Foram feito teste de dureza em aço 1020. 
Primeira análise aço 1020 sem nenhum tratamento. 
 
Figura 13: amostra de aço 1020 com 5 furos dos testes. 
Média da dureza: 14.38HRC. 
 
Na segunda amostra analise-se um aço 1020, porém com tratamento de 
cementação com carvão e 1 hora de prazo no forno dando assim 0.1mm de 
aumento a dureza. 
 
Figura 14: amostra de aço 1020 tratado com cementação e 5 furos para os 
testes. 
Média da dureza: 86.78HRC 
 
 
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
• SILVA, A. L. C.; MEI, P. Aços e ligas especiais. 3ª ed. São Paulo: Blucher, 
2010. 
• CHIAVERINI, V. Aços e ferros fundidos: características gerais, 
tratamentotérmicos e principais tipos. 7ª ed. São Paulo: ABM, 2008. 
• CHIAVERINI, V. Tratamentos térmicos das ligas metálicas. ABM, São Paulo, 
1ª ed. 2008. 
• http://tratamentotermico.com/cementacao.html 
• https://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6373-procedimentos-para-
tratamentos-termicos-de-endurecimento-dos-acos-ferramenta#.WgyKuYhrzIU 
• https://brogdomonzao.files.wordpress.com/2013/10/cic3aancia-e-engenharia-
de-materiais-uma-introduc3a7c3a3o-william-d-callister-jr.pdf