(Com edições) 1- Relatório Física experimental - Diagrama de Fases Ferro Carbono docx

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Instituto Latino-Americano de Ciências da Vida e da Natureza 
Licenciatura em Ciências da Natureza 
 
 
ANÁLISE METALOGRÁFICA DE AÇO: 
Diferenças de amostras submetidas ao processo de têmpera 
 
 
Disciplina de Laboratório de Instrumentação para Engenharia Física 
 
 
Professor(a) Dr. Marcelo Honnicke 
 
Davi Branco 
Eliseu Santana Junior 
Gelson Neils 
Luís Eduardo Benitez 
Michelle Lustosa 
Miguel Pauluk 
Pamela Lago 
 
 
Foz do Iguaçu, 2018 
 
SUMÁRIO 
 
I. ​Introdução 4 
II. ​Objetivo 4 
III. ​Descrição de Materiais 5 
IV. ​Procedimentos experimentais 5 
V. ​Resultados​ e discussão 7 
VI. ​Conclusão 12 
VII. ​Referências Bibliográfica 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE IMAGENS E TABELA 
 
Imagem 1 - Sem têmpera………………………………………………………………......7 
Imagem 2 - Têmpera com gelo…………………………………………………...…….....8 
Imagem 3 - Têmpera sem gelo…………………………………………………………….9 
Gráfico 1 - Gráfico de análise de temperaturas por estimativa de tempo…...………10 
Tabela 1 - Tabela de tempo e temperatura do experimento……………...……...…...11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
I. INTRODUÇÃO 
 
O processo de têmpera confere dureza e resistência ao aço possibilitando 
avanço tecnológico, feito de maneira correta, proporciona ferramentas e peças de 
melhor qualidade, que se desgastam menos, não se deformam com facilidade e 
possuem vidas úteis mais longas. Submeter o aço ao processo de têmpera, nada 
mais é que tratá-lo termicamente. Tal processo, se divide em duas etapas: a 
primeira consiste no aquecimento do aço e a segunda no seu esfriamento rápido. 
Aquecer o aço tem o objetivo de organizar seus cristais, alcançando uma fase 
denominada austenitização. Já o esfriamento visa obter a estrutura denominada 
martensita. A temperatura de aquecimento, a composição do material e a 
velocidade de resfriamento são determinantes quando se tem em mente o 
tratamento térmico, já que este depende desses três fatores. Este experimento fará 
análise de duas amostras de aço 1010 que passarão por tratamento térmico, e uma 
amostra sem tratamento para controle. 
 
 
 
 
II. OBJETIVO 
 
Este experimento tem por finalidade mostrar a diferença nos grãos após o 
processo de tratamento térmico com duas peças de aço 1010. Duas amostras 
passarão pelo processo de têmpera apenas diferindo o seu tratamento no 
resfriamento, e a amostra de controle sem o tratamento de têmpera. No microscópio 
analisou-se as estruturas das amostras e do efeito da têmpera sobre o aço 1010 por 
meio da metalografia. 
 
 
 
 
 
 
 
III. DESCRIÇÃO DE MATERIAIS 
 
1. Três amostras de aço 1010 com 0,10% de Carbono com comprimento de 
35mm e espessura de 3mm; 
2. Uma morsa; 
3. Esmeril; 
4. Uma pinça; 
5. Pinça Tenaz; 
6. 3 Béqueres; 
7. Água; 
8. Gelo; 
9. Luva de Couro; 
10.Bastão de Vidro; 
11.Álcool Isopropílico; 
12.Lixas (220, 320, 600); 
13.Cloreto de Sódio (NaCl) – Sal de Cozinha; 
14.Nital 10%; 
15.Arco de serra; 
16.Alto Forno Metalúrgico; 
17.Microscópio Metalográfico de reflexão; 
 
 
IV. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
Preparamos três amostras de aço 1010 com resultado final de 3mm de 
espessura e 35mm de comprimento, usamos uma morsa para prender as amostras 
e uma serra para o corte. Após o corte, iniciamos o tratamento das amostras com 
um processo de lixamento para a remoção da sua camada de tinta protetora; 
usamos uma lixa 220. O trabalho na superfície do aço começou com a lixa 320, 
onde a deixamos lisa e retiramos as imperfeições deixadas pela lixa anterior 
resultando em uma superfície sem riscos grandes. Com a lixa 600 fizemos o 
processo de polimento, trabalhamos até a superfície ficar espelhada e não mais 
existir riscos visíveis a olho nu (utilizamos água nessa lixa para facilitar o processo). 
Limpamos duas amostras com álcool isopropílico e papel toalha antes de entrar no 
alto forno e a terceira com o mesmo processo de limpeza, porém separada para 
comparar com as outras amostras após o tratamento térmico. 
Usamos uma temperatura de 900°C no alto forno para o processo de 
têmpera. No decorrer da experiência observamos variações na temperatura; a mais 
 
alta foi de 904°C. Colocamos a primeira amostra às 15h35min em temperatura de 
608°C. A segunda amostra colocamos às 15h45min em temperatura de 645°C. 
Após o alto forno atingir 900°C, cronometramos 10 minutos para a amostra atingir a 
fase de austenitização. 
Preparamos dois ambientes diferentes para a refrigeração. Para a têmpera 
rápida, fizemos uma solução em um béquer com 500 ml de água e sal de cozinha 
até a saturação da água, em seguida adicionamos gelo e misturamos, com essa 
solução conseguimos água na forma líquida na menor temperatura possível abaixo 
de 0°C, atingimos -4,6° C. Para a têmpera lenta adicionamos 800 ml de água a 
28,2° C em um becker. Com o intuito de ter água em temperatura ambiente, 
anotamos as variações, com o ar no laboratório a 26,7° C e o ar-condicionado 
marcando refrigeração para 19° C. 
Com luvas de couro e o auxílio de uma pinça tenaz, realizamos o rápido 
resfriamento forçado das amostras. Um membro do grupo retirou uma amostra do 
alto forno e para a têmpera rápida submergiu na solução de água e sal. Outro 
membro do grupo retirou a amostra que restou e submergiu em água a temperatura 
ambiente para a têmpera lenta. 
Retiramos as amostras dos béqueres e passamos em um novo processo de 
polimento com lixa 600 e auxílio de água. Com as amostras lisas e espelhadas 
fizemos o ataque químico com às três amostras. 
O ataque químico foi realizado submergindo por três minutos as amostras em 
uma solução com 100ml de Nital 10%, esperamos o tempo da reação química de 
oxidação e então passamos pelo último processo de limpeza com álcool isopropílico 
antes da ida ao microscópio. 
Por fim, as três peças foram colocadas no microscópio metalográfico de 
reflexão, onde foi possível verificar a diferença das estruturas do aço sem têmpera e 
com o tratamento da têmpera rápida e lenta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
V. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
 
 
Imagem 1. Sem têmpera 
Podemos ver nesta imagem que sem os procedimentos de temperamento, o 
aço oferece menor resistência ao desgaste e menor durabilidade pela 
desuniformidade da microestrutura do aço. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imagem 2. (Têmpera com gelo) 
Nesta imagem podemos ver que ao aquecer a amostra de aço em uma 
temperatura controlada de 900 °C e logo resfriar-la com uma temperatura média de 
-3 °C com a presença do oxigênio levou o metal a oxidação e perda do carbono, 
resultando na descarbonetação, levando o metal a perda de sua resistência e 
ductilidade. 
 
 
 
 
 
Imagem 3. (Têmpera sem gelo) 
Com a têmpera lenta identificamos também a descarbonatação pela presença 
de oxigênio, obtivemos aqui a maior perda de carbono, da resistência do metal e 
sua ductilidade.Gráfico de Análise de temperaturas por estimativa de tempo 
 
 
 
 Gráfico 1. Gráfico de Análise de temperaturas por estimativa de tempo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela de Tempo e temperaturas do experimento 
 
Tempo Temperatura 
 0° C 
15h35min 585° C 
 600 ° C 
 608 ° C 
 624 ° C 
15h45min 645 ° C 
 671 ° C 
 703 ° C 
 758 ° C 
16h00min 788 ° C 
 841 ° C 
 855 ° C 
16h20min 
891 ° C 
 
 886 ° C 
 870 ° C 
 862 ° C 
 896 ° C 
16h35min 904 ° C 
 Tabela 1. Tabela de Tempo e temperaturas do experimento 
 
Neste Gráfico e tabela podemos analisar as informações coletadas na etapa do 
experimento do tempo em relação a temperatura do alto forno metalúrgico, essas 
temperaturas começaram a ser registrada após a colocação da primeira peça forno. 
Podemos analisar também que era para se formar um gráfico crescente, mas na 
decorrência do experimento teve uma peça que tivemos problemas de retirar, por 
conta da temperatura muito elevada. Abrimos seis vezes o forno, por conta dessa 
decorrência a temperatura declinou de uma forma bem relevante, como 
representado no gráfico, fazendo que levasse mais tempo para retirar a segunda 
peça, tendo que esperar mais tempo até aquecer novamente a peça. 
 
 
 
Em resumo o resultado obtido não foi satisfatório, visto que nenhuma das 
amostras submetidas ao processo de têmpera chegaram no resultado desejado, ou 
seja, ambas as amostras sofreram o processo de descarbonetação, no qual ocorreu 
a perda de carbono. 
Diversos fatores podem ter contribuído para o resultado obtido, afinal o 
processo de têmpera leva em conta muitos pormenores, como o ambiente onde foi 
realizado o experimento e o tempo de resfriamento das amostras. 
Deve-se levar em conta que durante o aquecimento das peças o forno foi 
aberto várias vezes, e assim possibilitando a renovação do oxigênio em seu interior, 
que ao entrar em contato com as peças ocasionou o processo de descarbonetação. 
 
 
VI. CONCLUSÃO 
 
Concluímos, por meios das análises metalográficas, que com as duas 
amostras submetidas ao tratamento de têmpera não obtivemos os resultados 
esperados. Alguns fatores como, a velocidade no resfriamento, temperatura da 
água, composição do aço e entre outros, podem ter colaborado com a falta de 
sucesso. Entendemos que os processos de têmpera necessitam um tratamento bem 
específico para poder submeter a peça a têmpera já que é necessário lixar com no 
mínimo 3 tipos de lixas até o aço ficar com o aspecto de espelho. O controle de 
vários outros fatores também influenciam, já que tivemos alguns inconvenientes 
com a retirada das peças, o que possivelmente contribuiu com a descarbonetação 
do material. 
 
 
 
VII. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
1.Têmpera - Processo de tratamento térmico. ​FERMAC. Disponível em: 
<​http://tratamentotermico.com/tempera.html>. Acesso em: 09 abril 2018. 
 
2.Glossário de Termos de Tratamento Térmico. ​Eurotherm. Disponível em: 
 
<http://www.eurothermltda.com.br/tratamentotermico/topicos_glos.htm>. Acesso em: 
10 abril 2018. 
 
3.Diagrama de ferro carbono. ​SlideShare. Disponível em: 
<https://pt.slideshare.net/LukasSeize/diagrama-de-ferro-carbono>. Acesso em: 10 
abril 2018. 
 
4.Diagrama de ferro carbono. ​Durferrit. Disponível em: 
<http://www.durferrit.com.br/downloads/13_Diagrama%20Ferro-Carbono.pdf>. 
Acesso em: 10 abril 2018. 
 
5.Tratamento Térmico. ​Senai. Disponível em: 
<http://docente.ifsc.edu.br/claudio.schaeffer/material/2_Mecatr%C3%B4nica/Materiai
s_1_Meca_2/Apostila_%20Tratamento_Termico_Complementar.pdf>. Acesso em: 
10 abril 2018. 
 
6​.​Diagrama de ferro carbono. USP- Departamento de Engenharia Mecânica. 
Disponível em: 
<https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4095587/mod_resource/content/0/Aula05%
20-%20Diagrama%20de%20Fases%20Ferro%20Carbono.pdf>. Acesso em: 10 abril 
2018. 
 
7.Diagrama de equilíbrio ferro carbono. USP- Departamento de Engenharia 
Mecânica. ​Disponível em: 
<https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/3367584/mod_resource/content/1/Aula%20
3-Diagrama%20Ferro%20Carbono.pdf>. Acesso em: 10 abril 2018.