Ensaio de Temperabilidade - Jominy

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Universidade São Judas Tadeu 
Ciência e Engenharia dos Materiais (Laboratório) – CEMAT Lab 
 
Relatório de experimento 
 
 
 
 
 
 
 
Ensaio de Temperabilidade - Jominy 
 
Relatório 5 
EPR6AN-MCA2 
 
Grupo 2 
 
Adailton Lima 
Bruno Carvalho 
Lara Beatriz 
Layla Tainny da Silva Fernandes 
Letícia Oliveira Santos 
Vinícius Bolognani 
 
 
 
 
 
 
 
 
Equipe do laboratório: Bruno Utiyama, Fernando Russo, Caio Lana 
 
Data do experimento 
 
11/2019 
 
CIÊNCIA E ENGENHARIA DOS MATERIAIS - LABORATÓRIO 
 
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Introdução: 
 
É antiga a preocupação do homem em possuir metais de elevada resistência e qualidade. 
Em guerras medievais, exércitos com espadas e outros armamentos metálicos levavam 
desvantagem bélica quando não tratavam termicamente seus arsenais, tornando-os vulneráveis 
no momento de repararem suas armas de ferro danificadas. Aprendeu-se assim que, com 
aquecimento e resfriamento desses metais, podia modificar suas propriedades mecânicas e 
metalúrgicas, tornando-os mais duros, trabalháveis, moles, resistentes, frágeis, dentre outras 
características. 
Séculos mais tarde as técnicas de tratamentos térmicos foram aprimoradas, havendo 
assim uma crescente demanda por metais com propriedades melhores e diferenciadas. Dentre 
as importantes melhorias por parte da composição química, é de salientar a introdução de 
molibdênio nos aços com 5% de cromo para sanar problemas de temperabilidade e o 
aparecimento dos aços com endurecimento estrutural, de forma a melhorar sua usinabilidade. 
Com uma variedade cada vez maior no mercado, era necessário um meio economicamente 
viável que pudesse fazer testes e ensaios para determinar a temperabilidade. Foi daí que surgiu 
o Ensaio de Jominy. 
Sabe-se que as propriedades mecânicas e o desempenho em serviço de um metal ou 
liga metálicas dependem da sua composição química, estrutura cristalina, histórico de 
processamento e dos tratamentos térmicos realizados. Entretanto, esta mudança de 
propriedades mecânicas, principalmente em relação ao tratamento térmico denominado 
têmpera, ocorre de maneira diferente para cada material. E é a partir disso que se define a 
temperabilidade dos aços como sendo a capacidade ou habilidade de aumento de resistência 
mecânica (por exemplo, aumento da dureza) através da formação da microestrutura martensita, 
em outras palavras é a capacidade de um aço adquirir dureza por têmpera a uma certa 
profundidade. Uma liga que possui alta temperabilidade forma martensita não apenas na sua 
superfície, mas em elevado grau também em todo o seu interior e comprimento. 
 O ensaio Jominy também chamado de ensaio de resfriamento da extremidade foi 
desenvolvido por Jominy e Boegehold, e é atualmente um os testes mais utilizados na prática 
industrial para a avaliação da temperabilidade. O ensaio se compõe no aquecimento de uma 
barra (corpo de provas) para se formar austenita. Logo após o aquecimento, uma de suas 
extremidades será alvejada com um jato d’água fazendo assim com que ela seja temperada. O 
restante do corpo não irá ter contado com a água, fazendo assim com que a outra extremidade 
 
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do corpo de provas seja resfriado ao ar. É então estabelecido um valor de comprimento para 
que se meça a dureza ao longo do modelo. 
 Logo, a versatilidade deste ensaio é evidenciada pelo fato de que em um único corpo-
de-prova diferentes taxas de resfriamento continuo é verificada ao longo da geratriz do cilindro, 
uma vez que a troca térmica e a respectiva perda de calor do corpo austenizado se faz 
preferencialmente de modo unidirecional, a partir da base na qual o jato de água incide. Em 
geral, a maioria dos aços formam martensita em sua extremidade que entra em contado com o 
jato d’água no resfriamento. Sendo assim, a dureza nessa extremidade é dada pela quantidade 
de carbono que esse aço possui. Aumentando-se a distância no corpo-de-prova, pode-se ter 
como composto a bainita e/ou perlita ao invés da martensita. Assim, o mesmo corpo de prova 
simula taxas de resfriamento típicas de tratamentos térmicos de têmpera em diferentes meios 
de resfriamento, de normalização e de recozimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Descrição do experimento: 
 
Um durômetro Rockwell modelo HRC 150 kgf, um forno elétrico e uma máquina de 
ensaio Jominy, equipamentos localizados no laboratório do curso de Engenharia Mecânica, 
foram utilizados para realizar a determinação da temperabilidade segundo as Norma NBR 6339 
OUT/1982 – (Jominy); NBR6339 (MB381) de 10/2016; NM259 de 11/2001. 
Os materiais utilizados para realização deste trabalho foram três corpos de prova, aço 
ao carbono ABNT 1040, aço Níquel-Cromo-Molibdênio ABNT 8640, e aço Níquel-Cromo-
Molibdênio ABNT 4340ABNT 4340, ABNT 1040, com formato cilíndrico de 1” de diâmetro por 4” 
de comprimento. 
A princípio o corpo de prova é colocado em um forno a uma temperatura em torno de 
925 °C durante um período de 30 minutos. Passado o tempo para a austenitização, o corpo de 
prova é colocado na máquina de ensaio de Jominy. Esse dispositivo é composto por um suporte 
para o corpo-de-prova na parte superior e por um sistema de resfriamento com água na parte 
inferior, conforme esquematizado na Fig.2. Desta forma, o corpo de prova recebe um jato de 
água de um tubo de 10 mm de diâmetro colocado pouco abaixo de sua base, regulado a uma 
pressão correspondente a altura livre de 65 mm, por um período de 30 minutos. A seguir foram 
retirados do equipamento, garantindo-se assim o mesmo tempo exposto à alta temperatura e 
o mesmo tempo exposto ao ensaio. 
Depois que o corpo-de-prova estivam frio, à temperatura ambiente, foram escovados 
para retirar a oxidação, e sobre ele foi feito um plano usinado para apoio na medição da dureza. 
Sobre este plano passou-se tinta para traçagem para melhor visualização das marcações. 
Segundo Norma ABNT – Aço – Determinação da temperabilidade (Jominy) 01.012 – 
Norma NBR 6339 – OUT/1982, os corpos de provas deveriam ser marcados ao longo de todo o 
comprimento com uma distância de 1,6 mm entre cada ponto, todavia para fins acadêmicos 
adotamos 3,0 mm entre cada ponto. Ao final, totalizou-se 22 marcações que serviram de 
referência para as medidas do ensaio de dureza. 
Com os dados retirados, foi feito um gráfico para demonstrar a diferença de dureza ao 
longo do corpo de provas. 
 
 
 
 
 
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Figura 1 – Corpos-de-prova 
 
Fonte: Wikipédia 
 
 Figura 2 – Dispositivo Jominy 
 
 
 
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Figura 3 – Corpos-de-prova sendo marcados 
 
 
Figura 4 – Marcação no corpo-de-prova e medição da dureza 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Resultados: 
 
Tabela 1- Medições de dureza ao longo do corpo de prova ensaiado. 
 Dureza (HRC) 
Distância Jominy (mm) Aço 1040 Aço 4340 Aço 8640 
3 55 56 56 
6 30 55 54 
9 29 60 50 
12 27 56 40 
15 25 54 37 
18 25 54 35 
21 23 54 33 
24 22 53 32 
27 22 50 31 
30 21 51 31 
33 18 49 30 
36 19 48 31 
39 17 47 30 
42 17 47 28 
45 16 46 29 
48 15 46 29 
51 14 47 28 
54 13 44 28 
57 12 44 26 
60 13 44 27 
63 11 43 26 
66 12 44 27 
 
Figura 5 - Gráfico “Dureza x Distância Jominy” dos materiais ensaiados. 
 
 
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Análise dos dados: 
 
A temperabilidade é um termo utilizado para descrever a habilidade de uma liga de ser 
endurecida pela formação de martensita. Uma liga que possui alta temperabilidade forma 
martensita não apenas na sua superfície, mas em elevado grau também em todo o seu interior. 
Desta forma a temperabilidade é habitualmente definida como sendo a capacidade de um aço 
formar martensitana têmpera. E como vimos no ensaio de tratamento térmico, isso acontece 
se o resfriamento for rápido o suficiente para que se evite qualquer percentual de 
transformação de perlita ou bainita. Como a martensita não possui estrutura cúbica e todo o 
carbono permanece em solução sólida, o escorregamento não ocorre facilmente e, 
portanto, a martensita torna-se dura, resistente e frágil. 
 Observa-se pela curva de temperabilidade que o aço carbono ABNT 1040 tem uma baixa 
temperabilidade, aumentou-se muito sua dureza com a têmpera, porém, apenas na parte que 
teve contato direto com o jato d’água, podendo ver nitidamente no gráfico a perda da dureza 
nas distancias superiores, onde não houve a têmpera. 
 O comportamento visto na Fig.5 para as duas ligas distintas, liga ABNT 8640 e ABNT 
4340, nos faz concluir que ambos os aços apresentam dureza elevada, mesmo em taxas de 
resfriamento mais baixas, portanto os aços apresentam elevada temperabilidade, podendo se 
dizer, conforme gráfico, que o aço ABNT 8640 possui uma média temperabilidade. Acontece que 
com a diminuição da taxa de resfriamento, haverá mais tempo para o carbono se difundir e, 
portanto, a formação de uma maior porção de perlita será fornecida. Dessa forma, os dois que 
são muito endurecível apresentam grandes valores de dureza ao longo de distâncias 
relativamente longas; ao contrário do aço ABNT 1040 que apresentou baixos valores de dureza 
ao longo do comprimento do corpo de prova. 
Apesar desses aços apresentarem a mesma quantidade de carbono, no caso, 0,40 %C a 
composição química é diferente (diferentes elementos de liga). E este é um dos fatores que 
afetam a temperabilidade. A temperabilidade dos aços é aumentada pela presença de 
elementos de liga aproximadamente na seguinte ordem ascendente: níquel, silício, manganês, 
cromo, molibdênio, vanádio e boro. Observa-se que tanto o ABNT 8640 quanto o ABNT 4340 
apresentam elementos de liga na sua composição química, no entanto em proporções 
diferentes, de modo que no ABNT 4340 a soma dos teores de todos os elementos liga fica entre 
5% e 12% de todo o material, já o aço ABNT 8640 a soma dos teores de todos os elementos liga 
adicionados não ultrapassa 5% de todo o material. 
Analisando as curvas dos aços verifica-se que a curva do aço liga ABNT 4340 ficou 
mais na horizontal, ou seja não perdeu tanta dureza no decorrer comparado com um aço 
 
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não ligado onde a curva tendeu um pouco verticalmente ao longo do corpo de prova. Com 
isso, conclui-se que a temperabilidade do aço está diretamente proporcional à quantidade 
de elementos de liga existente no aço. 
Portanto, os resultados do ensaio nos permitem comparar a temperabilidade de ambos 
os aços de forma que ABNT 1040<ABNT 8340<ABNT 4340. De certa forma, há em comum entre 
os aços o fato de a distribuição da dureza ao longo dos três corpo de prova cair bruscamente 
nas partes logo adjacentes às resfriadas em água. Isso se deve ao fato de que aumentando-
se a distância no corpo-de-prova, pode-se ter como composto a bainita e/ou perlita ao invés 
da martensita. 
A versatilidade deste ensaio é evidenciada pelo fato de que em um único corpo-de-prova 
diferentes taxas de resfriamento contínuo são simuladas ao longo do cilindro, conforme 
mostrado na Figura 5, uma vez que a troca térmica e a respectiva perda de calor do corpo 
austenitizado se faz preferencialmente de modo unidirecional, a partir da base na qual o jato de 
água incide. Deste modo, no mesmo corpo-de-prova são efetivamente simuladas taxas de 
resfriamento típicas de tratamentos térmicos de têmpera em diferentes meios de resfriamento, 
de normalização e de recozimento, de modo a servir como um avaliador da qualidade do aço 
recebido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Referências 
 
CALLISTER, W. D. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 5. ed. São Paulo: LTC, 
2002. 
CANALE, Lauralice. Temperabilidade. Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2004. 
Centro de Informação Metal Mecânica. Materiais didáticos relacionados à disciplina de 
Materiais. Disponível em: <http://www.cimm.com.br>. 
Chiaverini, V. Aços e ferros fundidos: Características gerais, tratamentos térmicos, principais 
tipos. 10° Edição. São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais; 1990. 
CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia mecânica. 2° ed. São Paulo: Makron: Pearson Education do 
Brasil, 1986.v.2. 
COSTA, E. M. Aços. PUC-RS, 2003. Disponível em: <www.em.pucrs.br/~eleani/Protegidos/ 
classificacaoacos.ppt3>. 
GARCIA, Amauri; J.A. Spim; C.A. dos Santos. "Ensaios dos Materiais”. 2° ed. Rio de Janeiro: LTC, 
2012. 
REBECHI, J. G. Correlações numéricas entre faixas de resfriamento, microestruturas e 
propriedades mecânicas para o tratamento térmico do aço AISI/SAE 4140. Porto Alegre: 
UFRGS, 2011. Disponível em: < http://hdl.handle.net/10183/37383>. Acesso em: 23/11/2019 
SHACKELFORD, J.F. Ciências dos Materiais. 4º Edição.São Paulo – SP, 2008. 
SILVA, A. L. V da C. Aços e Ligas Especiais. 2° Edição. São Paulo: Editora Blucher; 2006. 
SOUZA, S. A. Ensaios mecânicos de materiais metálicos – Fundamentos teóricos e práticos. 5. 
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Wikipédia: a enciclopédia livre. Disponivel em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ensaio_Jominy> 
Acesso em:23/11/2019 
 
 
 
 
 
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Normas 
 
Norma ABNT – Aço – Dterminação da Temperabilidade (Jominy) 01.012 – Norma NBR 6339 – 
OUT/1982 
 
NM259 de 11/2001 – Aço – Determinação da temperabilidade 
 
NBR6339 (MB381) de 10/2016 – Aço – Determinação da temperabilidade