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Universidade Federal de Campina Grande
Centro de Ciências e Tecnologia
Unidade Acadêmica de Engenharia Mecânica
Disciplina: Materiais de Construção Mecânica II
Professor: Marco Antonio dos Santos, D. Sc.
Data: 24/08/2021 Tema: 20 Estágio
Aluno (a): Lucas Duarte Silva. Matrícula: 119111334
1- Como a partir da curva CCT de um aço você determinaria a velocidade crítica de
têmpera? De um exemplo apresentando a curva CCT (curva real) de um aço e a maneira
como determinou o valor numérico da velocidade crítica de têmpera? (Peso 1,0)
Resposta: A velocidade crítica de resfriamento é geralmente definida como a taxa na qual
a formação de perlita ou bainita é evitada, ou seja, corresponde à mínima velocidade de
resfriamento resultando em uma estrutura inteiramente martensítica.
Conforme a American Society for Metals, a partir da composição química do aço,
pode-se estimar velocidades de resfriamento em pontos determinados da peça temperada e
prever a porcentagem relativa de martensita, bainita, ferrita e perlita.
Segue abaixo o diagrama CCT do aço 30 NC11:
O aço 30 NC11 é produzido pela I.R.S.I.D. (Courbes de transformation des aciers
de fabrication française - Curvas de transformação de aços de fabricação francesa) cuja
composição química é mostrada na tabela abaixo:
2- O que você entende por diâmetro crítico e diâmetro ideal no ensaio Groosman de
temperabilidade? De um exemplo de conversão de diâmetro crítico para diâmetro ideal.
(Peso 1,0)
Resposta: Diâmetro crítico: É o diâmetro (Dc) em que, no ensaio da temperabilidade
Grossmann, se tem 50% de martensita no centro da barra. Esta avaliação pode ser feita
através de exame metalográfico ou através da dureza. É comum adotar o valor de 50 Rc
como “corte” para determinação do diâmetro crítico.
Na imagem abaixo do lado esquerdo observam-se diversas barras aço AISI 3140
temperadas em óleo e água parada, para a identificação da microestrutura temperada e
não temperada e, para a determinação do diâmetro crítico através da imagem no lado
direito.
Diâmetro crítico ideal: É o diâmetro determinado para uma barra, que quando resfriada
em um meio de ( H = ∞), a superfície da barra é resfriada a uma barra infinita, de tal
forma que a temperatura superficial cai rapidamente para a temperatura do meio
refrigerante e a microestrutura no centro da barra conterá cerca de 50% da martensita. A
figura abaixo apresenta a relação entre o diâmetro crítico e o diâmetro crítico ideal..
3- No tratamento térmico de revenido de aços ferramentas como se comportam as seguintes
propriedades mecânicas com a temperatura e o tempo de revenido? a) tensão de
escoamento; b) estricção, c) alongamento; d) resistência mecânica; e) tenacidade à
fratura; f) dureza e resistência ao desgaste. (Peso 1,0)
Resposta:. Na Figura abaixo, observa-se o efeito da temperatura de revenido nas
propriedades mecânicas de um aço ligado:
A martensita é um constituinte metaestável. O aquecimento, mesmo abaixo da zona crítica,
favorece a transformação em fases mais próximas do equilíbrio, até, eventualmente, atingir
microestruturas composta por ferrita e cementita(ou carbonetos de elementos de ligas,
dependendo da composição química do aço). As várias etapas deste processo são
extremamente complexas, entretanto, diversas combinações de propriedades extremamente
interessantes podem ser obtidas no processo de revenimento, Figura acima. O
comportamento geral, no revenimento, é a redução de dureza, resistência mecânica e
aumento da ductilidade e, portanto, da tenacidade.
Observação: Em alguns casos, especialmente aços-ferramentas, pode ocorrer o aumento da
dureza no revenido por precipitação no estado sólido de micro-carbonetos. Este fenômeno é
chamado de endurecimento secundário.
Como o revenimento é um fenômeno termicamente ativado, o efeito comparativo de tempo e
temperatura pode ser obtido por meio de análises baseadas na equação de Arrhenius.
4- Explique de forma clara (com gráficos e ou figuras) como se formam as tensões residuais
de origem de transformação de fases? É possível que durante a geração das tensões de
origem de transformação de fases ou após, venha ocorrer à fratura da peça? Por quê?
(Peso 1,0)
Resposta: As tensões residuais de origem de transformação de fases surgem devido a
variação volumétrica associada com a formação da nova fase . Por exemplo: quando a
austenita se transforma em martensita em um aço com 1% de carbono, ocorre um aumento
de volume de 4% enquanto que na transformação em perlítica tem-se um acréscimo de
2,4%. O efeito dessas variações de volume no padrão de tensões dependerá do momento em
que a transformação de fases ocorrerá na superfície e no centro da peça e na
temperabilidade do aço. Abaixo segue a figura do perfil de tensões internas de origem de
transformação de fases.
No resfriamento ou aquecimento de qualquer peça de aço surgem tensões decorrentes da
heterogeneidade de temperatura na peça e da dilatação ou expansão térmica. No caso de
resfriamentos rápidos de têmpera esta questão é agravada pela combinação de dois fatores,
ou seja, as tensões de origem térmica e de transformação de fase. Segue abaixo a
informação mais detalhada:
Acima, vemos a representação, esquematicamente, do efeito da superposição das tensões
térmicas às tensões de transformação. Essas tensões podem levar ao trincamento da peça.
5- Uma barra de diâmetro igual a 4” deve ter após têmpera e revenido uma resistência
mecânica de 130 Kgf/mm2 até cerca de 1,4” da superfície. A têmpera será realizada em
óleo violentamente agitado. Escolha dois aços para fabricar esta barra. A variação de
dureza de têmpera permitida é de mais ou menos 6RC. Qual a temperatura de revenido
que deve ser escolhida para os dois aços após a têmpera? (Peso 1,5)
Resposta: Aço 4340 e 8640. temperaturas de revenimento em torno de 400°C.
6- Você tem um aço ao carbono classe SAE 1090, disponível para fabricar uma mola que
será submetida ao tratamento térmico de têmpera e revenido. Você faria o revenido desta
mola na temperatura de 5000C? Sim ou não e por quê? (Peso 1,0)
Resposta: Sim, Na faixa entre 500 e 650°C, no caso de aços contendo elementos de liga
formadores de carbonetos, pode ocorrer a precipitação de carbonetos destes elementos,
tais como V4C3,Mo2C e etc., o que causa um aumento de resistência mecânica e de dureza,
que será necessário na utilização da mola.
7- No tratamento térmico de têmpera superficial por indução eletromagnética qual a
influência da frequência eletromagnética na profundidade de endurecimento?
Considerando a qualidade e controle do processo, na têmpera superficial de uma
pequena engrenagem, qual processo de têmpera superficial você indicaria? (Peso 1,0)
Resposta: A profundidade da camada temperada nesse processo, depende principalmente
da frequência usada; quanto maior a frequência, menor a profundidade de camada
aquecida e consequentemente temperada.
Eu indicaria a têmpera superficial por chama, onde a aplicação é feita em peças que
precisam de endurecimento apenas em seu contorno, para que ocorra o acompanhamento
geométrico de toda a superfície. A Têmpera por chama pode ser realizada de forma
localizada ou progressiva, além de giratória progressiva ou localizada giratória.
Geralmente, a Têmpera por chama ocorre por intermédio de combustão do gás propano ou
acetileno, entre outros. O procedimento acontece em eixos, cames, barramentos e dentes de
engrenagem. A temperatura do maçarico gira em torno de 815 °C, em uma profundidade
de 4,5 milímetros, com dureza de até 65 HRC.
8- Com qual faixa de temperatura devemos trabalhar no tratamento térmico de austêmpera
caso se deseje maior resistência mecânica e tenacidade à fratura? Por quê? (Peso 1,5)
Resposta: A austêmpera consiste no aquecimento do aço até uma temperatura acima de
zona crítica, seguido de esfriamento rápido num meio mantido a uma temperatura
constante, dentro da faixa de formação da bainita (aproximadamente 250° a 400° C )
durante o tempo necessário até se produzir a transformaçăo. Em seguida o aço é resfriado
rapidamente até a temperaturaambiente. A austêmpera está representada
esquematicamente, em diagrama de transformação isotérmica, na figura abaixo. As
estruturas bainíticas obtidas na austêmpera, sobretudo na parte mais baixa do diagrama
TTT, caracterizam-se por elevada ductilidade, com durezas elevadas, da ordem de 50
Rockwell C, ductilidade essa bem superior da martensita revenida normal que possui a
mesma dureza.
9- Por que em geral antes do tratamento térmico de têmpera devemos realizar um
tratamento térmico de normalização? (Peso 1,0)
Resposta: A normalização é ainda usada como tratamento preliminar à têmpera e
ao revenido, justamente para produzir estrutura mais uniforme do que a obtida por
laminação. A normalização visa refinar a granulação grosseira de peças de aço fundido
principalmente; freqüentemente, e com o mesmo objetivo, a normalização é aplicada em
peças depois de laminadas ou forjadas.