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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA FLUMINENSE TECNOLOGIA DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL. ERICK GONÇALVES RIBEIRO CARLOS EDUARDO MENDES DA SILVA JUNIOR MOISÉS GOMES FELICÍSSIMO CARACTERIZAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E MICROGRÁFICA DE UM AÇO 1020 TREFILADO NO ESTADO NORMAL E POSTERIORMENTE TEMPERADO. CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ 2017
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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA FLUMINENSE
TECNOLOGIA DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL.
ERICK GONÇALVES RIBEIRO
CARLOS EDUARDO MENDES DA SILVA JUNIOR
MOISÉS GOMES FELICÍSSIMO
CARACTERIZAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E MICROGRÁFICA DE
UM AÇO 1020 TREFILADO NO ESTADO NORMAL E POSTERIORMENTE
TEMPERADO.
CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ
2017
ERICK GONÇALVES RIBEIRO
CARLOS EDUARDO MENDES DA SILVA JUNIOR
MOISÉS GOMES FELICÍSSIMO
CARACTERIZAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E MICROGRÁFICA DE
UM AÇO 1020 TREFILADO NO ESTADO NORMAL E POSTERIORMENTE
TEMPERADO.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia
Fluminense, IFF, como parte dos requisitos necessários
para a obtenção do título de Tecnólogo em Manutenção
Industrial, sob a orientação do professor Clébio de
Azevedo Santos, MSc.
CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ
2017
ERICK GONÇALVES RIBEIRO
CARLOS EDUARDO MENDES DA SILVA JUNIOR
MOISÉS GOMES FELICÍSSIMO
CARACTERIZAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E MICROGRÁFICA DE
UM AÇO 1020 TREFILADO NO ESTADO NORMAL E TEMPERADO E
REVENIDO.
Este trabalho de diplomação foi analisado e
julgado adequado para a obtenção do título de
tecnólogo de manutenção industrial e
aprovado em sua forma final pelo orientador e
pela banca examinadora designada pelo
Instituto Federal de Educação, Ciência e
Tecnologia Fluminense.
Aprovado em: _________/ __________/ _________
ORIENTADOR
__________________________________________
Prof. Msc Clébio de Azevedo Santos - IFF
BANCA EXAMINADORA
___________________________________________
Prof. Dr. Alan Monteiro Ramalho – Engenheiro Mecânico, Doutorado em Ciência dos
Materiais - IFF
___________________________________________
Prof. Msc Elizeu de Farias de Oliveira – Engenharia de Produção - IFF
DEDICATÓRIA
Dedicamos este trabalho, junto com nossa gratidão a todos aqueles que – pela
dedicação, pela amizade, pela abnegação, ou pelo simples convívio ao longo desses períodos
– a nós se ligaram pelo vínculo da experiência comum.
Homenageamos a cultura profissional, honestidade, inteligência a que somos gratos.
A nossas famílias pelo milagre da vida e o conforto do amor; pela lição de modéstia
sacrifícios, lágrimas e risos, que sempre nos incentivaram, retribuímos com o nosso
TRIUNFO.
Aos nossos professores que com ilimitada dedicação guiaram-nos pelo caminho do
crescimento intelectual, nossos agradecimentos.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Método Brinell de ensaio de dureza – adaptado (Souza, 1982). ............................... 17
Figura 2: Desenho representativo de duas esferas de diferentes tamanhos, sobre diferentes
cargas aplicadas, com ângulo () semelhante, fornecendo uma constante de carga onde é
possível obter o mesmo valor de dureza – adaptado (Souza, 1982). ................................ 18
Figura 3: Distância mínima para realização do ensaio de dureza brinell conforme a norma
ASTM E10 – 2007a – adaptado (Garcia, 2013). ............................................................... 21
Figura 4: Método de ensaio Rockwell – adaptado (Souza, 1982). ........................................... 22
Figura 5: Curva tensão X deformação - adaptado (Garcia - 2013). ......................................... 24
Figura 6: a) tensão de escoamento de materiais dúcteis; b) Limite "n" de escoamento de
materiais frágeis – adaptado (Chiaverini 2008). ............................................................... 25
Figura 7: Corpo de prova tracionado e fraturado – variação do diâmetro – adaptado (FBTS,
2013).................................................................................................................................. 28
Figura 8: Corpo de prova retangular tracionado - variação das dimensões transversais –
adaptado (FBTS, 2013). .................................................................................................... 28
Figura 9: Corpo de prova circular com base na norma ASTM A 370...................................... 29
Figura 10: Característica alotrópica ou polifórmica do ferro – adaptado (Chiaverini, 2008). . 30
Figura 11: Átomos matriz, substitucionais e intersticiais – adaptado (Callister, 2012). .......... 30
Figura 12: Cementita - microconstituinte ortorrômbica – adaptado de Metallic and Molecular
Interactions in Nanometer Layers, Pores and ................................................................... 31
Figura 13: Diagrama de equilíbrio ferro-carbono – adaptado (Callister, 2012). ...................... 32
Figura 14: Aços hipoeutetóide, eutetóide e hipereutetóide respectivamente – adaptado
(Colpaert, 2008). ............................................................................................................... 33
Figura 15: Diagrama de transformação isotérmica (TTT) de um aço eutetóide - adaptado
(Chiaverini - 2012). ........................................................................................................... 35
Figura 16: Diagrama das curvas de resfriamento contínuo – adaptado (Chiaverini, 2012). .... 36
Figura 17: Curva representativa da velocidade crítica de resfriamento (à esquerda - adaptado
Chiaverini, 2012); martensita como produto da têmpera (à direita – adaptdo; Colpaert,
2008).................................................................................................................................. 40
Figura 18: Curva representativa da velocidade crítica de resfriamento até a martensita seguido
do aumento de temperatura para revenimento (à esquerda - adaptado Chiaverini, 2012;
martensita revenida como produto final (à direita – adaptado Colpaert, 2008). ............... 41
Figura 19: Fluxograma sequencial da retirada dos corpos de prova e das amostras destinadas
aos ensaios. ........................................................................................................................ 45
Figura 20: Processo de corte dos corpos de prova por meio de serra fita. ............................... 46
Figura 21: Durômetro de bancada Digimess. ........................................................................... 46
Figura 22: Ensaio de dureza realizado na superfície da amostra .............................................. 47
Figura 23: Policorte Arotec para retirada de amostras dos corpos de prova para ensaio
metalográficos. .................................................................................................................. 47
Figura 24: Embutidora Arotec (a esquerda); amostra embutida para preparação metalográfica
........................................................................................................................................... 48
Figura 25:Mesa de lixas para preparação da superfície das amostras para ensaio
metalográfico. .................................................................................................................... 48
Figura 26: Politriz Arotec sendo usada para lixamento mecânico da amostra com lixa de
granulometria 600. ............................................................................................................ 48
Figura 27: Politriz Arotec sendo utilizada para polimento da superfície da amostra com pasta
de alumina de 0,3 e 0,05 m ............................................................................................. 49
Figura 28:Lavagem e secagem das amostras para análise metalográficas. .............................. 49
Figura 29: Ataque químico com nital a 2% à superfície das amostras. .................................... 49
Figura 30: Visualização da microestrutura do aço 1020 trefilado no microscópio Óptico. ..... 50
Figura 31: Peça do aço 1020 trefilado como fornecido para fabricação por meio de usinagem
no torno ATASMAQ de um corpo de prova para ensaio de tração. ................................. 50
Figura 32: Máquina de ensaio universal, e instrumentos utilizados na medição dos corpos de
prova. ................................................................................................................................. 51
Figura 33: Finalização do ensaio de tração, corpos de provas seccionados. ............................ 52
Figura 34: Corpo de prova indo ao forno para têmpera e revenimento. ................................... 52
Figura 35: Retirada dos corpos de prova do forno e resfriamento dos mesmos em água. ....... 53
Figura 36: Marcação da região onde será registrado as imagens da borda ao centro da amostra.
........................................................................................................................................... 55
Figura 37: Imagem metalográfica do aço 1020 trefilado - como fabricado - corte longitudinal -
aumento 100X (à esquerda) e 200X (a direita). ................................................................ 55
Figura 38: Imagem metalográfica tirada a 1/16" e a 6/16" da borda da amostra, do aço 1020
trefilado - como fabricado revelando grãos de perlita (áreas escuras) contornado por uma
matriz de ferrita (áreas claras) - aumento 200X. ............................................................... 55
Figura 39: Imagem metalográfica tirada a 1/16" da borda da amostra do aço 1020 trefilado -
temperado e revenido - revelando placas de ferrita (área clara) e finos bastonetes de
cementita na matriz ferrítica característico da bainita acicular - 200X. ............................ 56
Figura 40: Imgem metalográfica tirada a 6/16" da borda da amostra do aço 1020 trefilado -
temperado e revenido - revelando placas de ferrita (área clara) e finos bastonetes de
cementita na matriz ferrítica característico da bainita acicular - 200X. ............................ 57
Figura 41: Gráfico do ensaio de tração do aço 1020 trefilado sem tratamento térmico. .......... 60
Figura 42: Dados do ensaio de tração do aço 1020 trefilado sem tratamento térmico. ...... Erro!
Indicador não definido.
Figura 43: Gráfico do ensaio de tração do aço 1020 trefilado temperado e revenido. ....... Erro!
Indicador não definido.
Figura 44: Gráfico do ensaio de tração do aço 1020 trefilado temperado e revenido. ....... Erro!
Indicador não definido.
Figura 45: Preparação da superfície para medição de dureza com espaçamento de 1/16". ..... 63
Figura 46: Gráfico comparativo das curvas tensão e deformação do aço 1020 trefilado
ensaiado como fabricado e temperado e revenido. ........................................................... 65
Figura 47: Gráfico comparativo das curvas de dureza Brinell das amostras tratada e não
tratada. ............................................................................................................................... 66
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1: Composição química do aço 1020 de acordo com a classificação SAE contida na
norma ASTM 1020............................................................................................................ 14
Tabela 2: Graus de carga ou da constante dos materiais .......................................................... 19
Tabela 3: Dimensões do corpo de prova para ensaio de tração de acordo com a norma ASTM
A 370 - adaptado (ASTM A 370 – Anexo C). .................................................................. 29
Tabela 4: Valores de dureza do aço SAE 1020 trefilado como fabricado mensurados pelos
métodos Rockwell C e A convertidos para valores Brinell (anexos A e B). .................... 64
Tabela 5: Valores de dureza do aço SAE 1020 trefilado temperado e revenido mensurados
pelos métodos Rockwell A e convertidos psra valores Brinell (Anexos A e B) ............... 64
Tabela 6: Resultados dos experimentos de tração, dureza e metalografia, realizados nos aços
ASE 1020 trefilado como fabricado e temperado e revenido. .......................................... 66
Tabela 7: Valores minimos das propriedades mecânicas dos aços SAE 1020 trefilado e SAE
1045 de acordo com o catálogo da Bardella S.A. ............................................................. 69
Tabela 8: Valores mínimos das propriedades mecânicas dos aços SAE 1020 trefilado ensaiado
como fabricado e depois de tratado termicamente. ........................................................... 69
Tabela 9: Comparativo das propriedades mecânicas do aço SAE 1020 trefilado como
fabricado e do aço SAE 1020 trefilado tratado termicamente com o aço SAE 1045. ...... 70
Tabela 10: Valor das barras de aços SAE 1045 e SAE 1020 trefilado fornecido pela EDG
Aços do Brasil. .................................................................................................................. 70
LISTA DE ABREVIATURAS
ISO Organização Internacional de Normalização
FBTS Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem
ASTM American Society for Testing and Materials
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
RCN Relatório de Não Conformidade
HRC Dureza Rockwell C
HRA Dureza Rockwell A
HB Dureza Brinell
HBS Classe do penetrador de esfera de aço carbono temperado.
HBW Classe do penetrador de esfera de carbeto de tungstênio.
Sc Área de superfície
D Diâmetro da esfera do penetrador
d Diâmetro da impressão
di Diâmetro de impressão ideal
e Tensão de escoamento
u Tensão de ruptura
Coeficiente de estricção
L Variação de comprimento
Ut Coeficiente de tenacidade
E Coeficiente de Young, elasticidade
Deformação
n Limite n ou limite de desvio
k Constante elástica
A Alongamento
CCC Célula cúbica de corpo centrado
CFC Célula cúbica de faces centradas
A1 Linha de transformação – austenita / ferrita - perlita
Acm Linha de transformação – austenita / cementita
A3 Linha de transformação – austenita / perlita – cementita
TTT Transformação Temperatura Tempo
TRC Tempo de Resfriamento Contínuo
I Início de transformação de uma microconstituinte
F Fim de transformação de uma microconstituinte
Mi Martensita inicial
Mf Martensita final
Tp Tempo de permanência
Eeq Espessura equivalente
KN Kilo Newton
MPa Mega Pascal
UFSC Universidade Federal de Santa Catarina
ÍNDICE DE EQUAÇÕES
Equação 1: Dureza .................................................................................................................... 17
Equação 2: Diâmetro ideal da impressão Brinell. .................................................................... 17
Equação 3: Constante ou Grau de carga ................................................................................... 19
Equação 4: Cálculo de deformação. ......................................................................................... 23
Equação 5: Cálculo de tensão ................................................................................................... 23
Equação 6: Cálculo de alongamento. ....................................................................................... 26
Equação 7: Cálculo de estricção. .............................................................................................. 27
Equação 8: Cálculo da estricção para corpos de prova circulares. ........................................... 28
Equação 9: Cálculo de estricção para corpos de prova retangulares. ....................................... 28
Equação 10: Cálculo do tempo de permanência da amostra no forno...................................... 37
RESUMO
O aço 1020 é usado na indústria mecânica na fabricação de engrenagens, eixos, virabrequins,
pinos guia, catracas, parafusos, suportes, etc., submetidos a pequenos e médios esforços
(ACOSPORTE; 2017). Quando trefilado tem sua dureza superficial aumentado em relação ao
seu núcleo. Em si tratando de um aço de baixo carbono, este não forma uma constituinte de
elevada dureza, tal qual a martensita pelo processo de têmpera. Sendo assim, cabe-se saber o
que pode ocorrer com as propriedades mecânicas e a microestrutura de uma peça fabricada de
aço 1020 trefilado caso este venha a ser tratado termicamente por têmpera e revenimento, e
que cuidado deve-se ter na fabricação ou manutenção de um elemento de máquina fabricado
com este aço. Para isto, amostras de aço 1020 trefilado como fabricado e temperado e
revenido, foram submetidas a ensaios, metalográfico, ensaios de tração e de dureza, com o
objetivo de verificar quais mudanças ocorreram nestes. No capítulo 7, conclusão do trabalho
será apresentada um estudo de caso comparativo com o presente trabalho envolvendo o aço
1020 na construção de fusos de um moto – redutor utilizado em cadeiras odontológicas.
Palavras-chave: Aço 1020 Trefilado, Têmpera e revenimento, tração, dureza, metalografia e
fuso de aço 1020.
Abstract
The steel 1020 is used in the mechanical industry in the manufacture of gears, shafts,
crankshafts, guide pins, ratchets, screws, supports, etc., submitted to small and medium
efforts (ACOSPORTE; 2017). When drawing has its surface hardness increased in relation to
its core. In itself treating a low carbon steel, this does not form a constituent of high hardness,
such as martensite by the tempering process. Therefore, one wonders what can occur with the
mechanical properties and microstructure of a part made of drawn steel 1020 if it is to be heat
treated by tempering and tempering, and what care should be taken in the fabrication or
maintenance of a machine member made of this steel. For this, samples of 1020 steel drawn
as tempered and tempered and tempered were subjected to tests, metallographic, tensile and
hardness tests, in order to verify what changes occurred in these. In chapter 7, conclusion of
the work will be presented a comparative case study with the present work involving steel
1020 in the construction of spindles of a motor reducer used in dental chairs.
Keywords: 1020 Steel, Treated, Quenching and tempering, tensile, hardness, metallography
and 1020 steel spindle.
Conteúdo
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 14
2. OBJETIVO ........................................................................................................................... 15
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................. 16
3.1. DUREZA ....................................................................................................................... 16
3.2. ENSAIO DE DUREZA ................................................................................................. 16
3.2.1. DUREZA BRINELL (HB) ..................................................................................... 16
3.2.1.2. CONSTANTE DE CARGA OU GRAU DE CARGA ....................................... 18
3.2.1.3. TÉCNICA DO ENSAIO BRINELL ................................................................... 19
3.2.1.4. CARACTERIZAÇÃO DO CORPO DE PROVA PARA O ENSAIO DE
DUREZA BRINELL ......................................................................................................... 20
3.2.2. DUREZA ROCKWELL ........................................................................................ 21
3.3. ENSAIO DE TRAÇÃO ................................................................................................ 22
3.3.1. TENSÃO E DEFORMAÇÃO ................................................................................. 23
3.3.2. GRÁFICO TENSÃO () X DEFORMAÇÃO () ................................................. 23
3.3.3. LIMITE DE ESCOAMENTO ................................................................................ 25
3.3.4. LIMITE MÁXIMO DE RESISTÊNCIA A TRAÇÃO .......................................... 26
3.3.5. ALONGAMENTO ................................................................................................. 26
3.3.6. ESTRICÇÃO .......................................................................................................... 27
3.3.7. CORPO DE PROVA .............................................................................................. 28
3.4.1 DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO .......................................... 30
3.4.2 DIAGRAMA DE TRANSFORMAÇÃO TTT e TRC ............................................ 33
3.4.2.1 DIAGRAMA DE TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICO (TTT) ........................ 34
3.4.2.2 DIAGRAMA DE TRANSFORMAÇÃO NO RESFRIAMENTO CONTÍNUO
(TRC) ................................................................................................................................ 35
3.5. TRATAMENTO TÉRMICO ......................................................................................... 36
3.5.1 FATORES QUE AFETAM OS TRATAMENTOS TÉRMICOS .......................... 37
3.5.1.1 TAXA DE AQUECIMENTO ............................................................................... 37
3.5.1.2. TEMPO DE PERMANÊNCIA NA TEMPERATURA DE TRATAMENTO .... 37
3.5.1.3 TAXA DE RESFRIAMENTO .............................................................................. 38
3.5.2 TIPOS DE TRATAMERNTO TÉRMICO ............................................................. 39
3.5.2.1 ALÍVIO DE TENSÃO .......................................................................................... 39
3.5.2.2 TÊMPERA ........................................................................................................... 40
3.5.2.3 REVENIMENTO ................................................................................................. 40
3.5.2.4 RECOZIMENTO ................................................................................................. 41
3.5.2.5 NORMALIZAÇÃO ............................................................................................. 42
3.6 ENSAIOS METALOGRÁFICOS .................................................................................. 42
3.6.1 METALOGRAFIA ................................................................................................. 42
3.6.1.1 MACROGRAFIA ................................................................................................ 43
3.6.1.2 MICROGRAFIA .................................................................................................. 43
3.6.1.3. CORTE DA AMOSTRA ..................................................................................... 43
3.6.1.4 LIXAMENTO E POLIMENTO........................................................................... 44
3.6.1.5 ATAQUE QUÍMICO DA SUPERFÍCIE ............................................................. 44
3.6.2 MICROSCOPIA ÓPTICA ...................................................................................... 44
4 METODOLOGIA ................................................................................................................. 45
4.1. CORTE DAS AMOSTRAS E PREPARO DOS CORPOS DE PROVA. ..................... 45
4.2 ENSAIO DE DUREZA DA AMOSTRA DE AÇO 1020 TREFILADO COMO
FORNECIDO. ....................................................................................................................... 46
4.3 ENSAIO METALOGRÁFICO DA AMOSTRA DE AÇO 1020 TREFILADO COMO
FORNECIDO. ....................................................................................................................... 47
4.4 USINAGEM DO AÇO 1020 TREFILADO COMO FORNECIDO PARA
FABRICAÇÃO DO CORPO DE PROVA DESTINADO AO ENSAIO DE TRAÇÃO. .... 50
4.5 ENSAIO DE TRAÇÃO DO CORPO DE PROVA DE AÇO 1020 TREFILADO COMO
FORNECIDO. ....................................................................................................................... 51
4.6 TRATAMENTO TÉRMICO .......................................................................................... 52
4.7 ENSAIO DE DUREZA DO AÇO 1020 TREFILADO PÓS-TRATAMENTO
TÉRMICO. ........................................................................................................................... 53
4.8 ENSAIO METALOGRÁFICO DO AÇO 1020 TREFILADO PÓS-TRATAMENTO
TÉRMICO. ........................................................................................................................... 53
4.9 USINAGEM DO AÇO 1020 TREFILADO PÓS-TRATAMENTO PARA
FABRICAÇÃO DO CORPO DE PROVA DESTINADO AO ENSAIO DE TRAÇÃO. .... 53
4.10 ENSAIO DE TRAÇÃO DO CORPO DE PROVA DE AÇO 1020 TREFILADO PÓS-
TRATAMENTO. .................................................................................................................. 53
5 RESULTADOS .................................................................................................................... 54
5.2 ENSAIO DE TRAÇÃO .................................................................................................. 58
5.3 ENSAIO DE DUREZA .................................................................................................. 62
6 DISCUSSÕES ...................................................................................................................... 64
7 CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 67
7.1 ESTUDO DE CASO COMPARATIVO ........................................................................ 68
8. SUGESTÃO ......................................................................................................................... 70
BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................... 68
ANEXO A ................................................................................................................................ 68
Tabela 11: Conversão da dureza Rockwell C para dureza Brinell de aços não austeníticos.
.............................................................................................................................................. 68
ANEXO B ................................................................................................................................ 69
Tabela 12: Conversão da dureza Rockwell A para a dureza Brinell de aços não austeníticos
.............................................................................................................................................. 69
ANEXO C ................................................................................................................................ 70
Tabela 13: Norma ASTM A 370 .......................................................................................... 70
ANEXO D ................................................................................................................................ 71
ANEXO E ................................................................................................................................. 72
14
1. INTRODUÇÃO
Este estudo visa investigar as propriedades mecânicas bem como a mudança
microestrutural do aço ASTM 1020 trefilado comparando duas amostras sendo que uma das
amostras deve ser ensaiada como fornecido e a outra amostra deve passar por tratamento
térmico de têmpera e revenimento.
A investigação envolve a comparação dos dados obtidos através dos ensaios de
dureza, objetivando informar os valores de dureza entre a superfície, e mais seis pontos a
intervalos equidistantes de (1/16”) da borda ao centro da amostra; do ensaio de tração
objetivando informar os valores de limite de escoamento, limite máximo de resistência a
tração e alongamento para análise do comportamento do material nas duas condições: como
fornecido e tratado termicamente, para melhor definir sua utilização industrial, e de análise
metalográfica objetivando informar as modificações microestruturais deste material sem e
com tratamento térmico.
O aço 1020 trefilado é usado na fabricação de muitos elementos de máquinas que
exigem pequeno e médio esforço. Por ser um aço de excelente tenacidade, soldabilidade,
baixa dureza, e baixo custo, ele é usado na recuperação de vários elementos de máquinas no
processo de manutenção dos equipamentos desde que o trabalho destes elementos não sofra
nenhum tipo de abrasão (Freitas BM, 2016).
Este aço é considerado um aço de baixo teor de carbono e é classificado pela SAE pelo
código 1020 (três dígitos , onde o primeiro dígito representa a família dos aços
carbonos comum; o segundo dígito representa o percentual de elementos de liga
intencionalmente posto na composição do aço; o terceiro dígito representa o percentual de
carbono existente na composição do aço. Assim o aço 1020 é classificado como um aço
carbono comum, tendo 0% de elementos de liga e 0,20% de carbono existente em sua
composição e outros elementos derivado de sua fabricação conforme mostra a tabela 1.
Tabela 1: Composição química do aço 1020 de acordo com a classificação SAE contida na
norma ASTM 1020.
Elementos % de elementos Elementos % de elementos
Carbono (C) 0,06 – 0,18 Fósforo (P) 0,035 máx.
Manganês (Mn) 0,27 – 0,63 Enxofre (S) 0,035 máx.
15
No capítulo 2 defini-se o objetivo do trabalho. Retrata a utilização do aço 1020 no
cenário industrial e o método de se alterar as propriedades mecânicas de um material ferroso
pelo processo de aquecimento e resfriamento. No capítulo 3 falar-se-á da revisão bibliográfica
onde será apresentado um relato sobre os ensaios que serão utilizados neste estudo, como o
ensaio de dureza, tração e metalografia, bem como, tratamento térmico e diagrama de
equilíbrio.
No capítulo 4 descrevem-se os métodos e equipamentos utilizados na execução dos
ensaios, preparação dos corpos de provas e amostras. No capítulo 5 descrevem-se os
resultados de todos os ensaios seguido de um breve comentário sobre os valores obtidos.
No capítulo 6 discute-se os resultados traçando uma linha de melhor aplicação do aço
1020 como fabricado e temperado e revenido.
O capítulo 7 traz a conclusão do estudo seguido de um estudo realizado pela UFSC
sobre a utilização do aço 1020 na fabricação de um fuso de um moto redutor de uma cadeira
odontológica, finalizando com os anexos e bibliografia.
2. OBJETIVO
Segundo Branco (2007), o aço 1020 é utilizado nas indústrias ferroviária,
automobilística, naval e aeronáutica, na fabricação de chapas, placas para produção de tubos,
construção civil, latas de folhas de flandres, etc. (FREITAS, 2016).
Os materiais ferrosos podem ter suas propriedades mecânicas alteradas pela
modificação de suas microestruturas através de um grupo de operações de aquecimento e
resfriamento, onde deve ser mantido sob controle a temperatura, o tempo de patamar, a
atmosfera de aquecimento e a velocidade de resfriamento sendo isto denominado tratamento
térmico (COLPAERT 2008).
Sendo assim, tem-se como objetivo deste trabalho o estudo das características do aço
1020 trefilado como fabricado e depois de tratado termicamente, comparando os valores
mensurados nos ensaios de dureza, tração e das modificações microestruturais que possa
sofrer, podendo através de uma análise dos resultados, definir a melhor utilização deste aço no
cenário industrial.
16
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1. DUREZA
Dureza é uma propriedade dos materiais muito usada no campo das pesquisas e
estudos mecânicos e metalúrgicos e na comparação e especificação de diversos materiais
(SOUZA, 1982).
De acordo com a área de pesquisa, estudo ou trabalho, a dureza pode ser conceituada
de diversas formas. Todavia a dureza pode ser conceituada como sendo a resistência que um
material possui à penetração ou a deformação permanente da sua superfície (DAVIN;
MAGALHÃES, 2010).
Este ponto é confirmado por Garcia, et.al (2013) onde diz de forma mais condensada,
que a dureza segue o conceito de um material oferecer uma resistência ao risco e a impressão
(formação de uma marca permanente), quando pressionado por outro material ou por
marcadores padronizados.
3.2. ENSAIO DE DUREZA
O ensaio de dureza consiste em aplicar uma carga à superfície de um material através
de um penetrador padronizado, produzindo uma impressão superficial (Garcia, et.al – 2013).
O ensaio de dureza ao ser mensurado pode ser dividido em três grupos principais, que
são: risco, ressalto e penetração. O método de análise de dureza por ressalto é também
conhecido como: choque e rebote, ambas medidas em “shore” (GARCIA, et.al, 2013).
3.2.1. DUREZA BRINELL (HB)
A dureza Brinell é a mais usada pela Engenharia e consiste na compressão lenta de
uma esfera de aço temperado, de diâmetro (D), sobre a superfície plana, polida e limpa de um
corpo de prova metálico através de uma carga (Q), durante um intervalo de tempo (t) com o
intuito de imprimir na superfície do metal ensaiado uma calota esférica de diâmetro (d) a qual
deve ser medida por meio de uma lupa graduada com resolução maior ou igual a 0,1 mm
(SOUZA, 1982).
17
Figura 1: Método Brinell de ensaio de dureza – adaptado (Souza, 1982).
A dureza Brinell é definida como sendo o quociente entre a carga aplicada pela área de
contato Sc (área de superfície), sendo a área de superfície o produto entre o diâmetro da
esfera, a profundidade de impressão e (de acordo com a equação 1 (SOUZA, 1982):
Equação 1: Dureza
Equação 1: Cálculo da dureza Brinell.
Sendo h, a profundidade de penetração da esfera, ou profundidade de impressão
O diâmetro da impressão (d) deve se situar entre dois valores, sendo um mínimo e um
máximo. O valor mínimo da impressão (d) não deve ser inferior a 25% do diâmetro (D) da
esfera utilizada, e o valor máximo da impressão (d) não deve ser superior a 50% do valor da
esfera utilizada. Dessa forma o valor da impressão (d) deve ficar entre 0,25 D < d < 5,0 D,
sendo que o valor da impressão ideal (di) deve ser o valor médio entre os valores mínimos e
máximos da impressão (d) – 0,25 D < dmín – di – dmáx < 5,0 D, (Souza 1982). A equação 2
mostra o cálculo do diâmetro ideal da impressão medida.
Valor da Impressão Ideal (dideal) para esfera de D = 10 mm.
Equação 2: Diâmetro ideal da impressão Brinell.
18
Exemplo:
Cálculo do diâmetro ideal para penetrador com esfera de 10 mm.
10 X 0,25 = 2,5 mm
10 X 0,5 = 5,0 mm
3.2.1.2. CONSTANTE DE CARGA OU GRAU DE CARGA
As esferas dos penetrômetros podem ser constituídas de aço carbono de alta dureza ou
mesmo de carboneto de tungstênio. As designações de dureza para a utilização de esferas de
aço carbono é HBS e para esferas de carboneto de tungstênio é HBW, de acordo com a norma
NBR–NM–187–1 (GARCIA, et.al, 2013). Segundo Souza (1982), para metais
excessivamente duros, com valores de dureza HB acima de 500 Kgf/cm2, deve-se fazer uso da
esfera de carboneto de tungstênio (HBW), pois, metais de alta dureza provocarão distorções
na esfera o que provocaria uma calota irregular, fornecendo valores errados.
A dureza Brinell é calculada a partir da equação [1] e se baseiam em dois valores: a
carga aplicada (Q) e o diâmetro da esfera (D). A proposta inicial dada por J. A. Brinell é a
utilização de uma carga de 3000 kgf/cm2 e uma esfera de 10 mm de diâmetro (SOUZA,
1982).
Estudos realizados por E. Meyer mostrou que cargas diferentes com esferas de
diâmetros diferentes podem ser usadas desde que o ângulo () feito nas duas impressões, a
partir do centro de cada esfera seja igual (SOUZA, 1982).
Figura 2: Desenho representativo de duas esferas de diferentes tamanhos, sobre diferentes cargas aplicadas, com
ângulo () semelhante, fornecendo uma constante de carga onde é possível obter o mesmo valor de dureza –
adaptado (Souza, 1982).
19
Segundo Garcia; et.al. (2013), a carga aplicada é determinada pelo material a ser
ensaiado, sendo então o grau de carga uma constante do material a ser ensaiado que obedece a
relação entre a carga aplicada (Q) e o quadrado do diâmetro da esfera do penetrador (D2),
conforme a equação 3.
Equação 3: Constante ou Grau de carga
Dessa forma a constante de carga varia de acordo com o material a ser ensaiado. A
tabela 1 mostra os diversos graus de carga para os diversos materiais o que permite utilizar
esferas de diâmetros diferentes com cargas diferentes para se obter o mesmo valor de dureza
(GARCIA, et.al - 2013).
Tabela 2: Graus de carga ou da constante dos materiais
Constante Materiais Exemplo
30 Materiais ferrosos e não
ferrosos resistentes
Aços, ferros fundidos, níquel e ligas,
cobalto e ligas, ligas de titânio.
15 Somente para carga de 1500
kgf
Titânio e ligas, bem como materiais
não duros e ligas leves.
10 Metais ferrosos dúcteis e
maioria dos não ferrosos
Ferros fundidos, ligas de alumínio,
ligas de cobre, bronze, ligas de
magnésio, zinco.
5 Metais não ferrosos moles Metais puros, alumínio, magnésio,
cobre, zinco.
2,5 Metais moles Ligas de estanho, chumbo, antimônio,
berílio, lítio.
1,25 Metais mais moles Metais puros, berílio e lítio
1 Metais muito moles Metais puros de chumbo, estanho e
antimônio.
3.2.1.3. TÉCNICA DO ENSAIO BRINELL
Para executar o ensaio de dureza Brinell, a temperatura do ambiente deve estar entre
10 e 35 °C. A superfície do material a ser ensaiado deve estar lisa, plana, isenta de sujeiras,
oxidações, lubrificantes, etc. O grau de carga deve ser escolhido de acordo com o material a
ser ensaiado. De acordo com o grau de carga e do diâmetro da esfera do penetrômetro defini-
se a carga a ser aplicada, conforme exemplo a seguir.
20
Material a ser ensaiado: Aço Carbono;
Grau de carga conforme tabela 1: 30;
Tipo de penetrador: penetrador de aço temperado de 2,5 mm de diâmetro.
O corpo de prova, devidamente preparado é posto no suporte móvel do durômetro (de
bancada). O eixo do penetrador deve se situar num plano normal a superfície do corpo de
prova. Ambos devem estar bem apoiados para que não haja deslocamento do corpo de prova
durante o ensaio. Após a aplicação de carga aguarda-se 30 segundos até que o penetrômetro
produza a impressão à superfície do corpo de prova (Davin e Magalhães – 2010).
Em seguida deve-se efetuar a leitura do diâmetro da impressão através de uma lupa
graduada. O valor do diâmetro da impressão (d), do diâmetro da esfera (D) e da carga
aplicada (Q) deve ser usado na fórmula para calcular a dureza Brinell do material ensaiado
exemplificado na equação [1]. A primeira impressão deve ser sempre descartada, pois no
primeiro ensaio pode haver algum erro em função da acomodação do penetrador no suporte
do durômetro que o prende (SOUZA, 1982).
3.2.1.4. CARACTERIZAÇÃO DO CORPO DE PROVA PARA O ENSAIO DE DUREZA
BRINELL
O corpo de prova para o ensaio de Dureza Brinell deve atender as normas
técnicas tais como ABNT e ASTM as quais fazem exigências de distância mínima entre
centros de impressão, distância do centro da impressão a borda do corpo de prova e espessura
mínima que o corpo de prova deve ter para a realização do ensaio. De acordo com a norma
ASTM E10 – 2007a, a distância mínima entre centros de impressão é de 3 vezes o diâmetro
da impressão, a distância mínima do centro a borda do corpo de prova é de 2 vezes meia o
diâmetro da impressão, e a espessura mínima do corpo de prova é de 10 vezes a profundidade
de impressão (h). Caso haja necessidade de delinear os locais onde deverão ser executadas as
impressões, deve-se em uma amostra de mesmo material executar uma impressão e medir seu
diâmetro para então no corpo de prova a ser ensaiado delinear a localização da região de
registro da impressão (GARCIA et.al, 2013), conforme a figura 3.
21
Figura 3: Distância mínima para realização do ensaio de dureza brinell conforme a norma ASTM E10 – 2007a –
adaptado (Garcia, 2013).
3.2.2. DUREZA ROCKWELL
A dureza Rockwell é um método de ensaio de dureza desenvolvida nos Estados
Unidos pela empresa Rockwell em 1922. Este tipo de ensaio tem como base a “profundidade
de impressão” provocada pela ação de um penetrador de diamante esferocônico com ângulo
de 120° e ponta com um ligeiro arredondamento obtendo um raio de 0,2 mm, ou, com
penetrador de aço de elevada dureza ou preferencialmente esfera de carboneto de tungstênio
com diâmetro de 1,59 mm (1/16”) de acordo com a norma ASTM E18 – 2007, (GARCIA
et.al, 2013).
Segundo Davin e Magalhães (2010) o ensaio Rockwell foi desenvolvido para medir
durezas bem elevadas acima de 500 HB, pois, a dureza Brinell não oferecia um resultado
satisfatório para estes níveis de dureza encontrados em aços temperados e metais de dureza
elevada em virtude de que no ensaio Brinell relaciona-se a carga aplicada com a área de
superfície, enquanto que na dureza Rockwell relaciona-se a carga aplicada com a
profundidade de penetração do penetrômetro.
O Ensaio Rockwell se dá por meio de uma carga aplicada em dois estágios, sendo o
primeiro estágio uma pré-carga e o segundo estágio uma carga complementar que somadas
dão o valor da carga aplicada (GARCIA et.al, 2013).
O primeiro estágio, ou a aplicação da pré-carga tem como objetivo ajustar a ponta do
penetrador na superfície do material sob ensaio, de forma a eliminar interferências no
resultado causadas pelos defeitos de superfícies e ajudar na fixação do corpo de prova no
próprio aparelho (DAVIN; MAGALHÃES, 2010).
O segundo estágio tem como finalidade provocar a penetração do identador na
superfície da amostra para promover a deformação plástica do material. Após a retirada da
22
carga ocorrerá uma recuperação elástica parcial da região penetrada deixando uma
profundidade de impressão que é medida diretamente no mostrador da máquina, definindo
que este ensaio se baseia na profundidade de penetração de uma ponta que pode ser esférica
de aço temperada ou de diamante cônico medido depois que ocorrer a recuperação elástica
após a retirada da carga maior. (SOUZA, 1982).
Figura 4: Método de ensaio Rockwell – adaptado (Souza, 1982).
3.3. ENSAIO DE TRAÇÃO
Trata-se de um ensaio onde uma carga axial e crescente é plicada às extremidades de
um corpo de prova, tendendo este ao alongamento, com formato padronizado até a ruptura,
fornecendo dados referentes às propriedades mecânicas do material ensaiado. Várias
características mecânicas dos metais podem ser observadas através deste ensaio, todavia os
mais importantes que constam nos catálogos são o limite de escoamento (e), limite máximo
de resistência a tração (u), estricção (), e o alongamento (L), podendo ainda ser verificado
parâmetros tais como: módulo de resiliência (Ur), módulo de tenacidade (Ut), módulo de
elasticidade (E), coeficiente de encruamento (n)1 e de resistência ()
2 (GARCIA, 2013).
1 Módulo de encruamento (n): representa a capacidade com que o material distribui a deformação;
2 Módulo de resistência (k): quantifica o nível de resistência que o material pode suportar.
23
3.3.1. TENSÃO E DEFORMAÇÃO
A variação de uma dimensão qualquer de um corpo, submetido ao esforço de tração,
por unidade da mesma dimensão é denominado de deformação (), sendo expressa pela
relação entre a variação do comprimento (L = L – L0) e o comprimento inicial (L0) sendo
expressa pela equação 4 (SOUZA; 1982):
Equação 4: Cálculo de deformação.
onde:
= deformação;
L = diferença entre o comprimento final e o comprimento inicial do corpo de prova;
L0 = comprimento inicial.
A resistência interna de um corpo, submetido a uma força externa, por unidade
de área é denominada de tensão, sendo expressa pela equação 5 (Souza – 1982):
Equação 5: Cálculo de tensão
onde:
= tensão;
Q = carga aplicada;
S0 = área inicial.
3.3.2. GRÁFICO TENSÃO () X DEFORMAÇÃO ()
A máquina de ensaio de tração gera um gráfico onde relaciona-se a carga aplicada e a
deformação do corpo de prova. A medida que o ensaio se efetua um gráfico tensão X
deformação é gerado fornecendo valores que definem o regime elástico e o regime plástico de
um material (SOUZA, 1982).
24
Figura 5: Curva tensão X deformação - adaptado (Garcia - 2013).
O gráfico tensão deformação possui 4 regiões distintas. Na região (I) define a região
elástica do material. A reta linear desta parte do gráfico demonstra a proporcionalidade entre a
tensão e a deformação. Em qualquer ponto desta reta, se a carga for aliviada, o corpo de prova
retorna as suas dimensões originais. Esta proporcionalidade termina muito próximo a região
de deslizamento das discordâncias estabelecendo o limite de proporcionalidade (GARCIA,
2013).
Na região (II) ocorre o movimento das discordâncias que representa o início da
deformação plástica do metal. Neste ponto a deformação é permanente, isto é, o material não
se recupera da deformação sofrida (GARCIA, 2013).
Neste ponto a deformação e a tensão não são mais proporcionais, não obedecem mais
a lei de Hooke. Após o escoamento do corpo de prova a região torna-se encruada, ou seja,
ocorre um endurecimento por deformação a frio, o que é uma característica da região plástica
do metal (SOUZA, 1982).
Na região (III) ocorre o encruamento do corpo de prova. O encruamento surge em
função das discordâncias que, ao atingirem o contorno de grãos, impedem o escorregamento
dos planos cristalinos, aumentando à resistência a deformação e com isso exigindo mais
tensão para que a deformação continue. Este encruamento é uniforme até o ponto de tensão
máxima de resistência a tração do metal ensaiado, a partir do qual inicia-se o encruamento
não uniforme dando início ao fenômeno de estricção (GARCIA, 2013).
A partir do ponto máximo de resistência a tração, considerado a região (IV) inicia-se o
processo de ruptura do material sob ensaio. Até o valor da tensão máxima de resistência a
25
tração, o material apresenta deformação sem que haja ruptura interna ou externa em seu
corpo. Todavia, a partir deste ponto, ocorre o fenômeno de estricção, ou seja, ruptura parcial
interna do corpo de prova até a ruptura total. Nesta etapa do ensaio a carga aplicada diminui
em função da queda da resistência do material e a deformação se anula quando houver o
rompimento do corpo de prova (GARCIA, 2013).
3.3.3. LIMITE DE ESCOAMENTO
O limite de escoamento é o limite de transição entre a deformação elástica e a
deformação plástica. Em geral, na mecânica deve-se evitar a deformação plástica de um
material, levando-se em conta a tensão de escoamento como a máxima resistência que o
material pode admitir. O regime elástico de um material é a capacidade que um material tem
de suportar a carga de deformação que lhe é imposto, ou seja, é a rigidez do material.
(SOUZA, 1982).
Em materiais dúcteis o limite de escoamento é facilmente percebível pelas variações
da carga aplicada em função dos movimentos e acomodações das discordâncias, todavia em
materiais de média e alta dureza estas variações na região de discordância não são
perceptíveis, sendo necessário adotar uma deformação padrão que corresponda o limite de
escoamento do material denominado “limite n de escoamento” ou “limite convencional de
escoamento (n)”, conforme mostra a figura 6 (GARCIA, 2013).
Figura 6: a) tensão de escoamento de materiais dúcteis; b) Limite "n" de escoamento de materiais frágeis –
adaptado (Chiaverini 2008).
26
O limite “n” é um valor percentual que representa um valor de n% de deformação após
o ensaio passar da fase elástica. No momento em que a reta do gráfico alcança o limite de
proporcionalidade entre a tensão e a deformação, antes de iniciar o escoamento ocorre um
desvio da proporcionalidade que é chamado limite de desvio “n” (limite n). Este limite desvio,
ou limite “n” define o início da plasticidade do metal e representa a tensão necessária para
produzir uma deformação plástica significante, que se possa medir (SOUZA, 1982).
Para metais e ligas metálicas em geral esse limite “n” é de 0,2% de deformação
plástica após o limite de escoamento. Para aços de alta dureza o limite “n” é de 0,1% e para
cobre e suas ligas em função de sua alta plasticidade este valor corresponde a 0,5% (SOUZA,
1982).
3.3.4. LIMITE MÁXIMO DE RESISTÊNCIA A TRAÇÃO
O limite de resistência é o ponto de máxima resistência do metal a deformação sem a
ocorrência de fratura interna e externa do corpo de prova (GARCIA, 2013).
Para materiais dúcteis o limite máximo de resistência tem pouca relevância servindo
apenas para especificar o material em uso, e em seu lugar, o limite que se usa em projetos e
engenharia é o limite de escoamento ou o limite “n”. O limite máximo de resistência a tração
só é bem utilizado, na questão de projeto, em materiais frágeis onde os valores de limite de
resistência e do limite de escoamento estão muito próximos, sendo difícil a determinação do
limite de escoamento ou limite “n” (SOUZA, 1982).
3.3.5. ALONGAMENTO
O alongamento é dado pela deformação total do corpo de prova após a sua ruptura,
sendo esta deformação calculada pela relação entre a diferença entre o comprimento final e o
comprimento inicial pelo comprimento inicial em porcentagem. O alongamento fornece o
grau de ductilidade de um material, sendo mais dúctil quanto maior for o alongamento
(SOUZA, 1982).
Equação 6: Cálculo de alongamento.
27
3.3.6. ESTRICÇÃO
A estricção é um fenômeno que ocorre com a redução da seção transversal do corpo de
prova (empescoçamento) após este ultrapassar o limite máximo de resistência a tração. Esta
redução de área transversal do corpo de prova mostra onde ocorrerá a fratura e pode ser
calculada pela equação 7 (SOUZA, 1982):
Equação 7: Cálculo de estricção.
Onde:
= é a estricção medida em porcentagem;
S0 = é a área inicial da seção transversal do corpo de prova antes do ensaio;
S = é a área final da seção transversal do corpo de prova depois do ensaio.
A estricção é a caracterização da fase de ruptura do material e expressa, assim como o
alongamento, a ductilidade de um material, ou seja, quanto maior for o percentual de estricção
mais dúctil é o material. A região onde ocorre a redução de área da seção transversal do corpo
de prova define também a ductilidade do material. Em materiais dúcteis é bem visível esta
redução, enquanto que em materiais duros e frágeis esta percepção é bem menor (SOUZA,
1982).
A deformação do corpo de prova depois da resistência máxima a tração sofre
variações, ou seja, nunca é a mesma. Isto ocorre porque o estado de tensão que ocorre numa
secção estrita do corpo de prova depende da forma da seção transversal (circular ou
retangular) e a fratura do corpo de prova é dependente não somente do estado de tensão e da
deformação, mas também de como a deformação se desenvolve, motivo pelo qual a estricção
não é considerada uma propriedade específica, mas sim uma caracterização do
comportamento do material durante o ensaio.
Por este motivo a estricção é calculada de acordo com a forma da seção transversal do
corpo de prova. Para corpos de prova circulares mede-se a estricção pela variação do seu
diâmetro conforme a equação 8.
28
Equação 8: Cálculo da estricção para corpos de prova circulares.
Figura 7: Corpo de prova tracionado e fraturado – variação do diâmetro – adaptado (FBTS, 2013).
Para corpos de prova retangulares mede-se a estricção pelas variações das dimensões
transversais conforme a equação 9.
Equação 9: Cálculo de estricção para corpos de prova retangulares.
Figura 8: Corpo de prova retangular tracionado - variação das dimensões transversais – adaptado (FBTS, 2013).
3.3.7. CORPO DE PROVA
Corpo de prova é uma parte retirada de uma peça usada para realizar ensaios e sua
forma, ou dimensões devem ser confeccionadas de acordo com normas técnicas adequadas
(DAVIN; MAGALHÃES, 2010).
29
A retirada de um corpo de prova da peça de trabalho é a maneira correta para se
determinar, pelo ensaio de tração, as propriedades mecânicas de um metal. Os corpos de
prova para o ensaio de tração tem sua confecção padronizado por normas técnicas que visam
facilitar sua fixação nas máquinas de ensaio, permitindo sempre a ruptura do material,
facilitando as comparações do alongamento e estricção dos mesmos, sendo estas
(alongamento e estricção) propriedades dependentes da ruptura do material (SOUZA, 1982).
O corpo de prova para ensaio de tração é dividido em três partes: Cabeça – serve
apenas para fixar o corpo de prova nas garras da máquina de ensaio. Sua forma e superfície
são confeccionadas de acordo com a garra da máquina de ensaio (DAVIN; MAGALHÃES,
2010).
Parte útil (G) – local onde se colhe as informações das propriedades mecânicas do
metal que deve ser confeccionada de acordo com as dimensões estabelecidas em normas. Raio
de concordância (R) – região de transição entre a cabeça e a parte útil (DAVIN,
MAGALHÃES, 2010).
Figura 9: Corpo de prova circular com base na norma ASTM A 370.
Tabela 3: Dimensões do corpo de prova para ensaio de tração de acordo com a norma ASTM
A 370 - adaptado (ASTM A 370 – Anexo C).
Corpo de Prova Padrão
Polegada Milímetro
A Seção reduzida do
comprimento 2 ¼ 60
D Diâmetro nominal 0.500 + 0,010 12,5 + 0,25
G Comprimento útil 2.00 + 0,005 50,0 + 0,10
R Raio de
concordância 3/8 10
3.4 LIGAS METÁLICAS OU SOLUÇÕES SÓLIDAS
O aço é, em verdade, uma liga de ferro e carbono com teor de carbono variando de
0,008% a 2,11%. O ferro, em sua constituição natural possui forma cristalina cúbica, sendo
30
que, é possuidor de características alotrópicas, ou polifórmicas, em função da variação da
temperatura, o que significa que ele pode assumir formas cristalinas diferentes em
temperaturas diferentes, conforme mostra a figura 10 (CHIAVERINI, 2008).
Ferro CCC – ferro alfa () e
delta() – ferrita.
Ferro CFC – ferro gama () –
austenita. Figura 10: Característica alotrópica ou polifórmica do ferro – adaptado (Chiaverini, 2008).
A solução sólida é formada por átomos matriciais e pela inserção de átomos que
venham substituir os átomos da matriz dando origem a solução sólida substitucional ou pela
inserção de átomos que se alojam nos interstícios dos átomos da matriz dando origem a uma
solução sólida intersticial. O aço-carbono é uma solução sólida intersticial onde o carbono
ocupa os espaços intersticiais existentes entre os átomos matriciais do ferro, conforme pode
ser visto na figura 11 (SILVA, 2010).
Figura 11: Átomos matriz, substitucionais e intersticiais – adaptado (Callister, 2012).
3.4.1 DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO
O diagrama ferro-carbono mostra as transformações alotrópicas do ferro puro e a ação
do carbono nestas transformações, aos quais, são responsáveis pelas propriedades mecânicas
que se deseja alcançar (CHIAVERINI, 2008).
31
A inserção de carbono no ferro, na produção do aço-carbono, tem um importante papel
nas mudanças de fase e no equilíbrio destas fases. As fases assumidas pelo aço-carbono em
temperaturas diferentes são a ferrita e a austenita (figura 7) cada qual com a sua capacidade de
acomodar o carbono em seus interstícios resultando, com a queda de temperatura, na
formação de um microconstituinte de reticulado ortorrômbico denominado cementita –
Fe12C4, conforme mostra a figura 12 (FREITAS, 2014).
Figura 12: Cementita - microconstituinte ortorrômbica – adaptado de Metallic and Molecular Interactions in
Nanometer Layers, Pores and ...
A formação da cementita, de acordo com a porcentagem de carbono, permite a
formação de um microconstituinte formado pela fase ferrita e o carboneto de ferro, a
cementita, que se alinham em lamelas que passa a ser chamada de perlita (Freitas – 2014).
O comportamento da estrutura atômica dos metais ocorre a diversos níveis de
temperatura com o material no estado sólido enquanto resfria até a temperatura ambiente. Este
comportamento deve ser analisado durante o resfriamento do metal desde a fase líquida
acompanhando a queda de temperatura que desenham as linhas onde se inicia as
transformações estruturais até a faixa de temperatura onde não ocorre mais nenhuma mudança
de estrutura, denominada faixa de temperatura crítica (CHIAVERINI, 2008).
As transformações que ocorrem com o aço no resfriamento lento, a partir da austenita,
dependem do teor de carbono que varia entre 0,008% a 2,11%. Assim a austenita com
carbono entre 0,008% e 0,77% se transforma em ferrita e perlita, à 0,77% de carbono forma
apenas a estrutura perlítica, e por fim com teor de carbono entre 0,77% e 2,11% tem-se a
formação de perlita e cementita.
32
Estas transformações são responsáveis pelas alterações das propriedades finais de um
metal que se deseja conhecer ou obter, sendo, portanto, denominados como fenômenos
fundamentais (CHIAVERINI, 2008).
A figura 13 trás o diagrama da liga ferro carbono mostrando as transformações pelo
qual o aço passa desde a fase líquida até a sua solidificação abaixo da temperatura crítica no
resfriamento lento de acordo com os teores de carbono.
Figura 13: Diagrama de equilíbrio ferro-carbono – adaptado (Callister, 2012).
O diagrama de equilíbrio do ferro-carbono é dividido por linhas que determinam o
ponto de transformação de fases desde o ferro puro ao composto denominado de aço que é
uma liga de ferro e carbono. A medida que se adiciona carbono ao ferro, este, em função da
temperatura, da velocidade de resfriamento e do teor de carbono forma microconstituintes que
alteram as propriedades mecânicas dos aços (CHIAVERINI, 2008).
O ferro puro, sem adição de carbono é ferrítico até a 912 °C, ou seja, possui estrutura
cúbica de corpo centrado (CCC). Acima de 912 °C, o ferro puro passa a ser austenítico, ou
seja, possui estrutura cúbica de faces centrada (CFC), ou estrutura austenítica (SILVA, 2010).
33
A linha A1 representa a fronteira entre os campos da ferrita, da austenita – ferrita e da
austenita – cementita. Estas transformações se dão a partir de 727 °C. A linha A3 representa a
fronteira entre os campos ferrita – austenita e da austenita pura. E a linha Acm, corresponde a
fronteira entre o campo da austenita – cementita e da austenita pura (FREITAS, 2014).
A partir do campo austenítico, no processo de resfriamento, de acordo com o teor de
carbono a austenita se decompõe em: ferrita e perlita para aços com teor de carbono abaixo de
0,77% até 0,008% denominados aços hipoeutetóides, perlita pura para aços contendo 0,77%
de carbono, denominados aços eutetóide e perlita e cementita para aços com teor de carbono
acima de 0,77% até 2,11% denominados aços hipereutetóides (FREITAS, 2014).
Os aços hipoeutetóides iniciam sua transformação abaixo da linha A3 e se completam
abaixo da linha A1, os aços eutetóide se formam por completo na linha A1, no ponto
eutetóide (0,77% C) e os aços hipereutetóide iniciam sua transformação na linha Acm e se
completam na linha A1 (FREITAS, 2014).
Figura 14: Aços hipoeutetóide, eutetóide e hipereutetóide respectivamente – adaptado (Colpaert, 2008).
3.4.2 DIAGRAMA DE TRANSFORMAÇÃO TTT e TRC
O diagrama de equilíbrio ferro-carbono (Fe + Fe3C) permite o estudo do
comportamento das fases do ferro (ferrita – CCC, e austenita – CFC) e da formação do
microconstituinte lamelar denominado perlita (Fe + Fe3C) e da formação do carboneto de
ferro Fe3C denominado cementita através do aquecimento e resfriamento lento, ou seja, do
equilíbrio termodinâmico, pois estes dependem do tempo de resfriamento para ocorrer a
difusão de átomos para se formar (SILVA, 2010).
A formação de microconstituintes tais como a martensita e a bainita, que elevam bem
a dureza de um aço está associada a reações fora do equilíbrio termodinâmico, ou seja, a
velocidade de transformação deve ser bem superior a formação de estruturas que dependem
34
do movimento difusional, concluindo dessa forma que a formação destes novos constituintes
são independente do processo difusional no estado de equilíbrio dinâmico (Freitas 2014).
A obtenção destes microconstituintes, conseguidos através dos tratamentos térmicos,
que determinam as propriedades mecânicas de um aço, se originam por meio do resfriamento
isotérmico (CHIAVERINI, 2008). Este tópico é confirmado por Freitas (2014) onde afirma
que as estruturas martensítica e bainítica devem ser estudadas pelo diagrama de transformação
isotérmico, ou seja, tempo versus temperatura, definido como diagrama TTT, ou diagrama de
transformação no resfriamento contínuo TRC.
Através destes diagramas define-se a transformação da austenita em outras estruturas
em função do tempo de resfriamento a uma temperatura constante, ou seja, o aço sofrerá uma
transformação de estruturação atômica em função do tempo em que permanecer a uma
determinada temperatura durante o resfriamento, tempo este para iniciar e terminar uma
transformação, ou o resfriamento contínuo, onde, mesmo que o processo de transformação
esteja dentro das linhas de início e fim da transformação é necessário que a temperatura esteja
sempre em queda. (FREITAS, 2014).
3.4.2.1 DIAGRAMA DE TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICO (TTT)
As curvas TTT são utilizadas para acompanhar a formação de constituintes que
dependem de uma velocidade de resfriamento muito rápido. De acordo com a velocidade de
resfriamento a austenita pode formar outro constituinte por meio de difusão, cisalhamento ou
pela mistura dos dois mecanismos. A ferrita, a cementita e a perlita ocorre por meio de
difusão. A ferrita acicular e a bainita podem se formar por meio de difusão quanto por meio
de cisalhamento. A martensita, no entanto só se forma por meio de cisalhamento (SILVA,
2010).
O diagrama da figura 15 apresenta duas curvas identificadas pelas letras (I) e (F) na
forma de um cotovelo. A curva I é a curva de início de transformação e a curva F é a curva de
finalização da transformação. As linhas Mi e Mf são as linhas de início e fim da formação da
martensita, transformação esta dependente apenas da queda de temperatura entre as linhas Mi
e Mf.
Quanto mais para a esquerda for a curva, menor são os teores de carbono e de
elementos de liga, tendo dessa forma menos capacidade de se produzir a microconstituinte
35
martensítica pelo processo de têmpera. Os produtos que podem ser formados por este
processo isotérmico são a perlita grossa e perlita fina, bainita e bainita acicular e martensita,
O aumento do teor de carbono ou a inserção de elementos de liga na composição
química do aço desloca a curva para a direita propiciando a queda de temperatura sem tocar as
linhas de formação da perlita e da bainita, tocando e formando de forma direta a martensita,
no caso pelo processo de têmpera, resfriamento contínuo e rápido. Outros fatores, tais como o
tamanho dos grãos austeníticos, homogeneidade da austenita tendem a deslocar a curva do
diagrama para direita facilitando a formação de uma estrutura martensítica (CHIAVERINI,
2008).
Figura 15: Diagrama de transformação isotérmica (TTT) de um aço eutetóide - adaptado (Chiaverini - 2012).
3.4.2.2 DIAGRAMA DE TRANSFORMAÇÃO NO RESFRIAMENTO CONTÍNUO (TRC)
O diagrama de transformação por resfriamento contínuo é o mais usado na aplicação
dos tratamentos térmicos (CHIAVERINI, 2008). Este ponto é também descrito por Freitas
(2014) ao afirmar que as curvas TRC produzem transformações mais precisas da austenita.
36
Este diagrama apresenta as curvas da velocidade de resfriamento de um metal ou liga
metálica, responsável pela mudança das propriedades deste em função da mudança da
microestrutura do material em questão (CHIAVERINI, 2008).
Analisando o gráfico da figura 16, observa-se que a curva A representa a formação da
perlita grossa com dureza variando entre 5 e 20 HRC. As curvas B e C representam a
formação de perlitas mais finas. A perlita fina é mais dura que a perlita grossa variando sua
dureza entre 30 e 40 HRC. As curvas E e F representam a formação da martensita de dureza
elevada variando entre 65 e 67 HRC, sendo que a curva E representa a “velocidade crítica de
resfriamento”, ou seja, a velocidade mínima pela qual se forma a constituinte martensítica
sem a necessidade de uma velocidade maior (CHIAVERINI, 2008).
Figura 16: Diagrama das curvas de resfriamento contínuo – adaptado (Chiaverini, 2012).
3.5. TRATAMENTO TÉRMICO
O processo de tratamento térmico tem como objetivo a eliminação de tensões residuais
internas nos metais oriundas dos processos de conformação mecânica, resfriamento brusco,
soldagem, além de permitir modificações microestruturais e das propriedades mecânicas, tais
como, aumentar ou diminuir a dureza, melhorar a resistência mecânica, a ductilidade, a
37
tenacidade, a usinabilidade, a resistência a abrasão, a corrosão, ao calor e também alterações
nas propriedades físicas dos metais como as propriedades elétricas e magnéticas (FBTS,
2013).
O tratamento térmico modifica as propriedades mecânicas dos aços e ligas especiais
através de operações de aquecimento e resfriamento. Tais operações quando realizadas após o
aço sofrer uma conformação mecânica denomina-se tratamento termomecânico. O tratamento
térmico de metais são operações que englobam diversas faixas de temperaturas de
aquecimento, patamar – temperatura de permanência a que o aço deve ser submetido por um
determinado tempo – e resfriamento com o objetivo de obter a estrutura metálica desejada e
consequentes propriedades mecânicas, sendo os principais tipos de tratamentos térmicos o
recozimento, a normalização, a têmpera seguido de revenimento (SILVA, 2010).
3.5.1 FATORES QUE AFETAM OS TRATAMENTOS TÉRMICOS
3.5.1.1 TAXA DE AQUECIMENTO
As taxas de aquecimento utilizadas nas indústrias em geral são determinadas pelo
próprio equipamento que já vem com um valor de rampa de aquecimento pré-determinada,
sendo que para fornos resistivos a faixa vai de 600 a 1200°C/h. As velocidades de
aquecimento de um metal são influenciadas pela condutividade térmica do material devendo
ser controladas para que não haja algum problema com o material tal quais distorções devido
a alta taxa de aquecimento ou crescimento de grãos devido a baixa taxa de aquecimento
(FBTS, 2013).
3.5.1.2. TEMPO DE PERMANÊNCIA NA TEMPERATURA DE TRATAMENTO
No tratamento térmico para a modificação das propriedades mecânicas e das
microestruturas usa-se temperaturas no campo austenítico. Toda a massa do metal deve ser
austenitizada e para isso é necessário que a amostra ou a peça tenha que ter um tempo de
permanência na temperatura de austenitização denominada temperatura de patamar. O tempo
de permanência na temperatura de tratamento é calculado pela equação 10 (FBTS, 2013):
Equação 10: Cálculo do tempo de permanência da amostra no forno.
38
Onde:
tp: é o tempo de permanência em [h]
eeq: é a espessura equivalente em polegadas [pol]. Para fornos com duas fontes de calor (duas
baterias de resistências ou maçaricos em duas paredes) a espessura equivalente é 0,5 da maior
espessura do componente em polegadas. O exemplo a seguir mostra o cálculo para uma peça
de 100 mm em forno com duas fontes de calor.
Para uma peça de 100 mm de espessura (aproximadamente 4 polegadas) se aquecida
em forno com resistências com duas fontes de calor, a espessura equivalente a metade da
espessura nominal, ou seja (FBTS, 2003):
.
Conhecendo então o valor da espessura equivalente, pode-se calcular o valor do tempo
de permanência, tp, conforme mostrado a seguir.
Esta fórmula expressa o tempo necessário para que ocorra a homogeinização da
temperatura no corpo de prova e para que ocorra a transformação de fase, da fase - ferrita
de estrutura CCC – na fase - austenita de estrutura CFC. O tempo de permanência é definido
como a soma entre o tempo de aquecimento uniforme de toda a massa, que é da ordem de
minutos ou horas, da peça com o tempo necessário para a austenitização da estrutura
molecular, que é da ordem de segundos. Tempo acima do calculado pode trazer problemas
como crescimento de grãos (FBTS, 2013).
3.5.1.3 TAXA DE RESFRIAMENTO
É o fator mais importante do ciclo térmico, pois determina a microestrutura final
obtida no tratamento térmico (FBTS, 2013).
O diagrama de equilíbrio ferro – carbono da figura 13 mostra os microconstituintes
que se pode obter do aço a partir da região de austenitização em relação ao teor de carbono
em velocidade de resfriamento lento que promove a decomposição lenta da austenita. Nestas
39
condições de resfriamento os microconstituintes que surgem da transformação da austenita é a
ferrita, a perlita e a cementita (CHIAVERINI, 2012).
Com o aumento da velocidade de resfriamento da austenita, o movimento difusional
dos átomos na estrutura austenítica não irá ocorrer, modificando os resultados das
transformações que ocorrem no resfriamento lento, surgindo um novo microconstituinte
considerado de grande valia na indústria mecânica, a martensita. A menor velocidade de
resfriamento que forma o microconstituinte martensítico é denominada “velocidade crítica de
esfriamento”, que é identificado pela letra E no diagrama de resfriamento contínuo da figura
16. Velocidades de esfriamento mais rápidas que a velocidade crítica não resulta em outro
microconstituinte além da martensita (CHIAVERINI, 2013).
A taxa de resfriamento pode ser controlada por meio de agentes que promove o
resfriamento lento ou rápido. Um resfriamento lento pode ser obtido deixando a peça esfriar
dentro do forno, mantendo a peça aquecida da temperatura de patamar até a temperatura
ambiente após o desligamento do forno. Uma taxa de resfriamento mais rápido pode ser
obtida através do esfriamento ao ar calmo, fora do forno, mas protegido de correntes de ar. E
altas taxas de esfriamento são obtidas resfriando a peça em meios líquidos tal como o óleo, a
água e a salmoura (CHIAVERINI, 2012).
O tipo de microestrutura desejada e a profundidade que se quer que forme tal
microestrutura é o fator principal para se determinar o meio de esfriamento de uma peça,
seguido da espessura e da forma da peça (CHIAVERINI, 2012).
3.5.2 TIPOS DE TRATAMERNTO TÉRMICO
3.5.2.1 ALÍVIO DE TENSÃO
O tratamento térmico de alívio de tensões tem como objetivo aliviar as tensões
residuais que se acumulam no interior dos metais ao ser submetido as etapas de conformação
e soldagem durante o processo de produção de um aço ou de fabricação de uma estrutura
soldada, usinagem e fundição (FREITAS, 2014).
Neste tratamento não ocorre a mudança de fase, pois o aço será tratado a temperatura
abaixo da temperatura crítica de 727 °C. A temperatura de alívio de tensão varia entre 500 e
600 °C. O tempo de aquecimento da peça até a temperatura de patamar deverá ser mais lento
tanto quanto menor for a tenacidade do aço (FREITAS, 2014).
40
O resfriamento da peça realiza-se dentro do forno de forma em que este seja uniforme
e vagaroso. Em relação ao tempo de permanência à temperatura de patamar, esta varia
inversamente em função da própria temperatura de patamar, sendo maior o tempo de
permanência em função da faixa de temperatura mais baixa e vice-versa (FREITAS, 2014).
3.5.2.2 TÊMPERA
Trata-se de um processo de endurecimento do aço através da transformação da
austenita em martensita. O aço deve ser aquecido a temperatura de austenitização e depois
resfriado a velocidade crítica, representada pela curva E na figura 16, das curvas de
resfriamento contínuo. A temperatura de austenitização do aço varia de acordo com o teor de
carbono, sendo para aços hipoeutetóides valores compreendidos entre 30 a 50 °C acima da
linha A3 e para aços hipereutetóide a temperatura de austenitização do aço varia entre 780 e
820°C um pouco acima da linha A1 (FREITAS, 2014).
Figura 17: Curva representativa da velocidade crítica de resfriamento (à esquerda - adaptado Chiaverini, 2012);
martensita como produto da têmpera (à direita – adaptado; Colpaert, 2008).
3.5.2.3 REVENIMENTO
O processo de tratamento térmico por meio de têmpera tem como objetivo aumentar a
dureza do aço. Todavia, este processo fragiliza o aço devido às tensões internas causado pelo
processo de endurecimento, ou seja, a formação da martensita, figura 17. Estas tensões
internas são responsáveis pelo aparecimento de trincas no aço que crescem com o aumento do
teor de carbono ou do teor do carbono equivalente. O aço endurecido pela têmpera deverá
41
passar por outro processo de tratamento térmico que tem a função de aumentar a tenacidade
do mesmo, aliviando suas tensões internas e melhorando sua resistência ao impacto (SILVA,
2010).
Tal processo que sucede a têmpera é o revenimento. O endurecimento de um aço por
meio da têmpera produz muitos inconvenientes que são eliminados pelo revenimento, tais
como: remoção de tensões internas, dureza excessiva seguido de fragilidade, além de
melhorar sua ductilidade e resistência ao choque – tenacidade. Em aços que adquirem grandes
tensões residuais quando temperados devem ser revenidos imediatamente após a têmpera para
evitar a perda do material causada pelas trincas internas induzidas por estas tensões
(CHIAVERINI, 2012)
Freitas (2014) afirma que a faixa de temperatura que promove o alívio das tensões
internas é entre 150 e 250°C. Nesta temperatura não ocorre mudança estrutural do aço, mas
obtém um aumento considerável de tenacidade, leve redução da dureza sendo a estrutura
denominada de martensita revenida, conforme a figura 18.
Figura 18: Curva representativa da velocidade crítica de resfriamento até a martensita seguido do aumento de
temperatura para revenimento (à esquerda - adaptado Chiaverini, 2012; martensita revenida como produto final
(à direita – adaptado Colpaert, 2008).
3.5.2.4 RECOZIMENTO
O tratamento térmico de recozimento tem como objetivo reduzir a dureza de um aço e
aumentar sua tenacidade. Este tratamento é subdividido em cinco outros tipos de recozimento:
pleno, para homogeinização, de grão grosso, subcrítico e esferoidização (FREITAS, 2014).
Silva (2010) ainda relata que o recozimento melhora a usinabilidade e o trabalho a frio.
Chiaverini (2012) fornece uma visão mais ampla do que se pode obter com o processo
de revenimento nos aços, como remover tensões provocadas por tratamentos mecânicos
independente de tais tratamentos serem a frio ou a quente, diminuir a dureza para melhorar a
42
usinabilidade, alterar as propriedades mecânicas como a resistência, ductilidade, entre outros,
modificar as características elétricas e magnéticas, ajustar o tamanho dos grãos, remover
gases, etc.
3.5.2.5 NORMALIZAÇÃO
A normalização é um processo de tratamento térmico que visa melhorar propriedades
mecânicas tais como a usinabilidade, e a ductilidade, promove a modificação ou o refino dos
grãos e produz uma microestrutura mais homogênea. Tem também a capacidade de reduzir as
tensões internas de peças que passaram por processos de forjamento, fundição, usinagem,
soldagem e estampagem (FREITAS, 2014).
Em aços de baixo e médio carbono – aços hipoeutetóide – a temperatura de patamar,
na normalização deve ser acima da linha A1, ligeiramente acima da temperatura determinada
para o recozimento pleno e para aços de elevado teor de carbono – aços hipereutetóides – a
temperatura de patamar deve se estabelecer acima da linha Acm. O resfriamento pode ser feito
ao ar calmo (fora do forno) ou ao ar forçado aumentando dessa forma um pouco a resistência
mecânica do aço (FREITAS, 2014).
Em aços que se pretende realizar tratamento de têmpera e revenimento que tenha
sofrido encruamento por causa do processo de fabricação, tal como, a laminação, trefilação,
entre outros, deverá passar pela normalização, com o intuito de normalizar os grãos
uniformizando a estrutura. A normalização reduz a tendência ao empenamento e promove a
dissolução de carbonetos difíceis de dissolver na austenitização antes de um determinado
tratamento (CHIAVERINI, 2012).
Além disso, este processo é muito utilizado para o refino de grãos grosseiros
provocados na fabricação de aços fundidos, e existentes em aços que foram laminados ou
forjados (CHIAVERINI, 2012).
3.6 ENSAIOS METALOGRÁFICOS
.
3.6.1 METALOGRAFIA
A metalografia é uma técnica utilizada para analisar as características estruturais dos
metais que se dividem em técnicas metalográficas macroscópicas (técnica macrográfica) e
microscópicas (técnica micrográfica), (SILVA, 2008).
43
3.6.1.1 MACROGRAFIA
A macrografia, ou, exame macrográfico, é a análise macroestrutural da superfície de
uma amostra metálica plana e devidamente polida atacado com um reagente adequado e
analisado através de uma lupa com ampliação máxima de 10 X ou a vista desarmado sendo,
seu principal objetivo evidenciar detalhes estruturais grosseiros e heterogeneidades físicas e
químicas (SILVA, 2008).
O corpo de prova ou a amostra para o ensaio macrográfico deve ser preparado em três
etapas, a saber: a escolha e a localização da seção a ser estudada; a preparação da superfície,
que é de grande importância para um ensaio de qualidade, devendo se ter uma superfície
espelhada, bem polida e livre de arranhões, e por fim o ataque da superfície com um reagente
químico adequado (SILVA, 2008).
3.6.1.2 MICROGRAFIA
A micrografia é usada para verificar as estruturas dos aços e dos ferros fundidos
envolvendo etapas preparação da amostra; escolha e localização da seção, ataque químico e
visualização microscópica (SILVA, 2008).
3.6.1.3. CORTE DA AMOSTRA
A seção referente ao corpo de prova diz respeito a direção do corte da amostra como
sendo longitudinal ou transversal em relação a peça ou ao sentido da conformação. Em geral,
a região da peça e a seção são determinadas pelo solicitante do ensaio ou por normas
aplicáveis à avaliação de resultados (SILVA, 2008).
O corte transversal de uma amostra visa revelar características macroestruturais tais
como homogeneidade do material; intensidade de segregação; forma e localização de poros,
trincas e bolhas; a existência de tratamentos termo - químicos; profundidade de têmpera;
extensão da zona termicamente afetada, etc. (SILVA, 2008).
O corte longitudinal de uma amostra permite observar a forma de fabricação de uma
peça: se forjada, laminada ou fundida; a presença de soldas em arames, barras, vergalhões;
extensões de tratamentos térmicos superficiais, etc. (SILVA, 2008).
44
3.6.1.4 LIXAMENTO E POLIMENTO
A preparação da amostra diz respeito a preparação da superfície. Esta deve ser
realizada em duas etapas, a saber: o lixamento e polimento. O lixamento deve ser feito com
lixas com granulometria de 100 (ou 120, ou 180), 220, 320, 400, 600 (SILVA, 2008).
Após uma etapa do lixamento, quando faz-se necessário a troca de lixa, a amostra deve
ter sua superfície lavada para remover os resíduos da lixa anterior e a posição de lixamento
mudada em 90° em relação a posição anterior. Após a etapa do lixamento inicia-se o
polimento da superfície. O polimento é realizado em politrizes giratórias e faz-se o uso de
abrasivos sob a forma de pasta a base de alumina ou diamante sintético. Após o polimento a
amostra deve ser devidamente limpa e seca. (SILVA, 2008).
3.6.1.5 ATAQUE QUÍMICO DA SUPERFÍCIE
O ataque químico tem como objetivo evidenciar as heterogeneidades das estruturas. A
superfície da amostra ao ser submetido a ação de um reativo produz um contraste entre
regiões que sofreram diferentes intensidades de reação. Esta diferença de contraste surgida
após a reação de um ataque químico se dá pela diferença de composição química ou pela
diferença de estruturas metalográficas, ou seja, diferença entre fases (SILVA, 2008).
São diversos os reagentes utilizados para promover o ataque químico da superfície dos
diversos metais. É preciso saber escolher o reagente adequado ao metal que está sendo
analisado, caso contrário à reação não surte o efeito desejado. Em geral a duração do ataque
para aços e ferros fundidos fica em torno de 5 a 15 segundos. Após o ataque a superfície de
análise deve ser lavada em água corrente, enxugada com algodão umedecido em álcool e
secado por um jato de ar quente. Em seguida a amostra é encaminhada ao microscópio óptico
para a análise de superfície. (SILVA, 2008).
3.6.2 MICROSCOPIA ÓPTICA
A microscopia óptica é a técnica mais comum utilizada na observação de aços e ferros
fundidos. Nesta técnica utiliza-se da incidência de uma luz visível sobre a superfície da
amostra sendo esta refletida até o observador. A resolução de uma imagem depende do
comprimento de onda da radiação e da distância focal, ou seja, distância lente-objeto e ainda
45
de uma boa preparação de superfície da amostra que deve apresentar-se bem plana e
perpendicular ao eixo ótico do microscópio (SILVA, 2008).
4 METODOLOGIA
4.1. CORTE DAS AMOSTRAS E PREPARO DOS CORPOS DE PROVA.
O corte dos corpos de prova para o ensaio de tração e a preparação das amostras para o
ensaio de dureza e metalográfico foi dividido em duas partes a partir do recebimento do
material, aos corpos de prova e amostras destinadas ao material como fornecido e aos corpos
de prova e amostras destinadas ao material após tratamento térmico. A sequência do
procedimento é mostrada no fluxograma da figura 19:
Figura 19: Fluxograma sequencial da retirada dos corpos de prova e das amostras destinadas aos ensaios.
Para a realização dos ensaios foram retirados de uma barra circular com dimensões 22
X 6000 mm de aço 1020 trefilado, 6 corpos de provas com comprimento máximo de 200 mm
cada para o ensaio de tração, sendo 3 deles a serem ensaiados no estado normal de fabricação
e os outros a serem ensaiados depois de temperados e revenidos. Foi retirado também 2
amostras de com 66 mm de comprimento tendo 22 mm de diâmetro para ensaios
metalográfico e de dureza com a utilização de uma serra fita Starret – modelo S3720, tendo a
fita 10 dentes por polegada com resfriamento do corte em óleo solúvel, figura 20.
46
Figura 20: Processo de corte dos corpos de prova por meio de serra fita.
4.2 ENSAIO DE DUREZA DA AMOSTRA DE AÇO 1020 TREFILADO COMO
FORNECIDO.
Após o recebimento, corte e preparação da amostra do aço 1020 trefilado como
fornecido, esta foi submetido ao ensaio de dureza tendo os resultados inseridos na tabela 3 do
capítulo 5 referente aos resultados. O ensaio de dureza foi realizado em um durômetro de
bancada DIGIMESS modelo 400.010, destinado a laboratórios, ferramentaria, departamento
de inspeção e instituições de ensino.
Figura 21: Durômetro de bancada Digimess.
O método de ensaio adotado foi o método Rockwell A com um penetrador de
diamante com conicidade de 120º e carga de 60 kgf. Neste ensaio aplica-se primeiramente
uma pré-carga de 10 Kgf e em seguida libera a carga para realizar a penetração do penetrador
no material. Após alguns segundos a carga é retirada e a leitura é feita na escala interna de cor
preta do dial.
A amostra foi retirada do corpo de prova por meio de uma policorte, com o intuito de
se ter uma superfície bem regular, em virtude da rugosidade grosseira deixada pelo corte na
serra fita, e lixados com lixa d’água de granulometria 120 para reduzir ao máximo defeitos
superficiais dos processos de corte que possa interferir nos resultados do ensaio.
47
Figura 22: Ensaio de dureza realizado na superfície da amostra
4.3 ENSAIO METALOGRÁFICO DA AMOSTRA DE AÇO 1020 TREFILADO COMO
FORNECIDO.
Inicia-se agora o processo de ensaio metalográfico da amostra do aço 1020 trefilado como
fornecido. As etapas deste processo foram:
Corte: o corte das amostras foi realizada numa policorte Arotec com resfriamento em
óleo solúvel em água para garantir que a superfície da amostra não atinja uma
temperatura superior a 100ºC, figura 23.
Figura 23: Policorte Arotec para retirada de amostras dos corpos de prova para ensaio metalográficos.
Embutimento: a amostra foi embutida em resina acrílica (baquelite) por intermédio de
uma embutidora da Arotec com temperatura de patamar de polimerização da resina à
150ºC, à pressão de 150 kgf/mm2, por um tempo de 5 minutos, conforme determinado
pelo fabricante da máquina, figura 24.
48
Figura 24: Embutidora Arotec (a esquerda); amostra embutida para preparação metalográfica
Lixamento manual: o lixamento da amostra foi feito por meio de processo manual
utilizando lixas de granulometria 120, 220, 320 e 400, sendo que a amostra deve ser
conduzida em movimentos contínuo, lento, com água de refrigeração e a cada troca de
lixa a amostra deverá ser lavada e sua posição de lixamento mudada em 90º em relação a
posição anterior. O lixamento tem como objetivo reduzir os riscos feitos pela policorte. O
lixamento é feito da lixa de maior granulometria (de menor numeração) à lixa de menor
granulometria (de maior numeração) com o intuito de reduzir os riscos do lixamento
anterior, figura 25.
Figura 25:Mesa de lixas para preparação da superfície das amostras para ensaio metalográfico.
Lixamento mecânico: após o lixamento manual a amostra passou por um lixamento
rotativo numa politriz Arotec com lixa de granulometria 600 e refrigeração a água,
figura 26.
Figura 26: Politriz Arotec sendo usada para lixamento mecânico da amostra com lixa de granulometria 600.
49
Polimento: o polimento da amostra foi realizado numa politriz Arotec com pasta de
alumina de granulometria de 0,3e 0,05, refrigerada a água, figura 27.
Figura 27: Politriz Arotec sendo utilizada para polimento da superfície da amostra com pasta de alumina de 0,3 e
0,05 m
Lavagem e secagem da amostra: a amostra foi lavada em água corrente e
imediatamente em banhada em álcool etílico embevecido em algodão e em seguida
secada por um soprador de ar quente que deve estar a um ângulo de 30° em relação a
superfície da amostra, figura 28.
Figura 28: Lavagem e secagem das amostras para análise metalográficas.
Ataque químico: após a secagem a amostra foi submetida ao ataque químico com um
reagente NITAL a 2%. A reação dura apenas alguns segundos. Observa-se que a
superfície espelhada da amostra fica opaca e sem brilho. Após este instante a amostra
deve ser lavada e secada como descrito na etapa anterior, figura 29.
Figura 29: Ataque químico com nital a 2% à superfície das amostras.
50
Análise microscópica e geração de imagem: após os processos descritos acima as
amostras foram submetidas a análise microscópica utilizando objetivas 200X. As
imagens geradas de cada amostra foram salvas e identificadas, figura 30.
Figura 30: Visualização da microestrutura do aço 1020 trefilado no microscópio Óptico.
4.4 USINAGEM DO AÇO 1020 TREFILADO COMO FORNECIDO PARA FABRICAÇÃO
DO CORPO DE PROVA DESTINADO AO ENSAIO DE TRAÇÃO.
O aço 1020 trefilado como fornecido de 22 mm de diâmetro e 200 mm de
comprimento foi usinado em um torno da marca ATLASMAQ modelo TM-360 para
confeccionar neste material um corpo de prova de dimensões conforme a norma ASTM A 370
(Anexo C), figura 31.
Figura 31: Peça do aço 1020 trefilado como fornecido para fabricação por meio de usinagem no torno
ATLASMAQ de um corpo de prova para ensaio de tração.
O procedimento da usinagem foi: redução da seção transversal da peça de 22 mm para
19 mm, diâmetro este suficiente para encaixar o corpo de prova às garras da máquina do
ensaio de tração, recartilhamento das cabeças do corpo de prova, para melhor fixação do
mesmo nas garras da máquina, redução da parte útil do corpo de prova de 19 mm para 12,5
mm e confecção do raio de concordância com 10 mm de raio conforme especifica a norma.
51
4.5 ENSAIO DE TRAÇÃO DO CORPO DE PROVA DE AÇO 1020 TREFILADO COMO
FORNECIDO.
O ensaio de tração foi realizado numa máquina de ensaios universal da EMIC, modelo
DS 1000 com capacidade de carga de 100 KN. O corpo de prova foi confeccionado conforme
a norma ASTM A 370, com as dimensões de 12,5 mm (+ 0,5mm) para a parte útil e raio de
concordância de 10 mm. A cabeça do corpo de prova foi usinada para um diâmetro de 19 mm,
sendo este valor necessário para encaixar nas garras da máquina de ensaio.
Em seguida o corpo de prova foi marcado com dez divisões de 5 mm, sendo que a
partir da divisão central contasse 5 divisões de 5 mm para cada lado totalizando 50 mm que
corresponde ao comprimento inicial (L0).
A marcação destas divisões foram feitas utilizando uma régua graduada com resolução
de 1 mm e um paquímetro Digimess com resolução de 0,05mm. Ainda com o paquímetro é
medido o diâmetro inicial (0)da parte útil do corpo de prova. O valor do diâmetro do corpo
de prova e do comprimento inicial é lançado no menu entrada de dados do programa que
gerencia o ensaio chamado de TESC 400, figura32.
Figura 32: Máquina de ensaio universal, e instrumentos utilizados na medição dos corpos de prova.
Após a fixação do corpo de prova nas garras da máquina e da inserção dos dados
iniciais no software TESC 400 deu-se início ao ensaio até a ruptura dos corpos de provas.
Depois desta etapa mediu-se a redução de área transversal, ou o diâmetro final, e o
comprimento final do corpo de prova. Estes dados foram inseridos no menu entrada de dados
para atualização dos eventos que calculam os resultados dos ensaios de tração.
52
Os corpos de prova não se romperam no centro, todavia, este fato não interfere no
resultado do ensaio, pois a ruptura foi dentro da área útil, ou seja, dentro dos 50 mm do
comprimento inicial marcado, figura 33.
Figura 33: Finalização do ensaio de tração, corpos de provas seccionados.
4.6 TRATAMENTO TÉRMICO
Os corpos de prova destinados a têmpera e revenimento foram submetidos a estes
tratamentos num forno elétrico microprocessado da Quimis modelo: 0318S25T – 220V com
temperatura máxima de 1200°C e rampa de subida de 600°C/h. Observe que o corpo de prova
foi posto sob um suporte de aço carbono para que não houvesse contato da tenaz fria com o
corpo de prova aquecido com o intuito de manter a temperatura homogênea dos corpos de
prova até a sua imersão no reservatório de água.
Figura 34: Corpo de prova indo ao forno para têmpera e revenimento.
As peças foram aquecidas à temperatura de 950ºC permanecendo nesta temperatura
por 40 minutos. Após o tempo estipulado para homogeinização da temperatura e mudança de
fase (austenitização), os corpos de prova foram submetidos ao resfriamento em água contida
53
em um reservatório com dimensões 200 X 300 X 600 mm ou 36000000 mm3 que equivale a
36000 dm3, ou seja, 36 litros.
Figura 35: Retirada dos corpos de prova do forno e resfriamento dos mesmos em água.
Após a têmpera, os corpos de prova foram submetidos ao processo de tratamento
térmico de revenimento permanecendo à temperatura de 200ºC por 40 minutos e resfriamento
ao ar calmo.
4.7 ENSAIO DE DUREZA DO AÇO 1020 TREFILADO PÓS-TRATAMENTO TÉRMICO.
O procedimento de dureza para esta amostra, seguiu o mesmo padrão realizado no
item 4.2.
4.8 ENSAIO METALOGRÁFICO DO AÇO 1020 TREFILADO PÓS-TRATAMENTO
TÉRMICO.
O procedimento do ensaio metalográfico para esta amostra, seguiu o mesmo padrão
realizado no item 4.3.
4.9 USINAGEM DO AÇO 1020 TREFILADO PÓS-TRATAMENTO PARA
FABRICAÇÃO DO CORPO DE PROVA DESTINADO AO ENSAIO DE TRAÇÃO.
O procedimento de usinagem para fabricação do corpo de prova para o ensaio
de tração, seguiu o mesmo padrão realizado no item 4.4.
4.10 ENSAIO DE TRAÇÃO DO CORPO DE PROVA DE AÇO 1020 TREFILADO PÓS-
TRATAMENTO.
54
O procedimento de usinagem para fabricação do corpo de prova para o ensaio de
tração, seguiu o mesmo padrão realizado no item 4.5.
5 RESULTADOS
Neste capítulo os resultados serão apresentados de forma que se possam analisar os
valores obtidos pelos ensaios de tração, dureza Rockwell A e ensaio metalográfico dos corpos
de provas não tratado e o tratado termicamente.
O objetivo dos resultados é ter em mãos parâmetros para análise das modificações das
propriedades do aço carbono 1020 trefilado como fabricado e quando temperado e revenido
buscando entender (ou conhecer) se tal processo fornece um resultado satisfatório no
melhoramento de suas propriedades mecânicas.
5.1 ENSAIO METALOGRÁFICO
O ensaio metalográfico teve como objetivo revelar o comportamento da microestrutura
do material para efetuar uma comparação entre a estrutura do aço como fabricado e depois de
temperado e revenido.
As imagens metalográficas do corpo de prova não tratado foi retirado em duas
amostras, sendo uma longitudinal e outra transversal ao sentido de trefilação, e as imagens do
corpo de prova tratado termicamente foi realizado apenas em uma amostra sendo esta
transversal ao sentido da trefilação. A imagem metalográfica feita no sentido longitudinal tem
como objetivo verificar o alinhamento dos grãos deformados no sentido da trefilação como
evidência de que o aço em questão passou pelo processo de conformação mecânica de
trefilagem, figura 37.
“Foram geradas sete imagens para cada amostra com corte no sentido transversal, da
borda ao centro com espaçamento de 1/16”. O objetivo desta marcação é de avaliar se houve
alguma variação na microestrutura da borda ao centro tanto na amostra como fabricada quanto
depois de temperada. Estas marcações permitirão efetuar comparações entre as duas amostras
das imagens feitas aproximadamente na mesma região garantindo uma observação mais
eficiente do ponto onde as modificações estruturais iniciaram, conforme mostra a figura 36.
55
Figura 36: Marcação da região onde será registrado as imagens da borda ao centro da amostra.
A imagem da figura 37 mostra o alinhamento dos grãos trefilados do aço 1020 em
corte longitudinal com ampliação 100X e 200X. A figura da direita é uma ampliação 200X da
área enquadrada em vermelho da figura a esquerda com o aumento de 100X.
Figura 37: Imagem metalográfica do aço 1020 trefilado - como fabricado - corte longitudinal - aumento 100X (à
esquerda) e 200X (a direita).
Comparando as imagens da figura 37 (corte longitudinal) com a imagem da figura 38
(corte transversal), a imagem da figura 37 mostra um alongamento nos grãos do aço em
função do processo de trefilação a qual foi submetido.
Figura 38: Imagem metalográfica tirada a 1/16" e a 6/16" da borda da amostra, do aço 1020 trefilado - como
fabricado revelando grãos de perlita (áreas escuras) contornado por uma matriz de ferrita (áreas claras) -
aumento 200X.
56
As imagens das figuras 37 e 38 são referentes as amostras dos corpos de prova como
fabricado em corte longitudinal e transversal respectivamente, sendo que a amostra da figura
38 foi feita a 1/16” e a 6/16” da borda.
Figura 39: Imagem metalográfica tirada a 1/16" da borda da amostra do aço 1020 trefilado - temperado e
revenido - 200X.
A imagem da figura 39 refere-se a imagem metalográfica com um aumento de 200X,
da amostra do aço 1020 trefilado temperado e revenido tiradas a 1/16” da borda, revelando as
placas de ferrita (áreas claras) e finos bastonetes de cementita (Fe3C) na matriz ferrítica
característico da microestrutura bainítica.
A imagem da figura 40 retirada a 6/16” da borda com um aumento de 200X, apresenta
características idênticas a imagem da figura 39, revelando que o aço teve uma modificação
microestrutural homogênea entre a borda e o centro.
57
Figura 40: Imagem metalográfica tirada a 6/16" da borda da amostra do aço 1020 trefilado - temperado e
revenido.
A formação da bainita ocorre em temperaturas intermediárias a temperaturas de
formação da perlita e da martensita. Sendo uma microestrutura metaestável, que se forma com
a decomposição da austenita e é possuidora de dureza elevada, boa ductilidade e resistência ao
impacto (COLPAERT, 2008).
A bainita pode se apresentar de duas formas diferentes de acordo com o valor da
temperatura em que se forma, sendo estas, a bainita superior e a bainita inferior. A bainita
superior apresenta formação de cristais de ferrita paralelos entre si tendo entre esses cristais a
presença de carbonetos dando um aspecto de pena de ave. A bainita inferior apresenta placas
longas de ferrita com aspecto acicular muito semelhante a martensita (COLPAERT, 2008).
Analisando o diagrama TTT da figura 15, pode-se verificar que a temperatura de
formação da bainita gira entre 550 ºC e 200 ºC, sendo que entre 550 ºC – cotovelo da curva –
e 450 ºC forma-se a bainita superior e entre 450 ºC e 200 ºC tem-se a formação da bainita
inferior.
58
Estudos feitos pela Universidade Federal de Cuiabá e apresentado durante o
Congresso Brasileiro de Engenharias e Ciência dos Materiais comprovaram que a
microestrutura bainítica pode ser obtida por meio de têmpera em aços de baixo carbono.
Durante o resfriamento do corpo de prova em água a temperatura ambiente (por volta dos
25ºC) ocorre uma queda brusca na superfície da amostra propiciando a formação da
martensita revenida. Todavia o calor do centro da amostra estando ainda acima da linha A3 se
transfere para a superfície reaquecendo a superfície da amostra por condução propiciando a
formação da bainita entre o núcleo e a superfície (APUD CHENG 2009).
Neste estudo foi utilizado 6 amostras de aço ABNT 1015, tendo 10 mm de diâmetro e
40 mm de comprimento, austenitizadas a 900 ºC por 25 minutos, sendo que a amostra D foi
realizado têmpera convencional, resfriado em água, e revenido a 500ºC por 15 minutos.
Comparando a condição do trabalho acima com o trabalho presente sendo feito com o
aço 1020 trefilado foram poucas as variações dos parâmetros utilizados. O aço 1020 trefilado
com dimensões de 20 mm de diâmetro e 200 mm de comprimento foi austenitizado a 900 ºC
por 40 minutos, resfriado em água (têmpera convencional) e em seguida passou pelo
revenimento a 250ºC por 40 minutos. Segundo Cheng (2009) os aços de baixo carbono ao ser
temperado e revenido apresentam uma estrutura ferrítica com precipitados de cementita
(Fe3C) o que caracteriza a estrutura bainítica resultando em um acréscimo da ductilidade do
aço e uma redução na resistência mecânica.
5.2 ENSAIO DE TRAÇÃO
O ensaio de tração forneceu o gráfico tensão – deformação onde se pode avaliar o
comportamento elasto-plástico do corpo de prova até a sua ruptura. Este fornece os valores de
tensão máxima de resistência a tração, a tensão de escoamento, a tensão de ruptura e o
alongamento do material conforme mostra os gráficos das figuras 41 e 43 e os dados das
figuras 42 e 44.
O gráfico se divide em duas regiões: a região elástica e a região plástica. Estas regiões
são de grande importância no estudo do material para que se tenha uma definição da melhor
utilização de um produto fabricado de aço.
A região elástica define o valor máximo de resistência suportável pelo material para
trabalhos onde os esforços tem que se manter abaixo do limite de escoamento. Esta região é
caracterizada pela propriedade mecânica da resiliência. A resiliência é a capacidade que o
material tem de absorver energia dentro da região elástica, ou seja, quando ele é deformado
59
elasticamente e após o descarregamento da tensão aplicada, esta energia é totalmente
recuperada. Dessa forma o módulo de resiliência representa a energia de deformação por
unidade de volume requerida para que um material seja tensionado desde o momento zero
(sem carga) até a tensão que representa o limite de escoamento do material (Callister, 2002).
Ao comparar os gráficos das figuras 41 e 43 pode-se perceber que o campo elástico do
aço temperado reduziu. O limite de proporcionalidade do aço temperado baixou
consideravelmente em relação ao aço ensaiado como fabricado.
O ensaio de tração representa uma situação estática de aplicação de carga o que produz
uma pequena taxa de deformação, sendo assim a tenacidade pode ser determinada analisando
os resultados de um ensaio de tração-deformação. A tenacidade engloba tanto as propriedades
de ductilidade quanto de resiliência, por isso mesmo a tenacidade é considerada toda a área
sob a curva tensão-deformação. Caso um material apresente apenas um destas duas
propriedades, tal material não deve ser considerado tenaz. Quanto mais dúctil for o material
maior grau de tenacidade ele possuirá e quanto mais frágil for o material menor grau de
tenacidade ele possuirá. A tenacidade é uma medida da habilidade de um material de absorver
energia, quando sob esforço, até o momento de sua fratura (CALLISTER, 2002).
Ao comparar as curvas das figuras 41 e 43 pode-se ver que o aço 1020 tratado
aumentou o seu grau de tenacidade se tornando mais tenaz do que o aço 1020 como fabricado,
ou seja, o aço 1020 tratado tem maior capacidade de absorver energia do que o aço não
tratado.
A região plástica define o valor máximo de tensão suportado pelo material antes que
inicie o processo de estricção garantindo a capacidade que o material tem de ser conformado
em diversos produtos industriais. Esta região tem como característica a propriedade mecânica
da ductilidade. A ductilidade é a capacidade que o material tem de absorver energia dentro da
região plástica (SOUZA, 1982).
Callister (2002) explica que a ductilidade representa uma medida do grau de
deformação plástica que foi suportado pelo material no momento da fratura. Se um
determinado material, no momento de sua fratura não demonstrar nenhum grau de
deformação plástica ou mesmo suportar um pequeno valor de deformação plástica passa a ser
considerado um material frágil.
A ductilidade é expressa quantitativamente tal qual o alongamento ou mesmo a
redução de área percentual, podendo ser expressa tanto pela expressão que define o
60
alongamento quanto pela expressão que define a redução de área no momento da fratura
conforme mostra as equações 6 e 7.
A figura 46 traz um comparativo entre as curvas dos gráficos dos ensaios de tração dos
aços SAE 1020 trefilado como fabricado e temperado e revenido referente as figuras 42 e 44.
Observa-se através da figura 46 que o aço temperado ampliou seu campo plástico em relação
ao aço não tratado, mostrando ser mais dúctil. Este aumento de ductilidade se dá por dois
fatores, a formação do microconstituinte bainítica e do tratamento de revenido que o aço SAE
1020 trefilado sofreu após a têmpera.
É importante salientar que a formação da microestrutura bainítica tende a aumentar a
dureza do aço e a ductilidade seguida também de sua tenacidade. A tabela 4 mostra que o
aumento da dureza realmente ocorreu, sendo que a figura 47 mostra a variação da dureza
entre os dois aços (tratado e não tratado) por meio de gráfico comparativo. Já os gráficos dos
ensaios de tração das figuras 42 e 44 trazem todos os valores comprobatórios das variações
ocorridas na comparação dos valores dos aços SAE 1020 trefilado como fabricado e tratado
referente a tensão de escoamento, tensão máxima , elasticidade e plasticidade, resiliência e
tenacidade e também de sua ductilidade.
Figura 41: Gráfico do ensaio de tração do aço 1020 trefilado sem tratamento térmico.
61
As curvas dos gráficos da figura 41 mostram as curvas características do aço SAE
1020 trefilado como fabricado de três corpos de provas, sendo que na figura 42 tem-se uma
média das curvas dos gráficos da figura 41 objetivando se ter uma visão mais clara dos
valores das curvas que possuem características bem semelhantes.
A figura 42 mostra a média dos valores de tensão de escoamento e de tensão máxima
da média dos três corpos de prova bem como as regiões elástica e plástica da curva.
Figura 42: Gráfico da curva do ensaio de tração do aço SAE 1020 trefilado como fabricado com os valores
médios das amostras 1, 2 e 3.
Figura 423: Gráfico do ensaio de tração do aço 1020 trefilado temperado e revenido. Os dados acima do gráfico
foram gerados pela máquina de ensaio universal e o gráfico foi desenvolvido no Excel a partir dos dados
exportados das curvas gerado pelo software Tsc400.
62
As curvas dos gráficos da figura 43 mostram as curvas características do aço SAE
1020 trefilado temperado de três corpos de provas, sendo que na figura 44 tem-se uma média
das curvas dos gráficos da figura 43 objetivando se ter uma visão mais clara dos valores das
curvas que possuem características bem semelhantes.
A figura 44 mostra a média dos valores de tensão de escoamento e de tensão máxima
da média dos três corpos de prova bem como as regiões elástica e plástica da curva.
Figura 44: Média dos valores das curvas características do Aço 1020 trefilado tratado das amostras: 1, 2 e 3.
Pode-se observar, pelo aspecto dos gráficos gerados que o aço 1020 trefilado e
ensaiado em seu estado como fabricado apresentou um regime plástico menor do que o
temperado e revenido e regime elástico mais elevado. A diferença de tensão máxima de
resistência a tração foi muito pequena de 15,74 MPa, todavia, a diferença entre os valores de
escoamento já é um tanto considerável, estando na ordem de 156,51 MPa. A diferença de
alongamento do material também é considerável. Pode-se observar que o aço 1020 trefilado
temperado e revenido sofreu um percentual de alongamento máximo e de ruptura maior do
que o ensaiado como fabricado, sendo esta diferença de 14,43% para o alongamento máximo
e de 12,5% para alongamento até a ruptura.
5.3 ENSAIO DE DUREZA
De acordo com Souza (1982) um aço carbono submetido ao tratamento térmico de
têmpera deverá ser submetido ao ensaio de dureza Rockwell C por motivo de sua dureza ter
se elevado na formação da microconstituinte martensita. Todavia, o aço em questão, é um aço
63
de baixo carbono, que sob o tratamento térmico de têmpera não forma a microconstituinte
martensítica de elevada dureza, mas forma a microconstituinte bainítica que aumenta a dureza
do aço e também a sua ductilidade.
Segundo Souza (1982) quando não se sabe a dureza de um material deve-se iniciar o
ensaio utilizando um método para dureza mais elevada e carga maior.
Dessa forma iniciou-se o ensaio utilizando o método Rockwell C, que utiliza uma
carga de 150 Kgf e um penetrador de diamante com 120º de conicidade, que para a amostra
temperada mostrou-se satisfatório, pois, os valores obtidos se situaram dentro da faixa de
aceitação do método, ou seja, entre 20 e 70 HRC. Já para a amostra não temperada os valores
obtidos ficaram abaixo de 20 HRC, o que deve ser descartado, pois, de acordo com a norma
ASTM A 255 item 6.4.4, valores abaixo de 20 HRC não são precisos.
Lançou-se mão então do método Rockwell A que utiliza uma carga de 60 Kgf e
penetrador de diamante com conicidade de 120º. Dessa vez os resultados foram satisfatórios
tanto para o aço tratado como para o aço não tratado. Os valores obtidos pelo Método
Rockwell A foram convertidos para da dureza Brinell utilizando a norma ASTM E 140
disposta no anexo A e B.
A dureza Rockwell A foi medida nas amostras temperadas e como fabricado
respectivamente, analisando 7 pontos de medição, sendo o primeiro realizado na superfície e
os demais realizados ao longo da seção transversal da borda para o centro em espaços
equidistantes de 1/16” conforme mostra a figura 45.
Figura 43: Preparação da superfície para medição de dureza com espaçamento de 1/16".
A tabela 4 mostra os valores de dureza Rockwell A mensurados no ensaio e convertido
para dureza Brinell. Segundo Souza (1982) o ensaio de dureza Brinell é o métodos de
avaliação da dureza mais utilizados na indústria, portanto, os valores mensurados pelo método
Rockwell A serão convertidos para a dureza Brinell utilizando a tabela da norma ASTM A
255.
64
Tabela 4: Valores de dureza do aço SAE 1020 trefilado como fabricado mensurados pelos
métodos Rockwell C e A convertidos para valores Brinell (anexos A e B).
Dureza Rockwell A do Aço SAE 1020 Trefilado, Amostras Como Fabricadas – Convertidas
Para Brinell
Posição S 1/16” 2/16” 3/16” 4/16” 5/16” 6/16”
Amostras
HR
A
HB
HR
A
HB
HR
A
HB
HR
A
HB
HR
A
HB
HR
A
HB
HR
A
HB
1 54 176 56 195 56 195 56 195 56 195 56 195 56 195
2 52 165 56 195 56 195 56 195 56 195 56 195 56 195
3 52 165 55 185 56 195 56 195 56 195 56 195 56 195
4 50 153 55 185 55 185 55 185 54 176 55 185 55 185
Média 52 165 56 195 56 195 56 195 56 195 56 195 56 195
Tabela 5: Valores de dureza do aço SAE 1020 trefilado temperado e revenido mensurados
pelos métodos Rockwell A e convertidos para valores Brinell (Anexos A e B)
Dureza Rockwell A do Aço SAE 1020 Trefilado, Amostras Tratadas – Convertidas Para
Brinell
Posição S 1/16” 2/16” 3/16” 4/16” 5/16” 6/16”
Amostras
HR
A
HB
HR
A
HB
HR
A
HB
HR
A
HB
HR
A
HB
HR
A
HB
HR
A
HB
1 52 165 64 271 60 228 59 216 55 185 56 195 56 195
2 55 185 63 258 65 286 64 271 64 271 64 271 64 271
3 55 185 58 210 57 200 57 200 58 210 59 216 56 195
4 70 371 71 381 67 319 64 271 63 258 62 243 62 243
Média 58 210 64 271 62 243 61 234 60 228 60 228 60 228
6 DISCUSSÕES
O aço 1020 trefilado ao passar pelo tratamento térmico mostrou através das imagens
metalográficas uma mudança na microestrutura passando de uma estrutura de grãos de perlita
contornado pela matriz de ferrita, para uma estrutura bainítica. Muito embora, este aço não
sofra têmpera (formação de microestrutura martensítica) devido ao seu baixo teor de carbono
(0,20%), através do processo de têmpera ocorre a formação da constituinte bainita que eleva a
sua dureza. Todavia, após a têmpera o aço 1020 trefilado passou pelo processo de
revenimento que tende a reduzir as tensões residuais internas devido a queda brusca de
temperatura aumentando dessa forma a sua ductilidade.
Analisando o gráfico tensão x deformação, da figura 46, dos dois corpos de prova
percebe-se que a resistência máxima a tração sofreu pouca variação, porém a tensão de
65
escoamento do corpo de prova ensaiado como fabricado é bem mais elevado (466,46 MPa)
em relação ao temperado (309,95 MPa), sendo o seu alongamento inferior. Isto indica que o
tratamento térmico basicamente não alterou a resistência mecânica do aço em questão, mas
trouxe mudanças significativas na questão do escoamento, e na ductilidade que para este se
tornou mais elevado.
O gráfico da figura 46, mostra a construção das duas curvas do aço ensaiado como
fabricado e temperado e revenido para melhor observar o comportamento do alongamento em
função do acréscimo da tensão até o valor de tensão máxima. Vê-se uma pequena diferença
entre as tensões de resistência máxima que decai no aço SAE 1020 trefilado temperado e
revenido. Em relação a tensão de escoamento a queda em se tratando da amostra tratada é
bem maior do que em relação a amostra como fabricada.
Figura 44: Gráfico comparativo das curvas tensão e deformação do aço 1020 trefilado ensaiado como fabricado e
temperado e revenido.
A figura 47 mostra que houve uma mudança na dureza do aço após a têmpera e o
revenimento. Um detalhe a ser observado é que na amostra não tratada os valores de dureza se
mostraram muito próximo demonstrando uma homogeneidade entre os valores medidos da
superfície até ao centro. Todavia, na amostra temperada e revenida percebe-se que os valores
de dureza reduzem a medida que se aproxima do centro.
66
Figura 45: Gráfico comparativo das curvas de dureza Brinell das amostras tratada e não tratada.
A tabela 6 expressa os resultados obtidos através dos experimentos realizados no aço
1020 trefilado como fabricado e tratado termicamente conforme a discussão realizada no
capítulo 6.
Tabela 6: Resultados dos experimentos de tração, dureza e metalografia, realizados nos aços
ASE 1020 trefilado como fabricado e temperado e revenido.
Dados Não Tratado Tratado
Variações em
relação ao
tratado
Ensaio de
Dureza Valor Máximo 195 HB 271 HB 28%
Ensaio de
Tração
Tensão de
Escoamento 466,46 MPa 309,90 MPa -33,56%
Alongamento (e) 10,67 % 7,77 % -27%
Tensão Máxima 532,20 MPa 516,50 MPa -2,9%
Alongamento
(máx) 14,05 % 26,74 % 47%
Tensão de Ruptura 390,58 MPa 285,34 MPa -27%
Alongamento (r) 23,27 % 31,20% 25,4%
Ensaio
Metalográfico Microconstituinte
Grãos
perlíticos em
matriz ferrítico,
homogêneo.
Bainita inferior
acicular,
homogêneo.
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8
Du
reza
Bri
ne
ll
Local de Medição nas Amostras Espaçadas em 1/16"
Amostras Como FAbricadas
Amostras Temperadas e Revenidas
67
1. Em relação a dureza, houve um acréscimo na relação do aço trefilado para o
temperado de 28% na região da borda e de 14,47% no centro da amostra.
2. Em relação a tensão de escoamento a relação entre o aço trefilado e o tratado reduziu
em 33,56 %.
3. Os valores de tensão máxima houve pouquíssima variação na ordem de 2,9%.
4. Houve um decréscimo de 27% do alongamento até a tensão de escoamento da amostra
não tratada em relação a amostra tratada.
5. Houve 100% de modificação da microestrutura da amostra não tratada para a amostra
tratada.
6. O acréscimo de dureza e o ganho de alongamento provavelmente são justificados pela
presença da bainita o que se justifica da literatura, onde a bainita é uma microestrutura
de considerável tenacidade em relação a martensita.
7 CONCLUSÃO
De acordo com os valores das tabelas e as informações dos gráficos, verificou-se que o
aço 1020 trefilado pode ser endurecido pelo processo de têmpera, todavia, devido ao seu
baixo carbono e elementos de liga, este não forma a constituinte da têmpera, a martensita, mas
formou a microestrutura de formato acicular denominado bainita, que resultou em um
aumento de sua dureza.
A dureza do aço aumentou depois do processo de têmpera e revenimento em mais de
50% nas regiões próximo a superfície (3,2 mm de profundidade), de aproximadamente 38%
em regiões intermediárias (profundidade entre 3,2 mm e 7,9 mm) e de 25% nas proximidades
do centro da amostra temperada (entre 7,9 mm e 11,1 mm) demonstrando que este aço é mais
dúctil no centro. Como visto, o processo de têmpera em aços de baixo carbono tem a
capacidade de aumentar a dureza, a tenacidade e a ductilidade dos aços baixo carbono
(Callister – 2002).
Houve pouca variação no valor de tensão máxima das amostras, todavia o aço tratado
termicamente e revenido teve uma queda de 33,56% no valor da tensão de escoamento, sendo,
portanto, não muito útil à trabalhos onde exijam esforços de tração e compressão.
Em relação ao alongamento total o aço temperado e revenido teve um acréscimo de
47% em relação ao não tratado, sendo este aço melhor para produtos que necessitam
apresentar boa tenacidade.
68
7.1 ESTUDO DE CASO COMPARATIVO
Estudos realizados pela Universidade Federal de Santa Catarina, como Relatório de
Estágio Curricular do Curso de Graduação em Engenharia de Materiais verificou que a falha
constante dos fusos dos motos redutores das cadeiras odontológicas fabricadas por uma
empresa do ramo de materiais odontológicos, era causado pelo material de fabricação dos
fusos.
Todos os componentes e a montagem, testes e embalagem desta cadeira foi
acompanhado e depois de pronta passavam por uma bateria de testes em busca de não
conformidades. Os testes eram acompanhados por um relatório de não conformidade RNC
denominado Formulário de Qualidade que tinha como objetivo tratar de forma concisa e
coerente qualquer não conformidade que surgisse seguida de registro para análise e estudo,
atendendo dessa forma ao sistema de qualidade ISO 9001.
As RNCs foram utilizadas em toda empresa a fim de detectar e avaliar problemas
internos dentro da empresa, problemas externos com os fornecedores de materiais, setores
responsáveis pela condução dos problemas entre outros pontos relevantes para com isso focar
na causa dos maiores problemas e solucioná-los o quanto antes, baseando-se no princípio de
Pareto priorizando a ação que trará o melhor resultado.
Os fusos devem suportar grandes esforços de atrito e de compressão e para isto tais
esforços devem permanecer abaixo da tensão de escoamento do aço utilizado na fabricação.
Os fusos que apresentaram problema de desgastes eram feitos de aço 1020 e 1010.
Para o esforço que sofria, estes aços eram inadequados. Ao serem comparados com o fuso de
aço 1045 observou-se que este, além de possuir uma tensão de escoamento mais elevado,
possuía também um acabamento superficial muito superior aos aços 1020 e 1010 que
possuíam maior nível de desgaste por abrasão sendo estes menos resistentes a abrasão
(OLIVEIRA, 2008).
As constantes falhas trazia prejuízo tanto para a empresa que adquiria o produto tanto
para o fabricante, que além de ter que dar gratuitamente manutenção corretiva, com a troca
dos fusos, via a depreciação da qualidade do seu produto, o que levaria a empresa em questão
a deixar de ser competitiva no mercado.
O aço utilizado na fabricação dos fusos era o aço 1020, que foi substituído pelo aço
1045 que aumentou o custo do produto.
69
Neste trabalho foi usado o aço SAE 1020 trefilado, que tem sua dureza e resistência
aumentada pelo processo de encruamento que ocorre na trefilação. O aço SAE 1020 trefilado
foi analisado da forma como fabricado e tratado termicamente.
Para efeito comparativo dos valores dos aços analisados em questão será utilizado uma
tabela de fabricante de aços onde ter-se-á os valores mínimos de limite de resistência (LR),
limite de escoamento (LE), alongamento (A), estricção (), e dureza (HB) dos aços SAE 1045
e SAE 1020 trefilado. Estes valores serão analisados em comparação com o aço SAE 1020
trefilado utilizado neste trabalho e assim poder definir se o aço em questão pode ou não ser
utilizado na produção dos fusos da cadeira odontológica.
Tabela 7: Valores mínimos das propriedades mecânicas dos aços SAE 1020 trefilado e SAE
1045 de acordo com o catálogo da Bardella S.A.
Valores Mínimos do Catálogo da Bardella S.A.
Aço
(SAE)
Limit.Resist.
MPa
Limit. Esc.
MPa
Along.
%
Estric.
%
Dureza
HB
1020 L 380 210 25 50 111
1020 TR 420 350 15 40 121
1045 570 310 16 40 163
Tabela 8: Valores mínimos das propriedades mecânicas dos aços SAE 1020 trefilado ensaiado
como fabricado e depois de tratado termicamente.
Valores obtidos pelo ensaio de Tração do Aço SAE 1020 Trefilado como fabricado (CF) e
tratado termicamente (TT).
Aço
(SAE)
Limit.Resist.
MPa
Limit. Esc.
MPa
Along.
%
Estric.
%
Dureza
HB
1020 TR 530 466 14 56 195
1020 TT 517 310 27 70 271
Observando os valores do aço SAE 1045 da tabela 6 com o aço SAE 1020 trefilado
temperado e revenido da tabela 7, pode-se estimar que o aço SAE 1020 trefilado tratado
termicamente adquiriu propriedades suficientes para a fabricação do fuso do moto redutor da
cadeira odontológica. O aço SAE 1020 trefilado e tratado detém a mesma tensão de
escoamento que o aço SAE 1045 o que lhe permite suportar a mesma carga de trabalho que o
aço SAE 1045, e dureza superior, que chega a ser 28% mais elevada, dá ao aço SAE 1020
trefilado e tratado maior resistência mecânica a penetração e ao desgaste e também melhor
acabamento superficial.
70
8. SUGESTÃO
O problema detectado no fuso do moto redutor da cadeira odontológica, feito de aço
SAE 1020, mostrou que este, muito embora fosse de menor custo na fabricação e venda do
produto, não atendia aos requisitos de qualidade exigida pelos clientes. Para tanto, a empresa
solicitou uma investigação para detectar o problema que ocorria com este fuso. Viu-se
também que o fuso feito de aço 1045 atendeu aos requisitos de qualidade, porém, houve um
acréscimo no custo do produto.
Como o fabricante das cadeiras tem uma grande demanda na aquisição destes fusos, se
estes pudessem ser de menor custo sem ferir a qualidade do produto passaria a ser de grande
valia para a empresa, que passaria a ter melhor competitividade no mercado – menor custo e
excelente qualidade. Para isto, o aço SAE 1020 voltaria ao cenário devido ao seu baixo custo
e boa ductilidade, mas precisaria aumentar sua resistência mecânica de forma a resistir aos
esforços exigidos e a um bom acabamento superficial.
A tabela 8 mostra, na comparação dos aços, que os aços SAE 1020 trefilado, como
fabricado e tratado termicamente tem seu valor de escoamento respectivamente maior e igual
ao escoamento do aço SAE 1045. Pode-se observar também que dureza dos aços SAE 1020
trefilado é superior à do aço SAE 1045, portanto, o aço SAE 1020 trefilado, como fabricado e
tratado termicamente atende as especificações de fabricação do fuso. A dureza tem como
característica melhorar a usinabilidade e o acabamento superficial do aço.
Tabela 9: Comparativo das propriedades mecânicas do aço SAE 1020 trefilado como
fabricado e do aço SAE 1020 trefilado tratado termicamente com o aço SAE 1045.
Valores obtidos pelo ensaio de Tração do Aço SAE 1020 Trefilado como fabricado (CF) e
tratado termicamente (TT).
Aço
(SAE)
Limit.Resist.
MPa
Limit. Esc.
MPa
Along.
%
Estric.
%
Dureza
HB
1020 CF 530 466 14 56 195
1020 TT 517 310 27 70 271
1045 540 310 16 40 163
Tabela 10: Valor das barras de aços SAE 1045 e SAE 1020 trefilado fornecido pela EDG
Aços do Brasil.
Fornecedor
Barra de aço circular SAE L R$
RDG – Aços do Brasil
(www.rdgacosdobrasil.com.br)
1045 1 ½” 6 metros 281,61
1020 TF 1 ½” 6 metros 269,83
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Com base nos parâmetros da tabela 7, o aço SAE 1020 trefilado, seria uma sugestão na
fabricação do fuso, por apresentar valores mínimos de limite de resistência e dureza
levemente superiores ao aço SAE 1020 laminado, mas em relação ao aço SAE 1045 estes
valores se mostraram inferiores. Contudo, comparando os valores mínimos de tensão máxima
e dureza do aço SAE 1045 da tabela 7, com o aço SAE 1020 trefilado temperado e revenido ta
tabela 9, este apresentou valores de tensão máximo igual ao aço SAE 1045 e dureza mais
elevada, sendo então uma sugestão adequada à fabricação do fuso restando apenas a avaliar se
os custos com o tratamento térmico iriam ou não torná-lo inviável em relação ao 1045 no
estado fornecido.
68
BIBLIOGRAFIA
AÇOSPORTE, Comercial de Aços ltda. Disponível em: < acosporte.com.br >; <
http//www.acosporte.com.br/barra-aco-1020 >. Acesso em 01 jun. 2017.
CALLISTER, Willian D. Ciência e Engenharia de Materiais, Uma Introdução –
Departamento de Engenharia Metalúrgica da Universidade de Utah / Dr. Willian Callister D.
Jr, 5ª Edição – Rio de Janeiro – LTC, 2002.
CHIAVERINI, Vicente. Aços e Ferros Fundidos: características gerais, tratamento térmicos,
principais tipos / Vicente Chiaverini – 7ª Ed. Amp. e rev. – São Paulo, Associação Brasileira
de Metalurgia, Materiais e Mineração, 2012.
CHIAVERINI, Vicente. Tratamento Térmico das Ligas Metálicas / Vicente Chiaverini. São
Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, 2008.
COLPAERT, Hubertus. Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comuns / Hubertus Colpaert
– revisão técnica André Luiz V. da Costa e Silva. – 4ª edição – São Paulo: Blucher, 2008.
DAVIN, J.P; MAGALHÃES, A.G. Ensaios Mecânicos e Tecnológicos / J.P. Davin e A.G.
Magalhães – Porto: 3ª Edição – Publindústria, 2010.
FBTS. Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem – FBTS – Rio de Janeiro: Publit –
2013.
FREITAS, Bruno Mello de; MACEDO NETO, José Costa de; SILVA, Reginaldo de Souza
da. Microestrutura e Microdureza do Aço SAE 1020 em Diferentes Tratamentos Térmicos.
In: CONGRESSO TÉCNICO CIENTÍFICO DA ENGENHARIA E DA AGRONOMIA
CONTECC, 73, 2016, Foz do Iguaçu, Brasil. em < http://www.confea.org.br > Acesso em 04
de mai. 2017.
FREITAS, Paulo Sérgio de. Tratamento Térmico dos Metais: da teoria a prática / Paulo
Sérgio de Freitas. São Paulo: Senai-SP Editora, 2014
69
GARCIA, Amauri; SPIM, Jaime Alves; SANTOS Carlos Alexandre dos. Ensaios dos
Materiais / Amauri Garcia, Jaime Álvares Spim, Carlos Alexandre dos Santos. – 2.ed. –
[Reimpr.]. – Rio de Janeiro : LTC, 2013.
GGD METALS S/A. Disponível em < www.ggdmetals.com.br/produto/sae-1020 >. Acesso
em 01 de jun. 2017.
MACIEL, Pedro Henrique da Costa; FARIA, Geraldo Lúcio de; GODEFROID, Leonardo
Barbosa. Influência de Tratamento Térmico de Têmpera e Revenimento Sobre Vergalhões de
Aço ABNT 1015 de 10mm / PH da Costa Maciel, GL de Faria, LB Godefroid. 21º
CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 09 a 13 de
Novembro de 2014, Cuiabá, MT, Brasil. Disponível em <
http://www.metallum.com.br/21cbecimat/CD/PDF/303-013.pdf >. Acesso em 16 de set. 2017.
SILVA, André Luiz V. da Costa e. Aços e Ligas Especiais / André Luiz V. da Costa e Silva;
Paulo Roberto Mei – 3ª Ed. São Paulo: Blucher, 2010
SILVA, Paulo Edilson Rubira / FILHO, Demostenes Ferreira / BIHEL, Luciano Volcanoglo.
Análise de Conectores de Fixação por Cargas Explosivas Simulando uma Aplicação na
Indústria Offshore; / Paulo Edilson Rubira Silva, Demostenes Ferreira Filho, Luciano
Volcanoglo Biehl. Repositório Institucional da Universidade Federal do Rio Grande, 2014.
Disponível em: < repositorio.furg.br/hundle/1/5013 >. Acesso em 27 de mai. 2017.
SOUZA, Sérgio Augusto de, Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos – fundamentos
teóricos e práticos / Sérgio Augusto de Souza – São Paulo: 5ª Edição – Blucher, 1982.
TEIXEIRA, André Messias. Relatório de Estágio Curricular do Curso de Graduação em
Engenharia de Materiais / André Messias Teixeira. Disponível em: <
www.emc.ufsc.br/controle/arquivos/estagio/relatorio/relatorio_1246_966_1.pdf >. Acesso em
27 de mai. 2017.
70
VERÍSSIMO, Tamires Gorghi. Levantamento Experimental da Curva TTT do Aço AISI
15B30 - zona bainítica. < http://fei.edu.br/~rodrmagn/TFC/2012/TCV_tfc_2012.pdf >;
Acesso em: 08 mai.2017.
68
ANEXO A
Tabela 11: Conversão da dureza Rockwell C para dureza Brinell de aços não austeníticos.
69
ANEXO B
Tabela 12: Conversão da dureza Rockwell A para a dureza Brinell de aços não austeníticos
70
ANEXO C
Tabela 13: Norma ASTM A 370
71
ANEXO D
Dados do trabalho de influência de tratamentos térmicos de têmpera sobre vergalhões
de aço ABNT 1015 de 10 mm apresentado na 21ª CBECIMAT.
72
ANEXO E
