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Materiais Para Engenharia

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Por:   •  19/9/2013  •  1.065 Palavras (5 Páginas)  •  500 Visualizações

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Análise das alterações mecânicas em amostras de aço 4340

Autores

Resumo

Na atualidade, o aço é utilizado em grande escala na área industrial, ainda que com o tempo, novos materiais tenham surgido. Isso se deve principalmente ao custo agregado desses que, embora tenham características semelhantes às do aço, são mais elevados em relação àquele. Uma vantagem do aço em relação aos outros materiais é que suas propriedades mecânicas podem ser alteradas mediante tratamentos térmicos. Com base nessa afirmação, foi realizado um estudo em que duas amostras idênticas de aço SAE 4340 foram submetidas aos tratamentos térmicos de Têmpera, Revenimento, Recozimento Pleno e Normalização, para verificar o grau das alterações dessas propriedades, como por exemplo, a dureza, tenacidade e resistência, após cada tipo de tratamento. Com os resultados obtidos, pode-se dizer que esse é um dos possíveis processos de escolha de materiais para as diversas utilizações na indústria.

Palavras Chave: Aço SAE 4340; Propriedades Mecânicas; Tratamentos Térmicos.

Introdução

O aço SAE (Society of Automotive Engineers) 4340, classificado como um aço de alta resistência mecânica e baixa liga, é amplamente utilizado na indústria nos dias atuais, com ênfase na área aeronáutica, aeroespacial e automotiva, onde esse dá formato a trens de pouso, envelopes motores de foguetes e lançadores de satélites, além de componentes mecânicos em geral, que são sujeitos a grandes esforços.

Possui elevada temperabilidade, ligado ao Cromo-Níquel-Molibdênio, e oferece uma combinação de alta resistência mecânica, à fratura e à fadiga.

Tabela 01 – Composição Química do Aço SAE 4340

Aplicado também em sistemas estruturais, nos quais se faz necessária uma homogeneidade de dureza ao longo da seção transversal, que pode ter dimensões variadas.

A fim de atingir os valores de resistência necessários em um determinado processo industrial, é comum fazer uso de artifícios, adição de materiais no reticulado, alteração do tamanho de grão da microestrutura, encruamento, tratamentos térmicos, entre outros

Para o estudo do aço SAE 4340, foi selecionado esse último, onde foram realizados os tratamentos de Têmpera, Revenimento, Recozimento Pleno e Normalização, descritos a seguir.

Metodologia

Foram selecionadas duas amostras idênticas de 22mm de diâmetro, as quais seriam submetidas aos quatro tratamentos térmicos citados anteriormente.

Têmpera – Consiste em duas etapas: O aquecimento visa obter a organização dos cristais do metal, numa fase denominada austenitização; O resfriamento visa obter a martensita, estrutura supersaturada em carbono.

As duas amostras, com durezas iniciais de 31 HRC foram aquecidas em um forno industrial a uma temperatura de austenitização média de 900ºC, durante cerca de 25 minutos.

Em seguida, ocorreu um processo de resfriamento rápido das amostras, onde a Amostra I foi inserida em um recipiente com água e a Amostra II em um recipiente com óleo. Para evitar bolhas e películas nas amostras, ambas foram submersas e agitadas dentro dos recipientes. Após esse experimento, foi medida a dureza das mesmas.

Revenimento – O tratamento térmico de revenimento tem por objetivo corrigir aços de tenacidade frágil e dureza muito elevada, resultando em aços de tenacidade maior. Consiste em reaquecer peças já temperadas até temperaturas inferiores à da Linha A1 do aço.

As duas amostras foram novamente aquecidas no forno industrial, e permaneceram aquecidas por 22 minutos, a uma temperatura média de 320ºC. Após o resfriamento lento no ambiente, as durezas finais foram medidas novamente.

Normalização – O tratamento de normalização consiste no aquecimento do aço a uma temperatura acima da Zona Crítica, resfriamento lento à temperatura ambiente. Tem como objetivo refinar a granulação grosseira das peças.

A Amostra I sofreu tratamento de Normalização, onde foi aquecida a 900ºC, permanecendo nessa temperatura por volta de 20 minutos. Em seguida, houve o resfriamento à temperatura ambiente. medidas novamente.

Recozimento Pleno – Buscando diminuir a dureza, aumentar a ductilidade e eliminar os efeitos dos outros tratamentos térmicos sofridos anteriormente, o recozimento consiste em aquecer o material a uma temperatura acima da Zona Crítica, e depois um resfriamento muito lento.

A Amostra II sofreu tratamento de Recozimento Pleno, onde também foi aquecida a uma temperatura de 900ºC e, depois, resfriada na cal.

Após o último tratamento térmico sofrido, as duas amostras são lixadas, para que a carepa seja retirada da superfície e, mais uma vez, foi utilizado o Durômetro para medição da dureza das mesmas.

Vale lembrar que as amostras são as mesmas em todos os tratamentos térmicos, sendo cada um deles realizados um por

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